Implementasi Maze Solving Menggunakan Metode Wall Follower untuk KRPAI 2016 Divisi Beroda.
Implementasi Maze Solving Menggunakan Metode Wall
Follower untuk KRPAI 2016 Divisi Beroda
Disusun Oleh:
Nama
: Ricky Subagja
NRP
: 1122068
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha,
Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no. 65, Bandung, Indonesia.
Email : [email protected]
ABSTRAK
Perkembangan robotika saat ini berkembang semakin pesat dengan
banyaknya pengaplikasian robot pada berbagai bidang. Banyaknya
perlombaan/kontes robot yang memberikan kasus-kasus yang semakin rumit
dalam perlombaannya merupakan salah satu bidang dalam perkembangan
robotika saat ini. Khususnya pada Kontes Robot Pemadam Api Indonesia
(KRPAI) 2016 yang memperlombakan robot-robot pemadam api pada suatu arena
yang berbentuk maze.
Untuk memecahkan permasalahan yang ada pada maze KRPAI 2016,
maka dibuat sebuah robot beroda pemadam api dengan algoritma maze solving.
Robot yang dibuat dirancang dengan menggunakan sensor api, sensor jarak
ultrasonik, sensor warna, dan sensor kamera. Algoritma maze solving pada robot
dirancang menggunakan metode wall follower yang ditambahkan bantuan sistem
cerdas dengan tipe agent goal based agent. Robot akan diberikan informasi
mengenai maze berupa titik checkpoint. Titik checkpoint tersebut harus bersifat
unik dan ditentukan berdasarkan semua kemungkinan yang ada pada arena.
Sehingga robot dapat memilih satu tindakan untuk mencapai tujuan yang sudah
ditentukan.
Algoritma maze solving pada robot beroda pemadam api telah berhasil
direalisasikan. Dari data pengujian yang dilakukan pada level 2 KRPAI 2016,
robot dapat mencapai tujuannya (goal) sebesar 93.75% dari 48 percobaan
terhadap 16 jenis konfigurasi lapangan. Dari data pengujian yang dilakukan pada
level 3 KRPAI 2016, robot dapat mencapai tujuannya (goal) sebesar 50% dari 30
percobaan terhadap 10 jenis konfigurasi lapangan.
Kata Kunci : Maze, maze solving, wall follower, goal, goal based agent.
i
Implementation of Maze Solving Using Wall Follower
Method for KRPAI 2016 Wheeled Division
Composed By:
Nama
: Ricky Subagja
NRP
: 1122068
Electrical Engineering, Maranatha Christian University,
Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia
Email : [email protected]
ABSTRACT
The development of robotics is currently growing rapidly with a
number of robot deployment on many aspec seen. Majority of the
robots contest that gave cases which was more and more complicated on every the
contest was held. The given case on the contest was one of the aspecs in the
development
of robotics at
nowadays.
Particularly
in Indonesia, fire
fighting robot contest (KRPAI) 2016 which competed many fire fighting
robots on maze shaped arena.
To solve the existing problems at the maze on the KRPAI 2016, a fire
fighting robot was created to having a maze solving algorithm. The robot designed
using fire sensor, ultrasonic distance sensor, color sensor and sensor camera.
Maze solving algorithm on the robot was designed using wall follower method
added intelligent system type goal based agent. Robot will give the information
about the maze via checkpoint. The checkpoint must be uniquely and its
determined by all the possibilities that exist in the arena. Hence, the robot could
choose one action to achieve a goal that is already determined.
Maze
solving algorithms on fire
fighting
robot has
been
successfully realized. From the experiment at level 2 KRPAI 2016, robots could
reach the goal with the percentage 93.75% of 48 trial against 16 different field
configurations. From the experiment at level 3 KRPAI 2016 robots could reach
the goal with the percentage 50% of 30 trial against 10 different types
of field configurations.
Key Word : Maze, maze solving, wall follower, goal, goal based agent.
ii
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN
PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN
PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN TUGAS AKHIR
KATA PENGANTAR
ABSTRAK........................................................................................................... i
ABSTRACT ....................................................................................................... ii
DAFTAR ISI ................................................................................................. iii
DAFTAR GAMBAR......................................................................................... vi
DAFTAR TABEL ............................................................................................. ix
BAB I PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang .......................................................................................... 1
I.2 Rumusan Masalah ..................................................................................... 2
I.3 Tujuan ....................................................................................................... 2
I.4 Batasan Masalah ....................................................................................... 2
I.5 Spesifikasi Alat yang Digunakan ............................................................... 3
I.6 Sistematika Penulisan ................................................................................ 3
BAB II TEORI DASAR
II.1 Kecerdasan Buatan................................................................................... 5
II.1.1 Simple Reflex Agent ........................................................................... 5
II.1.2 Reflex Agent with State ...................................................................... 6
II.1.3 Goal Based Agent .............................................................................. 7
II.1.4 Utility Based Agent ............................................................................ 8
II.2 Maze Solving Algorithm ............................................................................ 9
II.2.1 Wall follower .................................................................................... 9
II.3 Sistem Kontrol ........................................................................................ 10
II.4 Sensor ..................................................................................................... 11
II.4.1 Sensor Jarak Ultrasonik (SRF-05) ................................................... 11
II.4.2 Flame Sensor Detector.................................................................... 12
iii
II.4.3 Sensor Warna TCS230 ................................................................... 13
II.5 OpenCV.................................................................................................. 14
II.6 Raspberry Pi 2 ........................................................................................ 16
II.7 Modul Kamera Raspberry Pi .................................................................. 19
II.8 Arduino MEGA 2560 ............................................................................. 20
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI
III.1 Perancangan Sistem Robot Beroda ......................................................... 21
III.1.1 Sistem Navigasi Robot .................................................................. 21
III.1.2 Perancangan dan Realisasi Robot Beroda Pemadam Api ............... 24
III.1.3 Elektronika Robot ......................................................................... 26
III.2 Perancangan dan Realisasi Pengolahan Citra.......................................... 30
III.3 Perancangan Posisi Check Point Pada Arena Kontes .............................. 32
III.4 Perancangan Algoritma Robot pemadam api beroda .............................. 38
III.4.1 Algortima level 2 KRPAI 2016 ...................................................... 40
III.4.2 Algortima level 3 KRPAI 2016 ...................................................... 43
III.4.3 Flowchart Manuver Langsung Menuju Api .................................... 46
III.4.4 Flowchart Cari Api ........................................................................ 47
III.4.5 Flowchart Padamkan Api ............................................................... 48
III.4.6 Flowchart Menggerakkan gripper .................................................. 49
III.4.7 Flowchart Deteksi Home................................................................ 50
III.4.8 Flowchart Deteksi Lokasi Check Point Api .................................... 51
III.4.9 Flowchart Deteksi Lokasi Check Point Home ................................ 52
III.4.10 Flowchart Deteksi Lokasi Check Point Bayi................................. 53
III.4.11 Flowchart Deteksi LED biru ........................................................ 54
BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISIS
IV.1 Pengujian Robot ................................................................................... 56
IV.1.1 Pengujian Wall Following .............................................................. 56
IV.1.2 Pengujian Robot pada arena level 2 KRPAI 2016........................... 59
IV.1.3 Pengujian Robot pada arena level 3 KRPAI 2016........................... 82
IV.1.4 Pengujian Deteksi Objek ................................................................ 96
iv
BAB V SIMPULAN DAN SARAN
V.1 Simpulan ............................................................................................. 101
V.2 Saran ................................................................................................... 102
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 103
v
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Diagram Skematik Simple Reflex Agent ...................................... 6
Gambar 2.2 Diagram Skematik Reflex Agent With State ............................... 7
Gambar 2.3 Diagram Skematik Goal Based Agent ......................................... 8
Gambar 2.4 Diagram Skematik Utility Based Agent ....................................... 9
Gambar 2.5 Perjalanan mengikuti dinding kiri atau kanan ........................... 10
Gambar 2.6 Diagram blok sistem kontrol loop terbuka ................................ 10
Gambar 2.7 Diagram blok sistem kontrol loop tertutup ................................ 11
Gambar 2.8 Diagram waktu sensor SRF05 mode 1 ...................................... 12
Gambar 2.9 Diagram waktu sensor SRF05 mode 2 ...................................... 12
Gambar 2.10 Sensor Api (Flame Detector Arduino) ...................................... 13
Gambar 2.11 Sensor warna TCS230 .............................................................. 13
Gambar 2.12 Contoh proses thresholding ...................................................... 14
Gambar 2.13 Raspberry Pi 2 model B ............................................................ 17
Gambar 2.14 Konfigurasi pin Raspberry Pi 2 ................................................. 17
Gambar 2.15 Modul kamera Raspberry Pi ...................................................... 19
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Navigasi Robot Beroda Pemadam Api .... 22
Gambar 3.2 Desain bentuk robot dan penempatan sensor ............................. 25
Gambar 3.3 Tampak Atas dan Tampak Bawah Robot................................... 25
Gambar 3.4 Diagram blok penggerak kipas .................................................. 26
Gambar 3.5 Diagram blok penggerak pompa................................................ 26
Gambar 3.6 Diagram blok elektronika robot ................................................. 27
Gambar 3.7 Board Motor Driver .................................................................. 29
Gambar 3.8 Rangkaian dalam motor driver .................................................. 29
Gambar 3.9 Diagram Blok Proses pengolahan citra ...................................... 30
Gambar 3.10 Frame gambar setelah proses ROI ........................................... 31
Gambar 3.11 Hasil Threshold LED ................................................................ 31
Gambar 3.12 Nilai Keluaran Fungsi Moments ................................................ 32
Gambar 3.13 Posisi check point pencarian api ................................................ 33
Gambar 3.14 Posisi home untuk check point 1................................................ 34
vi
Gambar 3.15 Posisi home untuk check point 2 ............................................... 34
Gambar 3.16 Posisi-posisi check point Home ................................................. 35
Gambar 3.17 Posisi home dan api untuk check point Home 1 ......................... 35
Gambar 3.18 Posisi home dan api untuk check point Home 2 ......................... 36
Gambar 3.19 Posisi check point untuk menemukan boneka bayi .................... 36
Gambar 3.20 Posisi check point 1 dan 3 untuk menemukan boneka bayi ........ 37
Gambar 3.21 Posisi check point 2 dan 3 untuk menemukan boneka bayi ........ 37
Gambar 3.22 Arena level 2 KRPAI 2016 ....................................................... 39
Gambar 3.23 Arena level 3 KRPAI 2016 ....................................................... 39
Gambar 3.24a Flowchart level 2 Robot Beroda Pemadam Api ....................... 41
Gambar 3.24b Flowchart level 2 Robot Beroda Pemadam Api ....................... 42
Gambar 3.25 Flowchart level 3 Robot Beroda Pemadam Api ......................... 44
Gambar 3.26 Flowchart manuver langsung menuju api .................................. 46
Gambar 3.27 Flowchart Cari Api ................................................................... 47
Gambar 3.28 Flowchart Memadamkan Api.................................................... 48
Gambar 3.29 Flowchart menggerakkan gripper ............................................. 49
Gambar 3.30 Flowchart Deteksi Home .......................................................... 50
Gambar 3.31 Flowchart Deteksi Lokasi Check Point Api............................. 51
Gambar 3.32 Flowchart Deteksi Lokasi Check Point Home ......................... 52
Gambar 3.33 Flowchart Deteksi Lokasi Check Point Bayi ........................... 53
Gambar 3.34 Flowchart Deteksi LED biru ................................................... 54
Gambar 4.1 Pengujian robot mengikuti dinding sebelah kiri ........................... 57
Gambar 4.2 Pengujian robot mengikuti dinding sebelah kanan ....................... 58
Gambar 4.3 Konfigurasi Arena 1 level 2 KRPAI 2016 ................................... 59
Gambar 4.4 Konfigurasi Arena 2 level 2 KRPAI 2016 ................................... 61
Gambar 4.5 Konfigurasi Arena 3 level 2 KRPAI 2016 ................................... 62
Gambar 4.6 Konfigurasi Arena 4 level 2 KRPAI 2016 ................................... 64
Gambar 4.7 Konfigurasi Arena 5 level 2 KRPAI 2016 ................................... 65
Gambar 4.8 Konfigurasi Arena 6 level 2 KRPAI 2016 ................................... 66
Gambar 4.9 Konfigurasi Arena 7 level 2 KRPAI 2016 ................................... 68
Gambar 4.10 Konfigurasi Arena 8 level 2 KRPAI 2016 ................................. 69
vii
Gambar 4.11 Konfigurasi Arena 9 level 2 KRPAI 2016 ................................. 71
Gambar 4.12 Konfigurasi Arena 10 level 2 KRPAI 2016 ............................... 72
Gambar 4.13 Konfigurasi Arena 11 level 2 KRPAI 2016 ............................... 74
Gambar 4.14 Konfigurasi Arena 12 level 2 KRPAI 2016 ............................... 75
Gambar 4.15 Konfigurasi Arena 13 level 2 KRPAI 2016 ............................... 77
Gambar 4.16 Konfigurasi Arena 14 level 2 KRPAI 2016 ............................... 78
Gambar 4.17 Konfigurasi Arena 15 level 2 KRPAI 2016 ............................... 80
Gambar 4.18 Konfigurasi Arena 16 level 2 KRPAI 2016 ............................... 81
Gambar 4.19 Konfigurasi Arena 1 level 3 KRPAI 2016 ................................. 83
Gambar 4.20 Konfigurasi Arena 2 level 3 KRPAI 2016 ................................. 84
Gambar 4.21 Konfigurasi Arena 3 level 3 KRPAI 2016 ................................. 85
Gambar 4.22 Konfigurasi Arena 4 level 3 KRPAI 2016 ................................. 87
Gambar 4.23 Konfigurasi Arena 5 level 3 KRPAI 2016 ................................. 88
Gambar 4.24 Konfigurasi Arena 6 level 3 KRPAI 2016 ................................. 90
Gambar 4.25 Konfigurasi Arena 7 level 3 KRPAI 2016 ................................. 91
Gambar 4.26 Konfigurasi Arena 8 level 3 KRPAI 2016 ................................. 92
Gambar 4.27 Konfigurasi Arena 9 level 3 KRPAI 2016 ................................. 94
Gambar 4.28 Konfigurasi Arena 10 level 3 KRPAI 2016 ............................... 95
viii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 skala keluaran dan tipe fotodioda sensor TCS230 ............................... 14
Tabel 2.2 Spesifikasi teknikal Arduino MEGA 2560 .......................................... 20
Tabel 3.1 Tabel Kebenaran Motor Driver BTN7970B........................................ 30
Tabel 4.1 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 1 ....... 60
Tabel 4.2 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 1 .............................................................................................................. 60
Tabel 4.3 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 2 ....... 61
Tabel 4.4 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 2 .............................................................................................................. 62
Tabel 4.5 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 3 ....... 63
Tabel 4.6 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 3 .............................................................................................................. 63
Tabel 4.7 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 4 ....... 64
Tabel 4.8 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 4 .............................................................................................................. 65
Tabel 4.9 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 5 .............................................................................................................. 66
Tabel 4.10 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 6...... 67
Tabel 4.11 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 6 .............................................................................................................. 67
Tabel 4.12 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 7...... 68
Tabel 4.13 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 7 .............................................................................................................. 69
Tabel 4.14 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 8...... 70
Tabel 4.15 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 8 .............................................................................................................. 70
Tabel 4.16 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 9...... 71
Tabel 4.17 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 9 .............................................................................................................. 72
ix
Tabel 4.18 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 10.... 73
Tabel 4.19 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 10 ............................................................................................................ 73
Tabel 4.20 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 11.... 74
Tabel 4.21 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 11 ............................................................................................................ 75
Tabel 4.22 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 12.... 76
Tabel 4.23 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 12 ............................................................................................................ 76
Tabel 4.24 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 13.... 77
Tabel 4.25 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 13 ............................................................................................................ 78
Tabel 4.26 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 14.... 79
Tabel 4.27 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 14 ............................................................................................................ 79
Tabel 4.28 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 15.... 80
Tabel 4.29 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 15 ............................................................................................................ 81
Tabel 4.30 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 16 ............................................................................................................ 82
Tabel 4.31 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 1...... 83
Tabel 4.32 Pengujian Robot Pada Arena Level 3 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 1 .............................................................................................................. 83
Tabel 4.33 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 2...... 84
Tabel 4.34 Pengujian Robot Pada Arena Level 3 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 2 .............................................................................................................. 85
Tabel 4.35 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 3...... 86
Tabel 4.36 Pengujian Robot Pada Arena Level 3 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 3 .............................................................................................................. 86
Tabel 4.37 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 4...... 87
x
Tabel 4.38 Pengujian Robot Pada Arena Level 3 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 4 .............................................................................................................. 88
Tabel 4.39 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 5...... 89
Tabel 4.40 Pengujian Robot Pada Arena Level 3 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 5 .............................................................................................................. 89
Tabel 4.41 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 6...... 90
Tabel 4.42 Pengujian Robot Pada Arena Level 3 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 6 .............................................................................................................. 90
Tabel 4.43 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 7...... 91
Tabel 4.44 Pengujian Robot Pada Arena Level 3 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 7 .............................................................................................................. 92
Tabel 4.45 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 8...... 93
Tabel 4.46 Pengujian Robot Pada Arena Level 3 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 8 .............................................................................................................. 93
Tabel 4.47 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 9...... 94
Tabel 4.48 Pengujian Robot Pada Arena Level 3 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 9 .............................................................................................................. 94
Tabel 4.49 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 10.... 95
Tabel 4.50 Pengujian Robot Pada Arena Level 3 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 10 ............................................................................................................ 96
Tabel 4.51 Pengujian Sensor Kamera Terhadap Kondisi Gelap dan Terang........ 97
Tabel 4.52 Pengujian Sensor Kamera Untuk Menentukan Batas Koordinat X .... 98
Tabel 4.53 Pengujian Sensor Kamera Untuk Menentukan Batas Koordinat Y .... 99
xi
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini membahas tentang latar belakang masalah, rumusan masalah,
tujuan tugas akhir, batasan masalah, spesifikasi alat yang digunakan, dan
sistematika penulisan.
I.1
Latar Belakang
Perkembangan robotika saat ini berkembang semakin pesat dengan
banyaknya pengaplikasian robot pada berbagai bidang. Salah satunya dalam
bidang industry, banyak pabrik menggunakan robot sebagai mesin produksi.
Selain sektor industri, robot juga digunakan di sektor yang dapat membahayakan
manusia. Seperti robot penjinak bom, robot pemadam api, dan robot untuk
mencari korban bencana.
Sekarang ini mulai banyak perlombaan/kontes robot memberikan kasuskasus yang semakin rumit dalam perlombaannya. Kasus-kasus yang diberikan
tersebut merupakan salah satu bidang dalam perkembangan robotika saat ini.
Khususnya pada Kontes Robot Pemadam Api Indonesia (KRPAI) 2016
memperlombakan robot-robot pemadam api pada suatu arena yang berbentuk
maze. Pada Kontes Robot Pemadam Api (KRPAI) 2016, banyak perubahanperubahan yang dibuat oleh penyelenggara dari Kontes Robot Pemadam Api
Indonesia (KRPAI) sebelumnya.
Perubahan yang terdapat di Kontes Robot Pemadam Api Indonesia
(KRPAI) 2016 adalah penambahan misi dan perubahan bentuk lapangan yang
dibuat menjadi dua kali arena Kontes Robot Pemadam Api Indonesia (KRPAI)
2014, arena tersebut digunakan untuk misi baru yang ada pada KRPAI 2016.
Dalam Kontes Robot Pemadam Api Indonesia (KRPAI) 2016 terdapat dua level
perlombaan, pada level pertama arena yang digunakan adalah arena KRPAI 2014
sedangkan untuk level kedua digunakan arena yang baru. Pada level kedua
1
Universitas Kristen Maranatha
BAB I – Pendahuluan
2
KRPAI 2016 robot diberikan misi tambahan untuk menyelamatkan bayi yang ada
pada arena sebelum mematikan api.
Permasalahan yang timbul pada maze yang ada pada KRPAI 2016 ini
adalah cara untuk mendapatkan jalur yang diinginkan agar robot dapat mencapai
tujuannya untuk menyelesaikan misi.
I.2
Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada tugas akhir ini adalah :
1. Bagaimana robot dapat mengetahui posisinya, menemukan dan
memadamkan lilin?
2. Bagaimana robot dapat menemukan dan menyelamatkan boneka bayi?
3. Bagaimana mengimplementasikan algoritma maze mapping pada robot
beroda pemadam api?
I.3
Tujuan
Tujuan pembahasan tugas akhir ini adalah mengimplementasikan
algoritma maze solving dengan menggunakan metode wall follower pada robot
beroda pemadam api untuk menyelesaikan misi pada level 2 dan level 3 KRPAI
2016.
I.4
Batasan Masalah
Batasan masalah dalam tugas akhir ini, yaitu:
1. Pokok pembahasan terletak pada keberhasilan implementasi sistem
navigasi maze solving dan sensor kamera yang digunakan.
2. Robot bergerak dengan metoda wall follower.
3. Mekanika robot tidak dibahas secara mendalam. tetapi hanya robot
dapat berjalan dengan baik setelah robot telah selesai dibuat.
4. Pada level 3 KRPAI 2016 robot hanya mendeteksi tempat boneka bayi
5. Arena yang digunakan merupakan arena Kontes Robot Pemadam Api
Indonesia 2016. Penempatan rintangan, posisi Home, Api lilin (target),
Boneka bayi, dan safe zone disesuaikan dengan peraturan Kontes Robot
Pemadam Api Indonesia (KRPAI) 2016.
Universitas Kristen Maranatha
BAB I – Pendahuluan
I.5
3
Spesifikasi Alat yang Digunakan
Alat dan bahan yang digunakan dalam tugas akhir ini, yaitu:
1. Arduino Mega 2560
2. Raspberry Pi 2
3. Modul kamera Raspberry Pi
4. Sensor ultrasonic SRF-05
5. Sensor Kompas
6. Sensor TPA-81
7. Flame sensor arduino (sensor api)
8. Motor DC
9. Motor Brushless
10. Motor Servo
11. Driver motor DC
12. Sensor Warna TCS230
13. LCD 20x4
14. Batere lippo 3 cell dan 2 cell
15. Regulator Tegangan 5V
I.6
Sistematika Penulisan
Laporan tugas akhir ini disusun dengan sistematika penulisan sebagai
berikut:
Bab I Pendahuluan
Bab ini berisi latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan,
batasan, masalah, spesifikasi alat yang digunakan, dan sistematika
penulisan.
Bab II Landasan Teori
Bab ini berisi teori-teori penunjang, yaitu Teori Kecerdasan buatan,
Maze solving, sensor, OpenCV, Raspberry Pi 2, Modul kamera
Raspberry Pi, dan arduino Mega2560.
Universitas Kristen Maranatha
BAB I – Pendahuluan
4
Bab III Perancangan dan Realisasi
Bab ini menjelaskan tentang perancangan robot beroda pemadam api,
perancangan sistem robot beroda pemadam api menggunakan navigasi
maze solving, jenis-jenis sensor yang dipakai, pengolahan citra dengan
OpenCV dan algoritma pemrograman robot beroda pemadam api.
Bab IV Data Pengamatan dan Analisa Data
Bab ini menjelaskan tentang proses pengambilan data pengamatan
untuk pemetaan maze, pengujian deteksi objek menggunakan kamera,
dan pengujian kemampuan robot beroda pemadam api.
Bab V
Bab ini berisi simpulan dan saran-saran yang perlu dilakukan untuk
perbaikan di masa mendatang.
Universitas Kristen Maranatha
BAB V
SIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi simpulan dan saran-saran yang perlu dilakukan untuk
perbaikan di masa mendatang.
V.1
Simpulan
Dengan memperhatikan data pengamatan dan analisis pada bab
sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa:
Implementasi algoritma maze mapping pada robot beroda pemadam
api telah berhasil di realisasikan. Robot dapat memadamkan api tanpa
harus melewati titik check point.
Dari data pengujian robot terhadap arena level 2 KRPAI 2016 terlihat
bahwa robot dapat mencapai tujuannya dengan persentase keberhasilan
sebesar 93.75%.
Dari data pengujian robot terhadap arena level 3 KRPAI 2016 terlihat
bahwa robot dapat mencapai tujuannya dengan persentase keberhasilan
sebesar 50% karena sensor kamera yang digunakan belum dapat
dimaksimalkan.
Nilai threshold yang digunakan pada sensor kamera kurang efektif
apabila kondisi cahaya semakin gelap maka objek akan semakin sulit
dideteksi.
Bentuk gripper pada robot kurang cocok untuk misi level 3 KRPAI
2016 karena pada awal bentuk robot dirancang hanya untuk
memadamkan api.
Dari pengujian robot untuk mengikuti dinding menggunakan kontroler
PID didapatkan parameter Kp sebesar 12, Ki sebesar 0.5, dan Kd
sebesar 12, dengan setpoint 9.5cm untuk dinding sebelah kiri dan
setpoint 17cm untuk dinding sebelah kanan.
101
Universitas Kristen Maranatha
BAB V – SIMPULAN DAN SARAN
102
Titik Checkpoint pada tugas akhir ini digunakan untuk membantu agar
robot dapat memasuki semua ruangan yang ada pada arena.
V.2
Saran
Saran-saran yang dapat diberikan untuk perbaikan dan pengembangan dari
Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
Dapat dilakukan penelitian dan pengujian terhadap bentuk mekanika
robot agar robot dapat sesuai dengan misi yang diberikan.
Ditambahkan LED putih dekat dengan sensor kamera agar cahaya
yang ada pada sensor kamera tidak berubah.
Tentukan lagi titik check point home, agar saat robot kembali ke home
robot tidak masuk ruangan lain selain ruangan home.
Sensor kamera yang digunakan lebih baik lagi sehingga pendeteksian
objek dapat lebih akurat.
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR PUSTAKA
1. Russell, Stuart J. dan Peter Norvig. 1995. “Artificial Intelligence A
Modern Approach”. New Jersey: Prentice Hall
2. Modul Praktikum Dasar Sistem Kontrol, Laboratorium Kontrol Jurusan
Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha, 2015.
3. Datasheet “Flame Sensor Module”
4. Datasheet “Programmable Color Light To Frequency Converter”
5. AI – Agents & Environments
(http://www.tutorialspoint.com/artificial_intelligence/artificial_intelligenc
e_agents_and_environments.htm, diakses Juli 2015)
6. Arduino MEGA 2560 & Genuino MEGA 2560
(https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMega2560, diakses Juli
2015)
7. Basic Thresholding Operations
(http://docs.opencv.org/2.4/doc/tutorials/imgproc/threshold/threshold.html,
diakses Agustus 2015)
8. Color Detection & Object Tracking
(http://opencv-srf.blogspot.co.id/2010/09/object-detection-using-colorseperation.html, diakses Agustus 2015).
9. Installing Operating System Image Using Windows
(https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installingimages/windows.md, diakses Agustus 2015)
10. Konfigurasi pin Raspberry Pi 2
(https://www.element14.com/community/servlet/JiveServlet/previewBody
/73950-102-4-309126/GPIO_Pi2.png, diakses Agustus 2015)
11. Modul Kamera Raspberry Pi
(https://www.raspberrypi.org/documentation/hardware/camera.md, diaskes
Agustus 2015)
103
Universitas Kristen Maranatha
12. Moments
(http://docs.opencv.org/2.4/modules/imgproc/doc/structural_analysis_and_
shape_descriptors.html?highlight=moments#moments, diakses Agustus
2015)
13. Open CV
(http://opencv.org/, diakses Agustus 2015)
14. Raspberry Pi 2
(https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-2-model-b/, diakses
Agustus 2015)
15. Raspberry Pi 2 model B
(https://www.element14.com/community/servlet/JiveServlet/showImage/1
02-74714-3-216904/rpi-bplus.jpg, diakses Agustus 2015)
16. Region of Interest
(http://docs.opencv.org/2.4/modules/core/doc/old_basic_structures.html?hi
ghlight=roi#IplROI* roi, diakses Agustus 2015)
17. SRF-05 Technical Document. (online),
(http://www.robot-electronics.co.uk/htm/srf05tech.htm, diakses Juli 2015)
18. Wall Following
(http://www.protosystem.net/post/2007/12/15/How-to-build-a-MazeRobot.aspx, diakses Juli 2015).
104
Universitas Kristen Maranatha
Follower untuk KRPAI 2016 Divisi Beroda
Disusun Oleh:
Nama
: Ricky Subagja
NRP
: 1122068
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha,
Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no. 65, Bandung, Indonesia.
Email : [email protected]
ABSTRAK
Perkembangan robotika saat ini berkembang semakin pesat dengan
banyaknya pengaplikasian robot pada berbagai bidang. Banyaknya
perlombaan/kontes robot yang memberikan kasus-kasus yang semakin rumit
dalam perlombaannya merupakan salah satu bidang dalam perkembangan
robotika saat ini. Khususnya pada Kontes Robot Pemadam Api Indonesia
(KRPAI) 2016 yang memperlombakan robot-robot pemadam api pada suatu arena
yang berbentuk maze.
Untuk memecahkan permasalahan yang ada pada maze KRPAI 2016,
maka dibuat sebuah robot beroda pemadam api dengan algoritma maze solving.
Robot yang dibuat dirancang dengan menggunakan sensor api, sensor jarak
ultrasonik, sensor warna, dan sensor kamera. Algoritma maze solving pada robot
dirancang menggunakan metode wall follower yang ditambahkan bantuan sistem
cerdas dengan tipe agent goal based agent. Robot akan diberikan informasi
mengenai maze berupa titik checkpoint. Titik checkpoint tersebut harus bersifat
unik dan ditentukan berdasarkan semua kemungkinan yang ada pada arena.
Sehingga robot dapat memilih satu tindakan untuk mencapai tujuan yang sudah
ditentukan.
Algoritma maze solving pada robot beroda pemadam api telah berhasil
direalisasikan. Dari data pengujian yang dilakukan pada level 2 KRPAI 2016,
robot dapat mencapai tujuannya (goal) sebesar 93.75% dari 48 percobaan
terhadap 16 jenis konfigurasi lapangan. Dari data pengujian yang dilakukan pada
level 3 KRPAI 2016, robot dapat mencapai tujuannya (goal) sebesar 50% dari 30
percobaan terhadap 10 jenis konfigurasi lapangan.
Kata Kunci : Maze, maze solving, wall follower, goal, goal based agent.
i
Implementation of Maze Solving Using Wall Follower
Method for KRPAI 2016 Wheeled Division
Composed By:
Nama
: Ricky Subagja
NRP
: 1122068
Electrical Engineering, Maranatha Christian University,
Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia
Email : [email protected]
ABSTRACT
The development of robotics is currently growing rapidly with a
number of robot deployment on many aspec seen. Majority of the
robots contest that gave cases which was more and more complicated on every the
contest was held. The given case on the contest was one of the aspecs in the
development
of robotics at
nowadays.
Particularly
in Indonesia, fire
fighting robot contest (KRPAI) 2016 which competed many fire fighting
robots on maze shaped arena.
To solve the existing problems at the maze on the KRPAI 2016, a fire
fighting robot was created to having a maze solving algorithm. The robot designed
using fire sensor, ultrasonic distance sensor, color sensor and sensor camera.
Maze solving algorithm on the robot was designed using wall follower method
added intelligent system type goal based agent. Robot will give the information
about the maze via checkpoint. The checkpoint must be uniquely and its
determined by all the possibilities that exist in the arena. Hence, the robot could
choose one action to achieve a goal that is already determined.
Maze
solving algorithms on fire
fighting
robot has
been
successfully realized. From the experiment at level 2 KRPAI 2016, robots could
reach the goal with the percentage 93.75% of 48 trial against 16 different field
configurations. From the experiment at level 3 KRPAI 2016 robots could reach
the goal with the percentage 50% of 30 trial against 10 different types
of field configurations.
Key Word : Maze, maze solving, wall follower, goal, goal based agent.
ii
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN
PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN
PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN TUGAS AKHIR
KATA PENGANTAR
ABSTRAK........................................................................................................... i
ABSTRACT ....................................................................................................... ii
DAFTAR ISI ................................................................................................. iii
DAFTAR GAMBAR......................................................................................... vi
DAFTAR TABEL ............................................................................................. ix
BAB I PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang .......................................................................................... 1
I.2 Rumusan Masalah ..................................................................................... 2
I.3 Tujuan ....................................................................................................... 2
I.4 Batasan Masalah ....................................................................................... 2
I.5 Spesifikasi Alat yang Digunakan ............................................................... 3
I.6 Sistematika Penulisan ................................................................................ 3
BAB II TEORI DASAR
II.1 Kecerdasan Buatan................................................................................... 5
II.1.1 Simple Reflex Agent ........................................................................... 5
II.1.2 Reflex Agent with State ...................................................................... 6
II.1.3 Goal Based Agent .............................................................................. 7
II.1.4 Utility Based Agent ............................................................................ 8
II.2 Maze Solving Algorithm ............................................................................ 9
II.2.1 Wall follower .................................................................................... 9
II.3 Sistem Kontrol ........................................................................................ 10
II.4 Sensor ..................................................................................................... 11
II.4.1 Sensor Jarak Ultrasonik (SRF-05) ................................................... 11
II.4.2 Flame Sensor Detector.................................................................... 12
iii
II.4.3 Sensor Warna TCS230 ................................................................... 13
II.5 OpenCV.................................................................................................. 14
II.6 Raspberry Pi 2 ........................................................................................ 16
II.7 Modul Kamera Raspberry Pi .................................................................. 19
II.8 Arduino MEGA 2560 ............................................................................. 20
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI
III.1 Perancangan Sistem Robot Beroda ......................................................... 21
III.1.1 Sistem Navigasi Robot .................................................................. 21
III.1.2 Perancangan dan Realisasi Robot Beroda Pemadam Api ............... 24
III.1.3 Elektronika Robot ......................................................................... 26
III.2 Perancangan dan Realisasi Pengolahan Citra.......................................... 30
III.3 Perancangan Posisi Check Point Pada Arena Kontes .............................. 32
III.4 Perancangan Algoritma Robot pemadam api beroda .............................. 38
III.4.1 Algortima level 2 KRPAI 2016 ...................................................... 40
III.4.2 Algortima level 3 KRPAI 2016 ...................................................... 43
III.4.3 Flowchart Manuver Langsung Menuju Api .................................... 46
III.4.4 Flowchart Cari Api ........................................................................ 47
III.4.5 Flowchart Padamkan Api ............................................................... 48
III.4.6 Flowchart Menggerakkan gripper .................................................. 49
III.4.7 Flowchart Deteksi Home................................................................ 50
III.4.8 Flowchart Deteksi Lokasi Check Point Api .................................... 51
III.4.9 Flowchart Deteksi Lokasi Check Point Home ................................ 52
III.4.10 Flowchart Deteksi Lokasi Check Point Bayi................................. 53
III.4.11 Flowchart Deteksi LED biru ........................................................ 54
BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISIS
IV.1 Pengujian Robot ................................................................................... 56
IV.1.1 Pengujian Wall Following .............................................................. 56
IV.1.2 Pengujian Robot pada arena level 2 KRPAI 2016........................... 59
IV.1.3 Pengujian Robot pada arena level 3 KRPAI 2016........................... 82
IV.1.4 Pengujian Deteksi Objek ................................................................ 96
iv
BAB V SIMPULAN DAN SARAN
V.1 Simpulan ............................................................................................. 101
V.2 Saran ................................................................................................... 102
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 103
v
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Diagram Skematik Simple Reflex Agent ...................................... 6
Gambar 2.2 Diagram Skematik Reflex Agent With State ............................... 7
Gambar 2.3 Diagram Skematik Goal Based Agent ......................................... 8
Gambar 2.4 Diagram Skematik Utility Based Agent ....................................... 9
Gambar 2.5 Perjalanan mengikuti dinding kiri atau kanan ........................... 10
Gambar 2.6 Diagram blok sistem kontrol loop terbuka ................................ 10
Gambar 2.7 Diagram blok sistem kontrol loop tertutup ................................ 11
Gambar 2.8 Diagram waktu sensor SRF05 mode 1 ...................................... 12
Gambar 2.9 Diagram waktu sensor SRF05 mode 2 ...................................... 12
Gambar 2.10 Sensor Api (Flame Detector Arduino) ...................................... 13
Gambar 2.11 Sensor warna TCS230 .............................................................. 13
Gambar 2.12 Contoh proses thresholding ...................................................... 14
Gambar 2.13 Raspberry Pi 2 model B ............................................................ 17
Gambar 2.14 Konfigurasi pin Raspberry Pi 2 ................................................. 17
Gambar 2.15 Modul kamera Raspberry Pi ...................................................... 19
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Navigasi Robot Beroda Pemadam Api .... 22
Gambar 3.2 Desain bentuk robot dan penempatan sensor ............................. 25
Gambar 3.3 Tampak Atas dan Tampak Bawah Robot................................... 25
Gambar 3.4 Diagram blok penggerak kipas .................................................. 26
Gambar 3.5 Diagram blok penggerak pompa................................................ 26
Gambar 3.6 Diagram blok elektronika robot ................................................. 27
Gambar 3.7 Board Motor Driver .................................................................. 29
Gambar 3.8 Rangkaian dalam motor driver .................................................. 29
Gambar 3.9 Diagram Blok Proses pengolahan citra ...................................... 30
Gambar 3.10 Frame gambar setelah proses ROI ........................................... 31
Gambar 3.11 Hasil Threshold LED ................................................................ 31
Gambar 3.12 Nilai Keluaran Fungsi Moments ................................................ 32
Gambar 3.13 Posisi check point pencarian api ................................................ 33
Gambar 3.14 Posisi home untuk check point 1................................................ 34
vi
Gambar 3.15 Posisi home untuk check point 2 ............................................... 34
Gambar 3.16 Posisi-posisi check point Home ................................................. 35
Gambar 3.17 Posisi home dan api untuk check point Home 1 ......................... 35
Gambar 3.18 Posisi home dan api untuk check point Home 2 ......................... 36
Gambar 3.19 Posisi check point untuk menemukan boneka bayi .................... 36
Gambar 3.20 Posisi check point 1 dan 3 untuk menemukan boneka bayi ........ 37
Gambar 3.21 Posisi check point 2 dan 3 untuk menemukan boneka bayi ........ 37
Gambar 3.22 Arena level 2 KRPAI 2016 ....................................................... 39
Gambar 3.23 Arena level 3 KRPAI 2016 ....................................................... 39
Gambar 3.24a Flowchart level 2 Robot Beroda Pemadam Api ....................... 41
Gambar 3.24b Flowchart level 2 Robot Beroda Pemadam Api ....................... 42
Gambar 3.25 Flowchart level 3 Robot Beroda Pemadam Api ......................... 44
Gambar 3.26 Flowchart manuver langsung menuju api .................................. 46
Gambar 3.27 Flowchart Cari Api ................................................................... 47
Gambar 3.28 Flowchart Memadamkan Api.................................................... 48
Gambar 3.29 Flowchart menggerakkan gripper ............................................. 49
Gambar 3.30 Flowchart Deteksi Home .......................................................... 50
Gambar 3.31 Flowchart Deteksi Lokasi Check Point Api............................. 51
Gambar 3.32 Flowchart Deteksi Lokasi Check Point Home ......................... 52
Gambar 3.33 Flowchart Deteksi Lokasi Check Point Bayi ........................... 53
Gambar 3.34 Flowchart Deteksi LED biru ................................................... 54
Gambar 4.1 Pengujian robot mengikuti dinding sebelah kiri ........................... 57
Gambar 4.2 Pengujian robot mengikuti dinding sebelah kanan ....................... 58
Gambar 4.3 Konfigurasi Arena 1 level 2 KRPAI 2016 ................................... 59
Gambar 4.4 Konfigurasi Arena 2 level 2 KRPAI 2016 ................................... 61
Gambar 4.5 Konfigurasi Arena 3 level 2 KRPAI 2016 ................................... 62
Gambar 4.6 Konfigurasi Arena 4 level 2 KRPAI 2016 ................................... 64
Gambar 4.7 Konfigurasi Arena 5 level 2 KRPAI 2016 ................................... 65
Gambar 4.8 Konfigurasi Arena 6 level 2 KRPAI 2016 ................................... 66
Gambar 4.9 Konfigurasi Arena 7 level 2 KRPAI 2016 ................................... 68
Gambar 4.10 Konfigurasi Arena 8 level 2 KRPAI 2016 ................................. 69
vii
Gambar 4.11 Konfigurasi Arena 9 level 2 KRPAI 2016 ................................. 71
Gambar 4.12 Konfigurasi Arena 10 level 2 KRPAI 2016 ............................... 72
Gambar 4.13 Konfigurasi Arena 11 level 2 KRPAI 2016 ............................... 74
Gambar 4.14 Konfigurasi Arena 12 level 2 KRPAI 2016 ............................... 75
Gambar 4.15 Konfigurasi Arena 13 level 2 KRPAI 2016 ............................... 77
Gambar 4.16 Konfigurasi Arena 14 level 2 KRPAI 2016 ............................... 78
Gambar 4.17 Konfigurasi Arena 15 level 2 KRPAI 2016 ............................... 80
Gambar 4.18 Konfigurasi Arena 16 level 2 KRPAI 2016 ............................... 81
Gambar 4.19 Konfigurasi Arena 1 level 3 KRPAI 2016 ................................. 83
Gambar 4.20 Konfigurasi Arena 2 level 3 KRPAI 2016 ................................. 84
Gambar 4.21 Konfigurasi Arena 3 level 3 KRPAI 2016 ................................. 85
Gambar 4.22 Konfigurasi Arena 4 level 3 KRPAI 2016 ................................. 87
Gambar 4.23 Konfigurasi Arena 5 level 3 KRPAI 2016 ................................. 88
Gambar 4.24 Konfigurasi Arena 6 level 3 KRPAI 2016 ................................. 90
Gambar 4.25 Konfigurasi Arena 7 level 3 KRPAI 2016 ................................. 91
Gambar 4.26 Konfigurasi Arena 8 level 3 KRPAI 2016 ................................. 92
Gambar 4.27 Konfigurasi Arena 9 level 3 KRPAI 2016 ................................. 94
Gambar 4.28 Konfigurasi Arena 10 level 3 KRPAI 2016 ............................... 95
viii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 skala keluaran dan tipe fotodioda sensor TCS230 ............................... 14
Tabel 2.2 Spesifikasi teknikal Arduino MEGA 2560 .......................................... 20
Tabel 3.1 Tabel Kebenaran Motor Driver BTN7970B........................................ 30
Tabel 4.1 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 1 ....... 60
Tabel 4.2 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 1 .............................................................................................................. 60
Tabel 4.3 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 2 ....... 61
Tabel 4.4 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 2 .............................................................................................................. 62
Tabel 4.5 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 3 ....... 63
Tabel 4.6 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 3 .............................................................................................................. 63
Tabel 4.7 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 4 ....... 64
Tabel 4.8 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 4 .............................................................................................................. 65
Tabel 4.9 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 5 .............................................................................................................. 66
Tabel 4.10 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 6...... 67
Tabel 4.11 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 6 .............................................................................................................. 67
Tabel 4.12 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 7...... 68
Tabel 4.13 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 7 .............................................................................................................. 69
Tabel 4.14 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 8...... 70
Tabel 4.15 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 8 .............................................................................................................. 70
Tabel 4.16 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 9...... 71
Tabel 4.17 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 9 .............................................................................................................. 72
ix
Tabel 4.18 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 10.... 73
Tabel 4.19 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 10 ............................................................................................................ 73
Tabel 4.20 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 11.... 74
Tabel 4.21 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 11 ............................................................................................................ 75
Tabel 4.22 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 12.... 76
Tabel 4.23 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 12 ............................................................................................................ 76
Tabel 4.24 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 13.... 77
Tabel 4.25 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 13 ............................................................................................................ 78
Tabel 4.26 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 14.... 79
Tabel 4.27 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 14 ............................................................................................................ 79
Tabel 4.28 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 15.... 80
Tabel 4.29 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 15 ............................................................................................................ 81
Tabel 4.30 Pengujian Robot Pada Arena Level 2 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 16 ............................................................................................................ 82
Tabel 4.31 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 1...... 83
Tabel 4.32 Pengujian Robot Pada Arena Level 3 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 1 .............................................................................................................. 83
Tabel 4.33 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 2...... 84
Tabel 4.34 Pengujian Robot Pada Arena Level 3 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 2 .............................................................................................................. 85
Tabel 4.35 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 3...... 86
Tabel 4.36 Pengujian Robot Pada Arena Level 3 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 3 .............................................................................................................. 86
Tabel 4.37 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 4...... 87
x
Tabel 4.38 Pengujian Robot Pada Arena Level 3 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 4 .............................................................................................................. 88
Tabel 4.39 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 5...... 89
Tabel 4.40 Pengujian Robot Pada Arena Level 3 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 5 .............................................................................................................. 89
Tabel 4.41 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 6...... 90
Tabel 4.42 Pengujian Robot Pada Arena Level 3 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 6 .............................................................................................................. 90
Tabel 4.43 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 7...... 91
Tabel 4.44 Pengujian Robot Pada Arena Level 3 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 7 .............................................................................................................. 92
Tabel 4.45 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 8...... 93
Tabel 4.46 Pengujian Robot Pada Arena Level 3 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 8 .............................................................................................................. 93
Tabel 4.47 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 9...... 94
Tabel 4.48 Pengujian Robot Pada Arena Level 3 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 9 .............................................................................................................. 94
Tabel 4.49 Data Pengamatan Parameter Mapping pada Konfigurasi Arena 10.... 95
Tabel 4.50 Pengujian Robot Pada Arena Level 3 KRPAI 2016 dengan Konfigurasi
Arena 10 ............................................................................................................ 96
Tabel 4.51 Pengujian Sensor Kamera Terhadap Kondisi Gelap dan Terang........ 97
Tabel 4.52 Pengujian Sensor Kamera Untuk Menentukan Batas Koordinat X .... 98
Tabel 4.53 Pengujian Sensor Kamera Untuk Menentukan Batas Koordinat Y .... 99
xi
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini membahas tentang latar belakang masalah, rumusan masalah,
tujuan tugas akhir, batasan masalah, spesifikasi alat yang digunakan, dan
sistematika penulisan.
I.1
Latar Belakang
Perkembangan robotika saat ini berkembang semakin pesat dengan
banyaknya pengaplikasian robot pada berbagai bidang. Salah satunya dalam
bidang industry, banyak pabrik menggunakan robot sebagai mesin produksi.
Selain sektor industri, robot juga digunakan di sektor yang dapat membahayakan
manusia. Seperti robot penjinak bom, robot pemadam api, dan robot untuk
mencari korban bencana.
Sekarang ini mulai banyak perlombaan/kontes robot memberikan kasuskasus yang semakin rumit dalam perlombaannya. Kasus-kasus yang diberikan
tersebut merupakan salah satu bidang dalam perkembangan robotika saat ini.
Khususnya pada Kontes Robot Pemadam Api Indonesia (KRPAI) 2016
memperlombakan robot-robot pemadam api pada suatu arena yang berbentuk
maze. Pada Kontes Robot Pemadam Api (KRPAI) 2016, banyak perubahanperubahan yang dibuat oleh penyelenggara dari Kontes Robot Pemadam Api
Indonesia (KRPAI) sebelumnya.
Perubahan yang terdapat di Kontes Robot Pemadam Api Indonesia
(KRPAI) 2016 adalah penambahan misi dan perubahan bentuk lapangan yang
dibuat menjadi dua kali arena Kontes Robot Pemadam Api Indonesia (KRPAI)
2014, arena tersebut digunakan untuk misi baru yang ada pada KRPAI 2016.
Dalam Kontes Robot Pemadam Api Indonesia (KRPAI) 2016 terdapat dua level
perlombaan, pada level pertama arena yang digunakan adalah arena KRPAI 2014
sedangkan untuk level kedua digunakan arena yang baru. Pada level kedua
1
Universitas Kristen Maranatha
BAB I – Pendahuluan
2
KRPAI 2016 robot diberikan misi tambahan untuk menyelamatkan bayi yang ada
pada arena sebelum mematikan api.
Permasalahan yang timbul pada maze yang ada pada KRPAI 2016 ini
adalah cara untuk mendapatkan jalur yang diinginkan agar robot dapat mencapai
tujuannya untuk menyelesaikan misi.
I.2
Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada tugas akhir ini adalah :
1. Bagaimana robot dapat mengetahui posisinya, menemukan dan
memadamkan lilin?
2. Bagaimana robot dapat menemukan dan menyelamatkan boneka bayi?
3. Bagaimana mengimplementasikan algoritma maze mapping pada robot
beroda pemadam api?
I.3
Tujuan
Tujuan pembahasan tugas akhir ini adalah mengimplementasikan
algoritma maze solving dengan menggunakan metode wall follower pada robot
beroda pemadam api untuk menyelesaikan misi pada level 2 dan level 3 KRPAI
2016.
I.4
Batasan Masalah
Batasan masalah dalam tugas akhir ini, yaitu:
1. Pokok pembahasan terletak pada keberhasilan implementasi sistem
navigasi maze solving dan sensor kamera yang digunakan.
2. Robot bergerak dengan metoda wall follower.
3. Mekanika robot tidak dibahas secara mendalam. tetapi hanya robot
dapat berjalan dengan baik setelah robot telah selesai dibuat.
4. Pada level 3 KRPAI 2016 robot hanya mendeteksi tempat boneka bayi
5. Arena yang digunakan merupakan arena Kontes Robot Pemadam Api
Indonesia 2016. Penempatan rintangan, posisi Home, Api lilin (target),
Boneka bayi, dan safe zone disesuaikan dengan peraturan Kontes Robot
Pemadam Api Indonesia (KRPAI) 2016.
Universitas Kristen Maranatha
BAB I – Pendahuluan
I.5
3
Spesifikasi Alat yang Digunakan
Alat dan bahan yang digunakan dalam tugas akhir ini, yaitu:
1. Arduino Mega 2560
2. Raspberry Pi 2
3. Modul kamera Raspberry Pi
4. Sensor ultrasonic SRF-05
5. Sensor Kompas
6. Sensor TPA-81
7. Flame sensor arduino (sensor api)
8. Motor DC
9. Motor Brushless
10. Motor Servo
11. Driver motor DC
12. Sensor Warna TCS230
13. LCD 20x4
14. Batere lippo 3 cell dan 2 cell
15. Regulator Tegangan 5V
I.6
Sistematika Penulisan
Laporan tugas akhir ini disusun dengan sistematika penulisan sebagai
berikut:
Bab I Pendahuluan
Bab ini berisi latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan,
batasan, masalah, spesifikasi alat yang digunakan, dan sistematika
penulisan.
Bab II Landasan Teori
Bab ini berisi teori-teori penunjang, yaitu Teori Kecerdasan buatan,
Maze solving, sensor, OpenCV, Raspberry Pi 2, Modul kamera
Raspberry Pi, dan arduino Mega2560.
Universitas Kristen Maranatha
BAB I – Pendahuluan
4
Bab III Perancangan dan Realisasi
Bab ini menjelaskan tentang perancangan robot beroda pemadam api,
perancangan sistem robot beroda pemadam api menggunakan navigasi
maze solving, jenis-jenis sensor yang dipakai, pengolahan citra dengan
OpenCV dan algoritma pemrograman robot beroda pemadam api.
Bab IV Data Pengamatan dan Analisa Data
Bab ini menjelaskan tentang proses pengambilan data pengamatan
untuk pemetaan maze, pengujian deteksi objek menggunakan kamera,
dan pengujian kemampuan robot beroda pemadam api.
Bab V
Bab ini berisi simpulan dan saran-saran yang perlu dilakukan untuk
perbaikan di masa mendatang.
Universitas Kristen Maranatha
BAB V
SIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi simpulan dan saran-saran yang perlu dilakukan untuk
perbaikan di masa mendatang.
V.1
Simpulan
Dengan memperhatikan data pengamatan dan analisis pada bab
sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa:
Implementasi algoritma maze mapping pada robot beroda pemadam
api telah berhasil di realisasikan. Robot dapat memadamkan api tanpa
harus melewati titik check point.
Dari data pengujian robot terhadap arena level 2 KRPAI 2016 terlihat
bahwa robot dapat mencapai tujuannya dengan persentase keberhasilan
sebesar 93.75%.
Dari data pengujian robot terhadap arena level 3 KRPAI 2016 terlihat
bahwa robot dapat mencapai tujuannya dengan persentase keberhasilan
sebesar 50% karena sensor kamera yang digunakan belum dapat
dimaksimalkan.
Nilai threshold yang digunakan pada sensor kamera kurang efektif
apabila kondisi cahaya semakin gelap maka objek akan semakin sulit
dideteksi.
Bentuk gripper pada robot kurang cocok untuk misi level 3 KRPAI
2016 karena pada awal bentuk robot dirancang hanya untuk
memadamkan api.
Dari pengujian robot untuk mengikuti dinding menggunakan kontroler
PID didapatkan parameter Kp sebesar 12, Ki sebesar 0.5, dan Kd
sebesar 12, dengan setpoint 9.5cm untuk dinding sebelah kiri dan
setpoint 17cm untuk dinding sebelah kanan.
101
Universitas Kristen Maranatha
BAB V – SIMPULAN DAN SARAN
102
Titik Checkpoint pada tugas akhir ini digunakan untuk membantu agar
robot dapat memasuki semua ruangan yang ada pada arena.
V.2
Saran
Saran-saran yang dapat diberikan untuk perbaikan dan pengembangan dari
Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
Dapat dilakukan penelitian dan pengujian terhadap bentuk mekanika
robot agar robot dapat sesuai dengan misi yang diberikan.
Ditambahkan LED putih dekat dengan sensor kamera agar cahaya
yang ada pada sensor kamera tidak berubah.
Tentukan lagi titik check point home, agar saat robot kembali ke home
robot tidak masuk ruangan lain selain ruangan home.
Sensor kamera yang digunakan lebih baik lagi sehingga pendeteksian
objek dapat lebih akurat.
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR PUSTAKA
1. Russell, Stuart J. dan Peter Norvig. 1995. “Artificial Intelligence A
Modern Approach”. New Jersey: Prentice Hall
2. Modul Praktikum Dasar Sistem Kontrol, Laboratorium Kontrol Jurusan
Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha, 2015.
3. Datasheet “Flame Sensor Module”
4. Datasheet “Programmable Color Light To Frequency Converter”
5. AI – Agents & Environments
(http://www.tutorialspoint.com/artificial_intelligence/artificial_intelligenc
e_agents_and_environments.htm, diakses Juli 2015)
6. Arduino MEGA 2560 & Genuino MEGA 2560
(https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMega2560, diakses Juli
2015)
7. Basic Thresholding Operations
(http://docs.opencv.org/2.4/doc/tutorials/imgproc/threshold/threshold.html,
diakses Agustus 2015)
8. Color Detection & Object Tracking
(http://opencv-srf.blogspot.co.id/2010/09/object-detection-using-colorseperation.html, diakses Agustus 2015).
9. Installing Operating System Image Using Windows
(https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installingimages/windows.md, diakses Agustus 2015)
10. Konfigurasi pin Raspberry Pi 2
(https://www.element14.com/community/servlet/JiveServlet/previewBody
/73950-102-4-309126/GPIO_Pi2.png, diakses Agustus 2015)
11. Modul Kamera Raspberry Pi
(https://www.raspberrypi.org/documentation/hardware/camera.md, diaskes
Agustus 2015)
103
Universitas Kristen Maranatha
12. Moments
(http://docs.opencv.org/2.4/modules/imgproc/doc/structural_analysis_and_
shape_descriptors.html?highlight=moments#moments, diakses Agustus
2015)
13. Open CV
(http://opencv.org/, diakses Agustus 2015)
14. Raspberry Pi 2
(https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-2-model-b/, diakses
Agustus 2015)
15. Raspberry Pi 2 model B
(https://www.element14.com/community/servlet/JiveServlet/showImage/1
02-74714-3-216904/rpi-bplus.jpg, diakses Agustus 2015)
16. Region of Interest
(http://docs.opencv.org/2.4/modules/core/doc/old_basic_structures.html?hi
ghlight=roi#IplROI* roi, diakses Agustus 2015)
17. SRF-05 Technical Document. (online),
(http://www.robot-electronics.co.uk/htm/srf05tech.htm, diakses Juli 2015)
18. Wall Following
(http://www.protosystem.net/post/2007/12/15/How-to-build-a-MazeRobot.aspx, diakses Juli 2015).
104
Universitas Kristen Maranatha