SKRIPSI SWARM ROBOT DALAM MENDETEKSI GAS DENGAN METODE ALGORITMA PARTICLE SWARM OPTIMIZATION (PSO)
SKRIPSI
SWARM ROBOT DALAM MENDETEKSI GAS
DENGAN METODE ALGORITMA PARTICLE SWARM
OPTIMIZATION (PSO)
Disusun untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan
Pendidikan Sarjana Terapan Program Studi Teknik Elektro
Jurusan Teknik Elektro
Oleh :
Falah Yuridho
061340341461
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
PALEMBANG
2017
HALAMAN PENGESAHAN SKRIPSI SWARM ROBOT DALAM MENDETEKSI GAS DENGAN METODE ALGORITMA PARTICLE SWARM OPTIMIZATION
(PSO) Disusun untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Sarjana Terapan pada Program Studi Teknik Elektro Jurusan Teknik Elektro Oleh Falah Yuridho 061340341461 Menyetujui, Pembimbing I Nyayu Latifah Husni, ST., MT. NIP. 197605032001122002 Pembimbing II M.Taufik Roseno, ST., M.Kom NIP. 197703232003121002 Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Elektro Yudi Wijanarko, S.T., M.T. NIP. 196705111992031003 Ketua Program Studi Sarjana Terapan Teknik Elektro Konsentrasi Mekatronika Ekawati Prihatini, S.T., M.T. NIP. 197903102002122005
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS
ang bertanda tangan dibawah ini :
Y
Nama : FALAH YURIDHO Nim : 061340341461 Judul : SWARM ROBOT DALAM MENDETEKSI GAS DENGAN
METODE ALGORITMA PARTICLE SWARM OPTIMIZATION (PSO)
Menyatakan bahwa Laporan SKRIPSI saya merupakan hasil karya sendiri didampingi tim pembimbing I dan pembimbing II dan bukan hasil penjiplakan /
plagiat . Apabila ditemukan unsur penjiplakan / plagiat dalam Laporan SKRIPSI
ini, maka saya bersedia menerima sanksi akademik dari Politeknik Negeri Sriwijaya sesuai dengan aturan yang berlaku.
Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tanpa paksaan dari siapapun.
Palembang, Agustus 2017 Penulis
FALAH YURIDHO
HALAMAN PERSETUJUAN RE PUBLIKASI
ang bertanda tangan dibawah ini :
Y
Nama : FALAH YURIDHO Nim : 061340341461 Judul : SWARM ROBOT DALAM MENDETEKSI GAS DENGAN
METODE ALGORITMA PARTICLE SWARM OPTIMIZATION (PSO)
Memberikan izin kepada Pembimbing Skripsi dan Politeknik Negeri Sriwijaya untuk memublikasikan hasil penelitian saya untuk kepentingan akademik apabila dalam waktu 1 (satu) tahun saya tidak memublikasikan karya penelitian saya. Dalam kasus ini saya setuju untuk menempatkan Pembimbing Skripsi sebagai penulis korespondensi ( Corresponding author).
Demikian, pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tanpa paksaan dari siapapun.
Palembang, Agustus 2017 Falah Yuridho
061340341461
MOTTO DAN PERSEMBAHAN MOTTO
“Always be yourself no matter what they say and never be anyone
else even if they look better than you”“ Inna Ma’al ‘Usri Yusroo ” (Sesungguhnya Bersama Kesulitan Itu Ada Kemudahan )
Dipersembahkan Kepada :
- Ayah dan ibuku tercinta M. Yunus Yusuf, S.E.
- Rita Septiana, S.E.
- Saudaraku tersayang
Febi Dwi Kania
- Fadiah Agmis -
Farhah Salsabillah
- Keluarga besarku
- Seluruh Dosen terutama pembimbingku
Nyayu Latifah Husni, S.T., M.T
- M. Taufik Roseno, S.T., M.Kom
- Rekan-rekan yang telah membantu
- Teman seperjuangan kelas 8 ELA
- Almamaterku Politeknik Negeri Sriwijaya
ABSTRAK
SWARM ROBOT DALAM MENDETEKSI GAS DENGAN METODEALGORITMA PARTICLE SWARM OPTIMIZATION (PSO)
Karya tulis ilmiah berupa SKRIPSI, 18 Juli 2017 Falah Yuridho; dibimbing oleh Nyayu Latifah Husni, S.T., M.T dan M. Taufik Roseno, S.T., M.Kom.
SWARM ROBOT IN DETECTING GAS WITH PARTICLE SWARM OPTIMIZATION (PSO) ALGORITHM METHOD xvii + 68 Halaman, 4 tabel , 58 Gambar , 20 Lampiran
Pengembangan sistem deteksi kebocoran gas telah menjadi penelitian yang serius untuk berbagai bidang, terutama di bidang robotika dan informatika. Sistem pendeteksi gas menjadi kebutuhan mendesak saat ini mengingat banyaknya ancaman yang muncul dalam kehidupan masyarakat seperti kebakaran hutan, kebocoran pipa gas, dan sebagainya.
Dalam penelitian ini digunakan robot swarm. Robot swarm adalah bidang yang relatif baru dengan fokus utama mengendalikan sejumlah sistem robotik homogen. Robot swarm memiliki beberapa keunggulan dibanding robot individual dengan kemampuan yang sebanding. Kesederhanaan setiap individu memberikan implementasi yang lebih mudah dan murah. Keuntungan lain dari robot swarm adalah cakupan area yang lebih luas daripada robot individu, karena kecerdasan distributif. Konsep kecerdasan swarm adalah target utama yang diimplementasikan pada hasil akhir dengan domain aplikasi generik.
Pada penelitian ini, Partikel Swarm Optimization (PSO) digunakan. Ini adalah salah satu algoritma yang handal untuk pencarian sumber gas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa PSO berhasil melokalisasi sumber gas.
Kata kunci: Robot Swarm, Kebocoran Gas, Particle Swarm Optimization (PSO)
ABSTRACT
SWARM ROBOT IN DETECTING GAS WITH PARTICLE SWARMOPTIMIZATION (PSO) ALGORITHM METHOD
th
Scientific Paper in the form of Final Project, 18 of July, 2017 Falah Yuridho; supervised by Nyayu Latifah Husni, S.T., M.T dan M.Taufik Roseno, S.T., M.Kom.
SWARM ROBOT DALAM MENDETEKSI GAS DENGAN METODE
ALGORITMA PARTICLE SWARM OPTIMIZATION (PSO) xvii + 68 Pages, 4 Tables , 58 Pictures , 20 Attachment The development of gas leak detection system has become a serious research for many fields, especially in the field of robotics and informatics. Gas detection system becomes an urgent necessity nowadays considering the many threats that emerged in people's lives such as forest fires, gas pipeline leaks, and so forth.
In this research, A swarm robot was used. Swarm robot is a relatively new field with a major focus on controlling a number of homogeneous systems of robots. Swarm robots have several advantages over individual robots with comparable capabilities. The simplicity of each individual provides an easier and cheaper implementation. Another advantage of swarm robots is coverage of a wider area than individual robots, due to distributive intelligence. The concept of swarm intelligence is the main target that is implemented in the final result with generic application domains.
In thi research, a Particle Swarm Optimization (PSO) was used. It is one of the reliable algorithms for gas source search. The research result shows that PSO was successful in localizing the gas source.
Keywords: Swarm Robot, Gas Leakage, Particle Swarm Optimization (PSO)
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr.Wb Alhamdulillah, puji dan syukur kehadirat Allah SWT. yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir ini yang berjudul
“Swarm Robot Dalam Mendeteksi Gas Dengan Metode Algoritma Particle Swarm Optimization (PSO)” Shalawat beserta salam
semoga selalu tercurah kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW beserta keluarga, sahabat dan pengikutnya yang istiqomah hingga akhir zaman. Tugas Akhir ini disusun sebagai persyaratan kelulusan pada Program Studi Sarjana Terapan Teknik Elektro konsentrasi mekatronika Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.
Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orang tua yang selalu mendukung dalam pembuatan Tugas akhir ini baik itu berupa moril maupun materil. Selain itu terima kasih juga sebesar-besarnya kepada:
1. Nyayu Latifah Husni, ST., MT. selaku Pembimbing I
2. M. Taufik Roseno, S.T., M.Kom selaku Pembimbing II
Penulis juga mengucapkan terima kasih atas bantuan dan kesempatan yang telah diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas akhir ini, kepada :
1. Bapak Dr. Dipl. Ing. Ahmad Taqwa, M.T. selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.
2. Bapak Yudi Wijanarko, S.T.,M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.
3. Bapak H. Herman Yani,S.T.,M.Eng., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.
4. Ibu Ekawati Prihatini,S.T.,M.T selaku Ketua Program Studi Sarjana Terapan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya.
5. Seluruh staf Laboratorium dan Bengkel Teknik Elektro.
6. Semua dosen dan seluruh staff serta karyawan administrasi di jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.
7. Kepala Perpustakaan beserta staff administrasi perpustakaan pusat dan perpustakaan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya.
8. Rekan-rekan seperjuangan Teknik Elektro konsentrasi Mekatronika POLSRI 2013 khususnya kelas 8 ELA POLSRI 2013 yang selalu saling memberikan semangat dan motivasi.
9. Semua pihak yang telah membantu yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu dalam pembuatan Skripsi ini.
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis menyadari masih banyak kekurangan dan kesalahan. Oleh sebab itu, penulis sangat mengharapkan adanya kritik dan saran yang bersifat membangun guna penyempurnaan dalam penulisan ini.
Akhirnya penulis berharap semoga Tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua, khususnya bagi mahasiswa Politeknik Negeri Sriwijaya jurusan Teknik Elektro Program Studi Sarjana Terapan konsentrasi mekatronika. Wassalamu’alaikum Wr.Wb
Palembang, Juli 2017 Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ............................................................................ i HALAMAN PENGESAHAN.................................................................ii HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS......................................iii
HALAMAN PERSETUJUAN RE PUBLIKASI...........................................iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN.................................................................v
ABSTRAK...........................................................................................vi ABSTRACT.........................................................................................vii KATA PENGANTAR...........................................................................viii DAFTAR ISI .......................................................................................x DAFTAR GAMBAR.............................................................................xiii DAFTAR TABEL.................................................................................xviBAB I PENDAHULUAN.......................................................................1
1.1 Latar Belakang .................................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ............................................................................ 3
1.3 Pembatasan Masalah ........................................................................ 3
1.4 Tujuan dan Manfaat ........................................................................... 3
1.4.1 Tujuan ........................................................................................ 3
1.4.2 Manfaat ..................................................................................... 3
1.5 Metodologi Penulisan ........................................................................ 3
1.5.1 Metode Referensi ...................................................................... 3
1.5.2 Metode Observasi ...................................................................... 4
1.5.3 Metode Wawancara ................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA............................................................5
2.1 Baterai Lipo ........................................................................................ 5
2.1.1 Tegangan ................................................................................... 6
2.1.2 Kapasitas ................................................................................... 6
2.2 Driver Motor DC L293D ................................................................... 7
2.8 Sensor Ultrasonik .............................................................................. 22
3.2.1 Metode Deskriptif ................................................................... 35
3.2 Metode Penelitian............................................................................. 35
3.1 Waktu dan Tempat .......................................................................... 35
BAB III METODE PENELITIAN......................................................35
2.13 Pengenalan Particle Swarm Optimization..................................32
2.12 Roda Omni ....................................................................................... 31
2.11.1 Konfigurasi LCD ................................................................... 30
2.11 Liquid Crystal Display (LCD) ......................................................... 29
2.10 Modul Xbee ..................................................................................... 26
2.9 Kompas HMC5883 ............................................................................ 26
2.8.1.1 Cara Kerja Sensor Ultrasonik SRF04 ......................... 24
2.8.1 Sensor Ultrasonik SRF04 ........................................................ 23
2.7.3 TGS 2620 ................................................................................ 21
2.3 Motor Direct Current (DC) ................................................................ 9
2.7.2 TGS 2602 ................................................................................ 20
2.7.1 TGS 2600 ................................................................................ 19
2.7 Sensor TGS ........................................................................................ 19
2.6.1 Bagian-bagian board dari konfigurasi pin Raspberry Pi ........ 18
2.6 Raspberry PI ...................................................................................... 17
2.5.2.3 Summary Arduino Mega 2560 .................................... 16
2.5.2.2 Schematik Arduino Mega 2560 ................................... 14
2.5.2.1 Input dan Output (I/O) ................................................ 13
2.5.2 Arduino Mega 2560 ................................................................ 12
2.5.1 Sejarah Arduino ....................................................................... 11
2.5 Arduino .............................................................................................. 11
2.4 Adjustable Voltage Regulator .......................................................... 10
2.3.1 Prinsip Kerja Motor DC ............................................................ 9
3.2.2 Variabel Penelitian .................................................................. 35
3.2.3 Jenis dan Sumber Data ............................................................ 35
3.3.2.5 Lantai 4 (atas) Pada Robot Pendeteksi Gas................ 52
5.2 Saran..........................................................................................68
5.1 Kesimpulan................................................................................68
BAB V PENUTUP.....................................................................................68
4.4 Penerapan Particle Swarm Optimization (PSO) Pada Swarm Robot Dalam Mendeteksi Gas...................................................64
4.3 Penerapan Simulasi Particle Swarm Optimization (PSO) Pada Swarm Robot.....................................................................60
4.2.1 Implementasi Algoritma Particle Swarm Optimization (PSO)................................................................................57
4.2 Algoritma Particle Swarm Optimization (PSO)........................55
4.1 Prinsip Kerja Swarm Robot.......................................................54
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN...................................................54
3.3.2.5 Lantai 3 (atas) Pada Robot Pendeteksi Gas ................ 52
3.3 Metode Pembahasan ......................................................................... 36
3.3.2.4 Lantai 3 (bawah) Pada Robot Pendeteksi Gas ............ 51
3.3.2.3 Lantai 2 (atas) Pada Robot Pendeteksi Gas ................ 51
3.3.2.2 Lantai 2 (bawah) Pada Robot Pendeteksi Gas ............ 50
3.3.2.1 Lantai 1 (bawah) Pada Robot Pendeteksi Gas ............ 49
3.3.2 Perancangan Mekanik Penempatan Komponen ...................... 49
3.3.1.4 Perancangan Perangkat Keras ..................................... 49
3.3.1.3 Flowchat Algoritma Particle Swarm Optimization .... 48
3.3.1.2 Blok Diagram Keseluruhan ........................................ 46
3.3.1.1 Kerangka (frame work) Perancangan Alat .................. 43
3.3.1 Perancangan Elektronik ........................................................... 36
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Baterai Lipo .................................................................................. 5Gambar 2.2 Driver Motor L293D .................................................................... 7Gambar 2.3 Datasheet IC L293D .................................................................... 8Gambar 2.4 Dasar Motor DC ........................................................................... 9Gambar 2.5 Sistem Pada Motor Dc ................................................................. 9Gambar 2.6 Adjustable Voltage Regulator ...................................................... 10Gambar 2.7 Arduino Mega 2560 ..................................................................... 13Gambar 2.8 Schematic Arduino Mega 2560 .................................................... 15Gambar 2.9 Board Raspberry Pi ...................................................................... 18Gambar 2.10 Konfigurasi pin pada Raspberry Pi ............................................ 19Gambar 2.11 Sensor TGS 2600 ....................................................................... 19Gambar 2.12 Sensor TGS 2602 ....................................................................... 20Gambar 2.13 Sensor TGS 2620 ....................................................................... 21Gambar 2.14 Circuit Sensor TGS 2620 ........................................................... 21Gambar 2.15 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik ................................................. 23Gambar 2.16 Sensor Ultrasonik SRF04 ........................................................... 23Gambar 2.17 Konfigurasi Pin Sensor Ultrasonik SRF04................................. 24Gambar 2.18 Timing Diagram Sensor Ultrasonik SRF04 ................................ 25Gambar 2.19 Kompas HMC5883 .................................................................... 26Gambar 2.20 Xbee 2mW Wire Antenna- – Series 2 ......................................... 27
Mega 2560.................................................................................41
Gambar 3.11 Motor Driver L289N ke Arduino Mega 2560............................42Gambar 3.12 XBee Pro ke Arduino Mega 2560..............................................43Gambar 3.13 LCD 16x2 ke Arduino Mega 2560........................................ ....43Gambar 3.14 Kerangka (frame work) Perancangan Alat ................................. 44Gambar 3.15 Blok Diagram Keseluruhan ........................................................ 46Gambar 3.16 Flowchat Algoritma Particle Swarm Optimization (PSO) ........ 48Gambar 3.17 Lantai 1 (bawah) Pada Robot Pendeteksi Gas ........................... 49Gambar 3.18 Lantai 2 (bawah) Pada Robot Pendeteksi Gas ........................... 50Gambar 3.19 Lantai 2 (atas) Pada Robot Pendeteksi Gas ................................ 51Gambar 3.20 Lantai 3 (bawah) Pada Robot Pendeteksi Gas ........................... 51Gambar 3.21 Lantai 3 (atas) Pada Robot Pendeteksi Gas ................................ 52Gambar 3.22 Lantai 4 (atas) Pada Robot Pendeteksi Gas................................52Gambar 3.23 Gambar keseluruhan bentuk robot pendeteksi gas.....................53Gambar 4.1 Swarm Robot................................................................................55Gambar 4.2 Gambar langkah ke tiga pada MATLAB.....................................61Gambar 4.3 Simulasi pada detik pertama........................................................62Gambar 4.4 Simulasi pada detik kedua...........................................................62Gambar 4.5 Simulasi pada detik ke tiga..........................................................63Gambar 4.6 Hasil akhir simulasi pada detik ke empat...................................63Gambar 4.7 Penyebaran awal robot dan posisi sumber gas............................65Gambar 4.8. Swarm robot mencari sumber gas T=30....................................65Gambar 4.9 Swarm robot mencari posisi minimum sumber gas...................66Gambar 4.10 Robot kuning telah mendapatkan posisi minimum sumber gas. T=180s.................................................................66Gambar 4.11 Robot biru mengikuti agen kuning yang telah mendapatkan titik sumber minimum sumber gas...................67Gambar 4.12 Robot hijau berkumpul dengan agen lainnya. T=240.............67DAFTAR TABEL Halaman