PERENCANAAN JALUR UNTUK MULTI-QUADROTOR DENGAN ALGORITME APF

ISWANTO, Ir. Oyas Wahyunggoro, M.T., Ph.D

2018 | Disertasi | DOKTOR TEKNIK ELEKTRO

Multi-quadrotor memerlukan sistem perencanaan jalur untuk mencapai daerah bencana. Sistem perencanaan jalur multi-quadrotor memegang peranan penting agar quadrotor tidak mengalami tabrakan dengan penghalang atau quadrotor yang lain. Algoritme yang digunakan untuk perencanaan jalur multi-quadrotor adalah artificial potential field atau APF. Algoritme tersebut memiliki empat permasalahan yaitu permasalahan local minima, permasalahan goal non reachable with obstacles nearby (GNRON), permasalahan koridor dan permasalahan rintangan poligon. Untuk mengatasi permasalahan-permasalahan tersebut, peneliti terdahulu menggunakan algoritme heuristik, fuzzy, neural network, dan teori graph. Sementara penelitian ini memodifikasi algoritme APF pada persamaan gaya repulsive dan menambahkan beberapa metode. Pertama, untuk menyelesaikan masalah local minima, ditambahkan gaya eksternal untuk menghindari penjumlahan yang bernilai nol antara gaya attractive dan gaya repulsive. Kedua, untuk menyelesaikan masalah GNRON, jarak quadrotor terhadap titik goal ditambahkan pada persamaan gaya repulsive. Ketiga, gaya eksternal ditambahkan untuk melewati obstacle berbentuk poligon. Keempat, algoritme line of sight (LOS) dan gaya eksternal ditambahkan untuk mendorong robot keluar dari terowongan sempit (koridor). Percobaan dan simulasi yang dilakukan menghasilkan hal-hal berikut. Algoritme yang diusulkan mampu membuat quadrotor menghindari local minima dan mengatasi masalah GNRON sehingga quadrotor dapat menuju titik tujuan. Hasil lainnya adalah quadrotor mampu melewati lingkungan berbentuk terowongan sempit (koridor) dan lingkungan yang memiliki obstacle berbentuk poligon. Kata kunci : Multi-Quadrotor, Local minima. GNRON, perencanaan jalur, rintangan poligon.

Multi-quadrotors require a path planning system to reach a disaster area. The path planning system plays a very important role to avoid collision between quadrotors or obstacles. The algorithm that is used for multi-quadrotor path planning is artificial potential field or APF. This algorithm has four problems namely local minima, goal nonreachable with obstacles nearby (GNRON), corridor problem and polygon obstacle problem. To solve those problems, some previous researches used heuristic algorithm, fuzzy, neural network and graph theory. Meanwhile, this research modifies the repulsive potential of the APF algorithm and adds some methods. First, to solve local minima problem, an external force is added to avoid zero summation between attractive and repulsive force. Second, to solve GNRON, the quadrotor�s distance to the goal point is added to the repulsive force equation. Third, external force is added to pass through polygon-shaped obstcales. Fourth, line of sight algorithm (LOS) and external force is added to get the quadrotor out of the narrow corridor form. Experiment and simulation result shows that the proposed algorithm in this research is capable to make quadrotor avoid local minima and to solve GNRON so that it can reach goal point. The quadrotor is also able to pass through narrow corridor form and an environment with polygon-shaped obstacles.

Kata Kunci : Multi-quadrotors, local minima, GNRON, path planning, polygon obstacles