Konsep Sistem Komponen Robot Manipulator

1.1  Robot Manipulator

Pada awalnya, aplikasi robot hampir tak dapat dipisahkan dengan industri sehingga muncul istilah industrial robot dan robot manipulator. Definisi yang populer ketika itu, robot industri adalah suatu robot tangan (arm robot) yang diciptakan untuk berbagai keperluan dalam meningkatkan produksi, memiliki bentuk lengan-lengan kaku yang terhubung secara seri dan memiliki sendi yang dapat bergerak berputar (rotasi) atau memanjang/memendek (translasi atau prismatik). Satu sisi lengan yang disebut sebagai pangkal ditanam pada bidang atau meja yang statis (tidak bergerak), sedangkan sisi yang lain yang disebut sebagai ujung (end of effector) dapat dimuati dengan tool tertentu sesuai dengan tugas robot. Dalam dunia mekanikal, manipulator ini memiliki dua bagian, yaitu tangan atau lengan (arm) dan pergelangan (wrist). Pada pergelangan ini dapat diinstall berbagai tool.

Dewasa ini mungkin definisi robot industri itu sudah tidak sesuai lagi karena teknologi mobile robot juga sudah dipakai meluas sejak awal 80-an. Seiring itu pula kemudian muncul istilah robot humanoid (konstruksi mirip manusia), animaloid (mirip binatang), dan sebagainya. Bahkan kini dalam industri spesifik seperti industri perfilman, industri angkasa luar dan industri pertahanan atau mesin perang, robot arm atau manipulator bisa jadi hanya menjadi bagian saja sistem robot secara keseluruhan.

            Manipulator robot adalah sistem mekanik yang menunjukkan pergerakan dari robot. Sistem mekanik ini terdiri dari susunan link(rangka) dan joint (engsel) yang mampu menghasilkan gerakan yang terkontrol. Hanya dua tipe dasar dari

·         jenis yang digunakan pada industri yaitu:

·         Revolute joint (R) yaitu perputaran pada sumbu tertentu

·         Prismatic joint (P) yaitu pergeseran sepanjang sumbu tertentu

Dengan dua tipe joint di atas maka dapat dibuat manipulator dengan dua, tiga bahkan enam derajat kebebasan adalah jumlah arah yang independen, dimana end effector (berupa griper/tool) dapat bergerak.

Pada dasarnya dilihat dari struktur dan fungsi fisiknya (pendekatan visual) robot terdiri dari dua bagian, yaitu:

1. Mobile Robot

Robot mobil atau mobile robot adalah konstruksi robot yang ciri khasnya adalah mempunyai aktuator berupa roda untuk menggerakkan keseluruhan badan robot tersebut, sehingga robot tersebut dapat melakukan perpindahan posisi dari satu titik ke titik lain. Mobile robot adalah tipe robot yang paling populer dalam dunia penelitian robot. Sebutan ini biasa digunakan sebagai kata kunci utama untuk mencari rujukan atau referensi yang berkaitan dengan robotik di internet. Publikasi dengan judul yang berkaitan mobile robot sering menjadi daya tarik, tidak hanya bagi kalangan peneliti, tapi juga bagi kalangan awam. Dari segi manfaat, penelitian tentang berbagai tipe mobile robot diharapkan dapat membantu manusia dalam melakukan otomasi dalam transportasi, platform bergerak untuk robot industri, eksplorasi tanpa awak dan masih banyak lagi.

2. Non Mobile Robot

Dari kelompok non mobile robot, merupakan robot yang hanya berdiri pada satu titik tempat secara terus menerus dalam menjalankan fungsinya. Robot jenis ini biasa disebut robot manipulator atau arm robot, atau robot industri. Karena pada penerapannya, robot ini lebih berperan seperti layaknya tangan manusia. Salah satu contoh robot industri adalah robot yang terdapat di pabrik-pabrik perakitan mobil yang biasa berperan sebagai penyambung (las)

pada bagian-bagian kendaraan.  Pada jenis robot ini sistem mekanik dari robot terdiri dari dua susunan rangka (link) dan engsel (joint) yang mampu menghasilkan gerakan terkontrol. Terdapat dua tipe dasar dari jenis yang digunakan dalam industri, yaitu:

a. Revolute Joint (R), perputaran pada sumbu tertentu

b. Prismatic Joint (P), pergeseran sepanjang sumbu tertentu

Pada akhirnya kombinasi antara mobile robot dengan non mobile robot dapat menghasilkan kelompok kombinasi konvensional (mobile dengan nonmobile) serta kelompok non-konvensional. Untuk kelompok pertama sengaja diberi nama konvensional, karena nama yang dipakai dalam konteks penelitian adalah nama-nama yang dianggap umum, seperti mobile manipulator, robot pemanjat (climbing robot), dan walking robot. Sedangkan kelompok non konvensional dapat berupa robot humanoid, animaloid, extra-ordinary, atau segala bentuk inovasi penyerupaan yang bisa dilakukan.

1.2  Konsep Sistem Komponen Robot Manipulator

            

            Disini di jelaskan dimana bentuk komponen-komponen pada robot manipulator saling terhubung sesuai dengan bentuk kerjanya.

1.2.1        Input Devais

Robot juga membutuhkan masukan (input) yang akan menentukan apa yang harus dilakukan oleh robot. Input ini umumnya masuk ke dalam otak robot dengan berbagai macam cara. Ada yang menggunakan remote, atau diberikan sebelum robot diaktifkan. Dan ada juga yang langsung diberikan pada robot melalui programnya. Pada jenis yang ketiga ini, begitu robot dinyalankan ia akan menjalankan apa yang sudah ditentukan baginya. Hal ini sangat berlaku bagi robot-robot industri pada umumnya. Sedangkan, untuk tipe yang pertama dan kedua agak berbeda. Perintah datang dari luar. Tentu saja perintah perintah ini harus sesuai dengan kemampuan si robot itu sendiri, sebab bila tidak, tentu si robot tidak akan menjalankannya. Robot juga dapat menerima masukan dari robot itu sendiri tanpa adanya campur tangan manusia secara langsung, yaitu melalui sensor.

1.2.2        Sensor

Robot juga dapat menerima masukan dari robot itu sendiri tanpa adanya campur tangan manusia secara langsung, yaitu melalui sensor. Sensor dapat dianalogikan sebagai mata dari sebuah robot. Sensor sangat membantu dalam pendeteksian benda/komponen yang merupakan objek/tujuan kerja dari robot sesuai tingkat keahlian/kecerdasan dari robot itu sendiri yang telah di tentukan sebelumnya.

·         Sensor eksternal

ü  Sensor Ultrasonic

Ultrasonic secara khas menggambarkan suatu sensor yang mengirimkan sinyal berfrekuensi tinggi melalui jarak yang dapat diatur, dan bereaksi terhadap perubahan dalam gelombang tekanan suara yang disebabkan oleh gerakan. Aplikasi dan studi gelombang yang memiliki frekuensi diatas batas pendengaran manusia (kira-kira 16 KHz). Gelombang suara berisi mengenai suatu rangkaian tekanan yang merambat melalui suatu medium dengan beberapa percepatan yang terbatas. Gelombang ini bergerak menjauh dari sumber bunyi,  Dengan menggunakan sensor ultrasonic, robot dapat berbelok bila didepannya ada benda penghalang.

ü  Sensor Jarak (Proximity Sensor)

Tidak seperti sensor mekanik yang lain, Proximity Sensor dapat mendeteksi objek tanpa bersentuhan secara fisik. Oleh karena itu proximity sensor ini memiliki kelebihan, diantaranya :

§  Respon yang cepat

§  Tahan lama

§  Memiliki kehandalan yang tinggi

§  Power supply 4,5 - 5,5 Volt.

§  Tidak membutuhkan rangkain kontrol eksternal

§  Tidak begitu dipengaruhi oleh kondisi pencahayaanruangan

Sekalipun dengan kelebihan diatas, proximity sensor tidak sepenuhnya dapat diandalkan. Jadi pemilihan sensor dipilih menurut aplikasi tertentu, banyak jenis dari proximity sensor yang tersedia dan seringkali disesuaikan      dengan prinsip kerjanya, diantaranya : pembangkit frekuensi yang tinggi,     magnetic, ultrasonic, dan gelombang radio.

ü  Sensor Gerak

Sensor gerak merupakan sensor yang mendeteksi perubahan suhu di mana bila terjadi perubahan suhu maka sensor mengirim informasi kepada mikrocontroler dan melakukan kerja sesuai program yang telah di tentukan.

1.2.3        Computer Controler (Sistem Kendali) Dan Program Penyimpanan

Masalah pengendalian berkaitan erat dengan strategi yang memungkinkan sebuah mikrokontroler mengarahkan gerakan-gerakan dari sebuah robot melalui sensor, dan penyampaian respon robot tersebut ke mikrokontroler. Pada kenyataannya mengkombinasikan CPU dengan memori dan I/O dapat juga dilakukan dalam level chip, yang menghasilkan Single Chip Microcomputer SCM) untuk membedakannya dengan mikrokomputer. Untuk selanjutnya SCM ini dapat disebut dengan mikrokontroler. Berikut adalah suatu prinsip kendali yang berhubungan dengan kontrol robot.

ü  Kendali loop terbuka (open loop control)

Kendali loop terbuka merupakan suatu prinsip kendali dimana aliran informasinya dari input ke output didalamnya tidak terdapat feedback control sehingga dalam pelaksanaan suatu proses kendali akan bekerja secara “membuta” dan ruang lingkup kerja dari kendali jenis ini tidak terbatas[6]. Gambaran prinsip kendali loop terbuka diperlihatkan pada gambar 2.2 dibawah ini :

ü  Kendali Loop Tertutup (close Loop Control)

Kendali loop tertutup merupakan kebalikan dari prinsip kendali loop terbuka. Pengertiannya adalah suatu prinsip kendali dimana loop tersebut memiliki lintasan yang tetutup untuk proses aliran informasinya dari input ke output dan kembali ke input lagi karena adanya feedback control. Pada pembuatan alat ini, penulis menggunakan prinsip close loop control. Beikut adalah blok diagram dari close loop control :

ü  Program Penyimpanan

Pada suatu mikrokontroler subuah tempat penyimpanan yang setelah atau sebulum program di jalankan (tergantung program) maka semua intruksi/perintah atau program tersimpan dalam media penyimpanan pada mikrokontroler menggunakan Errassable Programmable Read Only Memory (EPROM) sebagai media penyimpan programnya.

1.2.4        Catu daya

            Perangkat kontrol lengan robotik ini merupakan perangkat digital yang membutuhkan teganan DC kostan 24 volt. Dimana sebagai sumber daya yang digunakan dalam hal ini adalah pada printer. Catu Daya(Power supply) adalah sebuah unit yang menyediakan tenaga.

            Dalam hal ini catu dapat berfungsi dengan berbagai macam perantara :

v  Elektrik :

ü  Motor Stepper

Motor stepper banyak digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang menggunakan torsi yang kecil, seperti penggerak pada piringan disket atau 24 piringan CD. Pada dasarnya motor stepper merupakan motor dc yang tidak memiliki komutator. Umumnya motor stepper hanya mempunyai kumparan pada statornya, sedangkan bagian rotornya merupakan magnet permanen. Pada pengoperasian motor stepper ini berdasarkan pulsa-pulsa listrik. Setiap kali mengirim pulsa ke pengontrol elektronik, maka motor akan bergerak “selangkah”, yaitu satu putaran sudut kecil. Ukuran langkah tersebut bergantung pada perancangan motor, dapat sekecil 1,5 derajat sampai paling besar 30 derajat. Motor akan berputar lebih cepat atau lebih lambat dengan mengirim lebih banyak atau lebih sedikit pulsa dalam tiap detiknya.motor stepper dapat diatur posisinya untuk berada pada posisi tertentu dan/atau berputar ke arah yang diinginkan (searah jarum jam atau sebaliknya). Kecepatan motor stepperpada dasarnya ditentukan oleh kecepatan pemberian data pada komutatornya. Semakin besar data yang diberikan maka semakin cepat pula putaran pada motor.

ü  Motor DC

Motor DC merupakan suatu motor yang mempunyai dua bagian pokok, yaitu:

1. Rotor atau armature, yaitu bagian yang berputar (rotating part). Rotor ini berupa sebuah koil di mana arus listrik mengalir.

2. Stator, yaitu bagian yang tetap (stationery part), Stator ini menghasilkan medan magnet , baik yang dibangkitkan dari sebuah koil (elektromagnet) ataupun magnet permanen.

v  Pneumatik

Kelebihan sistem penggerak pneumatik adalah:

ü  Menggunakan udara sebagai penggerak piston sehingga lebih murah dari pada sistem penggerak hidrolik.

ü  Diperkenankan adanya sedikit kebocoran

ü  Mempunyai respon lebih cepat daripada sistem penggerak hidrolik

v  Hidrolik

Keuntungan yang didapatkan jika menggunakan penggerak hidrolik adalah:

ü  Mampu menghasilkan daya yang besar tanpa memerlukan roda-roda gigi, cukup dengan pengendalian aliran fluida

ü  Piston dapat bergerak secara mulus dan cepat

ü  Tidak perlu khawatir akan percikan api seperti pada motor listrik

ü  Cocok dipakai pada lingkungan kerja yang mudah terbakar

1.2.5        Lengan mekanik

Dalam konfigurasi lengan mekanik ini terdapat 4 tahap dalam rangkaian lengan yaitu.
1. Aluminium dan Spring .

pada lengan robot ini menggunakan jenis robot artikulasi dengan pengerak motor steper, kerena robot yang dibutuhkan adalah robot yang mempunyai banyak arah gerakan sehingga kami memilih menggunakan robot jenis ini. menggunakan gripper mekanik untuk komponen 1 (piston) aluminium & komponen 2 per (spring).

2.   Piston stop. Pencekram/Penggenggam Dalam

Menggunakan gripper mekanik karena komponen yang digunakan berbentuk silinder sehingga membutuhkan desain griper yang dapat menggenggam atau mencengkeram dan menahan objek. Gripper mekanika memiliki dua jari sehingga dapat mencengkeram sekaligus menahan komponen piston aluminium dan per (spring) dengan baik.

3.  Piston Top

Pada lengan robot ini menggunakan jenis robot artikulasi dengan pengerak motor steper, kerena robot yang dibutuhkan adalah robot yang mempunyai banyak arah gerakan sehingga kami memilih menggunakan robot jenis ini. Menggunakan gripper mekanik pencengkeram dalam untuk komponen 2 (piston stop). menggunakan gripper ini karena komponen yang digunakan berbentuk silinder, tetapi pada bagian luar atasnya terdapat tonjolan yang agak panjang dan tipis sehingga bila menggunakan gripper mekanik pencengkeram/penggenggam luar akan terjadi kesulitan untuk menggenggamnya. Maka dari itu kami memilih gripper pencengkeram/penggenggam dalam karena pada bagian dalam tidak terdapat tonjolan dan berbentuk silinder.

4.  Penutup.

 pada lengan robot ini menggunakan jenis robot artikulasi dengan pengerak motor steper, kerena robot yang dibutuhkan adalah robot yang mempunyai banyak arah gerakan sehingga kami memilih menggunakan robot jenis ini.
menggunakan gripper magnet untuk komponen 4 (penutup). Menggunakan gripper magnet pada komponen ke-4 atau pada komponen cover (steel) ada beberapa tinjauan:
1)Ditinjau dari hemat listrik : ketika menggunakan gripper magnet tidak dibutuhkannya arus tambahan yang berarti akan menghemat energi pada sistem robot.
2)Ditinjau dari segi ukuran benda: Gripper magnet memiliki kemampuan untuk menangani logam yang berlubang (pada komponen cover/steel berlubang). Selain itu ukuran dari benda yang akan diambil terlalu tipis untuk diambil dengan griper yang lain.

5. Baut

Menggunakan gripper obeng untuk komponen 5 yaitu baut (screw).
Menggunakan lengan SCARA (selectifve assembly robot arm) karena fungsi pergerakan dari lengan ini banyak digunakan untuk pergesaran kekanan dan kekiri.

1.2.6        Prangkat gripper

            Gripper adalah sebuah efektor yang berfungsi untuk menggenggam dan menahan objek. Dengan ini gripper terbagi dalam dua macam

A.     Griper Mekanik

Mekanikal gripper didesain untuk menggenggam dan menahan objek dengan memberikan kontak pada objek. Biasanya menggunakan finger/jari mekanik yang disebut dengan jaws. Finger ini dapat dilepas dan dipasang sehingga sangat fleksibel pemakaiannya. Sumber tenaga yang berikan pada gripper ini bisa berupa pneumatik, hidrolik dan elektrik.

B.     Griper Magnet

Gripper magnet bekerja karena efek bidang magnet, sehingga menimbulkan hisapan atau tarikan pada komponen yang akan di handel. Gripper magnetic dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu menggunakan electromagnet dan menggunakan maget permanen.

 Electromagnet menggunakan sumber arus dan lebih mudah untuk dikontrol dibandingkan dengan menggunakan magnet permanen. Pada gripper magnet menggunakan electromagnet saat menghisap dan melepas komponen yang akan ditangani menggunakan metode on dan off arus yang mengalir pada electromagnet.

Keuntungan permanen magnet adalah tidak dibutuhkannya arus tambahan yang berarti akan menghemat energi pada sistem robot. Kelemahan sistem ini adalah kesulitan pada pengontrolan. Saat gripper mendekat pada komponen atau objek untuk menangkat, kemungkinan tertariknya material lain berasal dari besi, maka kemungkinan besar akan tertarik. Permanen magnet sering digunakan pada penanganan material yang berada pada lingkungan berbahaya seperti ledakan. Lingkungan yang mempunyai daya ledak tinggi akan membahayakan arus listrik yang mengalir pada elektromagnet.

Keuntungan menggunakan gripper magnetic adalah : Ukuran komponen yang bisa bervariasi, dari kecil hingga komponen yang besar. Mempunyai kemampuan untuk menangani logam yang berlubang. Pada griper vakum tidak bisa menangani hal tersebut. Dapat menangani beberapa komponen, tergantung dari jumlah gripper yang dipasangkan pada wrist.

Lihat Selengkapnya Donk !..