-p-formation-control/BAB1/bab1.tex

%-----------------------------------------------------------------------------%
\chapter{\babSatu}
%-----------------------------------------------------------------------------%
%% \todo{tambahkan kata-kata pengantar bab 1 disini}


%-----------------------------------------------------------------------------%
\section{Latar Belakang}
%-----------------------------------------------------------------------------%
Multi-robot adalah sekelompok mobile robot yang bekerja sama untuk mencapai tujuan
tertentu. Tujuan tersebut dapat menjadi sebuah topik dalam penelitian seperti
yang dipaparkan dalam literatur oleh \kutip{Parker2003},
yaitu mendemonstrasikan atau menerapkan tingkahlaku biologis;
komunikasi antara robot secara langsung atau tidak langsung;
pengembangan arsitektur kendali yang memungkinkan untuk diterapkan pada robot yang lebih
banyak; memecahkan masalah dalam eksplorasi, pemetaan, dan lokalisasi; memecahkan
masalah dalam transportasi obyek pada multi-robot; 
permasalahan dalam koordinasi pergerakan, seperti kendali formasi;
dan topik yang lebih terkemuka seperti \textit{machine learning} terhadap robot. 
Pada penelitian ini akan ditujukan ke permasalah kendali formasi. 
Kendali formasi ini adalah salah satu permasalahan dalam kerjasama antar robot.
Kendali formasi memiliki tujuan untuk mengendalikan sekelompok agen dalam mencapai formasi tertentu
dan dapat mempertahankan formasi tersebut ketika bermanuver menuju arah yang diinginkan.
Sehingga kemampuan ini tepat diterapkan dalam bidang militer, 
seperti patroli yang dilakukan oleh sejumlah kendaraan tanpa awak 
untuk tugas penyelamatan dan pencarian didaerah berbahaya.
Dalam literatur yang dipaparkan oleh \kutip{Guanghua2013}, permasalahan
kendali formasi ditujukan pada pengembangan arsitektur. 
Pengembangan dilakukan karena untuk memecahkan permasalahan dalam hal mendistribusikan tugas pada setiap robot yang terbatas dan juga berdasarkan keterbatasannya pada robot itu sendiri.
Selain itu juga dilakukan pengembangan dalam algoritma strategi, 
contoh strategi tersebut adalah \textit{leader-follower}, struktur virtual,
berdasarkan tingkahlaku, menggunakan teori graph, dan memanfaatkan medan potensial buatan.

Dalam literatur oleh \kutip{OH2015424}, kendali formasi dikategorikan menjadi 3 bagian,
yaitu berdasarkan posisi, perpindahan, dan jarak.
Ketiga bagian tersebut tertuju pada jawaban dari pertanyaan, "variable apa yang digunakan
sebagai sensor" dan "variable apa yang aktif dikendalikan oleh sistem multi-agent untuk
mencapai formasi yang diinginkan". 
Untuk menetapkan variable sebagai sensor dapat dilakukan berdasarkan ketentuan kemampuan
individu agent.

Pada formasi berdasarkan posisi,
dimana agent diharuskan memiliki kemampuan untuk mengetahui koordinatnya sendiri berdasarkan koordinat global.
Sehingga, koordinat tujuan didistribusikan kepada setiap agent dan agent bekerja untuk mencapai koordinat tersebut.
Karena itu, kebutuhan individu untuk berinteraksi dengan individu lain sangat kecil.
Metode formasi ini pada praktiknya, interaksi antar individu dilakukan untuk menangani masalah disturbance,
 saturasi akselerasi, dan lain-lain.
Karena metode ini membutuhkan kemampuan untuk mengetahui koordinat global,
dibutuhkan biaya yang lebih dibanding metode lain dalam perangkat sensor yang \textit{advance}, seperti sensor GPS;

Pada formasi kendali berdasarkan perpindahan, secara individu agent tidak mengetahui koordinatnya berdasarkan koordinat global.
Akan tetapi, individu agent memiliki koordinatnya sendiri terhadap individu agent tetangganya dan 
harus dilakukan penyearahan terhadap koordinat setiap robot dengan koordinat global.
Koordinat relatif itulah yang menjadi variable yang dikendalikan oleh agent. 
Oleh karena itu agent diharuskan memiliki kemampuan untuk mengetahui perpindahan dari
individu lain berdasarkan koordinat agent itu sendiri,
dan semua agent harus menyearahkan koordinatnya berdasarkan koordinat global,
serta dibutuhkan interaksi antara individu lain untuk mencapai formasi yang dinginkan.
Permasalahan pada metode ini ditujukan pada kendali formasi pada agent yang bersifat heterogent,
pemeliharaan dalam komunikasi, dan kemampuan dalam menghindari rintangan;

Pada formasi berdasarkan jarak, dimana setiap individu agent memiliki koordinatnya masing-masing dan
tidak perlu disearahkan dengan koordinat global.
Variable yang dikendalikan pada meteode ini adalah variabel jarak antar agent yang terhubung,
sehingga dibutuhkan kemampuan untuk agent saling berkomunikasi antar agent lain.
Permasalah pada metode ini ditujukan pada analisa stabilitas secara general;
tapi hasil penelitian untuk formasi segitiga telah dipaparkan kestabilannya.
Permasalah pada praktik juga masih perlu untuk dilakukan investigasi pada penerapan model yang lebih nyata.
Pemeliharaan komunikasi juga menyumbang dalam permasalahan secara praktik, dan
kemampuan untuk menghindari rintangan juga dibutuhkan.

Dari ketiga metode tersebut, formasi berdasarkan jarak merupakan metode yang dimungkinkan untuk diterapkan sensor lebih sedikit dari metode lainnya. 
Teknologi komunikasi sekarang pun juga sudah bisa dikatakan bisa untuk diterapkan pada metode tersebut secara praktiknya.
Pemaparan dengan menggunakan model yang lebih real sangat dibutuhkan sebagai kontribusi dalam bidang kendali multi-robot.
Dengan harapan penerapan real model tersebut dapat bermanfaat terhadap masyarakat luas.

%% Penelitian oleh \kutip{Khaledyan2018} juga memaparkan formasi berdasarkan jarak, tapi
%% ditujukan penerapan terhadap mobile-robot nonholonomic dengan memberikan kecepatan
%% referensi nya terhadap semua robot.


%-----------------------------------------------------------------------------%
\section{Identifikasi dan Perumusan Masalah}
%-----------------------------------------------------------------------------%
Tiga kategori metode formasi yaitu berdasarkan posisi, perpindahan, dan jarak hampir diperlukan analisa terhadap model yang nyata.
Pada penelitian oleh \kutip{Rozenheck2015}, yang memaparkan permasalahan kendali formasi berdasarkan jarak menggunakan kendali \textit{Proportional-Integral}(PI).
Peneliti memberikan kecepatan referensi secara konstan terhadap salah satu dari agent.
Lalu agent lainya memberikan respon untuk tetap menjaga formasi yang diinginkan.
Tidak dejalaskan alasan oleh peneliti kenapa salah satu agent diberi kecepatan referensi,
akan tetapi metode tersebut hampir sama dengan strategi \textit{leader-follower}.
\textit{Leader-follower} mengharuskan agent tetangga untuk beradaptasi terhadap perubahan tetangga lainnya secara spesifik.
Akan tetapi ada perbedaan antara \textit{leader-follower} dengan metode berdasarkan jarak,
yaitu terhadap metode pertukaran informasinya.
Pada \textit{Leader-follower}, agent yang berperan sebagai \textit{leader} tidak memberikan informasi terhadap \textit{follower}-nya. Tugas \textit{follower} adalah untuk beradaptasi terhadap pergerakan \textit{leader}, sedangkan \textit{leader} bertugas untuk bermanuver sesuai jalur yang diinginkan.
Sedangkan pada metode berdasarkan jarak, terdapat dua jenis, \textit{direct} dan \textit{undirect}. Strategi \textit{leader-follower} lebih sama dengan jenis \textit{direct}.
Kedua jenis ini berhubungan dengan configurasi jaringan. 
Jenis \textit{direct} adalah jaringan satu arah, 
dimana alur informasi diberikan secara satu arah dari agent ke tetangga atau sebaliknya.
Sedangkan jenis \textit{undirect} adalah jaringan dua arah,dimana setiap agent dengan tetangganya
saling bertukar informasi.
Metode tersebut menghasilkan formasi pada multi agent tetap terjaga ketika salah satu agent diberikan kecepatan secara konstan dan memberikan respon yang baik ketika pengaturan konstanta PI dengan tepat.
Tetapi model yang digunakan masih menggunakan model orde satu, dengan kata lain metode tersebut dimungkinkan untuk diterapkan model yang lebih komplek.
Penelitian oleh \kutip{CORREIA20127}, memaparkan formula model orde dua \textit{holonomic mobile robot} secara detail dan komplek.
Model tersebut dapat digunakan untuk diterapkan metode formasi berdasarkan jarak sebagai langkah awal analisa terhadap model yang nyata.
Karena kendali formasi yang digunakan adalah kendali-PI, maka untuk kendali robot keseluruhan akan dikembangkan menggunakan
metode \textit{self-tune control}.

Dalam penelitian ini akan digunakan batasan-batasan permasalahan sebagai berikut :
\begin{enumerate}
\item Variable sensor yang digunakan adalah jarak antar individu robot.
\item Komunikasi antar robot diasumsikan ideal, dalam artian percobaan tidak dilakukan diluar jarak jangkauan prangkat komunikasi.
% \item Rintangan yang digunakan adalah rintangan statis.
\end{enumerate}

Berikut adalah beberapa point permasalahan yang ditujukan pada penelitian ini, yaitu:
\begin{enumerate}
\item Bagaimanakan strategi untuk kendali formasi apabila variable yang dikendalikan adalah jarak antar robot?.
\item Bagaimanakah pergerakan kendali formasi berdasarkan jarak apabila model yang digunakan adalah holonomic mobile robot ?.
\end{enumerate}

%-----------------------------------------------------------------------------%
\section{Tujuan dan Manfaat}
%-----------------------------------------------------------------------------%
%% \todo{tulis tujuan sebagai jawaban pertanyaan permasalahan}
Tujuan dari penelitian ini adalah
\begin{enumerate}
\item Mengetahui strategi untuk kendali formasi apabila variable yang dikendalikan adalah jarak antar robot.
\item Mengetahui pergerakan kendali formasi berdasarkan jarak apabila model yang digunakan adalah holonomic mobile robot.
\end{enumerate}

Manfaat dari penelitian ini adalah
\begin{enumerate}
\item Memberikan referensi untuk permasalahan kendali multi-robot, kususnya pada permasalhaan kendali formasi, terhadap model yang lebih nyata.
\item Membuka peluang penelitian dibidang kendali mengenai kendali formasi pada kendali multi-robot dilingkungan Fakultas Teknik Elektro, Universitas Brawijaya.
\end{enumerate}