Robotika adalah perpaduan unik antara sains dan teknologi yang menghasilkan mesin yang meniru tindakan manusia.
Pada awal 2000-an, 90% robot berada di pabrik pembuatan mobil menggantikan manusia untuk tugas yang berulang. Sekarang robot dapat menyedot debu rumah dan bahkan melayani di restoran.
Sebuah robot biasanya terdiri dari tiga jenis komponen; tubuh mekanik; kerangka listrik, dan akhirnya otak yang dibuat dengan kode.
Komponen-komponen ini memungkinkan robot untuk mengumpulkan data (seringkali dari sensor), membuat keputusan melalui logika terprogram untuk menyesuaikan perilaku dan menyelesaikan tugas.
Robot mungkin memiliki tiga jenis program; Kontrol Jarak Jauh (RC), Kecerdasan Buatan (AI), atau Hibrida.
Program RC memerlukan intervensi manusia yang dapat memberikan sinyal start dan/atau stop untuk eksekusi kode ke robot. Program terdiri dari berbagai jenis algoritma, masing-masing dengan fungsi yang berbeda.
Apa itu algoritma?
Algoritma adalah serangkaian baris kode yang dapat digunakan robot untuk melakukan instruksi tertentu. Ini menerjemahkan ide-ide pengembang ke dalam bahasa yang dipahami oleh robot.
Algoritma dapat diekspresikan dalam berbagai jenis notasi, termasuk pseudocode, flowchart, bahasa pemrograman, atau tabel kontrol.
Pada artikel ini kita akan membahas beberapa jenis algoritma yang umum digunakan dalam program ini.
Jenis algoritma yang digunakan dalam robotika
1. Algoritma A* Kapan Saja
Algoritma A* merupakan algoritma pencarian jalur yang digunakan untuk mencari jalur paling optimal antara dua titik, yaitu dengan biaya terkecil.
Algoritma A* Kapan saja memiliki biaya waktu yang fleksibel dan dapat mengembalikan jalur terpendek meskipun terputus karena menghasilkan solusi yang tidak optimal terlebih dahulu dan kemudian mengoptimalkannya.
Hal ini memungkinkan pengambilan keputusan yang lebih cepat karena robot dapat membangun berdasarkan perhitungan sebelumnya alih-alih memulai dari awal.
Bagaimana cara kerjanya?
Ini dilakukan dengan membentuk 'pohon' yang memanjang dari node awal hingga kriteria penghentian dipicu yang berarti ada jalur yang lebih murah yang tersedia.
Kotak 2D dibuat dengan rintangan dan sel awal dan sel target disematkan.
Algoritme mendefinisikan 'nilai' simpul dengan f yang merupakan jumlah dari parameter g (biaya perpindahan dari simpul awal ke simpul yang bersangkutan) dan h (biaya perpindahan dari simpul yang bersangkutan ke simpul sasaran).
Aplikasi
Banyak game dan peta berbasis web menggunakan algoritme ini untuk menemukan jalur terpendek secara efisien. Ini juga dapat digunakan untuk robot seluler.
Anda juga dapat memecahkan masalah kompleks seperti Newton–Raphson iterasi diterapkan untuk menemukan akar kuadrat dari suatu bilangan.
Ini juga digunakan dalam masalah lintasan untuk memprediksi gerakan dan tumbukan suatu objek di ruang angkasa.
2. Algoritma D*
D*, Focused D* dan D* Lite adalah algoritma pencarian inkremental untuk menemukan jalur terpendek antara dua titik.
Mereka, bagaimanapun, adalah campuran dari algoritma A* dan penemuan baru yang memungkinkan mereka untuk menambahkan informasi ke peta mereka untuk hambatan yang tidak diketahui.
Mereka kemudian dapat menghitung ulang rute berdasarkan informasi baru, seperti Mars Rover.
Bagaimana cara kerjanya?
Cara kerja Algoritma D* mirip dengan A*, algoritma pertama mendefinisikan f, h dan membuat daftar terbuka dan tertutup.
Setelah ini, Algoritma D* menentukan nilai g node saat ini menggunakan nilai g dari node tetangganya.
Setiap simpul tetangga membuat tebakan tentang nilai g saat ini dan nilai g terpendek diadaptasi sebagai nilai g baru.
Aplikasi
D* dan variannya banyak digunakan untuk mobile robot dan kendaraan otonom navigasi.
Sistem navigasi tersebut termasuk sistem prototipe yang diuji pada penjelajah Mars Opportunity and Spirit dan sistem navigasi yang memenangkan Tantangan Urban DARPA.
3. Algoritma PRM
PRM, atau peta jalan probabilistik, adalah grafik jaringan jalur yang mungkin berdasarkan ruang bebas dan terisi pada peta tertentu.
Mereka digunakan dalam sistem perencanaan yang kompleks dan juga untuk menemukan jalur biaya rendah di sekitar rintangan.
PRM menggunakan sampel titik acak di peta mereka di mana perangkat robot mungkin dapat bergerak dan kemudian jalur terpendek dihitung.
Bagaimana cara kerjanya?
PRM terdiri dari fase konstruksi dan kueri.
Pada fase pertama, peta jalan dibuat grafik yang mendekati kemungkinan gerakan di suatu lingkungan. Konfigurasi acak kemudian dibuat dan dihubungkan ke beberapa tetangga.
Konfigurasi awal dan tujuan terhubung ke grafik dalam fase kueri. Jalur tersebut kemudian diperoleh dengan Jalur terpendek Dijkstra pertanyaan.
Aplikasi
PRM digunakan dalam perencana lokal, di mana algoritma menghitung jalur garis lurus antara dua titik, yaitu titik awal dan titik tujuan.
Algoritme juga dapat digunakan untuk meningkatkan perencanaan jalur dan aplikasi deteksi tabrakan.
4. Algoritma Titik Nol Momen (ZMP)
Zero Moment Point (teknik ZMP) adalah algoritma yang digunakan oleh robot untuk menjaga inersia total berlawanan dengan gaya reaksi lantai.
Algoritma ini menggunakan konsep penghitungan ZMP dan menerapkannya dengan cara menyeimbangkan robot bipedal. Menggunakan algoritme ini pada permukaan lantai yang halus tampaknya memungkinkan robot berjalan seolah-olah tidak ada momen.
Perusahaan manufaktur seperti ASIMO (Honda) menggunakan teknik ini.
Bagaimana cara kerjanya?
Gerak robot berjalan direncanakan menggunakan persamaan momentum sudut. Itu memastikan bahwa gerakan sendi yang dihasilkan menjamin stabilitas postural dinamis robot.
Stabilitas ini diukur dengan jarak titik momen nol (dihitung oleh algoritma) dalam batas-batas wilayah stabilitas yang telah ditentukan.
Aplikasi
Titik momen nol dapat digunakan sebagai metrik untuk menilai stabilitas terhadap robot yang terbalik seperti iRobot PackBot saat menavigasi landai dan rintangan.
5. Algoritma Kontrol Proporsional Integral Diferensial (PID)
Kontrol Diferensial Integral Proporsional atau PID, membuat loop umpan balik sensor untuk menyesuaikan pengaturan komponen mekanis dengan menghitung nilai kesalahan.
Algoritma ini menggabungkan ketiga koefisien dasar, yaitu proporsi, integral, dan turunan sehingga menghasilkan sinyal kontrol.
Ini bekerja secara real-time dan menerapkan koreksi jika diperlukan. Hal ini dapat dilihat pada mobil self-driving.
Bagaimana cara kerjanya?
Kontroler PID menggunakan tiga term kontrol yaitu proporsionalitas, integral dan pengaruh turunan pada outputnya untuk menerapkan kontrol yang akurat dan optimal.
Kontroler ini secara terus menerus menghitung nilai kesalahan sebagai perbedaan antara setpoint yang diinginkan dan variabel proses yang diukur.
Kemudian menerapkan koreksi untuk meminimalkan kesalahan dari waktu ke waktu dengan penyesuaian variabel kontrol.
Aplikasi
Kontroler ini dapat mengontrol setiap proses yang memiliki keluaran terukur, nilai ideal yang diketahui untuk keluaran tersebut, dan masukan ke proses yang akan mempengaruhi keluaran terukur.
Pengendali digunakan di industri untuk mengatur suhu, tekanan, gaya, berat, posisi, kecepatan, dan variabel lain yang ada pengukurannya.
Kesimpulan
Jadi, ini adalah beberapa algoritma yang paling umum digunakan dalam robotika. Semua algoritma ini cukup kompleks dengan campuran fisika, aljabar linier, dan statistik yang digunakan untuk memetakan tindakan dan gerakan.
Namun, seiring kemajuan teknologi, algoritma robotika akan berkembang menjadi lebih kompleks. Robot akan dapat menyelesaikan lebih banyak tugas dan berpikir lebih banyak untuk diri mereka sendiri.
Jika Anda menikmati artikel ini, berlangganan Mingguan HashDork pembaruan melalui email, tempat kami membagikan berita AI, ML, DL, Pemrograman & Teknologi Masa Depan terbaru.
Tinggalkan Balasan