Edrones Menjelajah Angkasa tanpa Awak

INOVASI teknologi pesawat nirawak (drone) yang dikembangkan tim Gadjah Mada Flying Object Research Center (Gamaforce) UGM kembali berhasil meraih juara umum pada Kontes Robot Terbang Indonesia (KRTI) 2021 pada 15-20 November. Prestasi tersebut dicapai tim dengan memperoleh lima medali emas dan satu juara harapan.

Tak hanya di dalam negeri, tim riset Gamaforce sukses memenangi laga di langit Turki. Pada laga bertajuk Technofest Fighter Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Competition pada 10-14 September 2019 di Istanbul, Gamaforce menjadi satu-satunya tim dari Indonesia yang menempatkan diri pada posisi pemenang ketiga menghadapi 345 tim dari berbagai negara dan bersaing dengan 20 robot terbang lainnya di tingkat final.

Kesuksesan tersebut diraih berkat dukungan teknologi autopilot flight controller (selanjutnya akan disebut sebagai autopilot) yang dikembangkan periset Gamaforce. Pengembangan tersebut merupakan bagian dari upaya UGM untuk berkontribusi dalam memajukan teknologi kedirgantaraan nasional.

Di Departemen Ilmu Komputer dan Elektronika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA), pengembangan pesawat nirawak menjadi salah satu penugasan. Riset program doktor (S-3) saya kebetulan membahas secara khusus drone yang fokus pada elektroniknya.

Sejak 2012, UGM melalui Departemen Ilmu Komputer dan Elektronika mulai mengembangkan teknologi autopilot yang kemudian diberi nama Edrones (Elins Drones). Kami mengembangkan otak dari drone sebagai engineering development yang didukung dengan basic science yang kuat.

Elins (kepanjangan dari Elektronika dan Instrumentasi) Drones merupakan nama dari sebuah program studi di Departemen Ilmu Komputer dan Elektronika. Berbagai algoritma dan metode telah digunakan dan diujikan untuk menghasilkan sistem avionik lengkap untuk menerbangkan sebuah pesawat nirawak secara otonom.

Pada awal 2012, penelitian seputar autopilot drone dimulai dengan menjadi bagian dari pendanaan penelitian sistem pendukung evakuasi bencana dari udara dengan dukungan dari dana penelitian Sinas Ristek. Setahun berikutnya, mulai dikembangkan algoritma untuk drone agar dapat mendeteksi halangan di jalur penerbangannya dan melakukan penghindaran.

Dengan semakin seriusnya pengembangan otak drone dan sistem autopilot, sejak 2015 riset-riset yang dilakukan didokumentasikan untuk masuk jurnal ilmiah atau dipublikasikan di beberapa konferensi internasional terindeks Scopus dan Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Selain itu, produk autopilot tersebut dipamerkan di Pameran Riset, Inovasi, dan Teknologi Ritech Expo 2019 di Bali.

Sistem drone UGM

Potensi teknologi kedirgantaraan yang dapat dikembangkan ialah baik untuk keperluan sipil dan militer. Fungsinya untuk pemantauan perkebunan, pengawasan pantai, konservasi, pengawasan hutan, pengawasan maritim, pemantauan bencana alam, pemotretan udara, dan pemetaan wilayah.

Sayangnya teknologi pertahanan udara di Indonesia masih lemah dan sangat bergantung pada negara asing, khususnya teknologi avionik dari pesawat nirawak. Avionik ialah peralatan elektronik penerbangan yang mencakup seluruh sistem elektronik yang dirancang untuk digunakan di pesawat terbang. Sistem utamanya meliputi sistem komunikasi, navigasi, dan indikator serta manajemen dari keseluruhan sistem.

Karena sistem avionik ialah bagian vital dari sistem kendali pesawat tanpa awak, pengembangannya untuk menjadi produk buatan dalam negeri perlu dilakukan. Dengan menggunakan sistem avionik buatan dalam negeri, kebocoran data penerbangan pesawat nirawak dapat diminimalkan, layanan purnajual menjadi lebih maksimal, dan kebergantungan pada produk asing dapat dikurangi.

Sistem avionik itu terdiri dari beberapa bagian yang mencakup seluruh sistem elektronik yang dirancang untuk digunakan di pesawat terbang. Pada drone, sistem tersebut setidaknya terdiri dari autopilot flight controller, ground control system (GCS), dan telemetri.

Pengembangan autopilot juga melibatkan peran artificial intelligent (AI) dan computer vision. Perpaduan teknologi autopilot, AI, dan computer vision membuat sebuah drone dapat melakukan misi ke tingkatan lebih tinggi jika dibandingkan dengan hanya menggunakan autopilot konvensional. Kemampuan itu memungkinkan sebuah drone jadi seolah-seolah memilki mata yang juga digunakan untuk menyelesaikan misi yang lebih kompleks.

Sistem horizon detection merupakan salah satu kemampuan yang memanfaatkan AI dan computer vision. Sesuai dengan namanya, teknologi itu bertujuan mendeteksi garis horizon untuk mendapatkan data orientasi drone relatif terhadap horizon bumi. Data orientasi itu diharapkan dapat digunakan untuk mem-back up sensor inersia pendeteksi kemiringan drone sehingga membantu sistem kendali pada UAV.

AI dan computer vision juga dikembangkan untuk lane detection, yang digunakan untuk mendeteksi jalur landasan sehingga pesawat dapat landing secara otomatis. Drone akan membaca jalur penerbangan sehingga proses pendaratan tidak keluar dari jalur. Hal itu dilakukan hanya dengan melihat dan mengenali bentuk jalan.

Teknologi AI dan computer vision itu juga dimanfaatkan Gamaforce UGM untuk berlaga di kompetisi internasional dan berhasil memperoleh juara ketiga pada ajang Tubitak International Unmanned Aerial Vehicle Turkey Competition pada 2017. Selain itu, pada 2019 meraih juara ketiga pada ajang Teknofest Fighter UAV Competition untuk kategori fixed wing di Istanbul.

Seluruh pencapaian teknologi autopilot drone sebagai otak drone masih kami kembangkan terus hingga saat ini. Suksesnya prestasi mahasiswa hingga di kancah internasional menunjukkan bangsa Indonesia mampu bersaing di dunia dirgantara, khususnya sistem autopilot drone.

Otak drone: teknologi masa depan

Salah satu poin penting dalam pengembangan pesawat nirawak dewasa ini bukan terletak pada teknologi body atau sensornya, melainkan otak drone itu sendiri. Indonesia berpeluang besar menjadi leading party pada segi ini.

Pengembangan otak drone dapat dikatakan suatu yang unik dan bergantung pada kreativitas kreator menerjemahkan tantangan dan kebutuhan sebuah misi menjadi sebuah sistem algoritma penerbangan drone. Karena itu, salah satu yang harus ada dalam pengembangan otak drone ialah tantangan serta masukan secara terus-menerus.

Salah satu yang selalu menjadi pemicu tim dalam mendesain sistem penerbangan ialah penerapan berbagai macam misi dalam event perlombaan drone baik lokal maupun internasional ke sistemnya. Selain itu, berbagai permintaan dari institusi serta industri dalam pemanfaatan drone ikut andil dalam memperkaya kemampuan otak drone buatan UGM.

Terlebih lagi pengembangan otak tersebut dapat diibaratkan layaknya membuat karya seni yang unik dan berbeda satu dengan lainnya. Dengan mengedepankan fleksibilitas berpikir, program yang dihasilkan akan bisa lebih beragam dan sesuai dengan kebutuhan permintaan dan tujuan misi drone-nya.

Sejauh ini teman-teman peneliti di Edrones lebih memfokuskan diri kepada riset dan pengembangan dan menyerap berbagai masukan produk mereka baik dari dunia bisnis maupun institusi.

Biodata Penulis

Dr Andi Dharmawan SSi MCs