Pemadam kebakaran memadamkan api untuk melindungi kehidupan dan untuk menghindari kerusakan properti dan lingkungan. Melalui operasi pemadaman, banyak petugas pemadam kebakaran yang tewas dan terluka karena tidak adanya informasi tentang infrastruktur bangunan bahaya. Dalam makalah ini, kami merancang dan mengimplementasikan prototipe sistem robot yang dimaksudkan untuk membantu petugas pemadam kebakaran dalam menyelesaikan tugasnya, termasuk navigasi, penyelamatan, dan mendapatkan informasi lokalisasi. Selain itu, sistem robot akan mengarahkan petugas pemadam kebakaran melalui rute teraman di dalam gedung di mana sinyal GPS tidak dapat diakses.

Kegiatan pemadaman kebakaran dan penyelamatan dianggap sebagai misi yang sangat berbahaya. Petugas pemadam kebakaran dan warga sipil yang terluka di dalam bangunan berbahaya berisiko untuk diselamatkan dan dievakuasi. Kadang-kadang, petugas pemadam kebakaran menghadapi tantangan serius untuk masuk ke gedung bahaya untuk memadamkan api, dan menemukan warga sipil, karena dalam banyak kasus, petugas pemadam kebakaran tidak memiliki pengetahuan sebelumnya tentang infrastruktur bangunan bahaya. Petugas pemadam kebakaran menghadapi risiko serius dalam pekerjaannya, di mana mereka menghadapi nyala api, panas, tingkat CO atau CO 2 yang tinggi , dan tekanan fisik dan mental. Sejumlah besar petugas pemadam kebakaran terluka selama menjalankan tugasnya, termasuk memadamkan api, dan menyelamatkan warga sipil. Menurut Schildt, 122 petugas pemadam kebakaran tewas selama operasi kebakaran pada tahun 2012, dan diperkirakan 81.070 petugas pemadam kebakaran cedera terjadi secara tidak teratur di AS. Oleh karena itu, ada target ideal teknologi robot untuk menjauhkan petugas pemadam kebakaran dari bahaya. Robotika adalah cabang teknik mesin, teknik elektro, dan ilmu komputer yang berhubungan dengan desain, konstruksi, operasi, dan penerapan robot, serta sistem komputer untuk kendali, umpan balik sensorik, dan pemrosesan informasinya. Teknologi ini berurusan dengan mesin otomatis yang dapat menggantikan manusia di lingkungan berbahaya atau proses pembuatan, atau menyerupai manusia dalam penampilan, perilaku, dan atau kognisi. Banyak robot masa kini terinspirasi oleh alam yang berkontribusi pada bidang robotika yang terinspirasi bio. 2Robotika penyelamat telah disarankan oleh studi DARPA sebagai domain aplikasi untuk penelitian dalam integrasi robot manusia. 3 Makalah ini menyajikan prototipe sistem robot yang dirancang untuk mengarahkan petugas pemadam kebakaran di medan yang tidak diketahui, dan menentukan lokasi warga sipil di dalam gedung bahaya. Selain itu, sistem robotik yang dirancang mampu menemukan rute terpendek dan teraman ke warga sipil di dalam ruangan di mana sinyal GPS tidak dapat diakses di dalam ruangan. Bagian selanjutnya dari makalah ini disusun sebagai berikut: Bagian 2 mengulas karya relevan yang paling signifikan. Pada Bagian 3, desain sistem disajikan dan didiskusikan. Implementasi sistem dan hasil yang diperoleh dari percobaan nyata disajikan di Bagian 4. Dan terakhir, Bagian 5 menunjukkan kesimpulan dan pekerjaan di masa mendatang.

Pada bagian ini, karya-karya yang ada dibahas. Salah satu karya relevan yang paling signifikan adalah "Rescue me, Robot", sebuah mesin robot yang bertujuan untuk mengurangi paparan petugas pemadam kebakaran terhadap kebakaran ekstrem. 4 Selain itu, Angkatan Laut AS meluncurkan robot prototipe terbarunya bernama robot Humanoid, yang merupakan robot berkaki 5 kaki dan 10 kaki yang dapat melihat menembus asap tebal dan membawa rumah sendiri. 5 Ballam adalah mesin pemadam kebakaran otonom, di mana misinya adalah mengikuti petugas pemadam kebakaran ke medan perang, membawa barang-barang yang terlalu berat atau untuk menawarkan personel istirahat dari membawa ransel dan peralatan. 6 Di sisi lain, para peneliti di MIT di Cambridge, sedang mengerjakan robot pemadam kebakaran yang disebut Atlas. 7Proyek penelitian ini sedang berlangsung dan bertujuan untuk merancang dan mengimplementasikan mesin robot yang dapat berjalan ke tempat berbahaya dan melakukan sesuatu yang berguna di sana (misalnya menyelamatkan warga sipil). Seperti disebutkan di atas, sebagian besar sistem yang diusulkan mengalami kesulitan desain atau biaya tinggi. Pekerjaan ini bertujuan untuk merancang dan mengimplementasikan sistem robot prototipe berbiaya rendah yang akan dapat mengarahkan petugas pemadam kebakaran ke tempat yang aman, dan untuk melokalisasi posisi warga sipil di dalam ruangan.

Pada bagian ini, sistem robot prototipe disajikan, yang terdiri dari beberapa sensor yang digunakan untuk tujuan yang berbeda, motor servo, prosesor, dan modul komunikasi untuk pertukaran data antara pemadam kebakaran dan sistem robot. Arsitektur prototipe sistem robot digambarkan pada Gambar 1. Sistem yang disajikan terdiri dari dua bagian: unit robot dan unit kendali jarak jauh. Unit robot menjalankan 4 fungsi utama sebagai berikut: Pertama, unit robot menavigasi medan menggunakan sistem navigasi inersia dan sensor jarak, dan membuat peta virtual berdasarkan informasi navigasi. Kedua, unit robot merasakan lingkungan sekitar saat berpindah dari satu titik ke titik lainnya (misalnya, tingkat suhu). Ketiga, unit robot dapat mendeteksi keberadaan warga sipil di daerah bahaya, baik menggunakan mouse maupun sensor gerak. Dan Keempat, unit robot mengirimkan informasi navigasi dan penginderaan ke unit akses jarak jauh, untuk berbagi informasi ini dengan petugas pemadam kebakaran. Di sisi lain, unit kendali jarak jauh menerima informasi navigasi dan penginderaan dari unit robotik, membangun database tentang lingkungan (rute, kondisi lingkungan, dan posisi warga sipil), dan memandu petugas pemadam kebakaran ke rute terpendek dan teraman ke warga sipil. Unit robot berkomunikasi dengan unit akses jarak jauh melalui jaringan Wi-Fi.Gambar 2 menyajikan flowchart sistem robot.

Gambar 1 Konsep sistem robot.

Gambar 2 Diagram alir sistem robotik.

Bagian ini menyajikan perangkat keras yang digunakan untuk mengimplementasikan sistem robotik yang diusulkan. Selain menyajikan sejumlah percobaan nyata yang telah dilakukan untuk menilai efisiensi sistem yang diusulkan.

Arsitektur perangkat keras

Sistem yang dirancang terdiri dari dua bagian yaitu robot dan unit remote control, seperti disajikan pada Gambar 3 . Robot mampu menavigasi medan, dan mengirimkan informasi yang diperoleh dari sensor onboard ke unit kendali jarak jauh tempat data diproses. Untuk tujuan implementasi, kit pengembangan Lego EV3 yang disajikan pada Gambar 4 , telah digunakan untuk mengimplementasikan sistem robotik prototipe. Kit pengembangan Lego EV3 telah digunakan oleh banyak penelitian untuk merancang dan mengimplementasikan banyak sistem robot prototipe untuk membuktikan sebuah konsep. 8 –11

Gambar 3 Arsitektur perangkat keras.

Gambar 4 Platform Lego EV3.

Prototipe sistem robot yang dirancang ditunjukkan pada Gambar 5 , yang terdiri dari 4 sensor berbeda, sebagai berikut:

Gambar 5 Sistem robot yang dirancang.

Sensor infra merah : ini menentukan adanya rintangan yang dihadapi robot saat menavigasi medan.

Sensor gerak : setiap gerakan wajah robot dapat dideteksi dan direkam oleh sensor gerak.

Sensor suhu : tingkat suhu dirasakan di gedung bahaya, dan petugas pemadam kebakaran akan mendapatkan informasi lengkap tentang lokasi dan tingkat suhu untuk setiap lokasi berisiko.

Sensor suara : suara apa pun dapat dideteksi oleh sensor suara yang terpasang pada sistem robot, untuk mendeteksi warga sipil yang terluka atau terjebak di gedung bahaya.

Arsitektur perangkat lunak

Arsitektur perangkat lunak dibagi menjadi dua bagian: pertama, kode dijalankan pada platform Lego EV3, yang mengontrol prosesor, motor servo, dan sensor. Dan kedua, kode dijalankan pada unit kendali jarak jauh, yang mencakup menampilkan lokasi robot, jalur jalur, posisi rintangan, jarak total, dan tabel jalur terpendek. Kedua sistem telah diimplementasikan menggunakan kode C#. C# telah digunakan untuk mengimplementasikan sistem robotik. C# dikembangkan oleh Microsoft dalam inisiatif .NET-nya dan kemudian disetujui sebagai standar oleh Ecma. C # adalah bahasa pemrograman yang dirancang untuk infrastruktur bahasa umum. Antarmuka yang dirancang untuk aplikasi desktop (remote-control unit) disajikan pada Gambar 5, yang mencakup sejumlah tombol: "Mulai" untuk memulai misi navigasi, "Berhenti" untuk menjeda misi, "Kembali" untuk mengakhiri misi dan kembali ke titik awal, "Jalur Terpendek" yang mencetak semua tabel jalur di grid bernama (Graph_Grid), dan kotak teks Navigasi untuk menampilkan informasi tentang jarak total yang ditempuh oleh robot. Koneksi WiFi dibuat antara unit robot dan unit kendali jarak jauh, di mana data sensor ditransmisikan ke unit kendali jarak jauh.

Gambar 6 Antarmuka Pengguna Grafis untuk unit jarak jauh.

Eksperimen nyata

Sistem robotik yang diimplementasikan telah diuji melalui lingkungan dengan dimensi 3×2 meter, dimana sistem robotik memasuki area tersebut, kemudian bergerak secara acak sesuai dengan kondisi lingkungan. Rute yang ditempuh robot dari titik awal digambarkan pada Gambar 6 , dimana garis hitam menunjukkan rute robot, dan garis kuning menunjukkan lokasi robot saat kembali ke titik awal seperti pada Gambar 7 , dan blok hijau menentukan lokasi titik awal, dan blok biru menentukan keberadaan dan lokasi suatu objek, dan blok merah menentukan lokasi titik jeda (berhenti). Gambar 8 menunjukkan titik referensi dengan lokasinya yang telah dilalui robot.

Gambar 7 Rute perjalanan robot (unit remote control).

Gambar 8 Bentuk kendali jarak jauh menunjukkan jarak antara titik referensi.

Tujuan utama dari pekerjaan ini adalah untuk merancang, dan mengimplementasikan sistem robotik prototipe, yang memiliki kemampuan untuk membantu petugas pemadam kebakaran dalam menyelesaikan tugasnya, termasuk menemukan jalur terpendek antara dua titik (pintu masuk dan lokasi orang yang terluka), menggambar peta jalur dengan semua kendala yang ditemukan. Sistem prototipe telah diimplementasikan menggunakan platform Lego EV3, dan bahasa pemrograman C# untuk mengimplementasikan kode berjalan pada platform EV3, dan untuk aplikasi dijalankan pada PC pemadam kebakaran. Untuk pekerjaan di masa mendatang, kami bertujuan untuk menggunakan sistem robotik nyata yang mampu menghasilkan suhu tinggi, dan menerapkan lebih banyak fungsi.