Perancangan VOKA: Sistem Robot Interaktif Statis Berbasis Raspberry Pi dengan Integrasi Kecerdasan Buatan untuk Interaksi Suara sebagai Pendukung Konsep Smart Laboratory di Laboratorium EcoLab DTEDI SV UGM

Ilham Purnomo, Isnan Nur Rifai, S.Si., M.Eng., Ph.D

2026 | Tugas Akhir | D4 Teknologi Rekayasa Instrumentasi dan Kontrol

Perkembangan smart laboratory berbasis Internet of Things (IoT) menuntut antarmuka yang lebih intuitif, natural, dan efisien dibandingkan Graphical User Interface (GUI) konvensional. Penelitian ini bertujuan merancang dan  mengimplementasikan VOKA, robot interaktif statis berbasis Raspberry Pi 5 yang mendukung ekosistem smart laboratory di Laboratorium EcoLab DTEDI SV UGM melalui interaksi suara terintegrasi. Sistem dikembangkan dengan mengintegrasikan teknologi wake word detection, Speech-to-Text (STT), Natural Language Processing (NLP) berbasis Large Language Model (LLM) menggunakan model Gemma 4 31B melalui platform Ollama, Text-to-Speech (TTS), serta protokol MQTT untuk komunikasi data real-time antarperangkat IoT. Hasil pengujian menunjukkan bahwa wake word detection, komunikasi MQTT, serta subsistem NLP dan TTS mencapai tingkat keberhasilan 100?ngan waktu respons masing-masing 0,33 detik, 1,55 detik, dan 1,68 detik, sementara STT memperoleh akurasi rata-rata 72?ngan waktu pemrosesan 2,19 detik. Seluruh perintah kendali perangkat laboratorium berhasil dieksekusi tanpa kegagalan. Berdasarkan hasil tersebut, VOKA mampu berfungsi sebagai pusat interaksi yang responsif dan stabil serta mendukung akses informasi dan pengendalian perangkat laboratorium melalui antarmuka suara yang natural dan terintegrasi dalam lingkungan smart laboratory.

The development of smart laboratories based on the Internet of Things (IoT) requires interfaces that are more intuitive, natural, and efficient than conventional Graphical User Interfaces (GUIs). This study aims to design and implement VOKA, a Raspberry Pi 5-based static interactive robot that supports the smart laboratory ecosystem at the EcoLab of DTEDI, Vocational College, Universitas Gadjah Mada, through an integrated voice interaction system. The proposed system integrates wake word detection, Speech-to-Text (STT), Natural Language Processing (NLP) based on a Large Language Model (LLM) using the Gemma 4 31B model deployed through the Ollama platform, Text-to-Speech (TTS), and the MQTT protocol for real-time communication among IoT devices. Experimental results show that the wake word detection, MQTT communication, and NLP-TTS subsystems achieved a 100% success rate with response times of 0.33 s, 1.55 s, and 1.68 s, respectively, while the STT subsystem achieved an average accuracy of 72% with a processing time of 2.19 s. All laboratory device control commands were executed successfully without failure. These results demonstrate that VOKA can function as a responsive and reliable interaction hub, supporting information access and laboratory device control through a natural and integrated voice interface within a smart laboratory environment.

Kata Kunci : Smart Laboratory, Voice Assistant, Raspberry Pi, Internet of Things (IoT), Artificial Intelligence