Mengenal Robotika

Pengertian Robot

Robot berasal dari kata “robota” yang dalam bahasa Ceko yang berarti budak, pekerja atau kuli. Pertama kali kata “robota” diperkenalkan oleh Karel Capek dalam sebuah pentas sandiwara pada tahun 1921 yang berjudul RUR (Rossum’s Universal Robot). Pentas ini mengisahkan mesin yang menyerupai manusia yang dapat bekerja tanpa lelah yang kemudian memberontak dan menguasai manusia(Gambar 1). Istilah “robot” ini kemudian mulai terkenal dan digunakan untuk menggantikan istilah yang dikenal saat itu, yaitu automaton.


Gambar 1 Rossum’s Universal Robot

Saat ini hampir tidak ada orang yang tidak mengenal robot, namun pengertian robot tidaklah dipahami secara sama oleh setiap orang. Sebagian membayangkan robot adalah suatu mesin tiruan manusia (humanoid), meski demikian humanoid bukanlah satu-satunya jenis robot.

Untuk memahami pengertian robot kita coba untuk menelusuri pengertian robot dari beberapa sumber. Pada kamus Webster pengertian robot adalah

“An automatic device that performs function ordinarily ascribed to human beings”

Dari kamus Oxford diperoleh pengertian robot adalah

A machine capable of carrying out a complex series of actions automatically, especially one programmed by a computer.

Pengertian dari Webster mengacu pada pemahaman banyak orang bahwa robot melakukan tugas manusia, sedangkan pengertian dari Oxford lebih umum.

Beberapa organisasi di bidang robot membuat definisi tersendiri. Robot Institute of America memberikan definisi robot sebagai:

“A reprogammable multifunctional manipulator designed to move materials, parts, tools or other specialized devices through variable programmed motions for the performance of a variety of tasks”. 

International Standard Organization (ISO 8373) mendefinisikan robot sebagai:

“An automatically controlled, reprogrammable, multipurpose, manipulator programmable in three or more axes, which may be either fixed in place or mobile for use in industrial automation applications”.

Dari beberapa definisi di atas, kata kunci yang ada yang dapat menerangkan pengertian robot adalah:

1. dapat memperoleh informasi dari lingkungan (melalui sensor)
2. dapat diprogram,
3. dapat melaksanakan beberapa tugas yang berbeda
4. bekerja secara otomatis
5. cerdas (intelligent)
6. digunakan di industri

Gambar 2 Robot industri
Saat ini pemahaman bahwa robot digunakan hanya di industri sudah tidak sesuai lagi. Perkembangan teknologi mobile robot memungkinkan robot digunakan secara luas, hingga merambah bidang pertahanan, eksplorasi tempat berbahaya, bahkan hiburan. Contoh robot yang cukup dikenal adalah Asimo, humanoid buatan Honda yang dapat berjalan, berlari dan menaiki tangga, serta AIBO, animoid berbentuk anjing.

Gambar 3 Robot Asimo buatan Honda

Anatomi Robot

1) sensor 2)aktuator 3)catu daya 4)kontroler 5)sistem komunikasi 6)sistem pemindah 7)manipulator/end effector 8)rangka

Gambar 4 Anatomi suatu mobile robot

Gambar 4 menunjukkan komponen mobile robot yang mewakili anatomi suatu robot pada umumnya. Sebetulnya anatomi robot yang mirip dengan manusia dari segi fungsinya. Ekivalensi komponen robot dengan anggota tubuh manusia apat dilihat pada Tabel 1 Ekivalensi komponen robot dengan anggota tubuh manusia.

Tabel 1 Ekivalensi komponen robot dengan anggota tubuh manusia

Robot	Manusia
Sensor	Panca indra
Aktuator	Otot
Catu daya	Sistem pencernaan
Sistem komunikasi	Mulut dan telinga
Sistem pemindah	Kaki
Manipulator/end effector	Lengan/tangan
Rangka	Tulang
Kontroler	Otak
Program	Pikiran

Sensor adalah peranti untuk menerima suatu besaran/sinyal fisik yang kemudian meneruskannya ke kontroler. Terdapat dua jenis sensor pada robot, yaitu sensor internal yang menerima informasi dari bagian robot dan sensor eksternal yang menerima informasi dari lingkungan di luar robot. Contoh dari sensor internal adalah sensor kecepatan atau torsi motor, sedangkan contoh sensor eksternal adalah sensor cahaya, temperatur, suara, tekanan, vision, dan sensor-sensor lainnya.

Aktuator adalah peranti yang menghasilkan gerakan pada robot. Motor listrik, pneumatika, dan hidrolika adalah contoh dari aktuator. Selain output gerakan, pada suatu robot sering kali diperlukan output dalam bentuk lain, misalnya display untuk menampilkan keadaan sensor ataupun aktuator. Display dapat berupa LED, seven segment, ataupun LCD.

Robot memerlukan catu daya sebagai sumber tegangan untuk seluruh rangkaian elektronik yang terdapat di dalamnya. Catu daya dapat berupa batere, aki, listrik AC (via adaptor), dan sel surya.

Kontroler adalah peranti yang berfungsi untuk mengolah informasi yang diberikan sensor dan kemudian memberikan perintah kepada aktuator untuk melakukan hal tertentu. Misalnya pada suatu robot pencari cahaya, maka jika terdapat cahaya sensor akan memberikan informasi kepada kontroler yang kemudian akan memerintahkan kepada aktuator untuk bergerak mendekati arah cahaya. Kebanyakan kontroler yang digunakan pada robot adalah peranti digital yang dapat diprogram (atau secara umum disebut komputer) karena alasan fleksibilitas. Banyak peranti yang dapat dijadikan kontroler robot, seperti PC, mikrokontroler, PLC serta kontroler digital lainnya (misal FPGA), namun yang paling banyak dipakai (terutama untuk mobile robot) adalah mikrokontroler.

Selain bekerja secara mandiri, suatu robot sering kali dituntut untuk dapat berkomunikasi dengan manusia, suatu pusat kendali ataupun robot lainnya. Komunikasi dapat dilakukan melalui kabel, biasanya menggunakan komunikasi serial (RS232/485), ataupun tanpa kabel (wireless). Komunikasi tanpa kabel dapat memanfaatkan gelombang radio, transmisi inframerah atau yang terbaru menggunakan teknologi blue tooth.

Dalam melaksanakan tugasnya robot sering kali perlu untuk berpindah tempat. Untuk itu diperlukan suatu sistem pemindah (locomotion system). Terdapat banyak variasi sistem pemindah, namun pada pada dasarnya semua menggunakan salah satu dari roda, rantai (track), atau kaki dengan jumlah kaki 2, 4, ataupun 6. Robot dengan dua kaki disebut sebagai biped. Robot industri pada umumnya hanya berupa lengan robot yang bersifat statis sehingga tidak memerlukan sistem pemindah ini.

Untuk memanipulasi obyek lain digunakan manipulator. Proses manipulasi ini dapat berupa pengangkatan, pemindahan, atau pengubahan orientasi dari suatu obyek. Untuk robot industri menipulasi berarti pelaksanaan tugas spesifik menggunakan peralatan khusus, misalnya pengelasan, pengecatan, penanganan material, perakitan, inspeksi, dan lain-lain. Ujung dari manipulator tempat terdapat peralatan secara umum disebut sebagai end-effector atau jika digunakan sebagai pencekam/pemegang secara khusus disebut gripper.

Rangka adalah tempat/wadah dari seluruh komponen robot terpasang. Bermacam-macam material dapat digunakan sebagai rangka, di antaranya plastik, kayu, ataupun logam.

Selain komponen berupa perangkat keras, robot juga memerlukan perangkat lunak berupa program. Bahasa pemrograman yang dipergunakan bermacam-macam dari bahasa pemrograman tingkat menengah (assembly), bahasa pemrograman tingkat tinggi (Basic, C, Java), hingga bahasa pemrograman visual (misalnya Microsoft Robotics, Robotic Invention System dari Lego, dan GUI-bot dari Parallax).

Dari Mana Memulainya?

Robot adalah suatu benda yang selalu menimbulkan kekaguman bagi yang melihatnya karena diasosiasikan dengan teknologi yang canggih. Namun orang jarang yang berusaha memahami sebetulnya apa saja yang ada dalam suatu robot, bagaimana prinsip kerjanya, dan lebih sedikit lagi yang ingin membangun serta mengendalikan suatu robot.

Untuk dapat membangun suatu robot diperlukan dasar-dasar pengetahuan dari tiga bidang, yaitu mekanika, elektronika, dan pemrograman. Integrasi dari ketiga bidang ini saat ini telah melebur menjadi suatu bidang baru yang dikenal sebagai mekatronika.

Sebelum dapat membuat suatu robot yang dapat melakukan hal-hal yang rumit, maka lebih mudah tentunya untuk mempelajari dan membangun suatu robot yang hanya dapat mengerjakan suatu tugas sederhana. Alih-alih membayangkan robot berbentuk manusia (humanoid), lebih baik mencoba membangun robot sederhana, contohnya platform beroda yang dapat melewati rintangan ataupun dapat mengikuti garis. Dengan memulai dari yang sederhana selain lebih mudah untuk dipelajari, perangkat yang diperlukan juga lebih mudah untuk diperoleh dan lebih murah biayanya.

Saat ini telah banyak alat bantu untuk semua orang yang berminat robot. Anda bisa membangun robot dari nol, mulai dari mendesain, membuat rangka, memasang sensor, motor listrik yang kemudian dirangkaikan dengan kontroler hingga memprogramnya. Anda juga dapat menggunakan kit robot yang ada di pasaran dengan berbagai macam kelengkapan dan kisaran rentang harga.

Contoh kit robot yang paling terkenal adalah Boe-Bot dari Parallax, dan Lego Mindstorm. Selain itu juga terdapat beberapa produk dari produsen lain seperti Fischer Technik, Lynx, Microbric dan Delta Electronics. Kit robot tersebut ada yang berupa mobile robot, robot berkaki, lengan robot, hingga kit robot kompetisi.

Selain kedua cara di atas, anda dapat juga membangun robot dari modifikasi, misalnya mainan ataupun peranti lain. Mainan yang mudah dan relatif murah untuk diperoleh, seperti mobil tamiya atau Remote Control (mobil, kapal, helikopter), dapat digunakan sebagai platform robot, untuk kemudian dimodifikasi sesuai kebutuhan. Pilihan manapun yang anda pilih, yang terpenting adalah disesuaikan dengan ketrampilan dan dana yang anda punya tentunya.

Keterampilan apa saja yang diperlukan seseorang untuk memulai membuat robot? Telah disebutkan bahwa suatu robot tersusun atas komponen mekanika, elektronika, dan pemrograman, namun untuk mulai seseorang tidaklah harus sudah menjadi ahli di ketiga bidang tersebut.

Ketrampilan dasar elektronika yang perlu anda pelajari antara lain kemampuan membaca diagram rangkaian elektronik dan data sheet komponen yang diperlukan serta tahu fungsi komponen dasar elektronika seperti resistor, kapasitor, dioda, dan transistor. Dimulai dengan membuat rangkaian sederhana dengan jumlah komponen sedikit, anda kemudian dapat melakukan troubleshoot rangkaian, membuat rangkaian dan memodifikasi rangkaian yang telah ada sesuai dengan kebutuhan.

Walaupun terdapat berbagai macam kontroler dan bahasa pemrograman, anda cukup dapat menyusun program secara mahir menggunakan bahasa pemrograman. Kontroler yang banyak dipergunakan pada robot adalah mikrokontroler selain juga PC. Tidak seperti di masa lalu saat mikrokontroler hanya dapat diprogram menggunakan bahasa Assembly, saat ini telah terdapat banyak kompiler menggunakan bahasa pemrograman tingkat tinggi. Selain bahasa Basic dan C, saat ini juga terdapat bahasa visual untuk memprogram mikrokontroler.

Untuk membangun robot tidak lupa diperlukan latar belakang pengetahuan mekanika. Pengetahuan mengenai roda gigi, puli, sabuk, bantalan, sambungan material, serta hubungan antara kecepatan, gaya dan torsi hanyalah sebagian pengetahuan yang perlu dipunyai. Tambahan kemampuan yang sangat berharga dalam membangun robot adalah ketrampilan mengoperasikan mesin perkakas, seperti gergaji, mesin bor, bubut dan frais.

Di luar ketrampilan dasar yang telah disebutkan, anda harus punya dua ketrampilan penting yang tidak dapat dipelajari dari buku, yaitu kesabaran dan kemauan untuk belajar. Kedua hal ini diperlukan karena dalam membangun robot hampir tidak pernah robot yang dibuat langsung dapat beroperasi seperti yang diharapkan. Selalu diperlukan kalibrasi, penyesuaian-penyesuaian dan perbaikan supaya robot dapat beroperasi secara sempurna. Namun justru karena adanya masalah dan hambatan tersebut ketrampilan dan pengetahuan anda menjadi semakin bertambah.

Ditulis oleh : Adjie-02/09

Referensi

• Branwyn, Gareth, Absolute Beginner’s Guide To Building Robot, Que Publishing, 2003.
• Braunl, Thomas, Embedded Robotics, Mobile Robot Design and Applications with Embedded Systems, Second Edition, Springer, 2006.
• Endro Pitowarno, Robotika, Desain, Kontrol, dan Kecerdasan Buatan, Penerbit Andi, 2006.
• Lindsay, Andy, Robotics with the Boe-Bot, Version 2.2, Parallax Inc., 2004.
• McComb, Gordon & Predko, Myke, Robot Builder’s Bonanza, Third Edition, McGraw-Hill, 2006.
• Society of Robots, How to Build Robot Tutorial, (http://www.societyofrobots.com)