Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Kontrol Otomatis Pada Robot Pengantar Barang dengan Parameter Masukan Jarak Dengan Objek dan Posisi Robot
KONTROL OTOMATIS PADA ROBOT PENGANTAR BARANG DENGAN
PARAMETER MASUKAN JARAK DENGAN OBJEK DAN POSISI ROBOT
oleh
Ricky Jeconiah
NIM : 622009004
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Sistem Komputer
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Januari 2014
INTISARI
Di era yang modern ini tentu akan sangat membantu ketika memiliki robot
pengantar barang otomatis yang dapat mengantarkan barang ke tujuan tanpa harus
dikendalikan selama berjalan. Ketika berjalan secara otomatis tentu robot juga harus
dapat menghindari halangan yang ada disekitarnya agar tidak menimbukan kerugian.
Oleh karena itu dirancang sebuah sistem kontrol otomatis pada robot pengantar barang
yang dapat menghindari objek yang berada menghalanginya.
Dirancang sebuah kecerdasan buatan dengan mengandalkan simple reflex agent dan
goal based agent yang dapat berkomunikasi dengan robot. Simple reflex agent yang
memiliki kemampuan cepat dalam mengambil keputusan dapat digunakan untuk
menghindari objek yang menghalangi Untuk dapat menghindari halangan tentunya
dibutuhkan sensor yang dapat mendeteksi jarak objek yang berada disekitarnya oleh
karena itu digunakan sensor kinect yang dapat mendeteksi objek yang berada satu
sampai empat meter dari sensor. Goal based agent yang sesuai dengan namanya dapat
memastikan robot dapat mencapai tujuan.
Dari hasil pengujian diperoleh data bahwa kinect memiliki ralat berkisar antara 10
mm sampai dengan 262 mm. Pada pengujian DFS dan A* menggunakan delapan titik,
kedua algoritma berjalan kurang dari seratus mikro detik sehingga tidak memberikan
perbedaan pada jalannya sistem. Tetapi karena pada prosesnya algoritma DFS
menggunakan memori yang lebih sedikit maka sistem ini menggunakan algoritma DFS.
Goal based agent dapat mengarahkan robot untuk mencapai tujuan. Simple reflex agent
dapat menghindari benda dengan tinggi lebih dari 50 cm.
Kata kunci: robot otomatis, kecerdasan buatan, kinect.
i
ABSTRACT
In this modern era, it will be helpful when owning autonomous robot which can
deliver items to destination without controlled. When the robot moves autonomously of
course the robot needs to avoid obstacle around it to prevent crash or damage. Therefor
needed an autonomous system on the robot that can help the robot to avoid the obstacle.
Designed an artificial intelligent by depending on simple reflex agent and goal
based agent that can communicate with the robot. Where simple reflex agent that has
fast ability in decision making can be used to prevent the robot crash. To help the
system in detecting obstacle sensors are needed. Therefor kinect sensor which can
detect distance between the robot and its surrounding is used. Goal based agent is used
to make sure the robot can reach the destination.
From the test result can be deducted that kinect sensor has error margin between 10
mm to 262 mm when calculating distance. In the DFS and A* test using eight node,
both algorithm run less than a hundred micro second therefor both algorithm didn’t
show difference when run in the system. In this system DFS is used because DFS
algorithm use less memory than A* when used. From Goal based agent test, system can
guide the robot to the destination. Simple reflex agent can avoid obstacle with height
more than 50 cm.
Keywords: autonomous vehicle, artificial intelligence, kinect.
ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat-Nya
penulis bisa menyelesaikan skripsi ini. Dalam kesempatan ini penulis ingin
mengucapakan terimakasih yang sedalam-dalamnya kepada Yth:
1. Bapak Darmawan Utomo dan Bapak Saptadi Nugroho selaku pembimbing yang
telah banyak membantu dalam pengerjaan maupun penulisan skripsi ini.
2. Orang tua dan saudara saudari saya yang memberikan bantuan baik moril,
materi, maupun waktu.
3. Rekan-rekan seperjuangan dalam pengerjaan skripsi ini yaitu Kevin dan Mario
yang telah banyak memberikan bantuan berupa solusi terhadap masalah yang
ada pada skripsi ini.
4. Teman-teman di FTEK Budhi K. W., Eduard R. S., Aletheia A. T., Jeffrey P. S.,
dan teman teman lain yang tidak dapat saya sebutkan satu-persatu yang selama
ini telah berjuang bersama-sama dalam perkuliahan.
5. Semua pihak lain yang telah membantu dan mendukung saya dalam
terselesaikannya skripsi ini yang tidak dapat saya sebutkan satu-persatu.
Harapan saya semoga skripsi ini dapat membantu menambah pengetahuan dan
pengalaman bagi para pembaca. Saya akui bahwa skripsi ini masih memiliki banyak
kekurangan. Sehingga alangkah baiknya pembaca ada yang berminat mengembangkan
atau memperbaiki sistem yang dibuat pada skripsi ini.
Salatiga, Januari 2015
iii
DAFTAR ISI
INTISARI ................................................................................................................... i
ABSTRACT .............................................................................................................. ii
KATA PENGANTAR .............................................................................................. iii
DAFTAR ISI ............................................................................................................ iv
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ vi
DAFTAR TABEL ................................................................................................... vii
DAFTAR SINGKATAN ........................................................................................ viii
BAB I PENDAHULUAN.......................................................................................... 1
1.1. Tujuan .......................................................................................................... 1
1.2. Latar Belakang............................................................................................. 1
1.3. Gambaran Sistem ......................................................................................... 2
1.4. Batasan Masalah .......................................................................................... 2
1.5. Perincian Tugas ........................................................................................... 3
1.6. Sistematika Penulisan .................................................................................. 3
BAB II DASAR TEORI ............................................................................................ 5
2.1. Kinect ............................................................................................................. 5
2.2. Kecerdasan Buatan ......................................................................................... 6
2.3. Graph .............................................................................................................. 7
BAB III PERANCANGAN ..................................................................................... 10
3.1. Perancangan Perangkat Keras .................................................................... 12
3.1.1. Robot Pengangkut Barang .................................................................... 12
3.1.2. Peletakan dan Posisi Kinect .................................................................. 13
3.1.3. Kompas ................................................................................................. 13
3.2. Perancangan Perangkat Lunak................................................................... 14
3.2.1. Perancangan Perangkat Lunak untuk Robot Pengangkut Barang ........ 14
3.2.2. Perancangan Perangkat Lunak untuk Kinect ........................................ 15
3.2.3. Perancangan Komunikasi Soket ........................................................... 16
3.2.4. Perancangan Goal Based Agent ............................................................ 17
3.2.5. Perancangan Simple Reflex Agent ....................................................... 19
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ................................................................. 23
4.1. Pengujian Kinect ....................................................................................... 23
iv
4.2. Pengujian Goal Based Agent ..................................................................... 26
4.2.1. Pengujian Algoritma Penyelesaian Graph ............................................ 26
4.2.2. Pengujian Robot untuk Mencapai Tujuan ............................................29
4.2.3. Pengujian Mencari Jalur Alternatif ....................................................... 30
4.3. Pengujian Simple Reflex Agent ................................................................ 31
4.3.1. Pengujian Halangan Berupa Manusia ..................................................... 31
4.3.2. Pengujian Halangan Berupa Benda yang Disusun Zig - Zag ................. 32
4.3.3. Percobaan Dengan Benda yang Memiliki Ketinggian Berbeda ............. 33
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................. 35
5.1. Kesimpulan ................................................................................................ 35
5.2
Saran .......................................................................................................... 35
Daftar Pustaka .......................................................................................................... 37
Lampiran .................................................................................................................. 38
Lampiran A. Data Waktu Pemrosesan..................................................................... 38
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Dua Representasi Graph. (a) Graph G Tidak Berarah dengan 5 Titik. (b)
Representasi Graph G secara Adjacency List. (c) Representasi Graph G secara
Adjacency Matrix. .................................................................................................................. 7
Gambar 2.2. (a) Contoh Jalur Penelusuran Algoritma DFS. (b) Contoh Jalur
Penelusuran Algoritma A*..................................................................................................... 8
Gambar 3.1. Blok Diagram dari Sistem yang Dirancang. ................................................. 10
Gambar 3.2. Urutan Cara Kerja Sistem. ............................................................................. 12
Gambar 3.3. Robot yang Digunakan. ................................................................................. 13
Gambar 3.4. Kinect pada Robot.......................................................................................... 13
Gambar 3.5. Kompas Digital pada Robot. .......................................................................... 14
Gambar 3.6. Tampilan Aplikasi Pusat Kontrol Manual. .................................................... 15
Gambar 3.7. (1) Gambar Berwarna yang Diambil Kinect. (2) Gambar Representasi Data
Jarak yang Diperoleh Kinect. (3) Gambar Kamera Normal yang Diambil dari Belakang
Robot. .................................................................................................................................. 16
Gambar 3.8. Diagram Alir Goal Based Agent ketika Terdapat Masukkan Titik Tujuan. .. 18
Gambar 3.9. Bagian yang Diperiksa pada Simple Reflex Agent ......................................... 20
Gambar 3.10. Diagram Alir Simple Reflex Agent ............................................................... 22
Gambar 4.1. Grafik Pengujian Data Jarak Kinect terhadap Data Sebenarnya. .................. 24
Gambar 4.2. Data yang Diperoleh pada Lingkungan yang Terdapat Sinar Matahari. ....... 25
Gambar 4.3. Gambar dan Data Kedalaman yang Diperoleh Ketika Tidak Terdapat
Halangan. ............................................................................................................................ 25
Gambar 4.4. Gambar dan Data Kedalaman yang Diperoleh Ketika Terdapat Halangan
pada Bagian Kanan. ............................................................................................................ 26
Gambar 4.5. Gambar dan Data Kedalaman yang Diperoleh Ketika Terdapat Halangan
pada Bagian Kiri. ................................................................................................................ 26
Gambar 4.6. Representasi Titik yang Digunakan Dalam Pengujian .................................. 27
Gambar 4.7. Jalur yang Dihasilkan (Kiri DFS, Kanan A*). ............................................... 28
Gambar 4.8. Pengujian Halangan Berupa Manusia pada Bagian Tengah. ......................... 32
Gambar 4.9. Pengujian Halangan Berupa Manusia pada Bagian Kiri Sensor. ................... 32
Gambar 4.10. Ilustrasi Jalur Rintangan .............................................................................. 33
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Perintah yang dapat Dikirim dan Fungsinya ................................................. 17
Tabel 3.2. Logika Pengambilan Keputusan oleh Simple Reflex Agent ........................... 21
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Data Jarak Kinect terhadap Data Sebenarnya ..................... 23
Tabel 4.2. Waktu yang Dibutuhkan unuk Mencari Sebuah Jalur ................................... 29
Tabel 4.3. Hasil Pengujian Benda dengan Tinggi Tertentu pada Bagian Tengah .......... 33
Tabel 4.4. Hasil Pengujian Benda dengan Tinggi Tertentu pada Bagian Samping ........ 34
Tabel A.1. Data Waktu Pemrosesan ............................................................................... 38
vii
DAFTAR SINGKATAN
A*
A Star
DFS
Depth First Search
PC
Personal Computer
USB
Universal Serial Bus
P.E.A.S
Performance, Environment, Actuator, dan Sensors
SDK
Software Development Kit
viii
PARAMETER MASUKAN JARAK DENGAN OBJEK DAN POSISI ROBOT
oleh
Ricky Jeconiah
NIM : 622009004
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Sistem Komputer
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Januari 2014
INTISARI
Di era yang modern ini tentu akan sangat membantu ketika memiliki robot
pengantar barang otomatis yang dapat mengantarkan barang ke tujuan tanpa harus
dikendalikan selama berjalan. Ketika berjalan secara otomatis tentu robot juga harus
dapat menghindari halangan yang ada disekitarnya agar tidak menimbukan kerugian.
Oleh karena itu dirancang sebuah sistem kontrol otomatis pada robot pengantar barang
yang dapat menghindari objek yang berada menghalanginya.
Dirancang sebuah kecerdasan buatan dengan mengandalkan simple reflex agent dan
goal based agent yang dapat berkomunikasi dengan robot. Simple reflex agent yang
memiliki kemampuan cepat dalam mengambil keputusan dapat digunakan untuk
menghindari objek yang menghalangi Untuk dapat menghindari halangan tentunya
dibutuhkan sensor yang dapat mendeteksi jarak objek yang berada disekitarnya oleh
karena itu digunakan sensor kinect yang dapat mendeteksi objek yang berada satu
sampai empat meter dari sensor. Goal based agent yang sesuai dengan namanya dapat
memastikan robot dapat mencapai tujuan.
Dari hasil pengujian diperoleh data bahwa kinect memiliki ralat berkisar antara 10
mm sampai dengan 262 mm. Pada pengujian DFS dan A* menggunakan delapan titik,
kedua algoritma berjalan kurang dari seratus mikro detik sehingga tidak memberikan
perbedaan pada jalannya sistem. Tetapi karena pada prosesnya algoritma DFS
menggunakan memori yang lebih sedikit maka sistem ini menggunakan algoritma DFS.
Goal based agent dapat mengarahkan robot untuk mencapai tujuan. Simple reflex agent
dapat menghindari benda dengan tinggi lebih dari 50 cm.
Kata kunci: robot otomatis, kecerdasan buatan, kinect.
i
ABSTRACT
In this modern era, it will be helpful when owning autonomous robot which can
deliver items to destination without controlled. When the robot moves autonomously of
course the robot needs to avoid obstacle around it to prevent crash or damage. Therefor
needed an autonomous system on the robot that can help the robot to avoid the obstacle.
Designed an artificial intelligent by depending on simple reflex agent and goal
based agent that can communicate with the robot. Where simple reflex agent that has
fast ability in decision making can be used to prevent the robot crash. To help the
system in detecting obstacle sensors are needed. Therefor kinect sensor which can
detect distance between the robot and its surrounding is used. Goal based agent is used
to make sure the robot can reach the destination.
From the test result can be deducted that kinect sensor has error margin between 10
mm to 262 mm when calculating distance. In the DFS and A* test using eight node,
both algorithm run less than a hundred micro second therefor both algorithm didn’t
show difference when run in the system. In this system DFS is used because DFS
algorithm use less memory than A* when used. From Goal based agent test, system can
guide the robot to the destination. Simple reflex agent can avoid obstacle with height
more than 50 cm.
Keywords: autonomous vehicle, artificial intelligence, kinect.
ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat-Nya
penulis bisa menyelesaikan skripsi ini. Dalam kesempatan ini penulis ingin
mengucapakan terimakasih yang sedalam-dalamnya kepada Yth:
1. Bapak Darmawan Utomo dan Bapak Saptadi Nugroho selaku pembimbing yang
telah banyak membantu dalam pengerjaan maupun penulisan skripsi ini.
2. Orang tua dan saudara saudari saya yang memberikan bantuan baik moril,
materi, maupun waktu.
3. Rekan-rekan seperjuangan dalam pengerjaan skripsi ini yaitu Kevin dan Mario
yang telah banyak memberikan bantuan berupa solusi terhadap masalah yang
ada pada skripsi ini.
4. Teman-teman di FTEK Budhi K. W., Eduard R. S., Aletheia A. T., Jeffrey P. S.,
dan teman teman lain yang tidak dapat saya sebutkan satu-persatu yang selama
ini telah berjuang bersama-sama dalam perkuliahan.
5. Semua pihak lain yang telah membantu dan mendukung saya dalam
terselesaikannya skripsi ini yang tidak dapat saya sebutkan satu-persatu.
Harapan saya semoga skripsi ini dapat membantu menambah pengetahuan dan
pengalaman bagi para pembaca. Saya akui bahwa skripsi ini masih memiliki banyak
kekurangan. Sehingga alangkah baiknya pembaca ada yang berminat mengembangkan
atau memperbaiki sistem yang dibuat pada skripsi ini.
Salatiga, Januari 2015
iii
DAFTAR ISI
INTISARI ................................................................................................................... i
ABSTRACT .............................................................................................................. ii
KATA PENGANTAR .............................................................................................. iii
DAFTAR ISI ............................................................................................................ iv
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ vi
DAFTAR TABEL ................................................................................................... vii
DAFTAR SINGKATAN ........................................................................................ viii
BAB I PENDAHULUAN.......................................................................................... 1
1.1. Tujuan .......................................................................................................... 1
1.2. Latar Belakang............................................................................................. 1
1.3. Gambaran Sistem ......................................................................................... 2
1.4. Batasan Masalah .......................................................................................... 2
1.5. Perincian Tugas ........................................................................................... 3
1.6. Sistematika Penulisan .................................................................................. 3
BAB II DASAR TEORI ............................................................................................ 5
2.1. Kinect ............................................................................................................. 5
2.2. Kecerdasan Buatan ......................................................................................... 6
2.3. Graph .............................................................................................................. 7
BAB III PERANCANGAN ..................................................................................... 10
3.1. Perancangan Perangkat Keras .................................................................... 12
3.1.1. Robot Pengangkut Barang .................................................................... 12
3.1.2. Peletakan dan Posisi Kinect .................................................................. 13
3.1.3. Kompas ................................................................................................. 13
3.2. Perancangan Perangkat Lunak................................................................... 14
3.2.1. Perancangan Perangkat Lunak untuk Robot Pengangkut Barang ........ 14
3.2.2. Perancangan Perangkat Lunak untuk Kinect ........................................ 15
3.2.3. Perancangan Komunikasi Soket ........................................................... 16
3.2.4. Perancangan Goal Based Agent ............................................................ 17
3.2.5. Perancangan Simple Reflex Agent ....................................................... 19
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ................................................................. 23
4.1. Pengujian Kinect ....................................................................................... 23
iv
4.2. Pengujian Goal Based Agent ..................................................................... 26
4.2.1. Pengujian Algoritma Penyelesaian Graph ............................................ 26
4.2.2. Pengujian Robot untuk Mencapai Tujuan ............................................29
4.2.3. Pengujian Mencari Jalur Alternatif ....................................................... 30
4.3. Pengujian Simple Reflex Agent ................................................................ 31
4.3.1. Pengujian Halangan Berupa Manusia ..................................................... 31
4.3.2. Pengujian Halangan Berupa Benda yang Disusun Zig - Zag ................. 32
4.3.3. Percobaan Dengan Benda yang Memiliki Ketinggian Berbeda ............. 33
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................. 35
5.1. Kesimpulan ................................................................................................ 35
5.2
Saran .......................................................................................................... 35
Daftar Pustaka .......................................................................................................... 37
Lampiran .................................................................................................................. 38
Lampiran A. Data Waktu Pemrosesan..................................................................... 38
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Dua Representasi Graph. (a) Graph G Tidak Berarah dengan 5 Titik. (b)
Representasi Graph G secara Adjacency List. (c) Representasi Graph G secara
Adjacency Matrix. .................................................................................................................. 7
Gambar 2.2. (a) Contoh Jalur Penelusuran Algoritma DFS. (b) Contoh Jalur
Penelusuran Algoritma A*..................................................................................................... 8
Gambar 3.1. Blok Diagram dari Sistem yang Dirancang. ................................................. 10
Gambar 3.2. Urutan Cara Kerja Sistem. ............................................................................. 12
Gambar 3.3. Robot yang Digunakan. ................................................................................. 13
Gambar 3.4. Kinect pada Robot.......................................................................................... 13
Gambar 3.5. Kompas Digital pada Robot. .......................................................................... 14
Gambar 3.6. Tampilan Aplikasi Pusat Kontrol Manual. .................................................... 15
Gambar 3.7. (1) Gambar Berwarna yang Diambil Kinect. (2) Gambar Representasi Data
Jarak yang Diperoleh Kinect. (3) Gambar Kamera Normal yang Diambil dari Belakang
Robot. .................................................................................................................................. 16
Gambar 3.8. Diagram Alir Goal Based Agent ketika Terdapat Masukkan Titik Tujuan. .. 18
Gambar 3.9. Bagian yang Diperiksa pada Simple Reflex Agent ......................................... 20
Gambar 3.10. Diagram Alir Simple Reflex Agent ............................................................... 22
Gambar 4.1. Grafik Pengujian Data Jarak Kinect terhadap Data Sebenarnya. .................. 24
Gambar 4.2. Data yang Diperoleh pada Lingkungan yang Terdapat Sinar Matahari. ....... 25
Gambar 4.3. Gambar dan Data Kedalaman yang Diperoleh Ketika Tidak Terdapat
Halangan. ............................................................................................................................ 25
Gambar 4.4. Gambar dan Data Kedalaman yang Diperoleh Ketika Terdapat Halangan
pada Bagian Kanan. ............................................................................................................ 26
Gambar 4.5. Gambar dan Data Kedalaman yang Diperoleh Ketika Terdapat Halangan
pada Bagian Kiri. ................................................................................................................ 26
Gambar 4.6. Representasi Titik yang Digunakan Dalam Pengujian .................................. 27
Gambar 4.7. Jalur yang Dihasilkan (Kiri DFS, Kanan A*). ............................................... 28
Gambar 4.8. Pengujian Halangan Berupa Manusia pada Bagian Tengah. ......................... 32
Gambar 4.9. Pengujian Halangan Berupa Manusia pada Bagian Kiri Sensor. ................... 32
Gambar 4.10. Ilustrasi Jalur Rintangan .............................................................................. 33
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Perintah yang dapat Dikirim dan Fungsinya ................................................. 17
Tabel 3.2. Logika Pengambilan Keputusan oleh Simple Reflex Agent ........................... 21
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Data Jarak Kinect terhadap Data Sebenarnya ..................... 23
Tabel 4.2. Waktu yang Dibutuhkan unuk Mencari Sebuah Jalur ................................... 29
Tabel 4.3. Hasil Pengujian Benda dengan Tinggi Tertentu pada Bagian Tengah .......... 33
Tabel 4.4. Hasil Pengujian Benda dengan Tinggi Tertentu pada Bagian Samping ........ 34
Tabel A.1. Data Waktu Pemrosesan ............................................................................... 38
vii
DAFTAR SINGKATAN
A*
A Star
DFS
Depth First Search
PC
Personal Computer
USB
Universal Serial Bus
P.E.A.S
Performance, Environment, Actuator, dan Sensors
SDK
Software Development Kit
viii