robotics-university.com | Penelitian dan pembuatan quadrotor telah banyak dilakukan oleh banyak kalangan dari berbagai Negara di dunia, baik dari kalangan universitas, mahasiswa, hingga peneliti profesional. Mereka memfokuskan penelitian mengenai quadrotor pada upaya mendapatkan pengendalian quadrotor yang lebih mantap (robust controller) dan juga teknik pemodelan sistemnya. Salah satunya adalah quadrotor STARMAC rancangan hasil penelitian akademika Standford University.
[Hoffmann et al., 2011] dari Universitas Stanford pada rentang tahun 2003 hingga 2005 membuat quadrotor Stanford Testbed of Autonomous Rotorcraft for Multi-Agent Control (STARMAC), yaitu sistem quadrotor yang mampu melakukan koordinasi antara beberapa unit quadrotor (swarm) yang beroperasi layaknya dalam sebuah koloni. Generasi pertama STARMAC adalah STARMAC I.
Dalam [Hoffmann et al., 2004], STARMAC I merupakan quadrotor pengembangan dari quadrotor Draganflyer III buatan RC toys (www.rctoys.com) yang dilengkapi dengan inertial measurememt unit (IMU) 3DM-GX1 dimana didalamnya telah terintegrasi gyroscope, accelerometer, dan juga magnetometer. Untuk pengukuran kecepatan dan posisi STARMAC I menggunakan penerima sinyal global position systems (GPS) buatan Trimble. Sedangkan untuk mendeteksi informasi ketinggian dan titik pendaratan, STARMAC I dilengkapi dengan sensor ultrasonik SRF08 buatan Devantech (www.robot-electronics.co.uk). Sensor ultrasonik ini membantu dalam proses take-off dan landing. Sistem deteksi ketinggian menggunakan sensor ultrasonik ini dinamakan oleh [Hoffmann et al., 2011] dengan SOnic Detection And Ranging (SODAR). Dalam teknik pengendaliannya, STARMAC I menggunakan teknik extended kalman filter (EKF) untuk memperkirakan pengukuran kecepatan dan posisi oleh GPS. Kemudian dalam menyetabilkan ketinggian dan posisi/letak (attitude) quadrotor, STARMAC I menggunakan teknik linear quadratic regulator (LQR).
Generasi kedua STARMAC adalah STARMAC II. Secara fisik, bentuk dari STARMAC I dan STARMAC II tidak mengalami banyak perbedaan. Lihat gambar 1. Namun yang banyak mengalami perubahan adalah pada hardware yang digunakan dan juga pada sistem kendali yang diaplikasikan. Dalam [Wierema, 2008], STARMAC I hanya menggunakan EKF dan LQR dalam teknik kendalinya. Sedangkan STARMAC II selain menggunakan EKF dan LQR juga menggunakan teknik kendali proporsional-integral-derivatif (PID) untuk meningkatkan kualitas pengendalian ketinggian, sikap, dan posisi quadrotor.
STARMAC II mengalami pengembangan pada beberapa bagian perangkat keras dan juga sistem pengendaliannya jika dibandingkan dengan STARMAC I. Pertama, kemampuan daya tolak/dorong (thrust) aktuator terhadap badan quadrotor menjadi lebih besar, yaitu hingga mencapai 4 Kg. Kedua, STARMAC II mengaplikasikan dua level pengendalian, yaitu pengendalian level rendah (low level control) yang mampu mengeksekusi kendali waktu-nyata (real-time conrol) dan memberi instruksi pengeluaran sinyal PWM pada aktuator yang dilakukan dengan Robostix ATmega128. Sedangkan pengendalian level tinggi (high level control) juga diaplikasikan untuk menjadikan quadrotor mampu merencanakan, memperkirakan, dan mengendalikan setiap kondisi ketidakstabilan yang mungkin terjadi. Pengendali level tinggi ini dilakukan dengan bantuan advance digital logic ADL PC104 (atau Gumstix PXA270) yang berjalan pada sistem operasi Linux. Antara board Robostix ATmega128 dan ADL PC104 merupakan dua buah flight controller yang berlainan namun ditanam (embedded) bersama pada sebuah sistem quadrotor. Dengan adanya hal ini, akan sangat memungkinkan STARMAC II mampu dioperasikan dengan mudah dan aman baik di dalam maupun di luar ruangan. Selain itu, dalam hal trajectory tracking, otomatisasi pengendalian posisi, pengenalan lingkungan dengan variasi sensor, dan implementesi algoritma koordinasi multi-quadrotor akan dapat direalisasikan dengan mudah. Ketiga, sistem komunikasi kendali jarak jauh STARMAC II tidak lagi menggunakan media Bluetooth namun menggunakan media jaringan WiFi, sehingga memiliki bandwidth yang lebih besar. Keempat, sistem navigasi STARMAC II menggunakan GPS Novatel Superstar II yang mampu membantu dalam mengukur kecepatan dan memperkirakan posisi quadrotor secara lebih akurat. Untuk lebih jelasnya, mari melihat gambar 2 yang merupakan gambar yang menjelaskan mengenai bagian-bagian STARMAC II.
Referensi:
[Hoffmann et al., 2011] Hoffmann, G.M., Huang, H., Waslander, S.L., and Tomlin, C.J. (2011). Precision Flight Control for A Multi-Vehicle Quadrotor Helicopter Testbed.
[Wierema, 2008] Wierema, Menno. (2008). Design, implementation and flight test of indoor navigation and control system for a quadrotor UAV. Master’s thesis. Delft University of Technology.
[Hoffmann et al., 2011] dari Universitas Stanford pada rentang tahun 2003 hingga 2005 membuat quadrotor Stanford Testbed of Autonomous Rotorcraft for Multi-Agent Control (STARMAC), yaitu sistem quadrotor yang mampu melakukan koordinasi antara beberapa unit quadrotor (swarm) yang beroperasi layaknya dalam sebuah koloni. Generasi pertama STARMAC adalah STARMAC I.
Dalam [Hoffmann et al., 2004], STARMAC I merupakan quadrotor pengembangan dari quadrotor Draganflyer III buatan RC toys (www.rctoys.com) yang dilengkapi dengan inertial measurememt unit (IMU) 3DM-GX1 dimana didalamnya telah terintegrasi gyroscope, accelerometer, dan juga magnetometer. Untuk pengukuran kecepatan dan posisi STARMAC I menggunakan penerima sinyal global position systems (GPS) buatan Trimble. Sedangkan untuk mendeteksi informasi ketinggian dan titik pendaratan, STARMAC I dilengkapi dengan sensor ultrasonik SRF08 buatan Devantech (www.robot-electronics.co.uk). Sensor ultrasonik ini membantu dalam proses take-off dan landing. Sistem deteksi ketinggian menggunakan sensor ultrasonik ini dinamakan oleh [Hoffmann et al., 2011] dengan SOnic Detection And Ranging (SODAR). Dalam teknik pengendaliannya, STARMAC I menggunakan teknik extended kalman filter (EKF) untuk memperkirakan pengukuran kecepatan dan posisi oleh GPS. Kemudian dalam menyetabilkan ketinggian dan posisi/letak (attitude) quadrotor, STARMAC I menggunakan teknik linear quadratic regulator (LQR).
Generasi kedua STARMAC adalah STARMAC II. Secara fisik, bentuk dari STARMAC I dan STARMAC II tidak mengalami banyak perbedaan. Lihat gambar 1. Namun yang banyak mengalami perubahan adalah pada hardware yang digunakan dan juga pada sistem kendali yang diaplikasikan. Dalam [Wierema, 2008], STARMAC I hanya menggunakan EKF dan LQR dalam teknik kendalinya. Sedangkan STARMAC II selain menggunakan EKF dan LQR juga menggunakan teknik kendali proporsional-integral-derivatif (PID) untuk meningkatkan kualitas pengendalian ketinggian, sikap, dan posisi quadrotor.
Gambar 1. Quadrotor STARMAC [Hoffmann et al., 2011]
STARMAC II mengalami pengembangan pada beberapa bagian perangkat keras dan juga sistem pengendaliannya jika dibandingkan dengan STARMAC I. Pertama, kemampuan daya tolak/dorong (thrust) aktuator terhadap badan quadrotor menjadi lebih besar, yaitu hingga mencapai 4 Kg. Kedua, STARMAC II mengaplikasikan dua level pengendalian, yaitu pengendalian level rendah (low level control) yang mampu mengeksekusi kendali waktu-nyata (real-time conrol) dan memberi instruksi pengeluaran sinyal PWM pada aktuator yang dilakukan dengan Robostix ATmega128. Sedangkan pengendalian level tinggi (high level control) juga diaplikasikan untuk menjadikan quadrotor mampu merencanakan, memperkirakan, dan mengendalikan setiap kondisi ketidakstabilan yang mungkin terjadi. Pengendali level tinggi ini dilakukan dengan bantuan advance digital logic ADL PC104 (atau Gumstix PXA270) yang berjalan pada sistem operasi Linux. Antara board Robostix ATmega128 dan ADL PC104 merupakan dua buah flight controller yang berlainan namun ditanam (embedded) bersama pada sebuah sistem quadrotor. Dengan adanya hal ini, akan sangat memungkinkan STARMAC II mampu dioperasikan dengan mudah dan aman baik di dalam maupun di luar ruangan. Selain itu, dalam hal trajectory tracking, otomatisasi pengendalian posisi, pengenalan lingkungan dengan variasi sensor, dan implementesi algoritma koordinasi multi-quadrotor akan dapat direalisasikan dengan mudah. Ketiga, sistem komunikasi kendali jarak jauh STARMAC II tidak lagi menggunakan media Bluetooth namun menggunakan media jaringan WiFi, sehingga memiliki bandwidth yang lebih besar. Keempat, sistem navigasi STARMAC II menggunakan GPS Novatel Superstar II yang mampu membantu dalam mengukur kecepatan dan memperkirakan posisi quadrotor secara lebih akurat. Untuk lebih jelasnya, mari melihat gambar 2 yang merupakan gambar yang menjelaskan mengenai bagian-bagian STARMAC II.
Gambar 2. Bagian-bagian dari quadrotor STARMAC II [Hoffmann et al., 2011]
Referensi:
[Hoffmann et al., 2011] Hoffmann, G.M., Huang, H., Waslander, S.L., and Tomlin, C.J. (2011). Precision Flight Control for A Multi-Vehicle Quadrotor Helicopter Testbed.
[Wierema, 2008] Wierema, Menno. (2008). Design, implementation and flight test of indoor navigation and control system for a quadrotor UAV. Master’s thesis. Delft University of Technology.
0 comments:
Post a Comment