## Perancangan Sistem Avoiding Halang Rintang

## Humanoid Robot Menggunakan Sensor Lidar Berbasis Fuzzy Logic
Hera Hikmarika 1 *, Muhammad Najhan Trialdy P 1 1 Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya Palembang, Indonesia
Corresponding author : herahikmarika@ft.unsri.ac.id
Abstrak  --  humanoid  robot  merupakan  robot  yang  menyerupai  manusia  dan  dalam  pergerakannya  dapat dikendalikan secara manual dan otomatis. Dalam pengendalian robot otomatis diperlukan sistem avoiding agar robot tidak menabrak halang rintang di hadapannya. Maka, pada penelitian ini dikembangkan suatu humanoid robot beroda yang menggunakan metode Fuzzy Logic sugeno dan sensor LIDAR A1 sebagai software dan hardware dalam sistem avoiding  halang  rintang.  Fuzzy  Logic  sugeno  merupakan  sistem  algoritma  yang memiliki  output  konstan.  Sehingga, robot  manusia  beroda  dapat  melakukan  avoiding  halang  rintang  secara  cepat  dan  akurat.  Hasil  yang  diperoleh  dari penelitian  ini  adalah  sistem  avoiding  halang  rintang  menunjukkan  hasil  yang  baik,  dibuktikan  dengan  beberapa pengujian  dimana  saat  pengujian  pertama  obstacle  avoiding  dengan  7  membership  function  sensor  LIDAR  dapat menghindari halang rintang dengan persentase 100%, di pengujian kedua dengan 5 membership function robot mampu melakukan obstacle avoiding dengan persentasi 96% , dan di pengujian ketiga dengan 3 membership function robot mampu  melakukan  obstacle  avoiding  dengan  persentase  86,67%  .dengan  posisi  halangan  berada  di  depan,kiri,dan kanan robot. Sehingga dapat disimpulkan bahwas semakin banyak membership function yang digunakan maka hasil yang didapat semakin stabil dan akurat.
Kata Kunci:  Humanoid Robot, Fuzzy Logic sugeno, LIDAR A1, Sistem avoiding.
Abstract  --  In  general,  the  notion  of  robots  can  be  associated  with  living  things  in  the  form  of  human  or  animal movements made of several metal elements and driven by electric power. There are several types of robots today, such as  wheeled,  legged,  and  humanoid  robots.  The  robot  is  controlled  manually  and  automatically.  In  controlling  the automatic  robot,  an  avoiding  system is  needed  so  that the  robot  does  not  hit  the  obstacles  in  front of  it.  So, in  this study, a wheeled humanoid robot was developed that uses the Sugeno Fuzzy Logic method and the LIDAR A1 sensor as software and hardware in the obstacle-avoiding system. Sugeno's Fuzzy Logic is an algorithm system that has a constant output. Thus, the wheeled human robot can avoid obstacles quickly and accurately. The results obtained from this study are the obstacle avoiding system shows good results, as evidenced by several tests where when the first test  of  obstacle  avoiding  with  7  membership  functions  the  LIDAR  sensor  can  avoid  obstacles  with  a  percentage  of 100%, in the second test with 5 membership functions the robot can do obstacle avoiding with a percentage of 96%, and in the third test with 3 membership functions the robot can do obstacle avoiding with a percentage of 86.67%. with the position of obstacles in the robot’s front, left, and right. It can be concluded that the more membership functions are used, the more stable and accurate the results will be.
Keywords :  Humanoid Robot, Fuzzy Logic sugeno, LIDAR A1, Avoiding System.

## I.  P ENDAHULUAN
Secara  umum,  pengertian  robot  dapat  dikaitkan  dengan  makhluk  hidup  yang  berbentuk  manusia  ataupun menyerupai  gerakan  binatang  yang  terbuat  dari  beberapan  unsur  logam  dan  digerakan  dengan  menggunakan tenaga  listrik.  Sementara  dalam  pengertian  lain,  robot  adalah  suatu  konstruksi  unsur  logam  dengan  rangkaian komponen elektronika yang dapat bergerak sendiri (otomatis) sesuai perintah yang telah diprogram sebelumnya [1]. Ada  beberapa jenis robot pada  saat  ini, seperti  robot  beroda, robot berkaki,  dan humanoid  robot .  Robot tersebut dikendalikan secara manual dan otomatis. Robot manual adalah robot yang pengoperasiaannya masih dikendalikan oleh manusia seperti dengan remote control. Robot otomatis adalah robot yang bergerak otomatis sesuai perintah yang  telah  diatur  sehingga  robot  ini  tidak  memerlukan  campur  tangan  manusia  dalam  pengoperasiannya,  seperti robot pendeteksi logam, kebakaran, dan lainnya. [2]
Penelitian  yang  sudah  dilakukan  mengenai  sensor  yang  biasanya  digunakan  sebagai  pengarah  robot  dalam halang rintang adalah sensor ultrasonik, [3]. Penelitian lainnya menggunakan sensor ultrasonik dan sensor garis [4]. Lalu,  penelitian  yang  memanfaatkan  cahaya  infra  merah  yang  digunakan  oleh  sensor infrared [5].  Beberapa penelitian  sebelumnya  juga  menunjukkan  bahwa  sensor  LIDAR  A1  dapat  dimanfaatkan  untuk  berbagai  aplikasi, seperti pemetaan hutan konservasi [6], sistem pemetaan ruangan 2 dimensi [7], dan untuk umanned surface vehicle [8]. Pada penelitian kali ini, sensor LIDAR A1 akan dipakai menggunakan algoritma fuzzy yang dapat dihitung dengan lebih pasti untuk menghindari kesalahan pembacaan pada sensor yang nantinya akan dijadikan salah satu sensor utama dalam gerak halang rintang pada autonomous humanoid robot .
Hera Hikmarika 1 et al., Perancangan Sistem Avoidance Halang Rintang Humanoid Robot Menggunakan Sensor Lidar Berbasis Fuzzy Logic

## II.  T INJUAN P USTAKA
A. Humanoid Robot
Humanoid robot adalah robot yang penampilannya sepenuhnya didasarkan pada tubuh manusia, mereka dapat berinteraksi dengan alat dan lingkungan terkait yang dirancang untuk manusia.

## B. Fuzzy Logic
Sistem  samar  model  Sugeno  juga  dikenal  dengan  nama  model  Takagi-Sugeno-Kang  (TSK).  Metode  ini diperkenalkan oleh Takagi-Sugeno Kang pada tahun 1985. Model Sugeno merupakan usaha untuk mengembangkan pendekatan  sistematis  untuk  membangun  aturan  samar  dai  himpunan  data  masukan  dan  keluaran  [2].  Ada  dua model sistem kendali fuzzy logic metode Sugeno, diantaranya adalah
• Metode Sugeno Orde-Nol
Secara umum bentuk model fuzzy Sugeno Orde-Nol adalah:
IF ( 𝑥 1 𝑖𝑠 𝐴 1 ) • ( 𝑥 2 𝑖𝑠 𝐴 2 ) • ( 𝑥 3 𝑖𝑠 𝐴 3 ) • … • ( 𝑥 𝑛 𝑖𝑠 𝐴 𝑛 )   THEN z = k (1)
dimana 𝐴 1 adalah himpunan fuzzy ke-i sebagai anteseden dan k adalah suatu konstanta (tegas) sebagai konsekuen [10].
• Metode Sugeno Orde-Satu
Secara umum bentuk model fuzzy Sugeno Orde-Satu adalah :
IF ( 𝑥 1 𝑖𝑠 𝐴 1 ) • … • ( 𝑥 𝑛 𝑖𝑠 𝐴 𝑛 ) THEN z = 𝑝 1 ∗  𝑥 1 + … + 𝑝 2 𝑖𝑠 𝑥 2 + q (2)
dimana 𝐴 𝑖 adalah himpunan fuzzy ke-i sebagai anteseden dan 𝑝 𝑖 adalah suatu konstanta (tegas) ke-i dan q juga merupakan konstanta dalam konsekuen [10].

## C. LIDAR A1
Sistem LIDAR A1 merupakan perpaduan antara Laser Range Finder (LRF), Positioning and Orientation System (POS) yang diintegrasikan dengan Differential Global Positioning System (DGPS), Inertial Measurement Unit (IMU), dan Control Unit . Prinsip kerja sistem LIDAR A1 secara umum adalah sensor memancarkan sinar laser ke target di permukaan  bumi,  kemudian  sinar  laser  tersebut  dipantulkan  kembali  ke  sensor  [9].  Sensor  LIDAR  A1  yang  akan digunakan pada humanoid robot kali ini adalah sensor LIDAR A1  ,sensor ini merupakan salah satu sensor yang bisa digunakan untuk mengukur jarak.

## III.  M ETODE P ENELITIAN
Pada penelitian kali ini, langkah awal yang akan dilakukan ialah mencoba mengakses sensor LIDAR A1   terlebih dahulu, setelah itu sensor tersebut akan diuji coba pada robot yang lebih kecil dan apabila algoritma Fuzzy Logic yang dibuat sudah sesuai, maka langkah selanjutnya adalah menyesuaikan algoritma tersebut dengan Humanoid Robot yang lebih besar. Alur mekanisme penelitian bisa dilihat pada gambar 1.

## A. Perancangan Hardware System
Perancangan hardware  system sangat  berpengaruh  dalam  penelitian  ini.  Sistem  mekanik  yang  baik  akan mempermudah humanoid robot dalam melakukan sistem avoiding halang rintang.
B. Perancangan Software System
Perancangan software  system terdiri  dari  pengaksesan  sensor  LIDAR  A1  dan  pemrograman  sistem  kendali humanoid robot . Perancangan ini bertujuan untuk menghasilkan gerakan avoiding humanoid robot yang cepat dan akurat  berdasarkan  dengan  metode  yang  diambil  pada  penelitian  ini  yaitu Fuzzy  Logic metode  sugeno. Pada penelitian ini, program yang dirancang memiliki tujuan untuk dapat memberikan kemampuan bagi humanoid robot untuk  dapat  menghindar  dari  halang  rintang  yang  ada  di  sebelah  kanan,kiri  dan  di  depannya.  Pada  dasarnya, rancangan algoritma yang akan digunakan pada humanoid robot dalam penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 2.
C. Pengujian sistem
Pada tahap pengujian kali ini, seluruh sistem yang dibuat akan diuji dan di sinkronisasikan serta dilihat dimana bagian yang masih memiliki kekurangan. Pada tahap kali ini pengujian dilakukan dimulai dari hardware dan software system nya. Pengujian hardware system dilakukan untuk melihat fungsi mekanik yang sudah dirancang sedemikian rupa. Seperti pembacaan sensor, peletakan sensor , serta pengoptimalisasian seluruh komponen. Pada pengujian software  system pemrograman  yang  sudah  dilakukan  dilihat  apakah  ada  kekurangan  dalam  hal  kestabilan, kecepatan,  serta  efektivitas  dalam  pergerakan  halang  rintang  robot,  dan  juga  untuk  melihat  keberhasilan  dari program yang sudah dibuat.
Gambar 1. Flowchart Penelitian
Hera Hikmarika 1 et al., Perancangan Sistem Avoidance Halang Rintang Humanoid Robot Menggunakan Sensor Lidar Berbasis Fuzzy Logic

## IV.  H ASIL DAN P EMBAHASAN
Dalam bab ini akan dibahas mengenai hasil percobaan penelitian tentang perancangan system avoiding haling rintang menggunakan sensor LIDAR dan algoritma fuzzy logic yang akan diaplikasikan pada prototype Humanoid Robot. Penelitian  kali  ini  membawa  pembahasan  bagaimana  cara  mengakses  sensor  LIDAR  A1,  baik  itu  dalam kondisi sensor yang diam maupun kondisi sensor yang sedang digerakkan. Selain itu pembahasan pada bab ini juga meliputi  pemakaian  algoritma  fuzzy  dalam  system  avoiding  dengan  cara  menentukan  rules  dari  3  inputan  arah sensor.

## A. Perancangan Alat
Dalam  penelitian  kali  ini, system fuzzy logic diterapkan  pada  prototype  humanoid  robot yang  memiliki  4  motor penggerak beserta roda dan driver, Arduino mega, LCD, baterai serta sensor LIDAR A1 yang berada diatas prototype tersebut seperti pada Gambar 3.
(a)                                    (b)
(c)                                    (d)
Gambar 3. Prototype robot humanoid (a). Tampak Depan (b). Tampak Belakang (c). Tampak Atas (d).Tampak Samping
B. Pengujian Sensor LIDAR A1.
Sensor LIDAR A1 bekerja berdasarkan pantulan laser yang ada, selain itu kita juga bisa melihat salah satu fungsi lain dari sensor LIDAR A1 yaitu mapping seperti yang dapat dilihat pada gambar 4 yang merupakan hasil mapping dari gedung D fakultas Teknik Universitas Sriwijaya.
Gambar 4. Hasil Akses Sensor LIDAR A1.

## C. Perancangan Sistem Kendali Fuzzy Logic.
Tahapan  pertama  perancangan  sistem  kendali  ini  dilakukan  dengan  menggunakan  tiga  buah  input,  yaitu  sisi depan, sisi samping kanan, serta sisi samping kiri sensor. Pada penelitian kali ini terdapat tiga buah kondisi yang diuji, yaitu kondisi input dengan 3 buah fungsi keanggotaan, kondisi input dengan 5 buah fungsi keanggotaan, serta kondisi input dengan 7 buah fungsi keanggotaan, fungsi keanggotaan dari set poin jarak akan dimasukkan ke dalam matlab dan dibuat grafik membership function yang dapat dilihat pada gambar 5, 6, 7. Sebelum adanya grafik derajat keanggotaan  dibutuhkan  lah  set  point  untuk  menentukan  angka-angka  pada  derajat  keanggotaan.  Set  Point dibutuhkan oleh sensor LIDAR untuk menentukan dan membatasi serta mengatur jarak minimal dan maksimal untuk pembacaan sensor dapat dilihat pada tabel 1, hal ini dilakukan agar pembacaan sensor bisa maksimal.
TABLE I. SET POINT Jarak 3 Member 5 Member 7 Member Sangat Dekat - - 10-45 cm Dekat 10-100 cm 10-40 cm 40-65 cm Agak Dekat - 35-85 cm 60-85 cm Sedang 100-175 cm 80-150 cm 80-150 cm Agak Jauh - 145-200 cm 145-200 cm jauh 175-250 cm 200-250 cm 195-230 cm Sangat Jauh - - 225-250 cm
Gambar 5. Derajat Keanggotaan 3 Member
Gambar 6. Derajat Keanggotaan 5 Member

## Gambar 7. Derajat Keanggotaan 7 Member
Tahapan  kedua  dalam  pembuatan  system fuzzy  logic yaitu  mengatuh  kecepatan  motor,dalam  mengatur kecepatan motor terdapat beberapa kategori yang diatur agar robot tidak bergerak melebihi pengaturannya, hal ini dibuat  untuk  menyesuaikan  gerak  masing  masing  motor  pada  robot  yang  berjumlah  empat  buah  agar  bisa tersinkronisasi dengan baik dan tidak terjadinya malfungsi gerak motor.
Tahap ketiga  adalah  fuzzifikasi,  pada tahap  ini,  akan dilakukan  proses perubahan  input jarak  ke  dalam  fungsi keanggotaan fuzzy. Adapun tampilan hasil fuzzifikasi pada software pemrograman Python dapat dilihat pada gambar 8.
TABLE II.
K ATEGORI PWM M OTOR
Kategori Kecepatan Motor Cepat C 110 Agak cepat AC 90 Sedang S 70 Agak Lambat AL 45 Lambat L 10 Mundur R -50 Diam D 0
Hera Hikmarika 1 et al., Perancangan Sistem Avoidance Halang Rintang Humanoid Robot Menggunakan Sensor Lidar Berbasis Fuzzy Logic

## Gambar 8. Fuzzifikasi
Pada gambar 8 dapat dilihat hasil proses fuzzifikasi 7 member yang menunjukkan inputan jarak dari 3 titik dari sensor LIDAR A1 yaitu titik depan membaca 135, titik kiri membaca 148 dan titik kanan membaca 255. Dari gambar 9 didapatkan hasil fuzzifikasi untuk himpunan jarak depan adalah sedang,untuk himpunan jarak kiri adalah sedang, dan untuk himpunan jarak kanan adalah sangat jauh. Dan output yang didapatkan dari proses fuzzifikasi bernilai 70 untuk motor kiri dan 80 untuk motor kanan, yang artinya output pergerakan robot adalah berbelok kearah serong kiri. Hasil  yang  didapat  tersebut  mengindikasikan  bahwa  proses  fuzzifikasi  telah  berjalan  dengan  baik  dan  dapat dilanjutkan ke proses berikutnya.
Tahap  keempat  yaitu  proses  penentuan  Rules  Fuzzy.  Pada  saat  penggunaan  sensor  LIDAR  di  robot  sudut pembacaan sensor dibatasi hanya 180 derajat saja, hal ini dilakukan agar saat penentuan rules atau aturan dalam pembacaan sensor bisa menjadi lebih mudah. Set point pada sensor LIDAR dapat digunakan untuk membatasi dan menjadi acuan dalam kecepatan gerak motor. Penentuan rules atau aturan dalam pembacaan sensor LIDAR dibagi menjadi 27 rules dengan 3 membership function atau 3 kategori set point, 125 rules dengan 5 membership function atau 5 kategori set point, serta 343 rules dengan 7 membership function atau 7 kategori set point.
D. Pengujian Sistem saat Menghindari Halangan
1) 1.Pengujian System Menghindari Rintangan Di Kanan
2) Pengujian Sistem Menghindari Rintangan Di Kiri

## V.  K ESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan  mengenai  sensor  LIDAR  A1  untuk  pembuatan  sistem avoiding halang rintang pada robot didapatkan bahwa LIDAR A1 merupakan sensor yang baik untuk mendeteksi suatu objek dan  dapat  digunakan  untuk  membuat  suatu  sistem avoiding halang  rintang.  Input  sensor  yang  didapatkan  dari pantulan laser terbukti stabil namun terdapat inputan “infinite” dimana inputan ini membaca jarak yang lebih jauh dibandingkan jarak maksimal yang bisa dibaca oleh sensor LIDAR A1, yaitu 12 m, dan juga inputan ini juga dapat muncul apabila jarak yang terbaca pada sensor lebih dekat dibandingkan jarak minimal sensor LIDAR A1 yaitu 5-7 cm.
Penelitian  ini  menggunakan  algoritma fuzzy  logic dengan  3  buah membership  function yang  berbeda,  yaitu 3,5,dan 7 membership function. Pengujian yang dilakukan menunjukkan membership function 7 memiliki output yang lebih  stabil  dimana  dari  3  kali  percobaan  tersebut  member  7  tidak  memiliki  kesalahan  dalam  percobaannya  atau berhasil 100% . Sedangkan 5 membership function dimana dari 3 kali percobaan terdapat 1 kali gagal atau dengan keberhasilan  96%  untuk  menghindari  halang  rintang  pada  percobaan  kedua.  Pengujian  dengan  menggunakan  3 membership  function  mendapatkan  hasil  yang  kurang  maksimal,  dimana  terdapat  3  kali  robot  gagal  menghindari rintangan  di  depan,  dan  2  kali  robot  gagal  menghindari  rintangan  di  kiri.  Hal  ini  disebabkan  oleh  proses  sistem avoiding di  mini  pc  yang  belum  maksimal  dan  3 membership tidak  cukup  baik  digunakan  untuk  menghindari rintangan. Adapun saran untuk pengembangan penelitian ini yaitu disarankan untuk penggunaan sensor LIDAR yang lebih baik lagi, seperti sensor LIDAR A2, A3 atau sensor yang lebih baik lagi yang tersedia nantinya, penggunaan mini pc yang lebih mumpuni juga berpengaruh agar bisa mempercepat proses input dari sensor ke motor penggerak.

## D AFTAR P USTAKA
[1] M. Y. Djeli and A. S. Aprian, “Rancang Bangun Robot Mekanik dan Robot Otomatis,” vol. 5, no. 1, pp. 25–29, 2013.
[2] M. Rasyid, Firdaus, and Derisma, “Menggunakan Metode Fuzzy Tsukamoto,” jsiskom J. Sist. Komput. , vol. 1, no. 3, pp. 106 –111, 2016.
[3] O. Supriadi, “Perancangan Robot Avoider Berbasis Arduino Uno Menggunakan Tiga Sensor Ultrasonik,”  Epic  J. Electr. Power, Instrum. Control, vol. 1, no. 2, pp. 0 –11, 2018, doi: 10.32493/epic.v1i2.1529.
[4] Ikhsan, “Implementasi Robot Avoider Dalam Robot Lien Follower Berbasis Robot Edukasi ATmEGA32 Ikhsan1, vol 9, no.3, pp. 59-71, 2016.
[5] A. Ripai and A. Wibowo, “Obstacle Avoider Prototype Robot Using After Market Component,” Swabumi, vol. IV, no. 2, pp. 129–140, 2016.
[6] I. Sunandar and D. Syarifudin, “LIDAR A1 : Penginderaan Jauh Sensor Aktif Dan Aplikasinya Di Bidang Kehutanan,” J. Planol. Unpas, vol. 1, no. 2, p. 145, 2014, doi: 10.23969/planologi.v1i2.736.
Hera Hikmarika 1 et al., Perancangan Sistem Avoidance Halang Rintang Humanoid Robot Menggunakan Sensor Lidar Berbasis Fuzzy Logic
[7] S. Prayoga, A. Budianto, and A. B. Kusuma Atmaja, “Sistem Pemetaan Ruangan 2D Menggunakan LIDAR A1,” J. Integr., vol. 9, no. 1, p. 73, 2017, doi: 10.30871/ji.v9i1.273.
[8] M. Fikri and M. Rivai, “Sistem Penghindar Halangan Dengan Metode LIDAR A1 Pada Unmanned Surface Vehicle,” vol. 8, no. 2, pp. 127– 132, 2019.
[9] I. W. K. E. Putra, “Sistem Kerja Sensor Laser pada LIDAR A1,” J. Media Komun. Geogr., vol. 17, no. 1, pp. 59–70, 2016.
[10] S. L. Sityo, “Penerapan Fuzzy Inference Sistem Sugeno untuk Penentuan Jumlah Pembelian Obat,” J. Infor Univ. Pamulang, vol. 3, no. 2, p. 104, 2018.