BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perkembangan dunia robot selama beberapa dekade ini sangat pesat. Robot pertama kali diperkenalkan pada tahun 1921 oleh Karel Capek dalam suatu pertunjukan drama. Mulai saat itu banyak penelitian-penelitian yang dilakukan untuk menghasilkan robot.-robot dengan berbagai kemampuan. Definisi dari robot itu sendiri adalah suatu alat mekanik yang dapat melakukan atau menyelesaikan suatu pekerjaan, atau dapat bertingkah menyerupai makhluk hidup [1]. Autonomous mobile robot adalah robot otomatis yang dapat bergerak dalam suatu lingkungan yang tidak dikenalinya untuk menyelesaikan suatu pekerjaan tampa bantuan atau campur tangan dari manusia [2]. Berdasarkan definisi tersebut suatu robot harus dilengkapi sistem pengindraan yang baik untuk dapat berinteraksi dengan lingkungannya dan juga kecerdasaan sehingga mampu berfungsi secara autonomous. Dalam melakukan pengindraan robot memerlukan sensor-sensor yang berfungsi untuk mendeteksi variable-variable seperti jarak, sentuhan dan cahaya. Sensor-sensor ini akan memberikan informasi yang akan diolah untuk menentukan tindakan robot selanjutnya. Mata pada manusia memiliki peran yang sangat penting dalam sistem pengindraan manusia, hal ini dikarenakan informasi tentang lingkungan terbanyak diterima oleh sistem otak manusia berasal dari indra ini. Sama halnya dengan manusia robot memerlukan indra seperti mata untuk mengenali lingkungannya, yaitu vision sensor. Terdapat berbagai macam bentuk vision sensor, namun yang paling banyak digunakan dalam bentuk kamera. Vision sensor memungkinkan robot untuk dapat memperkirakan jarak, arah pada lingkungannya, maupun sebagai pendeteksi suatu objek lewat warna maupun bentuk. Berdasarkan fungsi-fungsi tersebut vision sensor ini dikenali memiliki kemampuan yang paling powerful dibandingkan sensor-sensor 1
lainya. Kekurangan dari vision sensor terletak pada kompleksitas pengolah data yang berpengaruh pada kecepatan sistem ketika menghadapi perubahan lingkungan. Vision Sensor dapat berfungsi sebagai sensor jarak, sensor warna, maupun comparator. Saraf atau neuron merupakan suatu sistem-sistem kecil yang memiliki fungsi sangat penting untuk mengantarkan impulse ke seluruh tubuh manusia. Bila salah satu sistem saraf tersebut rusak dapat menyebabkan salah satu sistem tubuh terganggu bahkan rusak, dan berdasarkan fungsi tersebut jaringan saraf tiruan dikembangkan. Jaringan saraf tiruan pada robot digunakan untuk menghantarkan informasi dari sensor-sensor dan diolah menjadi suatu output tertentu. Pada robot jaringan saraf tiruan digunakan untuk melatih atau mengajarkan suatu kemampuan pada robot. Jaringan saraf tiruan memiliki kinerja dan fleksibilitas untuk mengerjakan tugas klasifikasi, seperti pengenalan bentuk objek, wajah, maupun tulisan tangan. Jaringan saraf tiruan juga cocok digunakan pada masalah yang memiliki relasi input dan output yang sangat besar, sehingga sulit terdefinisi oleh algoritma pemrograman[3]. Penggunaan vision sensor (kamera) yang dipadukan dengan penggunaan jaringan saraf tiruan digunakan untuk mengenali warna dan bentuk objek untuk melakukan misi pencarian bayi serta pemadaman api pada Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI) divisi expert single. Untuk menjalankan misi tersebut, dikembangkan suatu sistem vision pada mobile robot dengan menggunakan kamera untuk mengenali lingkungan dan benda-benda sehingga robot dapat menyelesaikan tugas yang diperlukan. Selain itu diharapakan sistem ini dapat menjadi dasar dalam pengembangan robot KRCI selanjutnya terutama yang menggunakan sistem vision. 2
1.2 Perumusan Masalah Berdasarkan uraian diatas, diambil rumusan masalah sebagai berikut: Bagaimana cara mengimplementasikan algoritma pencarian warna pada turret yang dirancang untuk modul CMUcam3 Bagaimana cara mengimplementasikan algoritma deteksi warna pada modul sensor vision CMUcam3 Bagaimana cara mengimplementasikan algoritam jaringan saraf tiruan metoda back-propagation pada modul sensor vision CMUcam3 1.3 Tujuan Penulisan Tujuan tugas akhir ini adalah: 1. Merancang sistem vision pada mobile robot untuk mengenali objek berdasarkan warna 2. Merancang suatu sistem jaringan saraf tiruan untuk mengenali bentuk suatu objek 3. Mengimplementasikan sistem vision dan jaringan saraf tiruan untuk melaksanakan misi pengenalan objek-objek pada KRCI 2009 divisi expert single 1.4 Batasan Masalah Pada pembuatan robot yang memiliki misi untuk menemukan bayi dan memadamkan api pada KRCI ini diperlukan batasan permasalahan sehingga tugas akhir ini lebih terarah dan mendapatkan hasil yang sesuai dengan spesifikasinya. Batasan masalah pada tugas akhir ini adalah: 1. Resolusi pixel yang digunakan pada proses deteksi warna 176 x 143 2. Jaringan saraf tiruan dengan metoda back-propagation digunakan untuk mendeteksi bentuk benda 3. Proses pelatihan jaringan saraf tiruan dilakukan secara off-line 3
4. Bobot yang dihasilkan dari proses pelatihan diimplementasikan pada CMUcam3 5. Citra yang digunakan sebagai masukan jaringan saraf tiruan merupakan citra dengan skala keabuan (grayscale) 6. Resolusi pixel citra yang digunakan sebagai masukan bagi jaringan saraf tiruan 25 x 29 7. Kamera sebagai vision sensor melakukan pendeteksian warna dan bentuk objek serta keluaran yang dihasilkan merupakan susunan bit 8. Lingkungan dan benda-benda yang digunakan dalam percobaan disesuaikan dengan lapangan dan perlengkapan KRCI 2009 9. Misi yang dilakukan adalah deteksi warna dan bentuk benda saja, sedangkan reaksi robot terhadap hasil dari keluaran yang dihasilkan akan dibahas oleh saudara Vincentius Riky (NIM 13205030) 1.5 Metodologi Penelitian Metodologi penelitian yang digunakan Penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini adalah: Penentuan Topik Penentuan topik dilakukan penulis untuk mengetahui topik apa yang akan diolah dan dianalisis sebagai tugas akhir. Pemilihan topik berdasarkan pada minat penulis pada bidan robotika serta keikutsertaan pada KRCI 2009 Penentuan Tujuan Penentuan tujuan dilakukan untuk memfokuskan bahasan pada topik yang akan dikerjakan selama tugas akhir. Tujuan yang dipilih diarahkan kepada pengembangan robot untuk mengikuti KRCI 2009 divisi expert single Studi Literatur Studi literature dilakukan dengan mempelajari makalah penelitian, buku acuan, manual, sumber-sumber dari internet, dan laporan tugas akhir dan tesis dalam bidang 4
yang berkaitan dengan topik yang diambil. Daftar literatur yang dimaksud dapat dilihat pada daftar pustaka. Perancangan Sistem Pada tahap ini dilakukan perancangan sistem vision pada robot dengan memperhatikan spesifikasi pada KRCI 2009 divisi expert single. Perancangan diawali dengan pembuatan rancangan turret bagi kamera, pemilihan algoritma scanning untuk mendeteksi warna, perancangan sistem jaringan saraf tiruan untuk mendeteksi objek. Implementasi Sistem Perancangan sistem vision pada robot dimulai dengan pembuatan turret bagi kamera di bengkel teknik elektro ITB. Kemudian dilanjutkan dengan penerapan algoritma sistem gerak kamera, pemrogram yang sesuai dengan perancangan dan pengambilan data pelatihan bagi jaringan saraf tiruan. Pengujian dan Analisis Setelah seluruh bagian dari sistem vision pada robot selesai diintegrasikan, pengujian dilakukan dengan menguji pengenalan sistem terhadap warna-warna tertentu dan keakuratan sistem dalam mengenali bentuk objek tertentu yang disesuaikan dengan spesifikasi pada KRCI 2009 divisi expert single. Pada pengujian dilakukan analisis sebagai saran pengembangan selanjutnya serta sebagai acuan untuk melakukan misi pengenalan bayi dan pemadamanan api. Kesimpulan dan Saran Setelah melakukan pengujian dan analisis, penulis menarik kesimpulan dan memberikan sarana-sarana untuk pengembangan sistem vision pada robot selanjutnya. 5
1.6 Sistematika Penulisan Pada laporan tugas akhir ini pembahasan dibagi menjadi 5 (lima) bagian. BAB I PENDAHULUAN, mencakup latar belakang pembuatan tugas akhir, tujuan, ruang lingkup, batasan masalah, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan. BAB II DASAR TEORI, mencakup teori-teori yang mendasari perancangan tugas akhir ini. BAB III PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM, mencakup perancangan hingga implementasi nyata semua komponen baik perangkat lunak maupun perangkat keras yang membangun sistem vision pada robot. BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS SISTEM, mencakup pengujian terhadap sistem vision pada robot yang telah dirancang terutama kesesuaian vision sensor dengan algoritma deteksi warna dan pengenalan objek yang menunjang robot untuk dapat menyelesaikan misinya. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN, Mencakup kesimpulan yang diambil dari pembuatan tugas akhir ini dan juga pemberian saran-saran untuk kemajuan pembuatan sistem vision pada robot dimasa mendatang. 6