Skematik Arsitektur Robot Lumen

Robot Lumen adalah serangkaian sistem hardware software yang memiliki interaksi dengan personifikasi sebuah Robot yang disebut Lumen. Sistem Robot ini dikembangkan oleh tim robotik Lumen, grup LSKK, Fakultas STEI, Institut Teknologi Bandung. Robot ini berbasis Robot Nao dengan 25 derajat kebebasan yang diproduksi oleh Aldebaran Perancis.

Diagram Blok Robot Lumen adalah sebagai berikut

Secara garis besar ada dua kelompok user, yaitu: Adminstrator dan Pengguna. Administrator adalah pengatur dan pengendali sistem, sedangkan pengguna adalah orang-orang yang memanfaatkan jasa Robot Lumen. Pengguna bisa dibagi lagi menjadi pengguna khusus, yaitu para pengembang, periset, dan pendukung riset Robot Lumen; dan pengguna umum, yaitu orang-orang yang akan berinteraksi dengan Robot Lumen, sebagai contoh dalam sebuah pameran, pengguna umum adalah para pengunjung booth Robot Lumen.

Untuk melaksanakan tugas-tugasnya, sistem Lumen dibagi menjadi dua kelompok besar, yaitu Sistem Robot Lumen yang didukung oleh Sistem Server Lumen yang membantu mengolahkan data agar bisa memberikan respon sesuai permintaan para Pengguna.

Diagram Blok Input Output Robot Lumen 

Adapun diagram blok pengaturan input-output Robot Lumen adalah sebagai berikut:

Berbagai data yang masuk dan tertangkap sistem sensor akan dikelola sebagai berikut:

1. Data visual dari 2 kamera pada Robot Lumen akan diolah dan dikembangkan menjadi sistem pengenal wajah pengguna dan obyek yang terkait dengan kegiatan bersama pengguna. Data ini akan disimpan dalam bentuk gambar (image) disertai sejumlah atribut yang menjelaskan gambar tersebut.
2. Data visual juga akan dikembangkan untuk merespon bahasa tubuh dan bahasa wajah (body language) pengguna, bila library untuk body language sudah bisa dikembangkan, sehingga pengguna bisa memerintahkan atau meminta Robot Lumen mengerjakan sesuatu tanpa harus mengatakannya secara verbal.
3. Data suara dari 2 mikropon pada Robot Lumen akan dikonversikan menjadi teks dengan unit speech to text agar bisa didapatkan maknanya, untuk kemudian dicarikan jawaban yang sesuai dengan unit pengolah bahasa natural. Jawaban berbentuk teks yang dihasilkan unit pengolah bahasa natural selanjutnya akan diolah oleh unit text to speech agar bisa dikeluarkan dengan speaker dalam bentuk jawaban suara.
4. Data suara juga akan dikembangkan menjadi sistem pengenal suara orang, terutama jika unit voice spectrum analyzer sudah bisa dikembangkan. Selanjutnya data spektrum suara akan disimpan berikut atribut yang menjelaskan pemilik suara tersebut.
5. Perintah atau permintaan pengguna akan bisa mengaktifkan fungsi gerakan dari Robot Lumen, yaitu dengan memanfaatkan software pengendali dan motor-motor aktuator yang mengatur 25 derajat kebebasan Robot Lumen. Sebuah perintah atau permintaan akan diterjemahkan oleh software untuk menggerakkan sejumlah aktuator secara bersamaan.

Sistem Pengaturan Robot Lumen 

Sistem pengaturan Robot Lumen bisa dijabarkan dalam skematik yang lebih detail sebagai berikut:

Dua komponen utama sistem Lumen adalah Sistem Robot Lumen dan Sistem Server Lumen. Sistem Robot Lumen merupakan sebuah entitas yang berisikan sejumlah sensor pengambil data dan aktuator pewujud respon yang dilengkapi dengan sejumlah perangkat lunak, baik yang dikembangkan oleh Aldebaran selaku produsen Robot Nao, maupun oleh tim robotika Lumen LSKK.

Karena keterbatasan daya komputasi dari Robot Nao, maka Sistem Robot Lumen akan didukung oleh 3 server dan 3 komputer, yaitu:

1. Server Pengolah Bahasa Natural (Natural Language Processing Server), yaitu server yang dibuat untuk mengolah data teks yang masuk dari unit speech to text, lalu memilah-milah teks yang masuk menjadi beberapa kata kunci, dan mencari alternatif jawabannya dari database yang tersedia. Bila data yang tersedia masih kurang lengkap, maka unit perambah internet (internet crawler unit) akan diaktifkan untuk mencarikan jawabannya pelengkap.
2. Server Pengolah Data Mengalir (Data Streaming Server), yang mengelola semua data yang tertangkap oleh sekitar 30 sensor Robot Lumen, server ini kan memilah-milah data yang perlu diingat dalam memori jangka panjang sebagai pembelajaran Robot, disimpan dalam memori jangka menengah untuk dikembangkan dengan sejumlah data pelengkap, dan data yang dibiarkan mengalir dalam memori jangka pendek atau tanpa diingat sama sekali.
3. Server Penyimpan Kecerdasan (Database / Knowledge Repository Server), yaitu server utama pengendali kecerdasan Robot, yang bertugas menyimpan data dan memori jangka panjang. Dalam server ini akan tersimpan data visual wajah dan obyek berikut atributnya, data spektrum suara berikut atribut pemiliknya, data teks untuk mendukung kecerdasan bahasa Robot, dan data gerakan Robot untuk berbagai tugas utama.
4. Komputer Pengolah Suara (speech processing computer), yaitu komputer yang bertugas untuk menangkap suara pengguna yang selanjutkan akan dikonversikan menjadi sejumlah teks dan kata kunci yang spesifik. Komputer pengolah suara selanjutnya akan memilah kata kunci untuk dicarikan jawaban seketika dari Server Pengolah Bahasa Natural, dan mengaktifkan unit perambah internet untuk mencarikan beberapa jawaban alternatif dan pelengkap. Jawaban alternatif dan pelengkap ini kemudian akan ditawarkan juga kepada pengguna untuk dipilih. Jawaban terpilih akan dikonfirmasi kepada pengguna, untuk kemudian disimpan dalam memori jangka panjang setelah masuknya sejumlah informasi pendukung. Bila unit penganalisa spektrum suara sudah tersedia, maka komputer pengolah suara ini juga akan berusaha mengenali pemilik suara tersebut. Komputer pengolah suara mengendalikan 2 buah speaker pada Robot Lumen.
5. Komputer Pengolah Gerakan (motion processing computer), yaitu komputer yang bertugas untuk mengatur gerakan detail dari 25 derajat kebebasan Robot Lumen sebagai respon terhadap permintaan atau perintah pengguna. Komputer pengolah gerakan mengendalikan 25 motor pada Robot Lumen.
6. Komputer Pengolah Visual (image processing computer), yaitu komputer yang bertugas untuk menganalisis data gambar yang tertangkap oleh dua kamera pada Robot, untuk mengenali pengguna atau menangkap perintah / permintaan lewat bahasa tubuh pengguna. Komputer pengolah visual juga mengendalikan 3 set LED pada Robot Lumen sebagai bentuk respon visual.

Robot Lumen terhubung dengan 3 server dan 3 komputer pendukung Robot Lumen lewat router melalui jaringan wireless, sedangkan server dan komputer tersebut saling terhubung lewat jaringan wireless atau kabel ethernet