## PERANCANGAN APLIKASI DAN SISTEM KENDALI UNTUK ROBOT PENANGGULANGAN BENCANA ALAM

## Lukman Rosyidi
Fakultas Elektro Universitas Indonesia, lukman@nurulfikri.ac.id

## Zaki Imaduddin
Teknik Informatika STT Terpadu Nurul Fikri –Depok, Indonesia, zaki_ip@yahoo.com
Abstrak-Teknologi  memberikan  peranan  penting  dalam  menyelesaikan  permasalahan  yang  kadang  manusia tidak  mampu  mengatasinya,  seperti  halnya  lambatnya  pencarian  dan  penanganan  bagi  korban  bencana  alam. sampai  saat  ini  banyak  kasus  dari  bencana  alam  seperti  tanah  longsor  kebakaran  ataupun  jatuhnya  pesawat  yang masih sulit untuk ditangani secara cepat dan tepat, hal ini diakibatkan dari beberapa penyebab seperti akses untuk menuju ke tempat bencana tertutup  ataupun karena banyaknya kemacetan jika menggunakan jalur darat. Karena masalah  ini  begitu  banyak  korban    bencana  alam  yang  tak  dapat  diselamatkan.  Salah  satu  solusi  dari  masalah  ini adalah  dengan  menggunakan jalur   udara , tapi  biaya yang akan  dikeluarkan jika  menggunakan pesawat ataupun helikopter sangat besar.Jadi solusinya adalah menggunakan  Explore Flying Robot seperti UAS(Unmanned Aircraft System).  UAS(Unmanned  Aircraft  System)  adalah  sebuah  pesawat  tanpa  awak  yang  banyak  digunakan  untuk keperluan  militer.  UAS  yang  akan  dipersiapkan  untuk  pencarian  dan  penangan  korban  bencana  alam,  dan  kami mencoba  untuk  menciptakan  sebuah  solusi  baru  yaitu  ASEFRO  (Autonomous  Search  and  Explore  Flying  Robot) yang merupakan robot terbang autonomous pembawa sensor dan kamera berbasis navigasi GPS yang dibuat untuk membantu  tim  SAR  dalam  evakuasi,  pencarian  korban  dan  penjelajahan  medan  pada  kegiatan  penanggulangan bencana  alam  ASEFRO  melakukan  penjelajahan  udara  berketinggian  rendah  (low  altitude)  karena  pada  berbagai kejadian  bencana  alam,  kondisi  medan  darat/terestrial  sangat  sulit  ditempuh  dan  akan  menghabiskan  waktu eksplorasi  yang  lama,  ASEFRO  dilengkapi  oleh  perangkat  lunak  GCS  (Ground  Control  Station)  yang  dapat dioperasikan di laptop.
Kata Kunci: UAV (Unmanned Aircraft System), GSC(Ground Control Station),GPS

## I. LATAR BELAKANG
Kondisi  geografis  dan  geologis  Indonesia  sangat memungkinkan  sering  terjadi  bencana  alam,  seperti banjir, tanah longsor, dan letusan gunung berapi, Selama ini  tim  penanggulangan  bencana  alam  khususnya  tim SAR  sangat  sering  menghadapi  kesulitan  menjelajah medan  darat  dalam  kegiatan  evakuasi/penyelamatan. Kegiatan  pemantauan  dan  pencarian  korban  bencana sering menjadi kegiatan yang memakan waktu dan sangat beresiko perlu ada terobosan peralatan yang dimiliki oleh tim  SAR  untuk  meningkatkan  efektivitas  dan  efisiensi dalam melaksanakan tugasnya.
Quadcopter  merupakan  bagian  dari  kategori  Vertikal Take  Off  and  Landing-Unmanned  Aerial  Kendaraan (VTOL  UAV)  karena  dapat  lepas  landas  dan  mendarat tanpa  perlu  suatu  landasan  yang  kuat  [1],  namun  perlu diberikan  bantalan  untuk  menyempurnakan  proses pendaratan. Qoadcopter terbang tidak menggunkan sayap seperti halnya pesawat terbang, namun ia menggunakan 4 baling-baling.  Setiap  motor  dan  baling  baling  pada Quadcopter  memiliki  peran  dalam  menghasilkan  daya dorong  dan  torsi  dari  titik  pusat  rotasi.  Hasilnya  akan mengarah pada gaya angkat untuk Quadcopter [2].
ASEFRO  (Autonomous  Search  and  Explore  Flying Robot)  adalah  robot  terbang  autonomous  pembawa sensor  dan  kamera  berbasis  navigasi  GPS  yang  dibuat untuk  membantu  tim  SAR  dalam  evakuasi,  pencarian korban dan penjelajahan medan pada kegiatan penanggulangan bencana alam.
Beberapa  penanganan  yang  rencananya  akan  ditangani ialah  berada  di  seputar  bencana  alam  seperti  bencana
letusan  gunung  berapi,  dalam  kondisi  hujan  debu vulkanik  sedang  tidak  terjadi  Bencana  banjir  dan  tanah longsor,  dalam  kondisi  hujan  sudah  berhenti.  dan pengembangan  selanjutnya  quadcoter  diharapakan  juga dapat  melakukan  pencarian  korban  jatuhnya  pesawat, korban hanyut, korban hilang di pendakian gunung serta pemantauan lokasi gas bumi beracun.
ASEFRO  melakukan  penjelajahan  udara  berketinggian rendah  (low  altitude),  Dia  menggunakan  konsep  4 propeller horizontal (multicopter) agar dapat bermanuver baik  serta  memiliki  kecepatan  yang  cukup  rendah  untuk dapat  mengambil  data  dan  gambar  obyek  darat  dengan seksama.  Navigasi  ASEFRO  bisa  secara  autonomous menggunakan  sensor  GPS.  ASEFRO  dilengkapi  oleh perangkat  lunak  GCS  (Ground  Control  Station)  yang dapat  dioperasikan  di  laptop.  GCS  dapat  melakukan setting  koodinat  rute  penjelajahan  ASEFRO  melalui tampilan  peta  digital.  GCS  juga  menerima  kiriman  data gambar  dan  telemetri  untuk  direkam  guna  analisis  dan perencanaan.
Nilai yang dikedepankan dalam  hasil penelitian ini ialah tepat  gunanya  pemanfaatan  kecanggihan  teknologi  robot dalam  membantu  manusia  di  kondisi-kondisi  medan yang  sulit  dan  berbahaya  Efektivitas  dalam  kegiatan penyelamatan  nyawa  manusia,  dimana  korban  bencana alam  diharapkan  dapat  lebih  cepat  ditemukan  serta mengurangi  resiko  bagi  tim  SAR  sendiri  serta  Efisiensi biaya  dalam  kegiatan  pencarian  korban,  dimana  kondisi yang  membutuhkan  operasional  helikopter  untuk melakukan  scanning  dari  udara  dapat  digantikan  dengan opersionalisasi  robot  terbang  bercamera  yang  jauh  lebih murah biaya operasionalnya

## II. METODOLOGI

## 2.1. Rancangan Sistem
Rancangan  sistem  pada  quadcopter  yang  dibuat untuk  membawa  muatan  yang  akan  dibawa  dari  satu lokasi  ke  lokasi  lain  dengan  memanfaatkan  berbagai sensor  dan  kontroler,  seperti  sensor  orientasi  (GPS, gyroskop,  Barometer,  magnetometer,Akselometer)  dan aktuator  berupa  empat  lengan  simetris  yang  memiliki motor  dan  propeller.  Gambar  1  menunjukkan  rancangan sistem  dimana  terda-pat  sensor-sensor  yang  digunakan untuk  mendapatkan  nilai-nilai  dari  parameter-parameter pada  lingkungannya.  Nilai-nilai  tersebut  dikirim  dari sensor  ke  pengkondisi  sinyal  untuk  memperbaiki  data hasil pendeteksian, kemudian data tersebut diproses oleh pengendali  atau  pengontrol.  Pengendali  ini  juga  dapat menerima dan mengirim data perintah orientasi manuver dan parameter lain kepada ground segment. Berdasarkan hasil  pengolahan  di  penen-dali  ini  diperoleh  deteksi kesalahan  antara  nilai  set  point  yang  diberikan  dengan nilai dari sensor yang kemudian diproses dan dikirim ke aktuator  sehingga  Quadcopter  akan  bergerak  menuju keseimbangan berdasarkan kondisi lingkungannya seperti angin atau cuaca.
ASEFRO  melakukan  penjelajahan  udara  berketinggian rendah  (low  altitude)  karena  pada  berbagai  kejadian bencana alam, kondisi medan darat/terestrial sangat sulit ditempuh dan akan menghabiskan waktu eksplorasi yang lama.  Dia  menggunakan  konsep  4  APC  propeller horizontal (multicopter) agar dapat bermanuver baik serta memiliki  kecepatan  yang  cukup  rendah  untuk  dapat mengambil  data  dan  gambar  obyek  darat  dengan seksama.  Navigasi  ASEFRO  bisa  secara  autonomous menggunakan sensor GPS.

## 2.2. Implementasi Kendali Quadcopter
ASEFRO  dilengkapi  GPS  dan  beberapa  sensor  kendali seperti, Akselerometer,  gyro,  magnetometer,  dan barometer)  untuk  terbang  dan  aktuator  berupa  propeller, serta peralatan seperti wireless Camera untuk menangkap video  kondisi  area  jelajah  dan  mengirimkannya  secara real  time  melalui  komunikasi  wireless  dan  sensor  Asap, Gas  CO,  dan  Gas  Methane  untuk  kegiatan  telemetri, yaitu mengambil data kandungan gas-gas tersebut di area jelajah dan mengirim ke pusat bersama-sama dengan data koordinat  bumi  dari  GPS  ASEFRO  juga  dilengkapi dengan  Beeper  untuk  indikasi  suara  mengantisipasi kondisi jatuh, dimana akan berbunyi terus menerus ketika terjadi  kondisi  jatuh  atau  kegagalan  sistem  sehingga robot diharapkan dapat lebih mudah ditemukan.

## 2.3. Perangkat Lunak Kendali
Beberapa spesifikasi dan rancangan ASEFRO yang digunakan untuk terbang:
1. Robot ASEFRO memiliki spesifikasi
Merupakan Quadrotor, berbentuk 4 lengan simetris masing-masing memiliki motor dan propeller 2. Berat kurang dari 2000 gram, membawa kamera wireless, sensor temperatur,
kelembaban, dan gas
3. Kecepatan horizontal s/d 12 m/s, ketinggian 20m s/d 100m dari permukaan
4. Panjang rute perjalanan tergantung kapasitas sumber tenaga dan kondisi angin, dari 6 km s/d 20 km Durasi sekali mengudara tergantung kapasitas sumber tenaga yang dipakai, dari 9 menit sampai 30 menit
5. Sumber tenaga baterei litium, kapasitas baterei sesuai kebutuhan, minimum 2200 mAH.
6. Dapat menjaga ketinggian terhadap permukaan tanah secara otomatis
7. Dapat terbang sendiri (autonomous)
berdasarkan rute kooordinat bumi yang diset dari laptop
8. Dapat mengirimkan hasil tangkapan kamera dan telemetri realtime melalui komunikasi wireless
9. Ground Control Station (GCS) ASEFRO memiliki fitur:
e-ISSN  2460-7908
 Penentuan rute jelajah robot berbasis koordinat GPS dengan tampilan GUI peta lokasi bencana dari data Google Earth
 Penerimaan dan perekaman data gambar realtime dan informasi telemetri secara wireless
 Pemantauan realtime instrumentasi robot seperti posisi koordinat,
kecepatan, kondisi baterei

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
ASEFRO  dilengkapi  oleh  perangkat  lunak GCS  (Ground  Control  Station)  yang  dapat  dioperasikan di  laptop.  GCS  dapat  melakukan  setting  koodinat  rute penjelajahan  ASEFRO  melalui  tampilan  peta  digital. GCS  juga  menerima  kiriman  data  gambar  dan  telemetri untuk direkam guna analisis dan perencanaan.
Dengan  ASEFRO,  maka  tim  SAR  dapat  membuat perencanaan pencarian  dan evakuasi/penyelamatan secara  lebih  efektif  dan  efisien  dimana  tim  SAR  dapat terlebih  dahulu  melakukan  serangkaian  peluncuran ASEFRO  ke  jalur-jalur  pencarian  yang  dicurigai  untuk mengambil  gambar  dan  data  kondisi  lingkungan  yang diperlukan  sebelum  akhirnya  tim  SAR  turun  ke  lokasi yang  tepat  untuk  melakukan  penyelamatan/evakuasi, berdasarkan hasil data ASEFRO.
Keunikan  yang  dimiliki  oleh  ASEFRO  adalah kemampuan  terbang  secara  autonomous  berbasis  GPS dengan  acuan  waypoint  yang  sudah  ditetapkan  serta dengan  kemampuan  menjaga  ketinggian  terhadap permukaan,  selain  bisa  juga  secara  terkontrol  remote dalam keadaan darurat. Kemampuan tersebut terprogram dalam  algoritma  berdasarkan  masukan  sensor-sensor  di kontroler autopilot dan sensor GPS.
Perangkat  lunak  Ground  Control  Station  (GCS) ASEFRO  dikembangkan  dari  Open  Source  Software Ground  Control  Station  dengan  modifikasi  dan penambahan fitur antara lain, Pembuatan dashboard misi penanggulangan  bencana  alam,  Pembuatan  pembatasan panjang  rute  berdasarkan  kapasitas  batarei  agar memastikan  rute  yang  dibuat  memungkinkan  robot landing  kembali  di  Home  atau  di  lokasi  yang  dipastikan aman serta melengkapi data simpanan peta offline untuk daerah  Indonesia  agar  software  bisa  digunakan  dengan baik di area tanpa koneksi internet

## VI.  KESIMPULAN
Alat  ini  tidak  efektif  digunakan  pada  saat  sedang angin  besar,  badai  atau  hujan  sangat  lebat  dan  tidak efektif  digunakan  pada  daerah  celah  sempit  yang menghalangi  akuisisi  sinyal  satelit  GPS.  Pengembangan ASEFRO  kedepan  ialah  melengkapi  dengan  camera FLIR  (Forward  Looking  Infra  Red)  sehingga  dapat menangkap image panas tubuh korban yang masih hidup di  balik  tanah,  pepohonan  atau  reruntuhan  serta penambahan  ukuran  lengan  dan  propeller,  kemampuan motor,  serta  kapasitas  baterei  agar  dapat  terbang  lebih lama  dan  membawa  peralatan/sensor  lebih lengkap  serta pemasangan lapisan body pelindung anti air.

## V. UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terimakasih peneliti yang sebesar-besarnya kepada   seluruh dosen dan pihak managemen STT Terpadu Nurul Fikri atas support dan kerjasamanya,  sehingga  Penelitian  ini  dapat terlaksana  dengan  aman  dan  lancar,  semoga  Allah SWT  memberikan  keberkahan  dan  kebaikan  untuk kita semua.

## VI.  DAFTAR PUSTAKA
[1] UAV Indonesia, 2008, UAV System, http://tanpaawak.com/category‘1  1.ht  m  (accessed on 29 November 2011).
[2] Miguel,  J.,  2009,  Quadrotor  Prototype,  Technical Univer-sity of Lisbon, Lisboa.
[3] Ashari,  Ahmad.,  2012, Sistem  kendali  dan  muatan Quadcopter  sebagai  sistem  pendukung  evakuasi bencana, InSINas.
Gambar 3. Perancangan Aplikasi
Gambar 4. Model Kendali dan Pencarian
Gambar 5. Sistem Integrasi ASEFRO