Autonomous Mobile Robot Menggunakan Metode Formal Logika Temporal Linear Irvan Lewenusa G64104058 Pembimbing : Wisnu Ananta Kusuma, S.T, M.T Drs.Prapto Tri Supriyo, M.Kom

Outline PENDAHULUAN TINJAUAN PUSTAKA METODE PENELITIAN HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN DAN SARAN DEMO

Latar Belakang Explorasi Penelitian Robot Perlombaan Robot ABU Robocon, KRCI, ITB Robot Kontes Sistem Navigasi Metode Formal Linier Temporal Logic Penelitian Sebelumnya formulasi navigasi menggunakan Metode Formal Linier Temporal Logic (Widyanto 2008) Implementasi Pada Robot

Tujuan Membuat simulasi formulasi metode formal logika temporal linier dari penelitian Widyanto (2008). Mengimplementasikan formulasi dari penelitian Widyanto (2008) Ke mobile robot. Autonomous mobile robot

Ruang Lingkup Peta lingkungan robot telah didefinisikan sebelumnya Robot yang dibuat bertipe robot beroda Formulasi hanya dilakukan pada peta yang telah didefinisikan sebelumnya

informasi mengenai simulasi dan implementasi metode formal Manfaat Penelitian informasi mengenai simulasi dan implementasi metode formal mobile robot untuk optimalisasi sistem navigasi

Tinjauan Pustaka Robot Perangkat mekanik yang dikendalikan melalui perangkat lunak dan menggunakan sensor sebagai alat pemandu satu atau lebih efektor untuk menghasilkan gerakan terprogram dengan cara memanipulasi objek fisik (Schilling J Robert 2000)

Tinjauan Pustaka Robot Konsep robotika memiliki dua jenis kendali robot yaitu low-level controller dan high-level controller. Low level controller digunakan untuk mendefinisikan aksi primitif dan mengkomunikasikan status sensor kepada high level controller (Shanahan & Witkowski 2000) High-level controller memiliki dua jenis pendekatan yaitu Robotic-Level Languages, dan Task- Level Languages. (K.S Fu 1987). Robotic level languages memandang rangkaian tugas sebagai rangkaian gerakan robot dan setiap pernyataan program akan menghasilkan sebuah aksi pada robot. Task level languages memandang rangkaian tugas sebagai langkah-langkah sebuah robot dalam mencapai sebuah tujuan tertentu (K.S Fu 1987)

Tinjauan Pustaka lanjt…… Protokol Inter-Integrated Circuit Standar komunikasi serial dua arah yang didesain khusus untuk pengontrolan IC (integrated circuit) Sistem I2C terdiri dari saluran SCL (Serial Clock) dan saluran SDA (Serial Data) yang membawa informasi data antara IC dengan pengontrolnya . Perubahan data Start Stop Set data Widodo E & Prasetia R 2004

Tinjauan Pustaka lanjt…… Metode Formal Teknik teknik matematis Gambaran properti sistem dan kerangka kerja Menentukan, mengembangkan, dan memverivikasi sistem secara matematis Linier Temporal logic Sesuatu dapat diformulasikan untuk paths yang akan datang yang menyatakan bahwa suatu kondisi pada akhirnya akan bernilai benar, suatu kondisi akan bernilai benar sampai fakta yang lain akan menjadi benar Temporal logic

Tinjauan Pustaka lanjt…… Struktur Kirpke tipe dari nondeterministic finite state machine Yang digunakan dalam model checking untuk merepresentasikan lingkungan sebuah sistem dalam bentuk graf.

Tinjauan Pustaka lanjt…… Büchi Automata Digunakan untuk merelasikan state pada sebuah sistem dalam struktur Kripke

Metode Penelitian Mulai Verifikasi Analisis kebutuhan Formulasi dan formalisasi dengan metode formal LTL Pemograman simulasi dan rancangan robot Pengujian prototipe dan pembuatan kerangka Mobile Robot Model Selesai

Metode Penelitian lanjutan….. Analisis keluaran Menginterpretasikan posisinya dengan benar dan menghindari halangan Analisis masukan Merepresentasikan graf Menerima respon Analisis proses Implementasikan formalisasi metode formal logika temporal Linier pada robot.

Metode Penelitian lanjutan….. Formulasi dan formalisasi dengan metode formal LTL Berdasarkan nilai kebenaran proposisi yang dihasilkan setelah robot mengunjungi verteks dalam graf Dengan memberikan rumusan proposisi bernilai benar jika robot telah menyelesaikan seluruh lintasan dan misinya. Formulasi sudah diuji kebenarannya oleh Widyanto (2008).

Metode Penelitian lanjutan….. Pemograman simulasi dan rancangan robot Aktuator arah putaran motor penggerak roda dan efek atau pengaruhnya terhadap arah gerakan Perancangan keluaran Pembentukan kerangka, penggunaan jenis Sensor dan penempatan posisi sensor yang optimal Perancangan robot Perancangan proses dilakukan dengan membuat program fungsi yang bila dieksekusi akan menggerakkan robot dari satu tempat ke tempat yang lain, dan menghasilkan nilai logika atau proposisi “benar” bila gerakan robot sukses. Perancangan proses

Lingkungan pengembangan Perangkat lunak yang digunakan dalam penelitian ini adalah : Microsoft Windows XP Profesional MOBOTSIM Ver 1.0.0.3 SDCC 2.7 ATMEL AT89ISP Ver 2.2 Protel DXP 2004 Sedangkan perangkat keras yang digunakan adalah :

Hasil dan pembahasan LTL terdapat 3 tahap untuk menghasilkan lintasan robot : Abstraksi diskrit lingkungan robot Model checking Implementasi model

Hasil dan pembahasan lanjutan…. Abstraksi diskrit Widyanto 2008

Hasil dan pembahasan lanjutan…. Representasi graf berdasarkan abstraksi diskrit

Hasil dan pembahasan lanjutan…. s0 s4 s13 s14 s15 s16 ∞ 5 4 6 3 Pembobotan edge berdasarkan matriks w(si,sj) s0 s4 s13 s14 s15 s16 ∞ 5 4 6 3 Widyanto 2008

(Dihitung dengan w(si,sj)) Hasil dan pembahasan lanjutan…. Himpunan trajectori yang optimal Nomor Trajectory ( t ) Trajectory Nilai Path (Dihitung dengan w(si,sj)) s0-s14-s16-s15-s13-s0 4+4+3+6+5 = 22 1 s0-s16-s15-s14-s13-s0 4+3+5+5+5 = 22 2 s4-s14-s16-s15-s13-s4 3+4+3+6+6 = 22 Widyanto 2008

Hasil dan pembahasan lanjutan…. Formulasi himpunan trajectory T0 : s0-s14-s16-s15-s13-s0 Ø = ◊p(0,s14) ^ ◊p(0,s16) ^ ◊p(0,s15) ^ ◊p(0,s13) ^ ◊p(0,s0). T1 : s0-s16-s15-s14-s13-s0 Ø = ◊p(1,s16) ^ ◊p(1,s15) ^ ◊p(1,s14) ^ ◊p(1,s13) ^ ◊p(1,s0). T2 : s4-s14-s16-s15-s13-s4 Ø = ◊p(2,s14) ^ ◊p(2,s16) ^ ◊p(2,s15) ^ ◊p(2,s13) ^ ◊p(2,s4).

Hasil dan pembahasan lanjutan…. Desain Simulasi dan Kerangka Robot Desain aktuator MOBOTSIM versi 1.0.03 aktuator dikendalikan secara langsung oleh perilaku roda kiri dan kanan. SetSteering (Mobot, CenterSpeed, RotationalSpeed) SetWheelSpeed (Mobot, left wheelspeed, right wheelspeed).

Hasil dan pembahasan lanjutan…. Desain aktuator Dua buah motor DC H-bridge sebagai penghubung dengan mikrokontroler

Hasil dan pembahasan lanjutan…. Desain kerangka simulasi Karakteristik Keterangan Bentuk Kerangka Bentuk kerangka berupa lingkaran (tampak atas) Jenis sensor Berupa sensor pengukur jarak (range sensor) Jumlah sensor 5 buah (sensor0, sensor1, …, sensor4) Penjelasan penempatan posisi sensor s0 adalah sensor kanan, berturut-turut berlawanan arah jarum jam, s2 adalah sensor depan dan s4 adalah sensor kiri Sudut antara 2 sensor 450 (45 derajat) Jarak / Range Sensor Secara skala adalah 11 meter atau 80 % lebar hallway

Hasil dan pembahasan lanjutan…. Karakteristik Keterangan Bentuk kerangka Bentuk kerangka berupa segi 6 (enam) (tampak atas) terdiri dari 2 lantai, lantai dasar berisi motor DC, driver power supply, h-bridge, fotodiode, sumber tegangan. lantai 2 (dua) berisi mikrokontroler, motor servo, dinamo kipas, fototransistor, kompas digital. sensor ultrasonik. Jumlah sensor 5 buah sensor ultrasonik, 3 buah sensor fototransistor, 2 buah sensor fotodiode. Jenis sensor Sensor ultrasonik, sensor garis fotodiode, sensor cahaya fototransistor. Penjelasan penempatan posisi sensor s0 adalah sensor kanan ultrasonik berturut-turut berlawanan arah jarum jam, s2 adalah sensor depan ultrasonik, dan s4 adalah sensor kiri ultrasonik, FT1,FT2,FT3 adalah fototransistor berada pada sebelah dinamo kipas GRS1,GRS2 adalah fotodiode berada pada bagian bawah mobile robot

Hasil dan pembahasan lanjutan….

Kompas umum Kompas simulasi Utara : 0 Utara : 90 Timur : 90 Timur : 0 Hasil dan pembahasan lanjutan…. Kompas umum Utara : 0 Timur : 90 Selatan : 180 Barat : 270 Kompas simulasi Utara : 90 Timur : 0 Selatan : 270 Barat : 180 KOMPAS

Hasil dan pembahasan lanjutan…. Protokol I2C berfungsi memberitahukan mikrokontroler mengenai arah robot melalui SDA (Serial Data). volatile unsigned char cmps() {volatile unsigned char hasil=0xff; iicstart(); //start iicwxd(0xc0); //ambil data iicwxd(0x01); //ambil data iicstart(); iicwxd(0xc1); //ambil data hasil=iicrxd(); //baca data iicstop(); //stop return(hasil); }

Fungsi tulis void iictxd(unsigned char output_data) { unsigned char index; for(index = 0; index < 8; index++) SDATA = ((output_data & 0x80) ? 1 : 0); output_data <<= 1; SCLK = HIGH; delay_time(1); SCLK = LOW; } index = SDATA;

Fungsi baca unsigned char iicrxd() { unsigned char index, input_data; index = SDATA; input_data = 0x00; for(index = 0; index < 8; index++) input_data <<= 1; SCLK = HIGH; input_data |= SDATA; delay_time(1); SCLK = LOW; } return input_data;

Hasil dan pembahasan lanjutan…. Pada setiap arah kompas perlu dilakukan perhitungan galat karena faktor lingkungan mempengaruhi arah kompas pada robot. Pada penelitian ini galat ditetapkan sebesar 5 (lima) derajat sebelum dan sesudah arah kompas

Fungsi belok void belok(unsigned char b) { unsigned char c=0; switch(b){ default: case 1 : //UTARA while(c==0){ if(cmps()>2 && cmps()<128){mbki();tunn(100);mstp();tunn(50);} else if(cmps()<254 && cmps()>128){mbka();tunn(100);mstp();tunn(50);} else{mstp();c=1;}} break; case 2 : //TIMUR if(cmps()>66 && cmps()<192){mbki();tunn(20);mstp();tunn(10);} else if(cmps()<62 || cmps()>192){mbka();tunn(20);mstp();tunn(10);} case 3 : //SELATAN if(cmps()>130 && cmps()<255){mbki();tunn(100);mstp();tunn(50);} else if(cmps()<125 && cmps()>0){mbka();tunn(100);mstp();tunn(50);} case 4 : //BARAT if(cmps()>194 || cmps()<64){mbki();tunn(100);mstp();tunn(50);} else if(cmps()<190 && cmps()>64){mbka();tunn(100);mstp();tunn(50);} } Fungsi belok

Hasil dan pembahasan lanjutan…. Sensor Mobotsim : menyediakan sensor jarak sebagai simulasi Robot : Sensor PING range finder (PARALAX)

Hasil dan pembahasan lanjutan…. waktu = 1.085 * (TH1 * 256 + TL1); //ambil waktu timer dalam mikrosec TF1=0; //matikan timer waktu = waktu / 2000; // konversi waktu mikrosec ke milisec jarak = waktu * KEC_SUARA; //Hitung jarak dalam cm. kec suara = 34.4 SENSOR1=0;SENSOR2=0;SENSOR3=0;SENSOR4=0;SENSOR5=0; //sensor di set nol tunn(20); return (jarak); // kembalikan nilai jarak Pengukuran jarak antara sensor dengan penghalang dilakukan dengan memberikan waktu pada sensor ketika memberikan sinyal ke mikrokontroler kemudian mikrokontroler akan melakukan perhitungan untuk mengetahui jarak antara robot dengan penghalang.

Hasil dan pembahasan lanjutan…. Sensor fototransistor untuk mengetahui ada tidaknya cahaya Sensor fotodiode untuk mengetahui perbedaan intensitas cahaya warna pada Permukaan lingkungan robot, untuk memberitahukan robot sudah Masuk atau keluar ruangan

Hasil dan pembahasan lanjutan…. SIMULASI Robot baik pada simulasi maupun pada robot sebenarnya akan Melakukan gerakan – gerakan yang disesuaikan untuk menuju sebuah Ruangan yang sudah ditentukan dari formula proposisi yang sudah ada

Hasil dan pembahasan lanjutan…. Hasil Pengujian

Kesimpulan dan saran kesimpulan Implementasi formulasi dengan simulasi menggunakan mobotsim dan prototipe robot menunjukkan bahwa spesifikasi yang diformulasikan menggunakan Logika Temporal Linier dapat dibuktikan kebenarannya implementasi formulasi dengan menggunakan simulasi program hasilnya lebih ideal dari pada implementasi formulasi dengan menggunakan prototipe mobile robot sebenarnya. Hal ini disebabkan pergerakan protipe mobile robot banyak dipengaruhi faktor luar, seperti pengaruh gesekan dengan lantai, kekuatan power supplay, dan lainnya yang dalam penelitian ini diabaikan. Bentuk mobile robot masih sederhana dan kurang optimal karena tidak menggunakan pemodelan terlebih dahulu

Kesimpulan dan saran SARAN Penggunaan metode formal untuk sistem navigasi sensor dapat membantu menambah akurasi sensor agar lebih presisi lagi. Masih diperlukan riset lebih lanjut untuk penggunaan kompas agar lebih presisi menunjukan arah. Selain robot beroda dapat dikembangkan juga untuk sistem robot berkaki yang dijadikan autonomous mobile robot.

DEMO

Terima kasih