Intelligent Transportation Systems (ITS)

Transportasi, memiliki pengertian perjalanan manusia dan pergerakan barang. Seiring dengan semakin majunya peradaban manusia, maka semakin maju pula sarana transportasi. Dewasa ini perkembangan transportasi diupayakan untuk disentuh oleh aspek otomasi. Dan otomasi transportasi ini merupakan salah satu bidang ilmu dengan penanaman teknologi robotika.

Secara global, dalam otomasi transportasi, bidang ilmu yang berkaitan antara lain adalah robotika, elektronika, komputer, kendali, komunikasi, kecerdasan artifisial. Dan semua itu bisa dilingkupi oleh satu bidang ilmu, yakni robotika. Dalam robotika dikenal istilah khusus untuk otomasi transportasi, yaitu vehicle robotics (robotika kendaraan). Vehicle robotics ini memiliki keuntungan sebagai berikut :

• Aspek ekonomi. Aspek ini bisa dicapai antara lain dengan pencapaian konsumsi bahan bakar yang lebih rendah, reduksi jumlah kecelakaan, optimisasi rute, koordinasi antara kendaraan dan tempat pemberhentian/stasiun yang akan mengurangi waktu perjalanan dan juga ongkos transportasi.
  
• Aspek sosial, misalnya manuver berkendara yang tidak sah dapat dihindari secara otomatis. Lalu misalnya orang yang lemah, anak kecil, lansia akan mendapatkan keuntungan lebih dari aspek mobilitas dengan mengendarai kendaraan otomatis, yang membuat mereka tidak merasa rendah diri atau merasa lemah untuk bersosialisasi.
  
• Aspek lingkungan, seperti peningkatan kapasitas jalur tentunya akan mengurangi kebutuhan perluasan jaringan jalan. Konsumsi bahan bakar yang lebih rendah juga berarti mengurangi emisi lingkungan.
  
• Aspek personal, masyarakat akan menikmati transportasi otomatis secara nyaman dan aman (comfort and safety) dengan seutuhnya.

Untuk lebih meningkatkan pencapaian keuntungan tersebut, dalam robotika dibentuk bidang ilmu yang khusus membahas otomasi transportasi, yaitu Intelligent Transportation Systems (ITS). ITS mengendalikan aliran manusia, kendaraan, dan informasi untuk mencapai ruang informasi dan transportasi yang mulus. Bidang ilmu yang berkaitan dengan ITS tidak hanya robotika, teknik mesin dan teknik sipil juga termasuk.

Beberapa contoh riset yang berkaitan dengan ITS antara lain penentuan trajectory konvoi trailer yang mengangkut komponen Airbus A380, yang melintasi beberapa kota Prancis menuju Toulouse sepanjang 200 km. Konvoi diharapkan berjalan konstan dan sampai tepat waktu, dan sang driver diberi navigator berupa komputer yang dapat membantu navigasi terutama menghindari rintangan dalam perjalanan.

Contoh lain adalah sistem embedded (a special-purpose computer system built into a larger device) untuk mobil secara real-time. Dewasa ini mobil telah ditanami banyak sistem elektronika yang membantu pengemudi untuk lebih mudah dalam berkendara. Misalnya untuk pengereman, navigasi menggunakan GPS, pengaturan spion, pengaturan bahan bakar, menjaga jarak dengan kendaraan di depannya, dan lain-lain. Kini telah dikenal CC (cruise control), ACC (adaptive CC), dan CACC (cooperative ACC). Yang menjadi masalah di sini adalah aspek real-time. Proses komputasi yang cukup berat akan mengakibatkan timbulnya delay, sehingga kendaraan tidak akan bereaksi secara cepat. Sehingga dikembangkan berbagai metoda untuk mengatasi masalah tersebut.

Riset lain misalnya adalah tracking all traffic, berupa algoritma computer vision untuk memonitor kendaraan, pejalan kaki, maupun keramaian. Riset ini bertujuan untuk mengurangi kecelakaan saat pejalan kaki menyeberang, terutama di persimpangan jalan, sekolah, rumah sakit, perlintasan kereta api, maupun even olah raga. Hal ini diperlukan untuk membuat regulasi lalu lintas yang lebih baik lagi.

Ada juga riset pendeteksi kendaraan dengan kamera mobile, untuk mendeteksi midrange (jarak untuk menjaga kendaraan tetap di tengah jalan), jarak dengan kendaraan lain, dan kendaraan lain yang melewati kendaraan tersebut. Sehingga kendaraan dapat berjalan secara otomatis di jalan raya.

Contoh lain adalah cooperative autonomous driving, konsep kendaraan cerdas untuk saling berbagi jalan. Kendaraan ini akan berjalan sendiri secara otomatis, tanpa pengemudi. Atau juga kendaraan cerdas tanpa pengemudi, yang setiap tahunnya dilombakan di Amerika, diselenggarakan oleh DARPA. Awal mulanya lomba ini hanya mengejar tujuan kendaraan cerdas yang harus melewati rute tertentu, dan yang mencapai finish tercepat adalah pemenangnya. Namun sekarang lomba lebih diarahkan untuk membuat kendaraan cerdas yang dapat digunakan untuk perang dalam kota.

/* Foto diambil dari http://www.eng.nus.edu.sg/EResnews/0206/sf/sf_1.html

Robotics in the Future

Field of robotics that will shape the future, not only the field, but also the world.

• Space Robotics
• Surgical Robotics
• Self-Reconfigurable Robotics
• Humanoid Robotics
• Social Robotics and Human-Robot Interaction
• Service, Assistive and Rehabilitation Robotics
• Educational Robotics
• Ethical Implications

Taken from The Robotics Primer, Maja J. Mataric

Metodologi Penelitian dan Sistematika Laporan

Ini adalah catatan metodologi penelitian (riset) dan sistematika pelaporannya yang biasa saya gunakan.

Metodologi Penelitian

Ada tahap-tahap dalam melakukan penelitian, yaitu :

• menemukan masalah
• mencari alternatif pemecahan masalah
• menentukan pilihan pemecahan masalah (spesifikasi dan batasan, arsitektur sistem)
• perancangan dan realisasi sistem
• pengujian
• analisis
• kesimpulan dan tindak lanjut

Terkadang, penelitian kita terpaksa di-cut, misalnya karena keterbatasan biaya atau waktu (masalah waktu ini sering kali dijumpai oleh mahasiswa karena harus cepat lulus). Jadi, tujuan besar dari suatu penelitian belum tercapai dalam target waktu yang singkat. Oleh karena itu, dibuatlah tujuan penelitian dalam beberapa tahap. Ada tahap yang panjang, menengah, dan pendek. Untuk mencapai tujuan yang besar, dipilah-pilah dulu menjadi tujuan-tujuan yang kecil.

Penelitian yang belum tuntas ini bisa dilanjutkan oleh peneliti berikutnya, bisa juga oleh peneliti itu sendiri jika merasa belum puas. Sering kali ketidakpuasan penelitian dirasakan oleh peneliti, "Kok cuma gini ya? Masih penasaran." Tapi, mau tidak mau penelitian berikutnya didasari oleh masalah yang ditemukan pada penelitian sebelumnya. Penelitian lanjut yang dilakukan oleh peneliti itu sendiri bisa diimplementasikan pada penelitian jenjang berikutnya (S2, S3, maupun postdoc). Namun tentu saja tingkat analisis dan sintesis tiap jenjang berbeda.

Sistematika Laporan

Untuk sistematika pelaporan dari penelitian yang kita lakukan, bisa dituliskan dalam susunan berikut :

• pendahuluan, berisi latar belakang, tujuan penelitian, batasan penelitian, metodologi penelitian, kontribusi penelitian, dan sistematika pembahasan
• dasar teori
• perancangan dan realisasi, baik software saja, ataupun hardware dan software, berisi penentuan spesifikasi perancangan, batasan perancangan, arsitektur sistem yang dirancang (blok secara umum), perancangan sub-sistem (modul), realisasi dan integrasi modul (secara mendetil) dan spesifikasi teknis (dinyatakan dalam angka)
• pengujian dan analisis, berisi pengujian sub-sub-sistem dan pengujian fungsional (pengujian secara keseluruhan)
• kesimpulan dan saran

Semoga bermanfaat.

Sikap, Mimik, Wajah, Mata

Apa yang membuat kondisi emosi seseorang terasa oleh lingkungannya? Terasa oleh orang lain? Sikap, mimik wajah, memancarkan emosi, itu yang saya rasakan.

Sikap, dapat terlihat dari gesture tubuh. Namun, tidak dapat terlepas dari gesture wajah, atau dengan kata lain mimik wajah. Seseorang bahagia, sedih, marah, terharu, takut, kesal, simpati, antipati, bingung, semangat, merasa terpuruk, bangga, grogi, dan lain-lain, itu semua dapat tergambar pada wajah kita. Tapi tentu saja, saya mengecualikan orang yang memiliki degradasi kondisi kejiwaan, dengan kata kasar orang yang sakit mental, termasuk psikopat.

Bahagia, pasti diiringi dengan wajah berseri-seri, tawa lebar, mata bercahaya. Kesal, marah, pasti wajah berkerut, mulut cenderung cemberut, dan dari mata pasti memancarkan perasaan kesal maupun marah tersebut.

Mimik wajah, mendukung pencerminan dari apa yang kita rasakan, pencerminan emosi kita. Olah wajah membantu hal tersebut. Tapi elemen utama dari ekspresi emosi kita adalah mata. Yang paling berbicara adalah mata. Cahaya mata, dapat membahasakan kemarahan, kegembiraan, kekesalan, keterharuan, kebingungan, keputusasaan. Bahkan dari mata pula saya dapat merasakan ketulusan tidaknya seseorang terhadap kita. Kekaguman atau penghinaan atau peremehan terhadap kita. Kehangatan, atau ekspresi tak mau diganggu, terpancar juga dari mata. Jika seseorang menyukai (dalam hal yang lebih) kita, juga dapat dirasakan dari pandangan matanya. Bahkan hanya dengan berbicara melalui ekspresi mata, suatu kepercayaan dapat dibangun. Itulah mengapa saya selalu berusaha memperhatikan mata lawan bicara saya, karena saya ingin tahu emosi apa yang sedang dirasakan, sehingga saya bisa cukup menyesuaikan diri dengan kondisi pembicaraan.

Nah, tinggal bagaimana mengimplementasikan mimik, dan mata yang ekspresif pada robot inilah, yang masih menjadi pe-er bagi saya. Semoga saja ada jalan keluar, sehingga Human-Robot Interaction bisa lebih mudah dan tidak bertentangan dengan agama, moral dan etika, serta Hukum Asimov.

Taksonomi Riset Robotika Menurut IEEE

• Aerial Robotics
• Agricultural Robotics
• Biorobotics
• Computer and Robot Vision
• Humanoid Robotics
• Human-Robot Interface and Coordination
• Intelligent Transportation Systems
• Micro/Nano Robotics
• Networked Robotics
• Programming Environment in Robotics
• Prototyping for Robotics
• Rehabilitation Robotics
• Robo-Ethics
• Safety Security and Rescue Robots
• Service Robots
• Surgical Robotics
• Underwater Robotics

Bagian-bagian Robot

Sekarang kita melangkah ke bagian-bagian robot yuk. Enjoy it! Tapi, mari kita ingat-ingat dulu pengertian robot yang lengkap karena dari situlah petunjuk untuk menguraikan bagian-bagian robot.

"A robot is an autonomous system which exists in the physical world, can sense its environment, and can act on it to achieve some goals."

Dari definisi itu, barulah bisa kita uraikan bagian-bagian robot. Ini nih :

• Tubuh fisik. Ya iya donk, kalau nggak, gimana caranya robot bisa eksis dan melakukan sesuatu di dunia nyata?
• Sensor. Kenapa perlu sensor? Supaya robot bisa mengindera lingkungannya.
• Efektor dan aktuator, ini diperlukan untuk beraksi.
• Kontroler, ini supaya robot memiliki kemampuan autonomous.
  

Nah, yuk kita bahas masing-masing bagian itu ;D tapi maaf kalau bahasanya campur-campur, soalnya ada yang kurang enak kalau diterjemahkan.

Embodiment

Embodiment atau perwujudan. Ini adalah syarat utama robot. Kebayang kan kalau robot nggak ada tubuh fisiknya. Robot lho, harus di dunia nyata, bukan dunia lain. Nah, punya tubuh fisik akan memungkinkan robot untuk bergerak, baik gerak di tempat atau pindah ke tempat lain, juga bertemu dengan orang. Tapi, syarat utama ini memiliki konsekuensi. Apa saja konsekuensi itu?

1. Karena ada di dunia nyata, robot tentunya harus mematuhi hukum-hukum fisika. Robot tidak boleh dengan seenaknya mengubah bentuk dan ukurannya; kalau melakukan sesuatu pasti mengkonsumsi waktu; memerlukan energi untuk mengindera, berpikir dan beraksi, dan lain-lain. Intinya adalah, robot adalah wujud nyata, bisa dilihat, tidak boleh menjadi sesuatu yang invisible.
2. Karena punya tubuh fisik, robot harus berhati-hati terhadap tubuh dan lingkungan sekitarnya. Ya diibaratkan kita aja deh, kita nggak mau kan tubuh kita terluka, nubruk-nubruk orang lain sampai orang lain juga terluka. Untuk mencegah hal itu, maka robot harus punya kemampuan penghindaran tabrakan (collision avoidance).
3. Robot bisa melakukan banyak hal, tapi tentu saja terbatas pada kemampuan yang dimilikinya. Pergerakannya, kecepatan bergeraknya, tugas-tugas yang dikerjakannya, juga interaksinya dengan lingkungannya, itu semua tergantung oleh ukuran robot, 'anggota-anggota tubuh' yang dimilikinya, juga kemampuan yang ditanamkan pada dirinya.
4. Tubuh robot mempengaruhi kecepatan pergerakannya dan reaksinya terhadap lingkungan. Bentuk dan ukuran akan mempengaruhi kecepatan dan reaksi gerak, sama saja seperti kita. Kegesitan dan reaksi gerak kita juga dipengaruhi oleh tubuh kita sendiri kan?
   

Sensing

Penginderaan tentunya berkaitan erat dengan sensor. Sensor adalah divais fisik yang memungkinkan robot mempersepsikan lingkungannya untuk memperoleh informasi diri dan lingkungannya. Sensor apa saja yang perlu dipunyai oleh robot? Itu tergantung pada tugas yang harus dilakukan oleh robot. Sensor harus disesuaikan dengan tugas yang diberikan ke robot, sehingga tidak ada sensor yang nganggur, tidak terpakai sama sekali. Jadi, pembuat robot benar-benar harus memikirkan sensor apa yang akan ditanamkan pada robot seefisien mungkin. Seperti ini aja deh, robot pemadam api tugasnya adalah mencari dan memadamkan api di suatu ruangan. Nah, dari kata kunci mencari dan memadamkan, sudah terbayangkan sensor apa yang harus dipunyai. Mulai dari yang sederhana, untuk mencari api di ruangan-ruangan, robot pasti harus punya sensor yang bisa membantunya bernavigasi, entah sensor jarak, entah sensor penunjuk arah. Lalu sensor yang bisa mendeteksi api, bisa yang hanya mendeteksi jarak jauh, atau juga pendeteksi api jarak dekat agar robot bisa memadamkan api dengan akurat.

Oya, ada hal penting yang berkaitan dengan kemampuan sensing ini. Sudah pernah mendengar kata state? Atau state space? Bagi yang sudah pernah mengambil matematika teknik dan teori kendali, pasti pernah menghitung sesuatu kan dengan state space ini. State mendeskripsikan sebuah sistem. State robot berarti deskripsi robot tentang dirinya pada suatu waktu, bisa berupa hal yang terlihat (observable), terlihat sebagian (partially observable), atau tersembunyi (unobservable). State bisa berupa besaran kontinyu maupun diskrit. Kalau state space, itu adalah semua kemungkinan state yang ada dalam sistem. Misalnya switch untuk mematikan 1 buah lampu, state yang mungkin adalah ON dan OFF. Jadi, state space-nya ada 2. Ada yang ketinggalan nih. State bisa berupa state eksternal, bisa juga berupa state internal. State eksternal adalah state dari lingkungan yang dapat dipersepsikan oleh robot. Sedangkan state internal adalah state dari robot itu sendiri yang dirasakan oleh dirinya. Ya contoh yang mudah seperti kita deh, misalnya, kita bisa mencium bau makanan yang enak (state eksternal), dan merasakan lapar akibat perut yang kosong (state internal).

Action

Dalam melakukan aksi serta hal-hal yang bersifat fisis, robot menggunakan efektornya. Efektor menggunakan mekanisme dasar seperti otot dan motor, yang biasa disebut aktuator. Dari hal tersebut, ada 2 aktivitas utama yang dilakukan robot, yaitu locomotion (berpindah tempat) dan manipulation (memperlakukan objek lain).
Dari 2 aktivitas utamanya, robot bisa dibagi menjadi 2 kategori, yaitu :

1. Mobile robotics, robot yang dapat berpindah tempat atau lokasi, baik di darat, air maupun udara.
2. Manipulator robotics, robot tangan, atau robot yang bisa ngapa-ngapain objek lain, memanipulasi objek lain.
   

Nah, kalau humanoid robotics masuk kategori mana jadinya? Ya tentu saja masuk ke kedua-duanya. Karena hal itulah, humanoid robotics adalah tantangan besar dalam dunia robotika sekarang.

Brains and Brawn

Brains and brawn, pikiran dan tenaga. Untuk mengindera, untuk melakukan aksinya, robot perlu berpikir. Sama seperti kita, misalnya, kita merasakan lapar, lalu mencium rendang padang yang menggiurkan di dapur, pasti kita akan pergi ke dapur, lalu mengambil piring dan makan. Merasakan lapar, sensor lapar di perut kita memberitahu ke otak bahwa kita lapar. Hidung kita memberitahu otak ada rendang padang yang enak dari arah dapur. Dari 2 informasi tersebut, otak lalu memerintahkan kita untuk beraksi, pergi ke dapur terus makan. Sesudah makan, ya kenyang deh.

Saat kita berjalan menuju dapur, gerakan kita memerlukan tenaga, memerlukan energi. Organ pengindera kita juga memerlukan energi walapun sedikit. Otak kita pun memerlukan asupan energi. Asupan energi bisa kita peroleh dari asupan makanan dan minuman yang kita konsumsi, begitu juga makhluk hidup lainnya. Nah, kalau robot, darimana dia memperoleh asupan energinya? Tentu saja dari sumber energi listrik, atau sumber energi lain untuk kemudian dikonversi menjadi energi listrik.

Autonomy

Autonomy di sini berarti kemampuan robot untuk mengambil keputusannya sendiri. Bertindak, melakukan aksinya dengan keputusannya sendiri, tanpa adanya bantuan dari operator manusia. Kemampuan autonomy ini didukung oleh adanya 'otak' atau kontroler pada robot. Kalau sekarang, kontroler ini bisa berupa PC (personal computer), mobile computer, atau mikrokontroler. Penggunaan jenis kontroler tergantung dari berat tidaknya tugas yang harus dilakukan oleh robot.

Dari kelima bagian robot tersebut, ada baiknya saat mendesain robot, pikirkanlah matang-matang kemampuan robot yang bagaimana yang akan diwujudkan. Hal tersebut akan mempengaruhi pemilihan bentuk robot, sensor, aktuator, sumber energi dan kontroler robot. OK, semoga bermanfaat ;D

Robot tuh apa sih?

Sepertinya, banyak dari kita yang masih bingung dengan definisi robot. Biar nggak bingung lagi, saya coba untuk cerita lagi definisi robot menurut Maja J. Mataric - seorang profesor di University of Southern California, perempuan lwoh \o/. Beliau mendefinisikannya dengan enak dan sesuai dengan kondisi robot yang sekarang. Tapi sebelumnya, setelah baca ini silakan lihat sejarah robot di wikipedia ya :D

Prof. Mataric mendefinisikan robot modern dengan pernyataan seperti ini:
"A robot is an autonomous system which exists in the physical world, can sense its environment, and can act on it to achieve some goals."
Artinya kira-kira, robot adalah suatu sistem autonomous yang eksis di dunia nyata, dapat mengindera lingkungannya, dan dapat melakukan aksi di dalamnya untuk mencapai beberapa tujuan.

Dari definisi itu, beliau menggarisbawahi beberapa kata kunci yang menjadi syarat apakah suatu sistem disebut robot atau robot wannabe. Kata-kata kunci apa sih yang bisa membedakan sistem itu robot atau bukan? Ini nih....

A robot is an AUTONOMOUS system. Autonomous di sini berarti robot beraksi menurut keputusannya sendiri, tidak dikendalikan sama sekali oleh manusia. Jadi, sistem yang manual dan semi-autonomous, tidak bisa disebut robot. Beliau juga menyatakan, sistem robot yang teleoperated - dikendalikan oleh manusia dari jarak jauh - juga bukan robot modern, meskipun hanya sedikit keputusan yang diberikan oleh manusia.

A robot is an autonomous system which exists in the PHYSICAL WORLD. Nah, ini syarat yang ke dua. Robot harus eksis di dunia nyata. Kalau cuma simulasi, namanya robot wannabe. Kenapa harus di dunia nyata? Karena hukum-hukum fisika yang suka nyleneh dan tantangan-tantangan yang kompleks di dunia nyata, maka robot benar-benar akan menemui kekomplekan tantangan dunia nyata, dan itu harus bisa dihadapi. Kalau hanya simulasi komputer, robot nggak akan menemui hal sekompleks ini pastinya.

A robot is an autonomous system which exists in the physical world, can SENSE its environment. Sense di sini berarti robot bisa mengindera, seperti mendengar, menyentuh, melihat, mencium (cuma saya belum nemu sensor bau, udah ada belum? -red-), dll. Untuk apa sih kemampuan itu? Ya tentunya untuk mendapatkan informasi lingkungannya. Sama seperti halnya kita manusia, dan juga hewan, untuk merasakan lingkungan kita, untuk mengetahui ada apa di lingkungan kita, dll. Kalau simulasi, kondisi-kondisi lingkungan dibuat sendiri, di-generate sendiri, tentu dengan berbagai asumsi dan batasan-batasan, yang pastinya tidak sesuai dan sekompleks dengan keadaan lingkungan nyata yang sebenarnya.

A robot is an autonomous system which exists in the physical world, can sense its environment, and can ACT ON IT. Ya iya donk, udah dapet informasi lingkungan, masa' informasi itu nggak diapa-apain? Beraksi di sini artinya merespon input-input sensornya dan untuk mencapai apa yang dikehendaki. Aksi yang dilakukan robot bisa berupa perpindahan, atau mempengaruhi lingkungan dengan melakukan sesuatu atau mengubah lingkungannya. Robot yang tidak melakukan aksi, tidak bisa disebut robot.

A robot is an autonomous system which exists in the physical world, can sense its environment, and can act on it to ACHIEVE SOME GOALS. Nah, ini hal terakhir yang membedakan robot dengan bukan robot. Robot harus beraksi dalam lingkungannya untuk mencapai beberapa tujuan. Sistem yang beraksi secara random atau nggak menghasilkan apa-apa, bukan robot namanya. Untuk bisa mencapai tujuannya, maka robot harus memiliki inteligensia. Tujuan yang harus dicapai ini didasari oleh tugas yang diberikan ke robot. Tugasnya bisa sederhana, seperti "Don't get stuck" atau yang lebih kompleks, seperti "Do whatever it takes to keep your owner safe".

Ok, itu definisi robot modern. Oya, kalau robotika, itu adalah studi mengenai robot. Nah, kalau mau info lebih lagi, silakan buka link berikut.
http://en.wikipedia.org/wiki/Robot
Ubek-ubek aja lagi kalau mau mengenal robot lebih jauh ;D

Semoga bermanfaat!