BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Teknologi robotika saat ini sudah begitu kompleks dengan berbagai macam bentuk dan fungsinya. Pada awal kemunculannya sudah dikenal robot dengan meniru bentuk dan fungsional tubuh manusia. Dari jenis arm-robot yang sudah banyak diaplikasikan dalam industri otomotif sampai dengan robot humanoid yang wujudnya memang mirip dengan fisiologi tubuh manusia. Autonomous mobile robot merupakan salah satu bentuk robot lainnya yang juga pesat perkembangannya. Swarm robot merupakan salah satu hasil dari penerapkembangan teknologi robotika yang terinspirasi dari hebatnya pola kerja sama yang terjadi di dalam suatu komunitas hewan untuk melakukan suatu tugas tertentu. Menurut Bonabeau (1999), kehidupan alami sekelompok hewan biasanya tidak memiliki pemimpin secara formal sewaktu melakukan pekerjaan bersama. Namun masing-masing individu dari komunitas tersebut dengan sendirinya (naluri) mampu menempatkan dirinya sendiri untuk melakukan peran tertentu dalam menyelesaikan pekerjaan bersama. Hal yang sering dijadikan contoh dalam konsep kerja swarm ini adalah proses terjadinya migrasi atau perpindahan sekawanan burung lintas iklim ke belahan benua lainnya. Komunitas burung yang sedang bermigrasi ini tidaklah sedikit, namun mencapai ratusan bahkan ribuan ekor. Jarak yang ditempuh selama terbang pun juga kadang mencapai ribuan kilometer. Dari adanya rintangan jarak yang begitu jauh ini, tentu faktor energi dari tubuh burung untuk keperluan terbang menjadi satu hambatan utama. Di sinilah kemudian muncul kemampuan alamiah sekelompok komunitas burung migrasi ini yang saling bekerja sama untuk menghemat energi. Ternyata ratusan burung tersebut membentuk formasi-formasi tertentu ketika terbang, misalnya membentuk formasi V. Di dalam jurnal Nature 505, Muijres dan Dickinson (2014) menyatakan kesimpulan dalam penelitiannya bahwa burung yang bermigrasi dengan membuat koreografi terbang tertentu akan membuat burung mampu menghemat energi dan sekaligus membuat waktu tempuh 1

2 2 perjalanan mereka lebih efisien. Penghematan energi ini dilakukan dengan memanfaatkan gelombang energi dari kepakan sayap kawan di sebelah sampingdepannya. Inspirasi inilah yang membuat ilmuwan tertarik untuk merancang kecerdasan buatan (intelligence) yang berbasis pada perilaku komunitas hewan. Sehingga diperoleh kesimpulan oleh Bonabeau (1999) bahwa inti dari prinsip swarm intelligence adalah perilaku kolektif, terdesentralisasi dan berkemampuan self-organizing. Prinsip dasar swarm intelligence itulah yang dalam penelitian ini akan diimplementasikan sekaligus dilakukan pengujian ke dalam sekumpulan autonomous mobile robot untuk menyelesaikan suatu misi bersama, yaitu menentukan robot dengan titik target terdekat. Fenomena burung di atas diistilahkan dengan sebutan flocking birds. Dari fenomena inilah kemudian muncul konsep particle swarm optimization (PSO). Secara umum keuntungan dari model swarm intelligence ini dibanding dengan metode kecerdasan buatan yang lain adalah murah, sederhana dan dapat ditingkatkan skalanya menurut kebutuhan (modular). Ini semua dapat terjadi karena di dalam konsep swarm tidak ditekankan untuk membuat satu individu yang super cerdas. Namun kecerdasannya justru muncul dari hasil interaksinya dengan individu lainnya. 1.2 Rumusan Masalah Permasalahan utama yang menjadi dasar pemikiran dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Bagaimana cara mengimplementasikan algoritma swarm intelligence secara umum ke dalam sistem sekelompok mobile robot? 2. Bagaimana pengaruh dari uji implementasi algoritma Particle Swarm Optimization (PSO) ke dalam sekelompok autonomous mobile robot dalam menyelesaikan misi menemukan target sekaligus menentukan robot targethandler?

3 3 1.3 Batasan Masalah Penelitian tugas akhir ini merupakan satu bagian kecil dari skema kerja sistem robot swarm secara keseluruhan yang cukup kompleks. Untuk itu penelitian ini akan dibatasi pada hal-hal sebagai berikut : 1. Jumlah robot yang dipakai berupa 3 buah autonomous mobile robot. 2. Perancangan hardware dan software dibuat serupa dan identik untuk setiap robot (homogeneous robot). 3. Sistem kendali gerak pada robot memakai jenis kendali PD (Proportional Derivative controller). 4. Algoritma untuk penentuan posisi robot memakai metode odometri. 5. Luas area pengujian sistem dibatasi sampai jarak optimum yang bisa dicakup oleh modul komunikasi nirkabel robot (sekitar 300 meter). 6. Proses pengujian dan analisis difokuskan khusus pada permasalahan implementasi algoritma swarm (PSO). 7. Koordinat target (sebagai hasil pindai) sudah diatur di awal dan disimpan di dalam sistem memori robot. 1.4 Tujuan Penelitian Penelitian tugas akhir ini dilakukan dengan tujuan sebagai berikut : 1. Merancang dan mengimplementasikan algoritma swarm intelligence ke dalam sistem sekelompok mobile robot untuk menyelesaikan suatu misi bersama yaitu menentukan robot terdekat dan bergerak menuju target. 2. Melakukan uji keberhasilan penerapan metode pemodelan PSO sebagai inti dari algoritma swarm intelligence yang diterapkan. 1.5 Metodologi penelitian Metodologi yang dilakukan dalam penelitian tugas akhir ini meliputi beberapa tahapan kerja sebagai berikut : 1. Studi literatur dan pustaka Langkah awal yang dilakukan di dalam penelitian ini adalah mengumpulkan berbagai data, referensi dan informasi mengenai teknologi robotika khususnya yang

4 4 berkaitan dengan algoritma swarm intelligence. Selain itu juga melakukan studi pustaka terhadap jurnal, artikel maupun publikasi ilmiah lainnya yang berkaitan dengan kecerdasan buatan pada mobile robot, khususnya tentang swarm robot. Konsultasi dengan dosen pembimbing juga menjadi keharusan terlebih pada awal perancangan sistem, sehingga rencana penelitian ke depan bisa lebih terarah. Konsultasi ini bisa berupa diskusi maupun mengikuti seminar ilmiah yang berhubungan dengan topik penelitian. Selain di awal perancangan sistem, kegiatan konsultasi ini juga dilakukan di sepanjang waktu selama melakukan penelitian. 2. Perancangan sistem Tahap selanjutnya adalah merancang sistem robot swarm yang akan diteliti. Robot swarm yang akan digunakan adalah robot dengan tipe homogeneous mobile robot, yang berarti setiap robot akan mempunyai fisiologi (hardware) bahkan program algoritma (software) yang sama. Proses perancangan sistem autonomous swarm robot ini terbagi menjadi dua langkah utama, yaitu merancang bagian perangkat keras (hardware) dan perancangan perangkat lunak (software). 3. Implementasi dan pengujian sistem Setelah perancangan dan pembuatan sistem selesai selanjutnya dilakukan uji coba terhadap sistem secara parsial. Baik itu dari bagian perangkat keras misalnya rangkaian catu daya, skematik sistem minimum mikrokontroler maupun dari sisi software-nya. Hal ini untuk mengetahui secara fungsional dari masingmasing bagian apakah sudah sesuai dengan yang seharusnya atau belum. Kemudian untuk sisi perangkat lunak dilakukan uji implementasi terhadap algoritma-algoritma program yang telah dibuat. Dari pengujian ini akan diketahui kinerja sistem secara keseluruhan. Uji perangkat lunak ini juga akan menghasilkan data hasil analisis terhadap efisiensi program, efektivitas, ketepatan dan keberhasilan algoritma dalam menyelesaikan suatu misi. 4. Analisis data pengujian dan pembahasan Dari hasil pengujian pada proses implementasi sebelumnya maka akan diperoleh data hasil uji terhadap sistem autonomous swarm robot. Data-data ini

5 5 akan dipaparkan untuk kemudian dianalisis sesuai dengan parameter-parameter perhitungan tertentu. Pada akhirnya pada akhir pembahasan akan diperoleh kesimpulan akhir hasil dari penelitian secara keseluruhan berikut saran yang diperlukan berkaitan dengan hasil penelitian ini. 1.6 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan dari laporan skripsi ini akan dipaparkan dengan format berikut ini: BAB I. PENDAHULUAN Bagian pertama laporan ini berisi tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah pada penelitian, tujuan penelitian, metodologi penelitian serta sistematika penulisan laporan. BAB II. TINJAUAN PUSTAKA Pada bagian bab ini diuraikan beberapa hasil penelitian terdahulu yang memiliki topik penelitian serupa dengan penulis. Selain itu juga dilakukan perbandingan di antara beberapa hasil penelitian tersebut dengan penelitian yang diangkat penulis. BAB III. LANDASAN TEORI Bagian ketiga ini akan dipaparkan beberapa teori-teori yang dipakai sebagai dasar pemikiran dalam penelitian tugas akhir ini. Secara garis besar ada 3 bagian utama yaitu tentang algoritma dan perangkat lunak yang dipakai (software), perangkat hardware serta modul sensor. BAB IV. ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM Selanjutnya akan dipaparkan perancangan sistem pada bab keempat ini. Perancangan sistem yang akan dibuat meliputi perancangan perangkat lunak dan perangkat keras robot. Selain itu juga akan dilakukan analisis terhadap rancangan sistem yang dibuat. BAB V. IMPLEMENTASI Bagian kelima ini akan berisi mengenai hasil dari implementasi sistem dari rancangan yang telah dibuat sebelumnya. Proses implementasi ini dilakukan

6 6 dengan beberapa format penyesuaian. Hal ini dilakukan dengan berbagai pertimbangan dan hasil analisis selama pengerjaan penelitian agar mendapat konsep yang terbaik. Namun proses penyesuaian ini tidak akan mengubah konsep awal rancangan secara substansial. BAB VI. HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini akan membahas semua hasil pengujian sistem secara keseluruhan. Dimulai dari konsep awal sistem kemudian sampai pada proses implementasi. Hasil dari pengujian ini akan ditampilkan dalam bentuk grafis maupun tabulasi. Data-data inilah yang akan dibahas oleh penulis sebagai hasil akhir dari pengujian sistem. BAB VII. PENUTUP Bab terakhir ini akan berisi mengenai kesimpulan beserta saran-saran terhadap laporan penelitian tugas akhir ini secara keseluruhan. Saran-saran ini tentu diperlukan untuk membuat sistem yang diterapkembangkan ini menjadi lebih baik di kemudian hari.