SIMULASI MODEL SENSOR SONAR UNTUK KEPERLUAN SISTEM NAVIGASI ROBOT MOBILE

Abstrak

Dalam banyak aplikasi, sensor sonar adalah sensor yang umum digunakan untuk menentukan jarak sebuah objek. Pada dasarnya sensor ini bekerja berdasarkan prinsip pemantulan gelombang suara, dimana dalam hal ini variable yang diukur adalah waktu pemantulan sejak gelombang tersebut dipancarakan. Tidak seperti sensor jarak lain seperti inframerah atau sensor laser, sensor sonar ini memiliki jangkauan deteksi yang relative luas. Sehingga dengan demikian untuk jarak deteksi yang didapat, kita tidak dapat menentukan lokasi objek secara tepat pada daerah deteksi tersebut tanpa menggunakan pengolahan lanjutan.

Sensor ini menggunakan teori probabilitas. Hal ini pertama kali diusulkan oleh Elfes yang diaplikasikan untuk keperluan navigasi robot mobile yang dibangunnya.

Kata Kunci: Sonar, Probabilitas, Metoda Elfes

I. PENDAHULUAN

Salah satu aplikasi penting pemanfaatan sensor sonar adalah pada bidang robot mobile. Agar dapat bernavigasi secara autonomous, sebuah robot mobile yang cerdas tentunya harus mampu mengenali keadaan lingkungan dimana robot tersebut beroperasi. misal robot mobile yang dirancang harus memiliki kemampuan mendeteksi objek-objek penghalang yang bersifat statis maupun dinamis. Untuk tujuan tersebut maka sebuah robot mobile harus dilengkapi dengan sensor yang dapat memetakan lingkungan sekelilingnya secara real time.

Salah satu sensor yang banyak digunakan untuk hal diatas adalah sensor sonar atau ultrasound. Hal ini terkait dengan kemampuan jangkauan deteksinya yang relative jauh, tingkat radiasi yang aman serta harga relative murah. Tapi disamping kelebihan- kelebihan tersebut, secara praktis ada beberapa keterbatasan dan permasalahan penting dalam menginterpretasikan data hasil pembacaan sonar ini, diantaranya adalah :

1. Sensitifitas deteksi dari sensor sangat tergantung dari besar sudut yang dibentuk oleh sensor dengan bidang refleksi (objek): jika sudut yang dibentuk terlalu besar maka sinyal tidak akan terpantul ke

penerima, sehingga dimungkinkan objek tidak akan terdeteksi oleh sensor. Semakin jauh jarak objek

yang terdeteksi, maka posisi objek tersebut semakin tidak diketahui secara pasti. Hal ini terkait

dengan bidang deteksi yang berbentuk kerucut dengan pusat pada sensor tersebut.

2. Jika objek yang dideteksi berukuran besar dan berbentuk tidak beraturan atau jumlahnya banyak, maka dimungkinkan terjadi pantulan-pantulan, sehingga jarak yang terdeteksi oleh sensor tidak merefleksikan jarak objek yang sebenarnya.

Untuk permasalahan diatas pada dasarnya dapat diselesaikan dengan pendekatan metode yang dikembangkan oleh Elfes dan kawan- kawan di Laboratorium Robot Mobile, Institut Robotika Carnegie Mellon University (CMU). Metode ini pada dasarnya bertumpu pada teori probabilitas: Untuk memetakan lingkungan dengan menggunakan sensor sonar, Elfes membagi wilayah operasi (robot) menjadi area-area berukuran kecil (grid-grid), Berdasarkan hasil pembacaan dari beberapa buah sensor sonar dari posisi yang berbeda dan digabungkan dengan teknik pembaharuan data, maka setiap grid pada area yang akan dipetakan pada akhirnya akan memiliki nilai probabilitas pemetaan berikut : area dengan probabilitas kosong (empty), area dengan probabilitas terisi objek (occupied), area dengan probabilitas tidak diketahui(unknown).

Sensor sonar pada dasarnya bekerja berdasarkan prinsip pemantulan gelombang ultrasonic, berikut ini adalah hal yang dilakukan oleh sensor untuk mendeteksi keberadaan sebuah objek.

1. Sensor memancarkan sinyal ultrasound dengan frekuensi sekitar 50 KHz. (Kecepatan sinyal suara, V =0.3 m/ms)

2. Sensor mendeteksi waktu pantulan lewat receiver sejak sinyal tersebut dipancarkan (Δt)

3. Sensor menghitung jarak objek yang terdeteksi

II. KESIMPULAN

1. Penggunaan teori probabilitas untuk sonar adalah salah satu cara untuk memodelkan ketidakpastian dari posisi objek yang dideteksi

2. Area diluar daerah deteksi sonar berdasarkan model yang digunakan akan selalu memiliki nilai Probalitas nol.

3. Untuk jarak deteksi tertentu, nilai probabilitas kosong akan semakin besar dan sempit pada area yang berdekatan dengan sonar

III. SARAN

Hasil penelitian ini dapat dikembangkan untuk memetakan suatu lokasi atau daerah dengan menggunakan Peta Sonar.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Alberto Elfes, “Sonar-Based Real-World Mapping and Navigation”, IEEE Journal of Robotics

and Automation, Vol. RA-3, No. 3, June 1987

[2] Humberto Martinez Barbera, “A Distributed Architecture for Intelegent Control in

Autonomous Mobile Robots”, Doctoral Thesis University of Murcia, 2001

[3] Shane O’Sullivan, dkk., “A Quantitive Evaluation Of Sonar Models and Mathematical Update methods for Map Building with Mobile Robots”,

[4] Zou Yi, “Multi-Ultrasonic Sensor Fusion for Mobile Robot in Confined Space”, Master

Thesis Nanyang Technological University, 2001

[5] Housheng Hu, Jhon Q. Gan, “Sensors and data Fusion Algoritms in Mobile Robots”,

Technical Report: CSM 422, University of Essex, Januari 2005

[6] Chang H, dkk, “ Topological Map Building using, Using Local Grid Map in Unknown

Environment”, Firra Robot Conggress, Seoul Korea 2002

[7] Bill Trigs, “ Model-Based Sonar Localisation for Mobile Robot”, Proc. Of International

Workshop of Intelegent Robotic Systems, Poland July 1993

Sumber :

Penulis : Iwan Setiawan/FTI UNDIP