Tugas 2 Sistem Pakar Representasi Pengetahuan

SISTEM INTELEGENSIA BUATAN UNTUK OTOMATISASI TANGAN BUATAN BERTEKNOLOGI ROBOT

1. Pendahuluan

Para penyandang cacat yang tidak memiliki lengan atau kehilangan salah satu lengannya membutuhkan suatu alat bantu yang dapat membantu mereka, sehingga mereka dapat melakukan berbagai aktivitas sehari-hari. Pada saat ini telah tersedia beberapa jenis alat Bantu semacam ini yang disebut prostesis. Secara umum, prostesis atau tangan buatan yang ada pada saat ini memiliki dua fungsi, yaitu sebagai kosmetik dan sebagai alat fungsional. Prostesis yang berfungsi sebagai kosmetik bentuknya menyerupai tangan asli, namun tidak dapat berfungsi sebagaimana tangan asli. Sedangkan yang berupa alat fungsional, walaupun dapat menjalankan beberapa fungsi tangan, namun bentuknya tidak menyerupai tangan asli, bahkan terkesan ‘menyeramkan’. Selain itu fungsi yang dapat dijalankan oleh prostesis pada umumnya masih terbatas dengan tingkat kemudahan pemakaian yang rendah.

Salah satu bentuk prostesis yang sedang terus menerus dikembangkan dewasa ini adalah tangan buatan berteknologi robot. Berbeda dengan prostesis tradisional, tangan buatan semacam ini memang dimaksudkan untuk mempermudah manusia dalam melakukan aktivitas hariannya. Agar dapat mencapai maksud ini tangan buatan semacam ini harus cukup cerdas dan fleksibel. Sejumlah tangan buatan semacam ini diantaranya adalah hasil dari Jacobsen dkk (1984), Berns dkk (1998), Dechev dkk (1999), Asfour dkk (2000), Fukaya (2000), Kargov dkk (2005), Schulz dkk (2001) dan Shadow Robot Company (2006). Namun demikian, tangan-tangan buatan tersebut baru dalam tahap pengembangan, sedangkan beberapa yang sudah dikomersilkan antara lain Otto Bock Sensor hand (www.ottobockus.com) dan VASI Hand (www.vasi.on.ca). Namun prostesis komersial inipun memiliki sejumlah kekurangan, seperti kurangnya informasi sensor kepada pengguna, kurangnya antarmuka yang natural, terbatasnya kemampuan pemegangan, serta kurang naturalnya gerakan jari selama pemegangan.

Untuk dapat menjalankan fungsinya sebagai pengganti tangan asli, tangan buatan haruslah memiliki kemampuan menyesuaikan diri atau self-adaptable.  Self adaptable ini adalah kemampuan tangan buatan untuk menyesuaikan bidang kontak dan sudut-sudut sendinya mengikuti permukaan benda atau objek yang akan dipegangnya. Agar dapat self adaptable, suatu tangan buatan haruslah memiliki degree of freedom (dof) yang cukup, memiliki pengetahuan pemegangan yang cukup, memeliki prosedur pemegangan yang cukup. Beberapa jenis pemegangan yang perlu dimiliki suatu tangan buatan adalah jenis pemegangan lateral, pemegangan spherical, pemegangan tip, pemegangan cylindric, pemegangan palmar, dan pemegangan hook.

Fungsi tangan

Tangan bagi manusia memiliki kegunaan yang sangat luas. Hampir seluruh kegiatan atau aktivitas manusia menggunakan tangan, mulai dari mandi dan menggosok gigi, makan dan minum, hingga mengetik dan menulis, mengendalikan kendaraan, mengendalikan mouse dan sebagainya. Secara umum fungsi tangan manusia dikelompokkan ke dalam dua bagian (Biagiotti dkk, 2006):

1. memegang objek
2. memanipulasi objek

Memegang objek artinya menempatkan dan menjaga objek pada tangan selama waktu tertentu. Posisi objek dan komposisi jari-jari tangan pada saat memegang objek tidak mengalami perubahan selama waktu tertentu ini. Hal inilah yang membedakannya dengan memanipulasi objek, dimana terjadi perubahan, baik perubahan posisi atau kondisi objek maupun komposisi jari-jari tangan selama tangan memanipulasi objek.

Beberapa cara memegang obyek

Suatu obyek dipegang dengan cara tertentu, tergantung pada bentuk dan ukuran obyek tersebut. Berikut ini adalah beberapa cara memegang obyek:

Berikut ini adalah beberapa contoh benda sesuai dengan cara pemegangannya:

Karakterisasi obyek

Selanjutnya, agar agen intelegensia dapat mengenali obyek, perlu dikarakterisasi fitur untuk setiap obyek. Beberapa fitur yang membedakan obyek yang satu dengan yang lainnya dapat dilihat pada Tabel 3.

Mekanisme Kerja Sistem

Berikut ini adalah skema kerja sistem intelegensia:

Persepsi adalah proses memperoleh informasi dari lingkungan mengenai objek. Representasi pengetahuan adalah merepresentasikan pemahamannya mengenai objek dan lingkungannya. Berpikir artinya menyimpulkan implikasi akan apa yang ia ketahui dan pilihan-pilihan apa yang ia miliki. Tindakan artinya pilihan atas apa yang ia inginkan dan akan dilakukan.

Contoh. Misalkan tangan robot berhadapan dengan sebuah objek. Maka sensornya akan meneliti objek tersebut, sehingga dihasilkan persepsi akan objek tersebut dalam bentuk karakteristik (misal benda berbentuk silinder yang diameternya 1”, panjangnya 5”, posisinya vertikal). Selanjutnya tangan robot akan melihat pada representasi pengetahuan yang ia miliki tentang berbagai obyek yang ia ketahui dan bagaimana memegan setiap obyek tersebut. Lalu dengan berpikir ia menyimpulkan cara pemegangan apa yang harus ia lakukan berdasarkan pilihan-pilihan yang ia miliki,dan setelah keputusan itu diambil, selanjutnya ia mengirim perintah kepada aktuator untuk mulai bertindak dan bergerak.         

Mekanisme kerja tangan robot atau tangan buatan dibuat dengan mengidentifikasi terlebih dahulu elemen-elemen utama dari setiap jenis pemegangan. Identifikasi elemen-elemen utama dari setiap jenis pemegangan melibatkan adanya studi gerakan.

Studi gerakan pada penelitian ini berkaitan dengan studi mengenai urutan gerakan jari pada setiap jenis pemegangan. Hasil dari studi gerakan adalah urutan elemen-elemen gerakan jari pada pemegangan tertentu.

Pada umumnya gerakan jari tangan pada saat melakukan aktivitas terbagi dua yaitu:

-         Gerakan jari membuka

-         Gerakan jari menutup

Gerakan jari membuka adalah gerakan jari menjauhi pusat sumbu tangan, sedangkan gerakan jari menutup adalah gerakan jari mendekati pusat sumbu tangan. Pada sistem yang dirancang, salah satu gerakan jari harus menjadi default, sedangkan yang menjadi default adalah gerakan jari membuka. Yang dimaksud dengan default adalah pada saat tangan buatan atau tangan robot akan digunakan untuk memegang suatu benda, maka jari-jari tangan buatan ini akan bergerak membuka terlebih dahulu sebelum selanjutnya gerakan menutup yang tergatung pada jenis pemegangan dan ukuran objek yang dipegang atau dimanipulasi.

Pemegangan lateral

Urutan gerakan jari dalam pemegangan lateral diawali dengan bergerak menutupnya jari telunjuk, jari tengah, jari manis dan kelingking secara bersamaan, kemudian dilanjutkan dengan gerakan menutup objek oleh ibu jari.

Pemegangan palmar

Urutan gerakan jari pada pemegangan palmar dimulai oleh gerakan ibu jari dan jari tengah yang diikuti oleh jari manis dan kelingking dalam menjepit objek secara bersama-sama. Gerakan keempat jari ini kemudian dilanjutkan dengan gerakan menutup oleh jari telunjuk.

Pemegangan tip/pinch

Pada pemegangan tip atau pinch diawali dengan gerakan membukanya semua jari, kemudian dilanjutkan dengan ibu jari dan jari telunjuk bergerak menutup dan menjepit objek secara bersamaan pada bagian ujung kedua jari tersebut.

Pemegangan silindris

Pada pemegangan silindris, kelima jari bergerak bersamaan, namun ibu jari bergerak melawan arah dari keempat jari lainnya. Namun demikian, karena ibu jari memiliki sumbu gerak yang berbeda, supaya tangan buatan dapat menjepit objek yang silindris, ibu jari harus bergerak terlebih dahulu kemudian diikuti oleh jari lainnya yang bergerak secara bersamaan.

2. Merepresentasikan Pengetahuan

Berikut ini adalah aliran cara berpikir sistem intelegensia untuk tangan buatan

Selanjutnya dari diagram aliran tersebut dibuatlah representasi pengetahuan sebagai berikut:

B = bentuk benda

D = diameter

P = panjang

W = berat

Pr = presisi

Po = posisi

Ob = objek

Pe = pemegangan

Jika B = silinder dan D > 0.5” dan P >1” dan Po = vertikal maka Ob = gelas

Jika B = silinder dan D <= 0.5” dan W < 100gr maka Ob = kancing

Jika B = silinder dan D > 0.5” dan Po = horizontal maka Ob = handel

Jika B = silinder dan Pr = presisi maka Ob= bolpoin

Jika B = bola dan D= 2” maka Ob = bola tenis

Jika Ob = gelas maka Pe = cylindrical

Jika Ob = kancing maka Pe = tip

Jika Ob = handel maka Pe = hook

Jika Ob = bolpoin maka Pe = palmar

Jika Ob = bola tenis maka Pe = spherical

Jika Pe = cylindrical maka lakukan:

1. semua jari melakukan gerakan membuka
2. ibu jari bergerak menutup sampai menyentuh permukaan benda
3. keempat jari yang lain bergerak menutup sampai menyentuh permukaan benda atau telunjuk menyentuh permukaan ibu jari.

Jika Pe = tip maka lakukan

1. semua jari melakukan gerakan membuka
2. dstnya.

Bentukan 

1.SCRIPT

Nama Script                 : Sistem Intelegensia Tangan Buatan

Jalan (track)                 : Bentuk Benda

Peran (roles)                 : Sensor

Pendukung (prop)         : Gelas, Kancing, Handle, Balpoint, Bola Tenis dll.

Kondisi Masukan         : Benda Simpan di Tempat

Adegan (Scene) 1         : Objek

-   Sensor Menentukan berapa diametenya

-   Sensor Menentukan berapa panjangnya

-   Sensor Menentukan berapa beratnya

Adegan (Scene) 2         : Pemegangan

-   Sensor mendeteksi Objek                 

Hasil                             : Sistem Mengetahui Objek dan cara Pemegangannya

Sumber:

 Jurnal Optimasi Sistem Industri

Desto Jumeno¹⁾

¹⁾      Laboratorium Perancangan Sistem Kerja dan Ergonomi, Jurusan Teknik Industri, Universitas Andalas.