Project

Yang Paling Sulit dari Motion Planning

Sepanjang saya belajar robotika selama ini, bidang motion planning adalah salah satu bidang yang paling rumit. Persoalan yang berusaha dipecahkan adalah bagaimana membuat robot bergerak dari suatu konfigurasi awal ke konfigurasi akhir tanpa bersentuhan dengan rintangan-rintangan di sekitarnya. Sekilas terdengar sederhana, tapi nyatanya tidak. Kalau gampang, tidak mungkin supervisor mengizinkan saya memilih topik ini untuk bahan penelitian doktoral saya.

planning

Hingga tahun 80-an, para peneliti mengembangkan beberapa metode klasik untuk menyelesaikan persoalan ini seperti Cell Decomposition, Visibility Graph, dan Voronoi Diagram. Metode-metode ini umumnya digolongkan ke dalam madzhab Combinatorial Planning. Asumsi yang digunakan di sini adalah lingkungan di sekitar robot tidak berubah dan diketahui secara akurat, seperti lingkungan di pabrik-pabrik industri. Umumnya, robot yang digunakan pun masih sederhana, hanya memiliki tidak lebih dari 2 degree of freedom saja sehingga planning bisa dilakukan di “configuration space“.

Semakin lama, masalahnya pun jadi semakin rumit. Ketika desain dan manufaktur robot memungkinkan munculnya robot-robot dengan degree of freedom yang lebih banyak, metode-metode klasik menjadi sangat tidak efisien dan boros. Madzhab baru, yang dikenal dengan Sampling-Based Planning, muncul di dekade 90-an, di antaranya adalah 2 metode yang kemudian sangat populer, yaitu Probabilistic Roadmap dan Rapidly Exploring Random Tree. Banyak permasalahan yang sebelumnya tidak mungkin diselesaikan menjadi mungkin dengan adanya metode baru ini. Tapi, seiring dengan berkembangnya zaman, ternyata cara ini tidak cukup juga.

Ini apaan coba...

Ini apaan coba…

Aplikasi robot yang semakin luas menuntut robot untuk digunakan di lingkungan yang berubah secara dinamis seperti di tengah-tengah manusia yang bergerak kesana-kemari. Para peneliti lalu mulai mengembangkan motion planning di ranah “configuration-time space”, dengan ikut mempertimbangkan pergerakan rintangan di sekitar robot.

Tapi, seringkali pergerakan lingkungan di sekitar robot tidak seluruhnya bisa diprediksi (partially unknown environment). Bahkan, banyak kasus di mana lingkungan berubah begitu dinamis tanpa bisa diprediksi sama sekali (unknown environment). Akhirnya, mulai dikembangkan metode motion planning yang dieksekusi secara onlinereal-time (istilah jawanya “dipikir karo mlaku“). Motion planning yang biasanya dilakukan sebelum robot bergerak untuk kemudian dieksekusi kini harus dilakukan bersamaan dengan pergerakan robot.

Namun itu pun belum cukup juga. Setiap robot mempunyai batasan-batasan pada hardware-nya, baik pada komponen elektronik maupun mekanik, misal robot tidak bisa bergerak melebihi kecepatan tertentu. Seringkali rute yang telah dihasilkan melalui proses motion planning tidak bisa diikuti oleh robot karena menyalahi batasa-batasan ini. Maka, persamaan dinamika dan kinematika robot pun mulai diikutkan ke dalam proses motion planning, yang kemudian dikenal sebagai kinodynamic planning. Planning pun harus dilakukan di “state space” yang mampu mengikutsertakan batasan fisis pada robot.

Lagi-lagi, masalah lain muncul. Tidak semua robot memiliki cukup banyak sensor yang mampu mengukur seluruh komponen pada dirinya. Ada kalanya hanya tersedia sensor kecepatan dan di lain kasus hanya ada sensor posisi. Maka “state” atau keadaan robot tidak bisa diketahui seluruhnya, sehingga perlu dilakukan planning berdasarkan informasi sensor yang dipunya atau dikenal sebagai planning di “information state”. Dan ini pun memunculkan masalah baru, karena sebagaimana pasangan, sensor pun tidak ada yang sempurna dan bebas dari derau. Maka, robot hanya bisa menduga-duga state atau kondisi dirinya sehingga motion planning mesti dilakukan dengan mempertimbangkan ketidakpastian pengukuran, yang kemudian dikenal sebagai planning di ranah “belief state”.

Rumit kan? Sampai sekarang, banyak persoalan di atas yang belum ditemukan solusi optimalnya dan masih menjadi bidang penelitian paling aktif dalam dunia robotika. Jadi, buat kamu yang bingung cari topik skripsi, tesis, atau disertasi, jangan bingung lagi! Kamu nggak akan pernah kehabisan masalah di bidang yang satu ini. Tapi, nggak ada jaminan juga bakal ketemu solusinya. Jangankan ketemu, solusinya kadang belum tentu ada!

Memang benar motion planning adalah salah satu bidang robotika yang paling rumit. Apalagi motion planning ke rumah calon mertua.

London, 9 Oktober 2015

Advertisements
Standard

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s