Buku Roborttika Part1dgf

8/17/2019 Buku Roborttika Part1dgf

1/150

ROBOTIKA

Disusun Oleh :

Dr. Raden Supriyanto

Hustinawati, SKom., MMSI.

Rigathi Widya ugraini, SKom.

Ary Bima Kurniawan, ST., MT.

!ogi "ermadi, SKom.

A#dura$hman Sa%ad, SKom.

Jurusan Sistem Komputer Fakultas Ilmu Komputer

UNIVERSITAS GUNADARMA

2010


2/150

PHK-I 2010 Buku Ajar Robotika

Kata Pengantar

KATA PENGANTAR

Dengan memuji dan mengucap syukur kepada Allah Tuhan Yang Maha

Agung, yang telah memberikan karunia kekuatan dan kesabaran kepada Penulis.

Berkat karunia ini, Penulis sampai pada langkah akhirnya, pembuatan aplikasi dan

penulisan Buku Ajar ini dapat diselesaikan.

Penulis mengharapkan pembaca dapat menyerap informasi secara keseluruhan

dari buku ajar ini.

Penulis menyadari baha dokumen ini masih banyak kekurangan, baik

penyajian ataupun kekurangtepatan dalam penjelasan. Penulis dengan senang

hati akan menerima saran dan perbaikan dari pembaca.

!emoga Buku Ajar ini mampu memberikan pengetahuan dan manfaat yang

sebesar"besarnya bagi pembaca dan merangsang perbaikan lebih lanjut, Amien.

#akarta, $o%ember &'('

Penulis

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# (ogi Per%a)i# Ab)ura*h%an a+a) i


3/150

PHK-I 2010 Buku AjarRobotika

Da,tar Isi

DAFTAR ISIHala%an

KAA P'/A'AR i

DAAR II ii

DAAR /ABAR iii

DAAR AB3 44

BAB I &DASAR&DASAR ROBOTIKA 1-1

1.1 Pen)ahuluan 1-1

1.2. ejarah )an Perke%bangan eknologi Robot 1-21.5. Penelitian )i Bi)ang Robotika 1-6

1.5.1. ekatronik s Robotik 1-71.5.2. Robotik s Bio-*ien*e 1-81.6. 9enis Robot 1-

101.6.1 'on-%obile Robot 1-

101.6.2. obile Robot 1-

1:

1.6.5. Ko%binasi obile )an 'on-obile Robot 1-17

1.6.6. Hu%anoi) 1-18

1.;. iste% Kontrol Robotik 1-21

1.;.1. ekilas tentang !enggunaan rans,or%asi3a!la*e

1-26

1.;.2 Kontrol Pro!orsional# Integral )an Deriati, 1-2:

1.. Penggunaan Kontrol


4/150

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# Hal.i

i

(ogi Per%a)i# Ab)ura*h%an a+a)


5/150


Da,tarIsi

BAB II & T'KIK "'MRO(RAMAROBOT

2-1

2.1. Pen)ahuluan 2-1

2.2. ekilas truktur Bahasa < 2-1

2.5. Asse%bler 2-1=

2.5.1.

Register I?O 2-18

2.5.2.

Instruksi I?O 2-20

2.5.5 O!erasi Arit%atika 2-21

2.5.6 O!erasi 3ogika 2-26

2.5.; O!erasi Per*abangan 2-

2;2.6. ekilas tentang


6/150

. %ikrokontroler 115.6.2 Ko%!uter Personal sebagai kontroler 5-

1:5.6.5 iste% Kontrol Oto%atis 5-

185.6.6 iste% Kontrol anual 5-

265.;. ekanik Robot 5-

555.;.1

.


7/150


Da,tarIsi

5.;.2.

iste% us!ensi 5-5:

5.;.5 iste% rans%isi 5-57

5.. iste% ensor 5-;2

5..1.

ensor biner 5-;5

5..2.

ensor Analog 5-;:

5..5.

Rotar"?ha,t n*o)er 5-:=

5..6 Rangkaian ignal


8/150

6.5.1 Konse! Dasar A< 6-;;

6.5.2 sti%asi %atriks inersia 6-;7

6.6. I%!le%entasi Ken)ali Ke Dala% Rangkaian Berbasisikro!rosesor

6-;8

6.6.1.


9/150


Da,tar Isi

6.6.2.

Kontroler Robot berbasis PI3>A' ;-1

;.2 PRI'IP DAAR POD3A' AAIK DA3AI ROBOIK

;-2

;.2.1 Konse! Kine%atik ;-6

;.2.2 Konse! Dina%ik ;-=

;.2.5 Kontrol Kine%atik ersus Kontrol Dina%ik ;-10

;.5 A'A3IA KI'AIK I HO3O'OI< ;-15

;.5.1 Penggunaan Persa%aan rigeo%etri ;-1

;.5.2 Penggunaan atrik Rotasi )an ranslasi ;-25

;.5.5 eto)a Denait-Hartenberg D-H ;-51

;.5.6 atriks Rotasi %enggunakan Re!resentasiuler

;-56

;.5.; eknik Kine%atik Iners !a)a iste% u)utuler

;-5

;.6 A'A3IA KI'AIK I

'O'HO3O'OI<

;-

61;.6.1 Proble% rans,or%asi Ho%ogen )ala% iste%

'onholono%i*;-66

;.6.2 rans,or%asi Heterogen ;-6;

;.6.5 Kine%atik obile Robot ;-68

;.; A'A3IA DI'AIK ;-;5

;.;.1 Ko%!onen Dina%ik ;-;6

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# i


10/150

(ogi Per%a)i# Ab)ura*h%an a+a) Hal.i


11/150


Da,tar Isi

;.;.2 Pres!ekti, Dina%ik )ala% A!likasi ;-;=

;.;.5 eto)e 'e$ton-uler ;-;7

;.;.6 eto)a 3agrange-uler ;-1

;.;.; Persa%aan >%u% Dina%ik Robotani!ulator

;-;

;. 9AAR Pa)a ikrokontroler A@R -

51.2.5 Aktuator -

62.2.6 otor ero -

65.2.; otor D< -

67.2. 3


12/150

=.2 Denisi# Re!resentasi# )an Pe%o)elan


13/150


Da,tar Isi

=.2.5 Proses Kuantisasi )an a%!ling


14/150



15/150


Da,tar/a%bar

DAFTAR GAMBAR

Hala%an

/a%bar 1.1. Ilustrasi !enelitian )ala% )o%ain robot 1-

/a%bar1.2.

Anato%i robot in)ustri 1-10

/a%bar1.5.

iste% robot in)ustri 1-11

/a%bar1.6.

/a%bar Robot ani!ulator 1-12

/a%bar1.;.

Kongurasi !olar 1-15

/a%bar1..

Kongurasi silin)er 1-16

/a%bar1.7.

Kongurasi sen)i-lengan 1-1

/a%bar1.8


16/150

1.25 51

/a%bar1.26

Kontrol robot loo! tertutu! berbasis AI 1-5;

/a%bar1.2;

iste% Re%ote


17/150


Da,tar /a%bar

/a%bar2.6

'a%a ,ol)er !a)a tart enu 2-51

/a%bar2.;

'a%a ,ol)er !a)a tart enu 2-52

/a%bar

2.

Proses instalasi se)ang berlangsung 2-

52/a%bar2.=

Proses instalasi selesai 2-55

/a%bar2.7

Shortcut untuk %elakukan un-install 2-55

/a%bar2.8

(akin akan %e%buang a!likasi )ari*o%!uter

2-56

/a%bar2.10

Proses un-install se)ang berlangsung 2-56

/a%bar

2.11

Proses selesai 2-

5;/a%bar2.12

Ikon


18/150

/a%bar2.27

engko%!ilasi !a)a B IP 2-;

/a%bar2.5

'ue-12; 2-;=

/a%bar

2.5=

-A@RProg %ini 2-

;7/a%bar2.57

Pe%ilihan A@R


19/150


Da,tar /a%bar

/a%bar2.58

Progra%%er ettings 2-;8

/a%bar2.60

e%buka


20/150

/a%bar5.18

Kerja sa%a ro)a gigi 5-61

/a%bar5.20

9enis %o)ul gigi gear )engan su)ut tekanan 5-62

/a%bar5.21

o)ul /ear 5-65

/a%bar5.22

u)ut tekanan 5-66

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# Hal. 4



21/150


Da,tar /a%bar

/a%bar 5.25 /a"a ra)ial )an ga"a tangensial antara!inion )an $heel

5-6;

/a%bar 5.26 Ro)a gigi luar )an ro)a gigi )ala% 5-6

/a%bar

5.2;

rain /ear 5-6=

/a%bar 5.2 rans%isi ro)a gigi )ua tingkat 5-67

/a%bar 5.2= h /igi elengkung# i /igi lurus ataura)ial#

j /igi %iring atau heli*al 5-68

/a%bar 5.27 Ro)a gigi *a*ing 5-;0

/a%bar 5.28 /a"a !a)a ro)a gigi $or% 5-;1

/a%bar 5.50 Perbe)aan Ro)a gigi &or%# s!iroi)#H"!oi)$or%

5-;1

/a%bar5.51


22/150


Da,tar /a%bar

/a%bar 5.61 9angkauan 7 buah PD 5-2

/a%bar 5.62 HR5000 buatan Hone"$ell 5-5

/a%bar 5.65 ADG310; Analog Dei*es 5-;

/a%bar5.66

3@D A3? 5-

/a%bar 5.6; ignal


23/150


Da,tar /a%bar

/a%bar5.;8

Penggerak %otor A< 5-=8

/a%bar5.0

otor A< 5-70

/a%bar

5.1

otor D< 5-

71/a%bar5.2

I< 3287 5-72

/a%bar5.5

Rangkaian Drier otor D< 5-72

/a%bar5.6

otor ero 5-75

/a%bar5.;

otor ero 5-76

/a%bar

5.

Brushless otor 5-

7;/a%bar5.=

lui)a 5-7

/a%bar5.7

Praktis Hi)rolik 5-7

/a%bar5.8

Piston ber!egas hi)rolik 5-7=

/a%bar5.=0

ilin)er )ouble a*tinghi)rolik 5-7=

/a%bar5.=1

Aktuator Pneu%atik 5-77

/a%bar5.=2

in"al P& 5-78

/a%bar5.=5

P& Analog Pa)a jo"sti*k 5-80

/a%bar5.=6

in"al Analog )an P& 5-81

/a%bar6.1

iste% Robotik 6-2

/a%bar6.2

ekanis%e kerja !rogra%kontroler

6-5

/a%bar6.5 Kontrol O'?O 6-;

/a%bar6.6

ke%a *ontrol O'?O !a)a robot RouteRunner

6-

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# Hal. 4iii



24/150


Da,tar /a%bar

/a%bar6.;

Robot Route Runner 6-

/a%bar6.

Rangkaian inter,a*e untuk tia! %otor 6-=

/a%bar

6.=

Rangkaian

76


25/150

/a%bar6.2=

ungsi integrator 6-28

/a%bar6.27

Diagra% kontrol !osisi !a)a sebuah %otorD<

6-50

/a%bar6.28

Kontrol !osisi su)ut !oros %otor D


26/150


Da,tar/a%bar

/a%bar6.56

Kontrol PI !a)a lengan robot tangan satusen)i

6-5;

/a%bar 6.5; Diagra% i%ulink Kontrol PI !a)a *ontrol!osisi

%otor D


27/150

/a%bar 6.1 iste% kontroler obile ani!ulatorberbasis P<

6-2

/a%bar 6.2 Rangkaian )rier untuk %otor D


28/150


Da,tar /a%bar

/a%bar6.5

Rangkaian H


29/150

;.= 16

/a%bar;.7

/erakan nonholono%i* ;-1;

/a%bar;.8

Holono%i* s 'onholono%i* ;-1

/a%bar;.10

Kongurasi Robot angan atu en)i ;-1=

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# Hal.4i



30/150


Da,tar/a%bar

/a%bar;.11

Kongurasi Robot angan Planar 2en)i 2DO

;-17

/a%bar;.12

iste% Robot angan Planar 5 en)i5DO

;-21

/a%bar;.15 iste% O>@& s OG(J ;-26/a%bar;.16

iste% O>@& s OG(J ;-27

/a%bar;.1;

a%bungan antar link )an!ara%etern"a

;-55

/a%bar;.1

rans,or%asi koor)inat )ala% 2D ;-62

/a%bar;.1=

rans,or%asi koor)inat )ala% 2D untuk kajianheterogen ;-6

/a%bar

;.17

DDR !a)a %e)an 2D


31/150

/a%bar.11

Pin-!in Aega1 ke%asan 60-!in -25

/a%bar.12

Peta e%ori Pengiri% ; L -2;

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# Hal. 4ii



32/150


Da,tar/a%bar

/a%bar.15

Peta e%ori RA -2

/a%bar.16

Register ala%at PRO Bit 1;...7 ; L

-2=

/a%bar.1; Register )ata PRO Bit Bit =...0 ; L -2=/a%bar.1

Register kontrol PRO Bit Bit =...0 ; L

-27

/a%bar.1=

Register >DRM. >AR -52

/a%bar.17

Register >BRR3#H -5;

/a%bar.25

Rangkaian Drier otor D< -67

/a%bar.22

otor ero 6 L -65

/a%bar.2;

3


33/150

/a%bar=.12

Pe%bagian !e$arnaan se%u =-20

/a%bar=.15

Pe%bagian teknik restorasi )an!en"aringan

=-21

/a%bar=.16

Pe%bagian %o)el restorasi =-21

/a%bar=.1;

Pe%bagian !en"aringan linier =-21

/a%bar

=.1

Pe%bagian %eto)e lain =-

22R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# Hal. 4iii



34/150


Da,tar/a%bar

/a%bar=.1=

Pe%bagian teknik analisis *itra =-25

/a%bar=.17

Diagra% %asukan =-2

/a%bar=.18 Diagra% bagian i)eo ke P


35/150

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# Hal.4i4



36/150


Da,tar abel

DAFTAR TABEL

Hala%

an abel 1.1. !esikasi ke%a%!uan bekerja %anusia srobot

1-61

abel2.1

i!e-ti!e ariable )ata 2-2

abel2.2

Arit%atika 2-;

abel2.5

i%bol 2-

abel2.6

ani!ulasi bit 2-=

abel2.;

Kongurasi Port 2-18

abel5.1

Da,tar !in !a)a DBN2; )an


37/150

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# Hal.44



38/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

BAB I

DASAR-DASAR ROBOTIKA

1.1 Pendahuluan

)stilah robot berasal dari bahasa *ekosloakia. +ata robot berasal dari

kosakata -obota yang berarti kerja cepat. )stilah ini muncul pada tahun

(/&' oleh seorang pengarang sandiara bernama +arel *apec. +aryanya pada

saat itu berjudul -ossum0s 1ni%ersal -obot yang artinya -obot Dunia milik

-ossum. -ossum merancang dan membangun suatu bala tentara yang terdiridari robot industri yang akhirnya menjadi terlalu cerdik dan akhirnya menguasaimanusia.

+ata -obotika juga berasal dari no%el fiksi sains runaround yangditulis oleh )saac Asimo% pada tahun (/2&. !edangkan pengertian robot secaratepat adalah sistem atau alat yang dapat berperilaku atau meniru perilakumanusia dengan tujuan untuk menggantikan dan mempermudah kerja3aktifitasmanusia.

1ntuk dapat diklasifikasikan sebagai robot, maka robot harus memilikidua macam kemampuan yaitu4(5 Bisa mendapatkan informasi dari sekelilingnya.

&5 Bisa melakukan sesuatu secara fisik seperti bergerak atau memanipulasiobjek.

1ntuk dapat dikatakan sebagai robot sebuah sistem tidak perlu untuk meniru semua tingkah laku manusia, namun suatu sistem tersebut dapatmengadopsi satu atau dua dari sistem yang ada pada diri manusia saja sudahdapat dikatakan sebagai robot. !istem yang diadopsi dapat berupa sistem

penglihatan 6mata5, sistem pendengaran 6telinga5 ataupun sistem gerak.

!ebuah robot dapat saja dibuat untuk berbagai macam aktifitas, namunsebuah robot harus dibuat dengan tujuan untuk kebaikan manusia.

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# Hal. 1 -1



39/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

Ada beberapa fungsi robot, sehingga manusia memerlukan kehadirannya yaitu4

(. Meningkatkan produksi, akurasi dan daya tahan. -obot ini banyak digunakan di industri.

&. 1ntuk tugas"tugas yang berbahaya, kotor dan beresiko. -obot ini

digunakan ketika manusia tidak mampu masuk ke daerah yang beresiko.!eperti -obot 1ntuk menjelajah planet, robot untuk mendeteksi limbahnuklir, robot militer dll.

7. 1ntuk pendidikan. Banyak robot yang digunakan untuk menarik pelajar belajar teknologi seperti robot lego, dll.

2. 1ntuk menolong manusia. !eperti di rumah untuk membersihkan rumah pakai penghisap debu otomatis, di rumah sakit untuk menghantar makanan,membantu operasi, dll.

1.2 Sea!ah dan Pe!"e#$an%an Te"n&l&%' R&$&(

+eunggulan dalam teknologi robotika tak dapat dipungkiri telah lamadijadikan ikon kebanggan negara"negara maju di dunia. +ecanggihan teknologiyang dimiliki, gedung"gedung tinggi yang mencakar langit, tingkatkesejahteraan rakyatnya yang tinggi, kota"kotanya yang modern, belumlahterasa lengkap tanpa popularitas kepiaaian dalam dunia robotik.

Menurut fu, et al. 6(/895 penelitian dan pengembangan pertama yang berbuah produk robotika dapat dilacak mulai dari tahun (/2'"an ketika Argone $ational :aboratories di ;ak -idge, Amerika, memperkenalkan sebuahmekanisme robotika yang dinamai master"sla%e manipulator. -obot inidigunakan untuk menangani material radioaktif. +emudian produk pertama

robot komersial diperkenalkan oleh 1nimation )ncorporated, Amerika padatahun (/


40/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

mapan kala itu, seperti Amerika, )nggris, #erman dan Perancis mulai bermunculan grup"grup riset yang menjadikan robotika sebagai temanya,kemudian diikuti oleh #epang, yang dipelopori oleh ilmuan"ilmuan yang

baru pulang dari menimba ilmu di Amerika. Bahkan, di kemudian hari #epang"

lah yang tercatat sebagai negara yang paling produktif dalam mengembangkanteknologi robot. =al ini tidak lain karena jepang gigih dalam melakukan

penelitian teknologi infrastruktur seperti komponen dan piranti mikro6microde%ices5 yang akhirnya bidang ini terbukti sebagai inti dari

pengembangan robot modern.

Deasa ini mungkin definisi robot industri itu sudah tidak sesuai lagikarena teknologi mobile robot sudah dipakai secara meluas sejak tahun 8'"an.!eiring itu pula kemudian muncul istilah robot humanoid, animaloid, dansebagainya. 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 dari sistem robot secarakeseluruhan.

-obotika memiliki unsur yang sedikit berbeda dengan ilmu"ilmu dasar atau terapan yang lain dalam berkembang. )lmu dasar biasanya berkembangdari suatu asa atau hipotesis yang kemudian diteliti secara metodis. )lmuterapan dikembangkan setelah ilmu"ilmu yang mendasarinya berkembangdengan baik. !edangkan ilmu robotika lebih sering berkembang melalui

pendekatan secara praktis pada aalnya. +emudian melalui suatu pendekatanatau perumpamaan dari hasil pengamatan perilaku mahluk hidup atau

benda3mesin3peralatan bergerak lainnya dikembangkanlah penelitian secara

teoritis. Dari teori kembali kepada praktis, dan dari robot berkembang menjadilebih canggih.

Mekatronik adalah istilah umum yang menjadi popular seiring dengan perkembangan padu mekanik dan elektronik. Mekatronik terdiri dari 2 disiplinilmu, yaitu mekanik 6mechanics5, elektronik, teknik kontrol berbasis prosesor serta pemrograman seperti halya dalam bidang robotik. !ebuah produk mekatronik belum tentu robot, namun robot pasti mekatronik. Banyak produk mekatronik disekeliling kita, misalnya mesin cuci, *D3D?D3 %ideo3cassette

player, alkman hingga %acuum cleaner. Dalam bidang otomotif produk mekatronik yang diterapkan pada mobil yaitu AB! 6anti lock breaking sistem5,

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# Hal. 1 - 5 (ogi Per%a)i#

Ab)ura*h%an a+a)


41/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

acti%e suspension sistem, dsb. Dalam dunia industri, perdagangan dan gedung"gedung perkantoran dikenal berbagai peralatan otomatis seperti pintu otomatis,lift, escalator, mesin fotocopy, dan masih banyak lagi.

Penelitian bidang robotika dalam kehidupan organik 6bio science5 jugasemakin mendalam dan bahkan cenderung tak teduga arahnya. #ika dalamdunia kedokteran telah dikenal teknik kloning mahluk hidup yang kontro%ersialitu, maka dalam dunia robotika juga dikenal suatu proyek penelitian yangdisebut sebagai implant sensor3aktuator atau implant interface. )nterface berupachip )* berukuran mikro ditanamkan ke dalam mahluk hidup dengan tujuanagar komputer dapat di luar dapat mengendalikan dan atau memonitor kegiatansaraf organik manusia secara langsung di dalam pembuluh darah atau saraf tubuh.

1.) Penel'('an d' B'dan% R&$&('"a

Perkembangan suatu ilmu tak lepas dari peran para peneliti kalau tak dapat dikatakan baha justru penelitilah yang menyebabkan suatu ilmu itu

berkembang. -obotika memiliki unsur yang sedikit berbeda dengan ilmu"ilmudasar atau terapan yang lain dalam berkembang. )lmu dasar biasanya

berkembang dari suatu asas atau hipotesis yang kemudian diteliti secarametodis. )lmu terapan dikembangkan setelah ilmu"ilmu yang mendasarinya

berkembang dengan baik, sedangkan ilmu robotika lebih sering berkembangmelalui pendekatan praktis pada aalnya. +emudian melalui suatu pendekatanatau perumpamaan 6asumsi5 dari hasil pengamatan perilaku mahluk hidup atau

benda3mesin3peralatan bergerak lainnya dikembangkanlah penelitian secara

teoritis. Dari teori kembali kepada praktis, dan dari sini robot berkembangmenjadi canggih.

Perkembangan penelitian di bidang robotika la@imnya dapat segeradiketahui dengan mencermati aplikasinya di dunia industri atau produk kegiatan penelitian skala laboratorium di group"group penelitian yang tersebar di berbagai institusi pendidikan dan penelitian di negara"negara maju. Denganmudahnya mengakses internet sekarang ini dan banyaknya sumber"sumber informasi masa kini yang tersebar secara terbuka di situs"situs penelitian, makadalam mencari tahu suatu perkembangan terbaru dalam dunia robotika menjadiR. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '#

sangat mudah. Hal. 1 -6 (ogi Per%a)i# Ab)ura*h%an a+a)


42/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

1ntuk mengetahui dalam tema apa saja robotika dapat diteliti, makaGa#$a! 1.1 dapat mengilustrasikannya. Di dalam gambar dijelaskan tentangketerkaitan seluruh komponen atau sub"domain dalam ruang lingkup penelitiandi bidang robotika. !ecara garis besar penelitian di bidang robotika dapat

dilakukan dengan memilih tema berdasarkan alur dalam 2 tahapan, yaituklasifikasi, obyek penelitian, fokus penelitian dan target penelitian. Dari blok klarifikasi, struktur robot dapat diketahui berada dalam kelompok mana. Darisini, obyek penelitian dapat ditentukan dan dijabarkan secara detil parameter"

parameternya.

Pada dasarnya dilihat dari struktur dan fungsi fisiknya 6pendekatan%isual5 robot terdiri dari dua bagian, yaitu non"mobile robot dan mobile robot.+ombinasi keduanya dapat menghasilkan kelompok kombinasi kon%ensional6mobile non"mobile5 dan kelompok non"kon%ensional. +elompok pertamasengaja diberi nama kon%ensional karena nama yang dipakai dalam konteks

penelitian adalah nama"nama yang dianggap sudah umum, seperti mobilemanipulator, climbing robot 6robot pemanjat5, alking robot 6misalkan 4 bi"pedrobot5 dan nama"nama lain yang sudah populer. !edangkan kelompok non"kon%ensional dapat berupa robot humanoid, animaloid, etra"ordinary, atausegala bentuk ino%asi penyerupaan yang bisa dilakukan. +elompok kedua ini

banyak di manfaatkan sebagai ikon keunggulan dalam penelitian robotika,seperti robot A!)M; buatan jepang. !ementara robot dalam air dan robotterbang lebih banyak dikembangkan sebagai peralatan untuk membantu

penelitian yang berkaitan dan untuk proyek pertahanan atau mesin perang.

Dari kelompok non"mobile yang sering disebut sebagaikeluarga robot

adalah robot arm atau robot manipulator saja. !ementara yang lebih mudahdikenali sebagai mesin cerdas 6intelligent machine5 yang tidak selalu tampak

memiliki bagian tangan, kaki atau roda untuk bergerak lebih la@im disebut

dengan nama khusus sesuai fungsinya. Mereka biasanya memiliki nama"nama

tersendiri. Misalnya mesin"mesin otomatis :athe, milling, drilling machine,

*$* 6*omputer $umerical *ontrol5 Machine, CDM 6Clectric Discharge

Machine5, dan berbagai peralatan ototmatis yang biasa dijumpai di pabrik"

pabrik modern.

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# Hal. 1 -;



43/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

ambar (.(. )lustrasi penelitian dalam domain robot

Mobile -obot adalah tipe robot yang paling popular dalam dunia penelitian robot. !ebutan ini biasa digunakan sebagai kata kunci utama untuk mencari rujukan atau referensi yang berkaitan dengan robotika di internet.Publikasi dengan judul yang berkaitan dengan mobile robot sering menjadidaya tarik, tidak hanya bagi kalangan peneliti, tetapi juga bagi kalangan aam.Dari segi manfaat, penelitian tentang berbagai tipe mobile robot diharapkan

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# Hal. 1 - (ogi Per%a)i#

Ab)ura*h%an a+a)


44/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

dapat membantu manusia dalam melakukan otomasi dalam transportasi, platform bergerak untuk robot industri, eksplorasi tanpa aak, dan masih banyak lagi.

Eokus penelitian dapat diambil dengan titik berat perhatian lebih kepadakinematik atau dinamik atau kedua"duanya. Dari analisa kinematik saja, bilaobyek penelitian yang diambil adalah konfigurasi robot yang benar"benar baru6belum ada penelitian sebelumnya yang mengkaji5 kontribusi keilmuan dapatdiperoleh hanya dengan mengkaji persamaan kinematik dan kontrol dasarnya.Dalam hal ini seringkali pembahasan yang mendalam secara matematik

diperlukan. Beberapa hasil penelitian yang difokuskan pada pembahasan

kinematik dapat dijumpai pada paper"paper Bayle, et al. 6&''&5, D0!ou@a, et al.

6&''(5, dan Tchon 6&''&5.

Pembahasan khusus dalam hal dinamika robot juga sangat menjanjikan

dalam perolehan kontribusi keilmuannya. Tujuan utama kajian dinamik iniadalah untuk mendapatkan disain kontrol yang lasak 6robust5 yang mampumeredam gangguan dengan baik. Masih banyak struktur"struktur robot yangkompleks belum dikaji secara mendalam model dinamiknya oleh karenarumitnya persoalan pemodelan matematik sistem robot, sifat"sifat alami 6friksi

pada poros aktuator, backlash pada gearbo, noise pada sensor, nonlinieritasdari pada aktuator, dsb.5 dan lingkungan 6gangguan luar berupa efek

pembebanan, jalan yang tidak rata, getaran,dll.5. Dari persamaan dinamik inikontrol dasarnya dapat dirancang secara sistematis. Bahasan kontrol robot yangdimulai dari pemodelan robot secara penuh ini 6kinematik dan dinamik5 biasadisebut sebagai model"based control. Beberapa kajian yang sangat mendalam

tentang dinamik robot dan kontrolnya dapat dujumpai pada paper"paper =eitdan Burdess 6(/8(5, Arimoto 6(/825, Yamamoto dan Yun 6(//>5, dan odler,et al. 6&''&5. Pada kasus dinamik robot yang rumit seringkali dibutuhkan

bantuan kecerdasan buatan untuk mengidentifikasi model matematiknya. :indan oldenberg6&''(5 menggunakan jaringan saraf tiruan 6artificial neuralnetork5 untuk mengidentifikasi model dan kontrol yang sesuai untuk sebuahmobile manipulator. !edangkan !akka dan *hochron 6&''(5 menggunakanalgorithma genetic. Metoda sistem berbasis pengetahuan 6knoledge"basedsystem5 juga dapat digunakan sebagai pilihan untuk menyelesaikan masalahketidakpastian dalam pemodelan dinamik, seperti pada paper Pitoarno, et al.6&''(5.R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K#

Rigathi. &. '# (ogi Per%a)i# Ab)ura*h%an

a+a)

Hal. 1 -

=


45/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

abungan kontrol kinematik dan kontrol dinamik yang baik akanmenghasilkan kontrol gerak robot 6robot motion control5 yang lasak. =al iniadalah merupakan tujuan utama dalam rancang bangun robot ideal. $amundemikian, deasa ini penelitian tentang aplikasi kecerdasan buatan dalam

kontrol robot lebih banyak ditujukan untuk memperoleh kontrol kinematik yang canggih. :ebih"lebih kebutuhan akan metoda na%igasi, pemetaan medan

jelajah 6path planning5, kemampuan untuk menghindari halangan 6obstaclea%oidance5, dan kemampuan untuk menghindari tabrakan sesama robot6collision5 masih dianggap lebih utama daripada mengkaji kesempurnaan dankepresisian gerak robot, kalau tidak dapat dikatakan baha kajian dinamik memang lebih rumit dibandingkan dengan kajian kinematik.

+elompok no.2 dalam Ga#$a! 1.1 mengisyaratkan baha tujuan

penelitian dengan titik berat pada analisis kinematik memang berbeda dengan

tujuan penelitian dengan titik berat pada kajian dinamik. +alau kedua goal ini

dapat dikolaborasikan dengan baik maka tidak mustahil dalam aktu dekat para peneliti mampu menciptakan robot"robot mirip manusia yang mampu

bekerja sama seperti mengangkat dan memindah barang, bermain bola dalam

suatu kesebelasan, bahkan menjadi tentara.

1.).1 Me"a(!&n'" *+ R&$&('"

Mekatronik adalah istilah umum yang menjadi popular seiring dengan perkembangan padu mekanik dan elektronik. Mekatronik terdiri dari 2 disiplinilmu, yaitu mekanik 6mechanics5, elektronik, teknik kontrol berbasis prosesor

dan pemrograman seperti halnya pada bidang robotika. !ebuah produk mekatronik belum tentu robotika, namun robot adalah bagian dari mekatronik.Banyak produk mekatronik di sekeliling kita, misalkan mesin cuci,*D3D?D3%ideo3cassette player, alkman, hingga %acuum cleaner. Di dalamdunia otomotif ada mobil yang dilengkapi dengan sistem parkir otomatis tanpasopir, AB! 6anti lock braking system5, acti%e suspension system, dsb. Dalamdunia industri, perdagangan dan gedung"gedung perkantoran dikenal berbagai

peralatan otomatis seperti pintu otomatis, lift, eskalator, mesin fotokopi, danmasih banyak lagi.

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '#Hal. 1 -7



46/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

Dengan berkembangnya ilmu di bidang control cerdas 6intelligentcontrol5 maka dikenal pula istilah intelligent mechatronics yang dimaksudkanuntuk mendeskripsikan produk mekatronik yang telah dimuati suatu kecerdasan

buatan. !ebagai contoh, mesin cuci berbasis control fu@@y 6fu@@y control

ashing machine5, mesin penjual minuman otomatis yang dilengkapi sistem%alidasi uang menggunakan metoda jaringan saraf tiruan 6artificial neuralnetork5, dll. !istem printer, scanner dan fotokopi dalam satu alat jugatermasuk dalam kategori ini.

Penelitian mutakhir dalam bidang mekatronik hampir tak dapatdipisahkan dengan penelitian di bidang robotika itu sendiri. !ebagai contoh,ultrasonic motor dan teknologi MCM! 6micro electro mechanical system5 yangdikembangkan untuk pembuatan sistem aktuator berukuran mikro atau lebihkecil dari ( mm 6!imokohbe, &''


47/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

1. en'+ R&$&(

!ecara umum, jenis robot dapat dibedakan dalam 2 kategori, yaitu 4

1..1 N&n-#&$'le R&$&(-obot ini tidak dapat berpindah posisi dari satu tempat ke tempat

lainnya, sehingga robot tersebut hanya dapat menggerakkan beberapa bagiandari tubuhnya dengan fungsi tertentu yang telah dirancang.

*ontoh 4

Robot Industri

Anatomi robot industri secara umum dapat diilustrasikan seperti pada %a#$a!1.2. -obot industri yang diilustrasikan ini adalah robot tangan yang memilikidua lengan 6dilihat dari persendian5, dan pergelangan. Di ujung pergelangan

dapat diinstal berbagai tool sesuai dengan fungsi yang diharapkan. #ikadipandang dari sudut pergerakan maka terdiri dari tiga pergerakan utama, yaitu

badan robot yang dapat berputar ke kiri dan kanan, lengan yang masing"masingdapat bergerak rotasi ke arah atas dan baah, dan gerak pergelangan sesuaidengan sifat tool.

ambar (.&. Anatomi robot industri




48/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

Perangkat pendukung robot industri secara umum dapat diilustrasikandalam %a#$a! 1.) berikut ini. +omponen utamanya terdiri dari 2 bagian, yaitu4

Manipulator

!ensor

Aktuator, dan

+ontroler

ambar (.7. !istem robot industri

Manipulator adalah bagian mekanik yang dapat difungsikan untuk memindah, mengangkat, dan memanipulasi benda kerja. !ensor adalahkomponen berbasis instrumentasi 6pengukuran5 yang berfungsi sebagai

pemberi informasi tentang berbagai keadaan atau kedudukan dari bagian" bagian manipulator. ;utput sensor dapat berupa nilai logika ataupun nilai

analog. Dalam berbagai kasus deasa ini penggunaan kamera sebagai sensor sudah menjadi la@im. ;utput perangkat kamera berupa citra 6image5 harusdiubah dahulu ke besaran digital ataupun analog sesuai dengan kebutuhan.+ajian teknologi tranformasi image ke bentuk biner 6nilai acuan dalam proses

perhitungan komputer5 ini banyak di kaji dalam konteks terpisah, yaitu pengolahan citra 6image processing5.

Aktuator adalah komponen bergerak yang jika dilihat dari prinsip penghasil geraknya dapat di bagi menjadi 7 bagian, yaitu penggerak berbasismotor listrik 6motor D* ser%o, stepper moto, motor A*, dsb.5, penggerak

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '#Hal. 1 - 11

(ogi Per%a)i#

Ab)ura*h%an a+a)


49/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

pneumatik 6berbasis kompresi gas4 udara, nitrogen, dsb.5, dan penggerak hidrolik 6berbasis kompresi benda cair4minak pelumas, dsb.5.

+ontroler adalah rangkaian elektronik berbasis mikroprosesor yang

berfungsi sebagai pengatur seluruh komponen dalam membentuk fungsi kerja.Tipe pengaturan yang bisa diprogramkan mulai dari prinsip pengurut6seGuencer5 yang bekerja sebagai open loop hingga prinsip umpan balik yangmelibatkan kecerdasan buatan.

ambar (.2. ambar -obot Manipulator

- K&n/'%u!a+' Man'ula(&!

!ecara klasik konfigurasi robot manipulator dapat dibagi dalam 2kelompok, yaitu polar, silindris, cartesian dan sendi"lengan 6joint"arm5.(. Polar

Manipulator yang memiliki konfigurasi polar padat di ilustrasikanseperti pada gambar (.


50/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

%ertikal, namun memiliki gerakan yang khas yaitu mampumemanipulasi ruang kerja yang berbentuk bola dengan algoritmagerak yang paling sederhana dibanding tipe konfigurasi yang lain.

ambar (.


51/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

ambar (.>. +onfigurasi silinder

7. *artesian

Manipulator berkonfigurasi *artesian ditunjukkan dalam gambar (.9.+onfigurasi ini secara relatif adalah yang paling kokoh untuk tugasmengangkat beban yang berat. !truktur ini banyak dipakai secara

permanen pada instalasi pabrik, baik untuk mengangkat danmemindah barang produksi maupun untuk mengangkat peralatan"

peralatan berat pabrik ketika melakukan kegiatan instalasi. *rane digalangan kapal juga banyak mengadopsi struktur ini.




52/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

ambar (.9. +onfigurasi *artesian

Pada aplikasi yang sesungguhnya, biasanya struktur penyangga, badan dan lengan dibuat sedemikian rupa hingga tumpuan bebanmerata pada struktur. Misalnya, penyanggah dipasang dari ujung keujung. Mekanik pengangkat di badan menggunakan sistem rantai dansprocket atau sistem belt. Pergerakan lengan dapat menggunakansistem seperti rel di kiri"kanan lengan.

2. !endi"lengan

+onstruksi ini yang paling popular untuk tugas"tugas regular didalam pabrik, terutama untuk dapat melaksanakan fungsi layaknya pekerja pabrik, seperti mengangkat barang dari kon%eyor, mengelas,memasang komponen mur, baut pada produk, dan sebagainya.Dengan tool pergelangan yang khusus struktur lengan"sendi inicocok digunakan untuk menjangkau daerah kerja yang sempitdengan sudut jangkauan yang beragam.

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# Hal. 1 -1;



53/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

ambar (.8. +onfigurasi sendi"lengan

1..1 M&$'le R&$&(

Mobile dapat diartikan bergerak, sehingga robot ini dapat memindahkandirinya dari satu tempat ke tempat lain. -obot ini merupakan robot yang paling

populer dalam dunia penelitian robotika. Dari segi manfaat, robot inidiharapkan dapat membantu manusia dalam melakukan otomasi dalam

transportasi, platform bergerak untuk robot industri , eksplorasi tanpa aak,dan masih banyak lagi.

*ontoh 4

Robot Line Tracker

-obot line tracker merupakan robot yang dapat bergerak mengikuti track

berupa garis hitam setebal H7 cm. 1ntuk membaca garis, robot dilengkapidengan sensor proimity yang dapat membedakan antara garis hitam denganlantai putih. !ensor proimity ini dapat dikalibrasi untuk menyesuaikan

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# Hal. 1 -1:



54/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

pembacaan sensor terhadap kondisi pencahayaan ruangan. !ehingga pembacaan sensor selalu akurat.

Agar pergerakan robot menjadi lebih halus, maka kecepatan robot diatur

sesuai dengan kondisi pembacaan sensor proimity. #ika posisi robotmenyimpang dari garis, maka robot akan melambat. $amun jika robot tepat

berada diatas garis, maka robot akan bergerak cepat. -obot juga dapat kembalike garis pada saat robot terlepas sama sekali dari garis. =al ini bisa dilakukankarena robot selalu mengingat kondisi terakhir pembacaan sensor. #ika terakhir kondisinya adalah disebelah kiri garis, maka robot akan bergerak ke kanan,demikian pula sebaliknya.

Fl'n% R&$&( R&$&( Te!$an%3

-obot yang mampu terbang, robot ini menyerupai pesaat model yang

diprogram khusus untuk memonitor keadaan di tanah dari atas, dan juga untuk

meneruskan komunikasi.

ambar (./ *ontoh Elying -obot 6-obot Terbang5

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# Hal. 1 -1=



55/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

Unde! 4a(e! R&$&( R&$&( dala# a'!3

-obot ini digunakan di baah laut untuk memonitor kondisi baah lautdan juga untuk mengambil sesuatu di baah laut.

ambar (.(' *ontoh 1nder Fater -obot 6-obot Dalam Air5

1..2 K$'na+' M&$'le dan N&n-M&$'le R&$&(

-obot ini merupakan penggabungan dari fungsi"fungsi pada robotmobile dan non"mobile. !ehingga keduanya saling melengkapi dimana robotnonmobile dapat terbantu fungsinya dengan bergerak dari satu tempat ketempat yang lain.




56/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

ambar (.(( *ontoh robot kombinasi Mobile dan $on"mobile

1..) 5u#an&'d

!ebuah robot humanoid adalah robot otonom yang dapat beradaptasidengan perubahan lingkungan atau dirinya sendiri. )ni merupakan perbedaanutama antara jenis humanoid dan jenis robot.

Dalam konteks, robot humanoid dapat mencakup, antara lain4

Dapat meraat dirinya sendiri 6seperti pengisian sumber tenaga sendiri5

Dapat belajar otonom 6belajar atau memiliki kemampuan baru tanpa bantuan dari luar 6manusia5, menyesuaikan diri berdasarkan lingkungandan beradaptasi dengan lingkunganyang baru5

Dapat menghindari hal"hal yang berbahaya bagi manusia, properti, dandirinya sendiri

Dapat berinteraksi dengan manusia dan lingkungan

!eperti robot mekanis lainnya, humanoid mengacu pada komponen dasar sebagai berikut 4 !ensing 6Penginderaan5, Actuating, Planning 6Perencanaan5dan *ontroling 6Pengendalian5. +arena untuk mensimulasikan struktur,

perilaku manusia dan sistem otonomi, sebagian besar robot humanoid lebihkompleks dibandingkan jenis robot lainnya.




57/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

+ompleksitas ini mempengaruhi semua skala robot 6mekanik, ruang,aktu, sistem dan kompleksitas komputasi5, tetapi lebih terlihat pada densitasdaya dan skala kompleksitas sistem. =al pertama, robot humanoid tidak cukupkuat bahkan untuk melompat dan ini terjadi karena kekuatan atau perbandingan

berat tidak sebaik seperti tubuh manusia. Ada algoritma yang sangat baik untuk beberapa bidang konstruksi robot humanoid, tapi sangat sulit untuk menggabungkan semuanya menjadi satu sistem yang efisien 6sistemkompleksitas sangat tinggi5.

ambar (.(& T;!Y T;P); , robot humanoid yang dapat main ping pong

-obot humanoid diciptakan untuk meniru beberapa tugas fisik dan

mental yang sama seperti manusia menjalani kehidupan setiap harinya. Parailmuan dan spesialis dari berbagai bidang termasuk teknik , ilmu kognitif ,dan linguistik menggabungkan upaya mereka untuk menciptakan robot yangmirip dengan manusia. Tujuan ilmuan dan spesialis menciptakan robothumanoid adalah agar robot humanoid dapat memahami kecerdasan akalmanusia dan bertindak layaknya seperti manusia. #ika robot humanoid mampumelakukannya, mereka akhirnya bisa bekerja dalam kohesi dengan manusiauntuk menciptakan masa depan yang lebih produktif dan berkualitas tinggi.Manfaat lain yang penting untuk mengembangkan robot humanoid adalahuntuk memahami tubuh manusia biologis dan proses mental, dari yangsederhana hingga yang berjalan dengan konsep kesadaran dan spiritualitas.

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# Hal. 1 - 20 (ogi Per%a)i#

Ab)ura*h%an a+a)


58/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

Dalam perencanaan dan pengendalian antara robot humanoid denganrobot jenis lain 6seperti robot industri5 memiliki perbedaan yaitu bahagerakan robot harus menyerupai manusia, dengan menggunakan penggerak

berkaki, terutama biped kiprah. Perencanaan ideal untuk gerakan robot

humanoid saat berjalan normal harus menghasilkan konsumsi energi minimum,seperti seperti halnya tubuh manusia. 1ntuk alasan ini, studi tentang dinamikadan kontrol dari jenis struktur menjadi lebih penting.

1ntuk menjaga keseimbangan dinamis selama berjalan, robotmembutuhkan informasi tentang gaya kontak saat ini dan gerakannya yangdiinginkan. !olusi untuk masalah ini bergantung pada konsep utama, IeroMoment Point 6IMP5.

+arakteristik lain tentang robot humanoid adalah baha mereka bergerak, mengumpulkan informasi 6menggunakan sensor5 pada Jdunia nyataJ

dan berinteraksi dengan itu, mereka tidak tinggal tetap seperti manipulator pabrik dan robot lain yang bekerja di lingkungan yang sangat terstruktur.Perencanaan dan Pengendalian harus fokus tentang deteksi self"collision,

perencanaan jalur dan penghindaran rintangan untuk memungkinkanhumanoids untuk bergerak dalam lingkungan yang kompleks.

Ada fitur dalam tubuh manusia yang belum dapat ditemukan di robothumanoid. Mereka mencakup struktur dengan fleksibilitas %ariabel, yangmemberikan keselamatan 6untuk robot itu sendiri dan kepada orang"orang5, danredundansi gerakan, yaitu lebih derajat kebebasan dan karena itu ketersediaantugas lebar. Meskipun karakteristik ini diinginkan untuk robot humanoid,

mereka akan membaa kerumitan yang lebih dan masalah baru untuk perencanaan dan kontrol.

1.6 S'+(e# K&n(!&l R&$&('" !istem kontrol robotik pada dasarnya terbagi dua kleompok, yaitu sistem

kontrol loop terbuka6open loop5 dan loop tertutup 6close loop5.

Diagram kontrol loop terbuka pada sistem robot dapat dinyatakan dalam

gambar (.(7 berikut ini.

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '#

Hal. 1 -21



59/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

Gambar 1.13 Kontrol robot loop terbuka

+ontrol loop terbuka atau umpan maju 6 feedforard control5 dapat

dinyatakan sebgai sistem kontrol yang outputnya tidak diperhitungkan ulang

oleh kontroler.+eadaan apakah robot benar"benar telah mencapai target seperti

yang dikehendaki sesuai referensi, adalah tidak dapat mempengaruhi kinerja

kontroler. +ontrol ini sesuai untuk sistem operasi robot yang memiliki akuator

yang beroperasi berdasarkan umpan logika berbasis konfigurasi langkah sesuai

urutan, misalnya stepper motor. !tepper motor tidak perlu dipasangi sensor

pada porosnya untukmengetahui posisi akhir. #ika dalam keadaan berfungsi

dengan baik dan tidak ada masalah beban lebih maka stepper motor akan

berputar sesuai dengan perintah kontroler dan mencapai posisi target dengan

tepat.

Perlu di garis baahi disini baha kontrol sekuensi 6urutan5 dalam gerak

robot dalam suatu tugas yang lengkap, misalnya memiliki urutan sebagai

berikut4 menuju ke posisi obyek, mengankat obyekmemindah obyek ke posisi

tertentu, dan meletakkan obyek adalah tidak selalu semua langkah operasi ini

termasuk dalam kontrol loop terbuka. Dapat saja langkah menuju posis obyek

dan memindah obyek menuju posisi akhir adalah gerakgerak berdasarkan loop

tertutup. !edangkan yang lainnya adalah loop terbuka berdasarkan perintah

langkah berbasis delay.

+ontrol robot loop tertutup dapat dinyatakan seperti dalam ambar (.(2.




60/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

Gambar 1.14 Kontrol robot loop tertutup

Pada gambar di atas, jika hasil gerak aktual telah sama dengan referensi

maka input kontroler akan nol. Artinya kontroler tidak lagi memberikan sinyal

akurasi kepada robot karena target akhir perintah gerak telah diperoleh. Makin

kecil error terhitung maka makin kecil pula sinyal pengemudian kontroler

terhadap robot. !ampai akhirnya mencapai kondisi tenang6steady state5.

-eferensi gerak dan gerak aktual dapat berupa posisi6biasanya

didefinisikan melalui kedudukan ujung lengan terakhir3end of effector5,

kecepatan, akselerasi, atau gabungan di antaranya. +ontrol bersifat kon%ergen

jika dalam rentang aktu pengontrollan nilai error menuju nol, dan keadaan

dikatakan stabil jika setelah kon%ergen kotroler mampu menjaga agar error

selalu nol. Dua pengertian dasarK kon%ergen dan stabil, adalah sangat penting

dalam kontrol loop tertutup. !tabil dan kon%ergen diukur dari sifat

referensinya. Posisi akhir dianggap kon%ergen bila makin lama gerakan makin

perlahan dan akhirnya diam pada posisi seperti yang dikehendaki referensi, dan

dikatakan stabil jika posisi akhir yang diam ini dapat dipertahankan dalam

masa"masa berikutnya. #ika referensinya adalah kecepatan maka disebut stabil

jika pada keadaan tenang kecepatan akhirnya adalah sama dengan referensi

6atau mendekati5 dan kontroler mampu menjaga L kesamaan0 ini pada masa"

masa berikutnya. Dalam hal kecepatan, keadaan tenang yang dimaksud adalah

bukan berarti output kontroler bernilai nol6tegangan nol ?olt5 seperti keadaan

sesungguhnya pada kontrol posisi, namun kontroler tidak lagi memberikan

penguatan 6amplify5 atau pelemahan 6attenuate5 pada akuator. Demikian jugaR. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '#

bila referensinya adalah percepatan 6akselerasi5. Pembahasan yang lebih detil (ogi Per%a)i# Ab)ura*h%an a+a) Hal. 1 -25


61/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

tentang hal ini diterangkan melalui contoh"contoh praktis di Bab"bab

berikutnya.

1.6.1 Se"'la+ (en(an% en%%unaan T!an+/&!#a+' Lala,e

Mendalami kontrol robotik secara teoritis memerlukan dasar"dasar

pemahaman tentang sistem sinyal. !emua gerakan yang diasumsikan sebagai

%isualisasi operasi robot berbasis aktu yang berjalan dapat dinyatakan sebagai

fungsi sinyal. Artinya , karakteristik input6referensi5, sistem kontroler . sistem

dikontrol, dan output dapat dinyatakan dalam persamaan matematik yang

merepresentasikan sifat atau respon terhadap perubahan aktu.

Transformasi :aplace adalah salah satu metoda untuk menyatakan

persamaan sinyal dalam fungsi aktu . Metoda ini sangat berguna dalamanalisa sinyal untuk kontrol robotik selain metodea baku yang lain 6representasi

Eourier, dan transformasi Z 5. Bentuk dasar ekspresi matematikanya adalah

sebagai berikut.

6(.(5

Dengan pendekatan ini jika L{x(t)} = X(s) dengan asumsi nila pada

kondisi aal adalah nol, maka L{x(t)=sX(s). Demikian juga maka L{ (t)} = ẋ

s(sX(s)). #ika x(t) adalah fungsi dari posisi , (t) ẋ adalah kecepatan , dan (t) ẍadalah percepatan maka peggunaan transformais :aplace untuk menyatakan

hubungan ini dapat diilustrasikan seperti dalam ambar (.(> berikut ini.

Gambar 1.15 Penunaan trans!ormas" Lapla#e




62/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

!ebagai contoh kita bahas sebuah robot lengan yang memiliki lengan

tunggal atau satu sendi. Akuatornya adalah sebuah motor D* sedang sensornya

adalah potensiometer. )llustrasinya diberikan dalam ambar (.(9 berikut ini.

Gambar 1.1$ %obot &anan 'atu 'en"

-obot diatas dapat dikontrol berdasarkan posisi, kecepatan dan

percepatan. Di sebelah kanan gerakan lengan diilustrasikan dapat membentuk

gerakan searah dan berlaanan dengan jarum jam. Posisi gerakan dinyatakan

oleh . Diagram kontrolnya dapat dinyatakan seperti gambar (.(9 berikut ini.

Gambar 1.1* +"aram Kontrol %obot &anan 'atu 'en"

Dalam gambar, re! adalah posisi referensi 6dalam radian5, re! adalah

posisi aktul, , adalah arus motor . Ktn adalah konstanta motor, adalah torsi

yang dihasilkan poros motor , act adalah percepatan sudut aktual , act adalah

Rkecepatan.u!ri"anto#sudutHustina$ati#aktual,Ar"danBi%aa#t K#

Rigathiadalah.& posisi.'# aktual. (ogi Per%a)i# Ab)ura*h%an

a+a)

Hal. 1 -2;


63/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

ambar (.(9 diatas sebenarnya tidak berbeda dengan ilustrasi pada

gambar (.(2. Blok kontroler pada gambar (.(2 dinyatakan sebgai sitem

kontroler pada ambar (.(9 dapat memberikan penjelasan yang lebih rinci

tentang fenomena kontrol yang sesungguhnyaterjadi. Pemberian torsi oleh

motor pada lengan robot memberikan dampak dinamik pada percepatan sudut,

kecepatan sudut dan posisi ujung lengan robot sekaligus.

Dalam aplikasi yang sebenarnya pernyataan pada ambar (.(9

memberika pengertian baha output dari sistem robot 6putaran sudut pada

poros atau sendi lengan dapat dibaca dalam tiga parameter , yaitu percepatan,

kecepatan dan posisi. $amun tiga parameter ini tidak selalu diakomodasikan

dengan pemasngan sensor yang bersesuaian. #ika sensor yang tersedia adlah

sensor posisi saja maka kecepatan dapat diperoleh dengan mengintegrasi

bacaan posisi terhadap aktu sebagai berikut.

6(.&5

Demikian juga, percepatan dapat diperoleh denagn mengintegrasi bacaan

atau perhitungan kecepatan terhadap aktu,

6(.75

1.6.2 K&n(!&l P!&&!+'&nal7 In(e%!al dan De!'*a('/ +embali pada gambar (.(2. !ekarang akan kita gambar ulang dalam

bentuk pernyataan standar dalam sistem kontrol seperti dalam gambar (.(8.

dalam gambar, r adalah input, e adalah error , u adalah sinyal output kontroler,

G(s) adalah kontroler, -(s) adalah dinamik robot, dan adalah output.

!ekarang permasalahannya adalah bagaimana G(s) didesain.

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# Hal. 1 -2:



64/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

Gambar 1.1/ Kontrol robot loop tertutup

K&n(!&l P!&&!+'&nal P!&&!('&nal ,&n(!&l7 P3

+ontroler adalah kontrol P jika G(s) = k , denga k adalah konstanta .

#ika, u=G(s).e maka

u= K p.e

dengan K p adalah kontanta proporsional. K p berlaku sebagai ain 6penguat5

saja tanpa memberikan efek dinamik kepada kinerja kontroler. Dengan

demikian gambar (.(8 dapat dinyatakan ulang sebagai berikut,

Gambar 1.10 Kontrol Propors"onal P

Penggunaan kontrol p memiliki berbagai keterbatasan karena sifat

kontrol yang tidak dinamik ini. Falaupun demikian dalam aplikasi"aplikasi

dasar yang sederhana kontrol P ini cukup mampu untuk mencapai kon%ergensi

meskipun error keadaan tenangnya 6steady"state error5 relatif besar. !ebagaimateri pembelajaran, kontrol P dianggap sangat baik untuk permulaaan.

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# Hal. 1 - 2= (ogi Per%a)i#

Ab)ura*h%an a+a)


65/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

K&n(!&l In(e%!al In(e%!al 8&n(!&l7 I3

#ika G(s) adalah kontrol , maka u dapat dinyatakan sebagai

, K" adalah konstanta integral

6(.


66/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

K$'na+' "&n(!&l P dan I

Dengan sifat dasar kontrol P yang cenderung kon%ergen dan ) yang dapat

memperbaiki respon steady"state maka kombinasi P")dapat memberikan hasil

yang lebih baik. Dalam diagram blok dapt dinyatakan sebagai berikut.

Gambar 1.21 Kontrol Propors"onal,nteral P,

Dari gambar (.&( di atas , persamaan kontroler 6s5 dapat dinyatakan

sebgai berikut,

6(.95

atau

6(.85

K&n(!&l De!'*a('/ De!'*a('*e 8&n(!&l 7 D3

!inyal kontrol u yang dihasilkan oleh kontrol D dapat dinyatakan sebagai,

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# 6(./5

Hal. 1 - 28



67/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

atau

6(.('5

!ehingga G(s) dapat dinyatakan,

6(.((5

Dari persamaan 6(./5 , nampak baha sifat dan kontrol D ini bermain dalam

kontekskecepatan atau rate dari error. Dengan sifat ini ia dapat digunakan

untuk memprediksi error yang akan terjadi . umpan balik yang diberikan adalah

sebanding dengan kecepatan perubahan e(t) sehingga kontroler dapat

mengantisipasi error yang akan terjadi. Dalam blok diagram dapat dinyatakansebagai berikut,

Gambar 1.22 Kontrol er"at"! +

K$'na+' "&n(!&l P7I dan D

Diagram kombinasi ketiga kontrol klasik yang diterangkan di atas dapat

dinyatakan seperti dalam gambar (.&7. Dengan menggabungkan kontrol P,) dan

D maka masing"masing kelebihannya dapat disatukan untuk mendapatkan

kontrol yang ideal.

$amun demikian, suatu sistem kontrol klasik kombinasi , baik P) ataupun

P)D, hanya dapat bekerja baik untuk sistem -(s) yang cenderung linier dalam

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K#


a+a)

Hal. 1 -50


68/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

fungsi aktu. Artinya , persamaan dinamik dari model -(s) yang cenderung

linier dalam fungsi aktu. Artinya , persamaan dinamik dari model -(s) relatif

tidak berubah selama rentang aktu pengontrolan. Padahal kenyataannya ,

tidak ada fenomena sistem riil yang benar"benar linier . bahkan hampir semua

fenomena kontrol mulai dari skala , misalnya kontrol motor D*, hingga skala

sistem besar , misalnya kontrol pesaat terbang tanpa aak , jika dilakukan

permodelan secara rinci dan lengkap adalah sangat tidak liner 6 non liniear5.

!etiap sistem riil selalu berhadapan dengan gangguan 6disturbance5. Motor

selalu bermasalah dengan friksi pada poros , gerabo , perubahan karakteristik

karena temperatur, dll. Pesaat diudara selalu berhadapan dengan tekanan

udara yang berubah"ubah,angin,hujan , dsb

Gambar 1.23 Kontrol P,+

1ntuk kontrol klasik ini , yang dapat dilakukan oleh engineer hanyalah

melakukan pendekatan atau asumsi model sistem secara linier dengan

mengabaikan faktor"faktor nonlinier yang dianggap terlalu sulit untuk

dimodelkan secara matematik. !ehingga +p, +i dan +d yang dipilih 6tuned5

adalah yang dianggap paling tepat 6optimum5 untuk kondisi ideal model.

1.9 Pen%%unaan K&n(!&l 8e!da++ontrol *erdas 6)ntelligent *ontrol5 adalah sistem kontrol yang

berdasarkan algoritma yang dipandang cerdas. +ata )ntelligent control telah

menjadi baku dalam dunia kontrol seetelah berbagai teori dan algoritma

pemrogramman yang dapat meniru kecerdasan manusia berhasil dikajiR. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# Hal. 1 - 51



69/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

dengan baik. Dalam konteks ini kemudian muncul istilah kecerdasan buatan.

+ecerdasan buatan dalam robotik adalah suatu algoritma 6yang dipandang5

cerdas yang diprogramkan ke dalam kontroler robot. Pengertian cerdas di sini

sangat relatif, karena tergantung dari sisi mana seseorang memandang.

Para filsuf diketahui telah memulai ribuan tahun yang lalu mencoba

untuk memahami dua pertanyaan mendasar4 bagaimanakah piikiran manusia itu

bekerja, dan, dapatkah yang bukan"manusia itu berpikirN 6$egne%itsky, &''25.

=ingga sekarang, tak satupun orang mampu menjaab dengan tepat dua

pertanyaan ini. Pernyataan cerdas yang pada dasarnya digunakan untuk

mengukur kemampuan berpikir manusia selalu menjadi perbincangan menarik

karena yang melakukan penilaian cerdas atau tidak adalah juga manusia.

!ementara itu, manusia tetap bercita"cita untuk menularkan kecerdasan

manusia kepada mesin.

Dalam literatur, orang pertama yang dianggap sebagai pionir dalam

mengembangkan mesin cerdas 6intelligence machine5 adalah Alan Turing,

seorang matematikaan asal )nggris yang memulai karir saintifiknya di aal

tahun (/7'"an. Di tahun (/79 ia menulis paper tentang konsep mesin uni%ersal

6uni%ersal machine5. +emudian, selama perang dunia ke"& ia dikenal sebagai

pemain kunci dalam penciptaan Cnigma, sebuah mesin encoding milik militer

#erman, setelah perang, Turing membuat automatic computing engine. )a

dikenal juga sebagai pencipta pertama program komputer untuk bermain catur,

yang kemudian program ini dikembangkan dan dimainkan di komputer Manchester 1ni%ersity. +arya"karyanya ini, yang kemudian dikenal sebagai

Turing Machine, deasa ini masih dapat ditemukan aplikasi"aplikasinya.

Beberapa tulisannya yang berkaitan dengan prediksi perkembangan komputer

di masa datang akhirnya juga ada yang terbukti. Misalnya tentang ramalanya

baha di tahun &'''"an komputer akan mampu melakukan percakapan dengan

manusia. Meski tidak ditemukan dalam paper"paper tentang istilah resmi4

Artificial )ntelligence, namun para peneliti di bidang ini sepakat untuk

menobatkan Turing sebagai orang pertama yang mengembangkan kecerdasan buatan.



a+a)

Hal. 1 -52


70/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

!ecara saintifik, istilah kecerdasan buatan O untuk selanjutnya disebut A)

6 artificial )ntelligence5 O pertama kali diperkenalkan oleh Farren Mc*ulloch,

seorang filsuf dan ahli perobatan dari *olumbia 1ni%ersity , dan Farren Pitts,

seorang matematikaan muda tahun (/27, 6$egne%itsky, &''25. Mereka

mengajukan suatu teori tentang jaringan saraf tiruan 6artificial nueral netork,

A$$5 O untuk selanjutnya disebut sebagia A$$ O baha setiap nuron dapat

dipostulasikan dalam dua keadaan biner , yaitu ;$ dan ;EE. Mereka mencoba

menstimulasikan model neuron ini secara teori dan eksperimen di

:aboratorium. Dari percobaan, telah didemonstrasikan baha model jaringan

syaraf yang mereka ajukan mempunyai kemiripan dengan mesin Turing, dan

setiap fungsi perhitungan dapat diselesaikan melalui jaringan neuron yang

mereka modelkan.

+endati mereka meraih sukses dalam pembuktian aplikasinya, pada

akhirnya melalui eksperimen lanjut diketahui baha model ;$";EE pada

A$$ yang mereka ajukan adalah kurang tepat. +enyataannya, neuron memiliki

karakteristik yang sangat nonlinier yang tidak hanya memiliki keadaan ;$"

;EE saja dalam aktifitasnya. Falau demikian, Mc*ulloch akhirnya dikenal

sebagai orang kedua setelah Turing yang gigih mendalami bidang kecerdasan

buatan dan rekayasa mesin cerdas. Perkembangan A$$ sempat mengalami

masa redup pada tahun (/9'"an. Baru kemudian pada pertengahan (/8'"an ide

ini kembali banyak dikaji oleh para peneliti.

!ementara itu, metoda lain dalam A) yang sama terkenalnya dengan A$$adalah Eu@@y :ogic 6E:5 O untuk selanjutnya ditulis E:. +alau A$$ didisain

berdasarkan kajian cara otak biologis manusiabekerja 6dari dalam5, maka E:

justru merupakan representasi cara berfikir manusia yang nampak dari sisi luar.

#ika A$$ dibuat berdasarkan model biologis teoritis , maka E: dibuat

berdasarkan model pragmatis praktis. E: adalah representasi logika berpikir

manusia yang tertuang dalam bentuk kata"kata.

+ajian saintifik pertama tentang logika berfikir manusia ini

dipublikasikan oleh :uka@eics, seorang filsuf, sekitar tahun (/7'"an. )a




71/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

mengajukan beberapa representasi matematika tentang kekaburan 6fu@@iness5

logika ketika manusia mengungkapkan atau menyatakan penilaian terhadap

tinggi , tua dan panas 6tall,old hot5. #ika logika klasik hanya menyatakan (

atau ' , ya taua tidak , maka ia mencoba mengembangkan pernyataan ini

dengan menambah faktor kepercayaan 6truth %alue5 diantara ' dan (.

Di tahun (/>< , :otfi Iadeh , seorang profesor di 1ni%ersity of

*alifornia , Berkeley 1!, mempublikasikan papernya yang terkenal , Eu@@y

!ets . Penelitian"penelitian tentang E: dan Eu@@y system dalam A) yang

berkembang deasa ini hampir selalu menyebutkan papaer @adeh itulah

sebagai basis pijakannya. )a mampu menjabarkan E: dengan pernyataan

matematik dan %isual yang relatif mudah untuk dipahami. +arena basis kajian

E: ini kental berkaitan dengan sistem kontrol 6Iadeh adalah profesor dibidang

teknik elektro 5 maka pernyataan matematiknya banyak dikembangkan dalamkonteks pemrograman komputer.

Metoda A) lain yang juga berkembang adalah algoritma genetik 6genetic

algorithm , A5 O untuk selanjtnya disebut A. Dalam pemrograman

komputer, aplikasi A ini dikenal sebagai pemrograman berbasis teori e%olusi

6e%olutionary computation , C*5 O untuk selanjutnya disebut sebagai C* .

+onsep C* ini publikasikan pertama kali oleh =oland 6(/9


72/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

sama baiknya. $amun demikian, banyak peneliti yang menggunakan metoda

bit string dalam kajian"kajian C* deasa ini.

Aplikasi A) dalam kontrol robotik dapat iidlustrasikan sebagai berikut,

Gambar 1.24 Kontrol robot loop tertutup berbas"s 6,

Penggunaan A) dalam kontroler dilakukan untuk mendapatkan sifat

dinamik kontroler secara cerdas. !eperti telah dijelaskan di muka, secaraklasik, kontrol P,),D atau kombinasi, tidak dapat melakukan adaptasi terhadap

perubahan dinamik sistem selama operasi karena parameter P, ) dan D itu

secara teoritis hanya mapu memberikan efek kontrol terbaik pada kondisi

sistem yang sama ketika parameter tersebut di"tune. Disinilah kemudian

dikatakan baha kontrol klasik ini belum cerdas karena belum mampu

mengakomodasi sifat"sifat nonlinieritas atau perubahan"perubahan dinamik ,

baik pada sistem robot itu sendiri maupun gangguan lingkungan.

Banyak kajian tentang bagaimana membuat P,) dan D menjadi dinamis ,

seperti misalnya kontrol adaptif, namun disini hanya akan dibahas tentangrekayasa bagaiman membuat sistem kontrol bersifat cerdas melalui

pendekatan Opendekatan A) yang populer, seperti A$$, E: dan C* atau A.

ambar (.&2 mengilustrasikan tentang A) yang diinstal secara langsung

sebagai kontroler sistem robot . Dalam aplikasi lain, A) juga dapat digunakan

untuk membuat proses identifikasi model dari sistem robot , model lingkungan

atau gangguan, model dari tugas robot 6task5 seperti membuat rencana

trajektori, dan sebagainya. Dalam hal ini konsep A) tidak digunakan secara

langsung 6direct5 ke dalam kontroler, namun lebih bersifat tak langsung6indirect5.



a+a)

Hal. 1 -5;


73/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

1.: SENSOR

!ebuah sensor adalah sebuah perangkat yang mengukur beberapa atributlingkungan. Menjadi salah satu dari tiga hal terpenting dalam robotika 6selain

perencanaan dan pengendalian5, sensor berperan penting dalam paradigmarobot .

E;(e!&,e('*e Sen+&!

Cterocepti%e sensor memberikan informasi tentang lingkungan sekitar.Memungkinkan pada robot untuk berinteraksi dengan dunia. !ensor eterocepti%e diklasifikasikan menurut fungsi mereka.

!ensor jarak digunakan untuk mengukur jarak relatif 6kisaran5 antarasensor dan objek dalam lingkungan. !ensor jarak melakukan tugas yang sama

dengan indera taktil yang dilakukan pada manusia. Ada jenis lain pengukuran jarak, seperti laser , penggunaan kamera, atau proyeksi grid, garis berarnaatau pola titik untuk mengamati bagaimana pola terdistorsi oleh lingkungan.1ntuk pendekatan pada akal manusia, robot humanoid dapat menggunakansonars dan sensor infra merah, atau sensor taktil seperti sensor bump, kumis6atau antena5, kapasitif dan sensor pie@oresistif.

Array tactels dapat digunakan untuk menyediakan data tentang apa yangtelah tersentuh. The =and !hado menggunakan sebuah array 72 tactels yangdiatur di baah poliuretan kulit pada setiap ujung jari. !ensor taktil jugamemberikan informasi tentang kekuatan dan torsi yang ditransfer antara robot

dan benda lainnya.

!ensor ?ision mengacu pada pengolahan data dari setiap modalitas yangmenggunakan spektrum elektromagnetik untuk menghasilkan gambar. Dalamrobot humanoid ini digunakan untuk mengenali objek dan menentukan sifatmereka. !ensor %ision bekerja paling mirip dengan mata manusia. !ebagian

besar robot humanoid menggunakan **D kamera sebagai sensor penglihatan.

!ensor suara memungkinkan robot humanoid untuk mendengar pidatodan suara lingkungan, dan tampil sebagai telinga manusia. Mikrofon yang

biasanya digunakan untuk fungsi ini.



a+a)

H

a


74/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

1.< AKTUATOR

Aktuator adalah motor yang bertanggung jaab untuk pergerakan robot.-obot humanoid yang dibangun sedemikian rupa sehingga mereka dapat

meniru pergerakan tubuh manusia, sehingga mereka menggunakan aktuator yang melakukan seperti otot"otot dan sendi, meskipun dengan struktur yang

berbeda. 1ntuk mencapai efek yang sama seperti gerakan manusia, robothumanoid menggunakan aktuator beserta rotari. Aktuator dapat berupa listrik,

pneumatik , hidrolik, pie@oelektrik atau ultrasonik .

=idrolik dan aktuator listrik memiliki pergerakan yang sangat kaku danhanya dapat dibuat untuk bergerak dengan cara yang sesuai denganmenggunakan comple feedback control strategies. !ementara listrik aktuator motor tanpa keping lebih cocok untuk kecepatan yang tinggi dan aplikasi bebanrendah, sehingga hidrolik beroperasi dengan baik pada kecepatan rendah dan

aplikasi beban tinggi.

Aktuator pie@oelectric menghasilkan gerakan kecil dengan kemampuankekuatan tinggi ketika tegangan diberikan. Aktuator pie@oelectric dapatdigunakan untuk penentuan posisi gerak yang tepat dan untuk menghasilkanmaupun penanganan dengan kekuatan yang tinggi atau tekanan dalam situasistatis atau dinamis.

Aktuator ultrasonik dirancang untuk menghasilkan gerakan dalam urutanmikrometer pada frekuensi ultrasonik 6lebih dari &' k=@5. Aktuator ultrasonik

berguna untuk mengendalikan getaran, aplikasi positioning dan sitching

cepat.

Pneumatik aktuator beroperasi berdasarkan gas kompresibilitas . +arenadapat meningkat, dapat memperluas sepanjang sumbu, dan dapat mengempis.#ika salah satu ujung tetap, maka yang lain akan bergerak dalam linier lintasan

. Aktuator ini digunakan untuk kecepatan rendah dan aplikasi beban rendah 3menengah. Aktuator pneumatik terdiri dari 4 silinder , bello , mesin

pneumatik, motor stepper pneumatik dan otot"otot buatan pneumatik.

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '# Hal. 1 -5=



75/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

1.= In(e!a"+' Manu+'a dan R&$&(+ehadiran robot dalam kehidupan manusia semakin hari disadari

semakin banyak manfaatnya. -obotika tidak lagi dipandang sebagai ilmu yang berkembang hanya dalam konteks teknologi 6fisik5 saja, namun semakin hari

semakin banyak masalah yang berkaitan dengan lingkungan hidup manusiayang perlu juga diambil perhatian.

!eperti telah diketahui, robot berkembang dari aplikasi"aplikasi diindustri dalam struktur lingkungan yang lebih dikondisikan sebagai kaasan

pabrik. !ehingga robot lebih banyak didisain dalam bentuk yang relatif khassesuai dengan kebutuhan pabrik, seperti manipulator, dan kebanyakan tidak

bersifat mobile atau tidak otonomous. $amun kehadiran robot di lingkunganyang bersifat lebih fleksibel, seperti misalnya rumah sakit, rumah tangga,

perkantoran, eksplorasi hutan, dan pembangunan kaasan"kaasan berbahaya6plant nuklir, kimia, dsb.5 telah membuat manusia harus menata ulang definisi,

konstruksi dan fungsi robot. +eadaan ini telah menempatkan robot sebagaikehidupan keseharian sehingga dikenal istilah human"robot interaction.

)nteraksi antara manusia dengan robot atau mesin 6human"machineinteractions5 dapat dinyatakan dalam 7 tingkatan, yaitu4

Manusia sebagai kontroler robot sepenuhnya,

Manusia sebagai manager dari operasi robot, dan

Manusia dan robot berada dalam kesetaraan.

Dalam dunia industri, faktor interaksi antara manusia dan mesin sangat penting. Makin sedikit ketergantungan mesin terhadap manusia maka secara

relatif makin tinggi tingkat otomasinya. Pada gilirannya biaya produksi untuk membayar keahlian manusia dapat dikurangi dan digantikan oleh mesin

6robot5. Perangkat yang digunakan dalam interaksi ini dikenal sebagai human"machine interface. )nterface dapat berupa perangkat keras ataupun perangkatlunak.

)nteraksi yang paling dasar antara manusia dengan robot adalah interaksiyang menempatkan manusia sebagai pengontrol gerakan robot sepenuhnya.Dalam hal ini biasanya robot tidak memiliki kemampuan untuk melakukansendiri segala gerakan. !emua titik aktuator hanya dapat digerakan melaluiperintah operator atau manusia. -obot hampir tidak lagi memerlukan sensor

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '#

Hal. 1 - 57 (ogi Per%a)i#

Ab)ura*h%an a+a)


76/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

pada sendi"sendi ataupun pergerakan. Dengan campur tangan manusia ini maka

pergerakan robot dapat langsung dideteksi secara %isual melalui penglihatan

mata. !ensor secara perangkat keras yang diperlukan mungkin hanya berupasitch pembatas 6limit sitch5 untuk menghindari gerakan yang berbahaya

atau di luar kontrol. *ara ini dikenal sebagai pengendalian robot menggunakanremote control, baik secara ireless 6tanpa kabel5 maupun menggunakan kabel.

ambar (.&< !istem -emote *ontrol

!ecara umum sistem remote control dapat diilustrasikan seperti Ga#$a!1.26. Mata menggantikan fungsi sensor, sedangkan tangan menggantikan

fungsi pemberi sinyal control kepada aktuator.

Ga#$a! 1.29 menunjukkan sebuah robot manipulator yang dikontrolsepenuhnya oleh operator melalui kabel 6cable remote control5.




77/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

ambar (.&> !istem -emote *ontrol pada manipulator

Pada panel 6boks5, kontrol yang dipegang oleh operator terdapat tombol"tombol untuk mengontrol seluruh pergerakan sendi robot. -obot jenis remote

control ini banyak digunakan untuk tugas yang sangat rumit yang jika dibuatsecara otomatis terlalu banyak kendala yang dihadapi. !alain itu disain dengan

sistem remote dapat menekan pembiayaan dalam in%estasi maupun dalam hal

biaya pemrograman 6computational cost5. Dengan cara ini pula sifat cerdas

tidak perlu dituangkan dalam sistem perangkat keras kontroler karena tugasberfikir diambil alih oleh operator.

*ontoh klasik dalam bentuk permainan, misalnya robot manual yangdigunakan dalam kompetisi atau kontes robot 6-obocon5. !pesifikasi manualmenunjukkan baha robot dikontrol sepenuhnya secara manual oleh operator.Falaupun manual atau tidak otomatis, dengan mempertimbangkan baha

manusia atau operator adalah termasuk dalam sistem robot secara keseluruhanmaka fungsi atau kinerja robot itu dapat bersifat cerdas tergantung

kecerdasan atau keahlian sang operator.

*ontoh aplikasi yang lain dapat dijumpai dalam peralatan militer. -obot penjinak bom 6bom disposal robot5 justru dianggap lebih aman jikadikendalikan oleh operator. !etidaknya hingga sekarang, masih belum dijumpairobot penjinak bom yang sepenuhnya dapat bergerak secara otomatis.Alasannya adalah baha penggunaan robot otomatis dapat lebih mencelakakan

jika robot gagal berfungsi dan dapat bertindak liar.

R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '#Hal. 1 -60



78/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

Pada tingkatan berikutnya, manusia bertindak sebagai manajer bagi

robot. Tugas secara detil dilakukan sendiri oleh robot, sedangkan tugas secara

keseluruhan diatur oleh operator. Dalam hal tertentu robot sudah dimuati

kemampuan kontrol otomatis 6umpan balik5, seperti kontrol posisi setiap sendi,

kontrol kecepatan rotasi dan kontrol torsi 6reaktif terhadap pembebanan5.Dalam segi operasional, dalam tugas"tugas tertentu robot dalam kelas ini masih

memerlukan arahan dari operator. Misalnya, dalam hal penentuan trajektori

dari suatu manipulator. ;perator dapat memprogram secara off"line. erakan

ujung lengan dilatih dengan menggerakkan secara manual menuju sasaran.

Pada saat yang sama kontroler merekam trajektori ini. !etelah proses pelatihan

selesai, robot dapat di"run secara mandiri.

+onteks interaksi manusia dengan robot dalam kesetaraan 6dengantentunya tetap berpegang pada prinsip baha robot adalah pembantu manusia5

perlu dijabarkan lebih rinci dengan beberapa alasan yang dapat ditunjukkan

seperti dalam tabel berikut ini.

Ta$el 1.1. !pesifikasi kemampuan bekerja manusia %s robot

Manusia -obot

Mudah le('h Tidak pernah letih

Ku!an% !e+'+'

Kual'(a+ "e!a ('da" +(a$'l

Pen%ala#an $ana" dan d'na#'+

Pen%e(ahuan $e!+'/a( %l&$al

Men%e!(' (u%a+ +e,a!a ala#'#udah $e!ada(a+'3

!angat presisi

+ualitas kerja stabil

!ukar dibuat dinamis dalammengakomodasikan pengalaman

kerjaPengetahuan tergantung program

+emampuan beradaptasi sangatterbatas

Dengan memperhatikan masing"masing kelebihan dan kekurangan maka

manfaat akan lebih besar jika manusia dan robot dapat berkolaborasi. Dalam

hal ini, karena manusia berada pada posisi sebagai tuan maka beberapa

keunggulan sebagai epert sepertinya dapat dijadikan sebagai bahan ajar

dalam membuat robot lebih pintar seperti manusia melalui komunikasi.

Dengan demikian robot tidak perlu dibuat sangat canggih 6karena sangatmahal5, namun cukup diberi kemampuan dapat menerima pengajaran terus"R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K#


a+a)

Hal. 1 -61


79/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

menerus dari manusia. +emampuan dasar robot otonomous, seperti na%igasi6gerak mobile5 dan manipulasi 6gerak tangan5 tetap harus ada.

!edangkan tugas apa yang harus dikerjakan robot ini dan dengan cara

bagaimana, akan diarahkan oleh manusia3operator melalui interaksi dankomunikasi. #adi, robot harus diprogram agar mampu melakukan interaksidengan manusia dan dapat memahami pengetahuan yang di"supply olehmanusia selama dalam proses pengajaran atau pemberian perintah. Prosedur dan media interaksi ini dapat berupa sinyal frekuensi radio, suara, gambar 6?isual5, sentuhan 6tangan dan badan5, dan sebagainya. ;leh karena itu, robotideal yang dapat melakukan interaksi dengan manusia setidaknya harusmemiliki kemampuan panca indra seperti pada manusia.




80/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

La('han

(. Apa yang dimaksud dengan -obot dan -obotika, #elaskan berikut contohnya

&. !ebutkan dan jelaskan aplikasi atau penerapan robot dalam berbagai bidang yang ada hingga saat ini

7. Disiplin ilmu apa saja yang terkait dengan robotika dan apa peranan bidang ilm tersebut dalam menunjang kemajuan robotikaN

2. !ebutkan dan jelaskan komponen"komponen utama dari sebuah robot

. Apa yang dimaksud dengan sensor dan aktuator berikancontohnya masing"masingN

9. #elaskan perbedaan antara kontrol 4 proporsional, integral dan deri%ati%e

8. !ebutkan dan jelaskan tiga tingkatan interkasi antara manusia dan robot




81/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

REFERENSI

http433ekstrarobotik.tripod.com3id7.html

http433en.ikipedia.org3iki3=umanoidQrobot

http433nestekno.blogspot.com3&''/3'&3fungsi"robot.html

Agilent.6(///5. 7uarature +e#oer89ounter ,nter!a#e ,9s. &e#:n"#al +ata,

Agilent Technologies, )nc., http433.semiconductor.agilent.com

Analog De%ices. 6(///5. 6+XL15 +atas:eet , Analog De%ices, )nc.,

http433.analog.com

Applied Measurement. 6(//85. ;"n"ature 'er"es Lmbee %obot"#s ;ob"le %obot +es"n an 6ppl"#at"ons

?"t: >mbee 'stems.BukuTeks. Berlin4 !pringer ?erlag Berlin =eidelberg,

)nc.

Dinsmore. 6(///5. +atas:eet +"nsmore 6nalo 'ensor @o. 1525 Dinsmore

)nstrument *o., http433dinsmoregroup.com3dico

=oneyell.6&''


82/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

BAB II

TEKNIK PEMROGRAMAN ROBOT

2.1. Pendahuluan

Pada bab ini akan dibahas struktur pemrograman bahasa * dan Assembly,sekilas tentang code %ision A?-. !istem instalasi code %ision, membuat projectdan kompilasi pada code %ision A?-. Debugging, donloader dan uploader serta contoh program.

2.2. Se"'la+ S(!u"(u! Baha+a 8

!truktur penulisan bahasa * secara umum terdiri atas empat blok, yaitu 4

(. =eader,

&. Deklarasi konstanta global atau %ariabel,

7. Eungsi dan prosedur

2. Program utama

!ecara umum, pemrograman * paling sederhana dilakukan dengan hanyamenuliskan program utamanya saja, yaitu 4

void main (void)

{

…




83/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

A. 5EADER

=eader berisi include file 6.he5, yaitu library 6pustaka5 yang akandigunakan dalam pemrograman.

28 to &(29287>29

' to 2&/2/>9&/<

"&(29287>28 to &(29287>29

±(.(9


84/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

+husus untuk tipe data b"t hanya bisa dideklarasikan untuk %ariabel global.

8. KONSTANTA

Penulisan konstanta adalah sebagai berikut4

)nteger atau lng integer dapat ditulis dengan format desimal 6contoh (&725, biner dengan alan 0$ contoh 6'b('(''(5, heksadesimal dengan aalan 0;6contoh 'ff5 atau oktal dengan aalan 0 6'9995.

1nsigned integer ditulis dengan diakhiri U 6contoh (''''15.

:ong integer diulis dengan diakhiri L 6contoh//:5

1nsigned long integer ditulis dengan diakhiri UL 6contoh //1:5Eloating point ditulis dengan diakhiri F 6contoh (.&72E5

+arakter konstanta harus dituliskan dalam tanda kutip 6contoh RaR5,

sedangkan konstanta string harus dalam tanda kutip dua 6contoh !aya Belajar

*5.

D. LABEL7 VARIABEL7 FUNGSI

)dentifikasi label, %ariabel dan fungsi dapat berupa huruf 6A....I, a...@5dan angka 6'.../5, juga karakter underscore 6 Q 5. Meskipun begitu identifikasihanya bisa dimulai dengan huruf ataun karakter underscore. Yang lebih pentinglagi, identifikasi ini 9ase "s s"n"!"#ant , yaitu huruf besar dan kecil berbeda.Misal, ar"abel1 tidak sama


85/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

+omentar diaali dengan tanda R3SR dan diakhiri dengan RS3R.

!edangkan komentar satu baris bisa dengan tanda R33R.


86/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

*ontoh4

# = a A bB

Ada tiga operand 6a, b dan c5 dan dua operator 6 dan U5.

;perator dalam * dibagi menjadi 7 kelompok, yaitu4

(. 1nary

;perator yang beroperasi pada satu operand, misal4 "n.

&. Binary

;perator yang beroperasi pada dua operand, misal4 a"n.

7. Ternary

;perator yang memerlukan tiga atau lebih operand,

misal4 a6bSc5Ud.

5. ARITMATIKA

Tabel &.& Aritmatika

!imbol *ontoh Aritmatika

+ caUb PenjumlahannnU&

- ca"b Pengurangannn"&

UU UUi +enaikan6increment, sama dengan iiU(

- ""iPenurunan6decrement, sama dengan ii"(

* caSb PerkaliannnS&

3 ca3b Pembagian

nn3&R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &. '#

Hal. 2 -;



87/150

PHK-I 2010 Buku Ajar

Robotika

V sisaaV Menghasilkan sisa dari pembagian. A dan b bilangan bulat

b

ab Pemberian nilai

U aU& Penambahan suatu nilai pada suatu %ariabel yang sudah adasebelumnya. !ama dengan aaU&

" a"& Pengurangan suatu nilai pada suatu %ariabel yang sudah ada

sebelumnya. !ama dengan aa"&

S aS& Pengalian suatu nilai pada suatu %ariabel yang sudah ada

sebelumnya. !ama dengan aaS&

3 a3& Pembagian dari suatu nilai pada suatu %ariabel yang sudah ada

sebelumnya. !ama dengan aa3&

V a3& !isa dari suatu nilai pada suatu %ariabel yang sudah ada

sebelumnya yang dibagi oleh nilai atau %ariabel lain. !amadengan aa3&

S Spointer Menunjukkan isi dari pointer

I. SIMBOL

Tabel &.7 !imbol

S#$&l 8&n(&h L&%'"a Pe#$and'n%

if6ab5 :ogika sama dengan, digunakan untuk pembanding.

Menghasilkan nilai true jika a b.

if6ab5 Tidak sama dengan. Menghasilkan nilai true jika a W b.

if6aXb5 :ogika lebih kecil dari. Menghasilkan nilai true jika a X b.X

if6aXb5 :ogika lebih kecil sama dengan dari. Menghasilkan nilai trueX

jika a b.

if6aZb5 :ogika lebih besar dari. Menghasilkan nilai true jika a Z b.Z

if6aZb5 :ogika lebih besar sama dengan dari. Menghasilkan nilaiZ

true jika [ b.R. u!ri"anto# Hustina$ati# Ar" Bi%a K# Rigathi. &.'#

Hal. 2 -



88/150

PHK-I 2010 BukuAjar

Robotika

)f6a5 $;T

if6ab ac5 A$D

if6ab \ \ ac5 ;- \ \

. MANIPULASI BIT

Tabel &.2 Manipulasi bit

] a]b *omplement b((''Ka''((

& c a bA$D untuk manipulasi bit. a((''K b(''(K maka c('''

\ ca \ b ;- untuk manipulasi bit. a((''K b(''(K maka c(('(

ca ^ b _;- untuk manipulasi bit. a((''K b(''(K makac'('(.^

< ca XX n!hift left, manipulasi bit menggeser ke kiri sejauh n bit. a(('(Kn&K maka c(('(''

> * a ZZ n!hift -ight, manipulasi bit menggeser ke kiri sejauh n bit.

Documents

Buku Roborttika Part1dgf