ROBOTIKA ~ Belajar ngeblog

PENGERTIAN ROBOTIKA

Istilah robot berawal bahasa Cheko robota yang berarti pekerja yang tidak mengenal lelah atau bosan. Sedangkan secara terminologi, arti yang paling tepat dengan istilah robot mengandung pengertian System atau alat yang digunakan untuk menggantikan kinerja manusia secara otomatis. Robotika adalah satu cabang teknologi yang berhubungan dengan desain, konstruksi, operasi, disposisi struktural, pembuatan, dan aplikasi dari robot.Robotika terkait denganilmu pengetahuan bidang elektronika, mesin, mekanika, dan perangkat lunak komputer.

Robot yang dibuat manusia tidak boleh bertentangan dengan Laws of Robotics yang dikemukakan oleh Isaac Asimov. Di kalangan umum pengertian robot selalu dikaitkan dengan “makhluk hidup” berbentuk orang maupun binatang yang terbuat dari logam dan bertenaga listrik (mesin). Sementara itu dalam arti luas robot Adalah suatu alat yang dalam batas-batas tertentu dapat bekerja sendiri (otomatis) sesuai dengan perintah yang sudah diberikan oleh perancangnya. Dengan pengertian ini sangat erat hubungan antara robot dan otomatisasi sehingga dapat dipahami bahwa hampir setiap aktivitas kehidupan modern makin tergantung pada robot dan otomatisasi.[1]

SEJARAH PERKEMBANGAN ROBOTIKA

Perkembangan robotika pada awalnya bukan dari disiplin elektronika melainkan bersal dari ilmuwan biologi dan pengarang cerita novel maupun pertunjukan drama pada sekitar abad XVIII. Para ilmuwan biologi pada saat itu ingin menciptakan makhluk yang mempunyai karakteristik seperti yang mereka inginkan dan menuruti segala apa apa yang mereka perintahkan, dan sampai sekarang makhluk yang mereka ciptakan tersebut tidak pernah terwujud menjadi nyata, tapi matrak menjadi bahan pada novel-novel maipun naskah sandiwara pangung maupun film.

Istilah robot pertama kali dipakai tahun 1920 oleh penulis Czech Karel Capek (dibaca “Chop’ek”) dengan karyanya “R.U.R” atau Rossum’s Universal Robot dimana seorang laki-laki membuat robot dan robot membunuh penciptanya. Banyak kemudian film menggambarkan robot sebagai alat yang tidak bersahabat atau sebagai mesin perusak yang berlawanan dengan arti robot (robota) dalam bahasa Czech yang berarti pekerja paksa.[2]

Tahun 1941, barulah istilah robotics digunakan dalam teknologi robot oleh penulis fiksi ilmiah Isaac Asimov. Dia juga memprediksi akan munculnya robot-robot industri canggih dimasa datang. Istilah revolusi robot, robot age atau era robot sudah menjadi hal biasa untuk menjelaskan perkembangan itu. Robotics diterima sebagai istilah atau kata untuk mendeskripsikan semua kemajuan teknologi yang berhubungan dengan robot.

Robot-robot cerdas mulai berkembang pesat seiring berkembangnya komputer pada sekitar tahun1950-an. Dengan semakin cepatya kemampuan komputasi komputer dan semakin kecilnya ukuran fisiknya,maka robot-robot yang dbuat semakin memiliki kecerdasan yang cukup baik untuk melakukan pekerjan-pekerjan yang biasa dilakukan olaeh manusia. Pada awal diciptakaanya, komputer sebagai alat hitung saja, perkembangan algoritma pemrograman menjadikan komputer sebagai instrumentasi yang memiliki kemammpauankemampuan seperti otak manusia. Artificial intelegent atau kecerdasan buatan adalah algoritma pemrograman yang membuat komputer memiliki kecerdasan seperti manusia yang mampu menalar, mengambil kesimpilan dan keputusan berdasarkan pengalaman yang dimiliki.

Georde Devil dan Joseph Engelberger membentuk perusahaan robot pertama kali tahu 1956. Devil memprediksi robot akan menjadi bagian penting di industri sebagai operator pabrik dan membantu pekerja dalam menjalankan mesin-mesin pabrik. Beberapa tahun kemudian atau tepatnya 1961, General Motor pertama kali menggunakan robot untuk pabrik otomotifnya. Robot industri kemudian berkembang dan mulai banyak digunakan tahun 1980 oleh perusahaan selain otomotif dimana perkembangan elektronik dan computer membuat robot modern lahir.[3]

ROBOT TIMELINE

~270BC Ctesibus, teknisi yunani kuno membuat organ dan jam air dengan gambar yang dapat bergerak.
1818 – Mary Shelley menulis ”Frankenstein” yang bercerita tentang penciptaan manusia oleh Dr. Frankenstein.
1921 – Istilah “robot” pertama kali dipakai dalam sebuah drama “R.U.R.” (Rossum’s Universal Robots) oleh penulis Czech, Karel Capek. Ceritanya sederhana: seorang manusia menciptakan robot dan kemudian robot tersebut membunuh penciptanya!
1941 – Penulis fiksi ilmiah Isaac Asimo, pertama kali menggunakan kata “robotics” untuk menjelaskan teknologi robot dan ia memprediksi kebangkitan dari robot industri.
1942 – Asimov menulis ”Runaround”, sebuah cerita robot yang memiliki 3 aturan/hukum (Three Laws of Robotics):

Robot tidak boleh melukai atau menyakiti manusia.
Robot harus patuh terhadap perintah manusia agar robot terhindar dari perbuatan melukai manusia.
Robot harus melindungi keberadaannya selama dia tidak melanggar aturan pertama dan kedua.

1948 – “Cybernetics”, hasil penelitian kecerdasan buatan (artificial intelligence) yang dipublikasikan oleh Norbert Wiener
1956 – George Devol dan Joseph Engelberger membentuk perusahaan pertama didunia yang bergerak di bidang robotika.
1959 – CAM (Computer-assisted manufacturingg) ditampilkan di laboratorium Servomechanisms MIT.
1961 – Robot industri pertama yang online di pabrik otomotif General Motor New Jersey dengan sebutan UNIMATE.
1963 – Robot tangan cerdas pertama yang dikontrol dengan komputer dirancang. Robot dengan namaThe Rancho Arm ini dirancang sebagai alat bagi penyandang cacat. Robot dengan 6 join memberikan fleksibiltas seperti layaknya tangan manusia.
1965 – DENDRAL adalah sistem atau program keahlian pertama yang dirancang untuk melakukan topik-topik pengetahuan yang terkumpul dari para ahli.
1968 – Robot octopus-seperti tangan gurita dikembangkan oleh Marvin Minsky.
1969 – Robot arm Stanford Arm pertama kali menggunakan tenaga listrik dan komputer (computer-controlled robot arm).
1970 – Shakey memperkenalkan robot bergerak pertama yang dikontrol dengan kecerdasan buatan(artificial intellence). Robot ini kemudian diproduksi oleh SRI International.
1974 – Arm robot (the Silver Arm) yang melakukan tugar perakitan sederhana menggunakan sensor sentuh dan sensor tekanan (pressure sensors).
1979 – Robot keranjang (cart) Standford dapat melewati ruangan yang penuh dengan kursi tanpa bantuan manusia. Robot ini memiliki kamera TV didekat roda yang akan mengambil gambar dari beberapa sudut kemdian komputer akan menganalisa jarak ke setiap objek didepannya.[4]

SISTEM MEKANIK DALAM ROBOT

Manipulator robot adalah sistem mekanik yang menunjukkan pergerakan dari robot.[5] 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.Secara umum struktur robot dapat dibedakan menurut sumbu koordinat yang digunakan, yaitu:

• Robot Kartesian yang terdiri dari 3 sumbu linier

• Robot Silindris yang terdiri dari 2 sumbu linier dan 1 sumbu rotasi

• Robot Spheris yang terdiri dari 1 sumbu linier dan 2 sumbu rotasi

• Robot Artikulasi yang terdiri dari 3 sumbu rotasi

JENIS – JENIS BENTUK ROBOT

robot.
1. Robot Mobile

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 yang lain.[6] Robot mobil ini sangat disukai bagi orang yang mulai mempelajari robot. Hal ini karena membuat robot mobil tidak memerlukan kerja fisik yang berat. Untuk dapat membuat sebuah robot mobile minimal diperlukan pengetahuan tentang mikrokontroler dan sensor-sensor elektronik. Base robot mobil dapat dengan mudah dibuat dengan menggunakan plywood /triplek, akrilik sampai menggunakan logam ( aluminium ). Robot mobil dapat dibuat sebagai pengikut garis ( Line Follower ) atau pengikut dinding ( Wall Follower ) ataupun pengikut cahaya.

2. Robot jaringan

Robot jaringan adalah pendekatan baru untuk melakukan kontrol robot menggunakan jaringan internet dengan protokol TCP/IP. Perkembangan robot jaringan dipicu oleh kemajuan jaringan dan internet yang pesat. Dengan koneksi jaringan, proses kontrol dan monitoring, termasuk akuisisi data bila ada, seluruhnya dilakukan melalui jaringan. Keuntungan lain, koneksi ini bisa dilakukan secara nirkabel. Di Indonesia, pengembang robot jaringan belum banyak, meski pengembang dan komunitas robot secara umum sudah banyak. Hal ini disebabkan tuntutan teknis yang jauh lebih kompleks. Salah satu robot jaringan yang sudah berhasil dikembangkan adalah LIPI Wireless Robot (LWR) yang dikembangkan oleh Grup Fisika Teoritik dan Komputasi– GFTK LIPI.Seperti ditunjukkan di LWR, seluruh proses kontrol dan monitoring bisa dilakukan melalui perambah internet. Lebih jauh, seluruh sistem dan protokol yang dikembangkan untuk LWR ini telah dibuka sebagai open-source dengan lisensi GNU Public License (GPL) di SourceForge dengan nama openNR.

3. Robot Manipulator ( tangan )

Robot ini hanya memiliki satu tangan seperti tangan manusia yang fungsinya untuk memegang atau memindahkan barang, contoh robot ini adalah robot las di Industri mobil, robot merakit elektronik dll.

4. Robot Humanoid

Robot yang memiliki kemampuan menyerupai manusia, baik fungsi maupun cara bertindak, contoh robot ini adalah Ashimo yang dikembangkan oleh Honda. Robot adalah sebuah alat mekanik yang dapat melakukan tugas fisik, baik menggunakan pengawasan dan kontrol manusia, ataupun menggunakan program yang telah didefinisikan terlebih dulu (kecerdasan buatan). Robot biasanya digunakan untuk tugas yang berat, berbahaya, pekerjaan yang berulang dan kotor. Biasanya kebanyakan robot industri digunakan dalam bidang produksi. Penggunaan robot lainnya termasuk untuk pembersihan limbah beracun, penjelajahan bawah air dan luar angkasa, pertambangan, pekerjaan “cari dan tolong” (search and rescue), dan untuk pencarian tambang. Belakangan ini robot mulai memasuki pasaran konsumen di bidang hiburan, dan alat pembantu rumah tangga, seperti penyedot debu, dan pemotong rumput.

5. Robot Berkaki

Robot ini memiliki kaki seperti hewan atau manusia, yang mampu melangkah, seperti robot serangga, robot kepiting dll.

6. Flying Robot (Robot Terbang)

Robot yang mampu terbang, robot ini menyerupai pesawat model yang deprogram khusus untuk memonitor keadaan di tanah dari atas, dan juga untuk meneruskan komunikasi.

7. Under Water Robot (Robot dalam air)

Robot ini digunakan di bawah laut untuk memonitor kondisi bawah laut dan juga untuk mengambil sesuatu di bawah laut.Ada beberapa unjuk kerja robot yang perlu diketahui, antara lain:

• Resolusi adalah perubahan gerak terkecil yang dapat diperintahkan oleh sistem control pada lingkup kerja manipulator.

• Akurasi adalah besarnya penyimpangan/deviasi terhadap masukan yang diketahui

• Repeatability adalah kemampuan robot untuk mengembalikan end effector (pemegang/griper) pada posisinya semula

• Fleksibilitas merupakan kelebihan yang dimiliki oleh robot secara umum jika dibandingkan dengan mesin konvensional. Hal ini pun tergantung kepada pemprogram dalam merencanakan pola geraknya

CONTOH-CONTOH SISTEM KONTROL PADA ROBOT

Membuat robot tak lepas dari namanya sistem kontrol. Yang umum dipakai ada 3, yaitu:

1. ON-OFF

2. PID

3. Penerapan Soft Computing

Sistem kontrol digunakan untuk mengontrol pergerakan / navigasi robot. Kita ambil contoh robot line follower. Misal kita ingin menerapkan sistem kontrol ON-OFF pada robot dengan 2 sensor garis. Sistem kontrol yang diterapkan adalah switching aktuator (motor DC) ON dan OFF berdasarkan kondisi sensor kiri dan kanan, yaitu set motor kanan ON dan motor kiri OFF saat sensor kiri mendapatkan garis, demikian sebaliknya untuk sensor kanan. Pergerakan akan terlihat zigzag jika hanya menggunakan dua sensor ini dan hanya diterakan sistem kontrol ON-OFF. Dengan menerapkan sistem kontrol PID kita bisa memperbaiki pergerakan robot menjadi lebih smooth. Sistem kontrol PID adalah mekanisme umpan balik berulang tertutup. Kontrol PID digunakan untuk mengkoreksi error dari pengukuran variabel proses (dalam kasus ini adalah sensor) agar output sistem sesuai dengan nilai set point melalui perhitungan parameter Proportional (P) + Integral (I) + Derivative (I). Silahkan googling dan wikiing untuk mengetahui PID lebih jauh. Contoh kasus penerapan PID pada robot line follower bisa di baca di sini. Dadank juga pernah membuat robot semar mesem dengan penerapan PID sederhana, silahkan tilik di sini. Sedangkan penerapan soft computing bisa berupa fuzzy logic dan NN (dua ini yang lazim digunakan untuk KRCI). Penerapan soft computing cocok untuk granular data yang kompleks, misal data dari banyak sensor ultrasonic untuk mengontrol aktuator. Jika mapping data sensor dengan PWM motor dengan cara sederhana sudah tidak bisa diterapkan, maka penerapan “komputasi halus” perlu diterapkan. Untuk masalah soft computing lebih spesifik mungkin bisa dibahas dithread selanjutnya.

• Autonomous Robot System-ARS

Untuk membiarkan sistem robot mandiri (ARS) bekerja pada dunia nyata, kontrol dan sistem sensor harus memperhatikan tantangan yang diakibatkan oleh keitdakpastian observasi terhadap lingkungan dan kondisi tugasnya. Oleh karena itu, harus diperhatikan seberapa jauh kebutuhan sistem kontrol yang akan digunakan untuk mendesaian sistem robot mandiri. Ada beberapa aspek yang harus diperhatikan, diantaranya :

• Sistem kontrol robot bersifat sensor driven

Satu masalah yang dihadapi pada lingkungan yang tidak terstruktur adalah tidak mungkin memperkirakan hasil dari tiap aksi secara tepat. Kondisi ini juga menunjukkan sedikitnya kemungkinan menemukan deret aksi yang akan memecahkan tugas yang diberikan berdasarkan semua kemungkinan yang telah diperhitungkan sebelumnya.

Oleh karena itu sistem kontrol robot harus dikendalikan sensor(sensor driven) dan mengijinkan robot untuk bereaksi terhadap kejadian (event) yang tidak diharapkan secara on line. Pendekatan kontrol reaktif seperti ini dapat menjadi robust dengan mempertimbangkan gangguan yang terbatas dan dapat memperbaiki diri secara mandiri terhadap gangguan yang tak dapat dimodelkan tanpa memerlukan perencanaan ulang. Hal ini memberikan respon level rendah yang lebih fleksibel terhadap situasi baru dan mengijinkan robot untuk melakukan tugas pada konsidi munculnya noise pada sensor dan terjadinya perubahan kondisi lingkungan.

• Arsitektur kontrol yang adpatif

Untuk mengatasi perubahan yang besar pada lingkungan saat run-time sebagaimana juga perubahan pada misi/tugas yang terus menerus, ARM harus mampu mengubah kebijakan kontrolnya untuk menyesuaikan dengan semua kondisi baru. Secara umum, hal ini membutuhkan arsitekrut sistem kontrol adapatif. Bergantung pada kondisi operasi, variasi yang luas dari mekanisme machine-learning dapat digunakan untuk melakukan adaptasi. Pada misi yang mengijinkan pengawasan oleh operator luar, metode pengajaran dapat dilakukan dan juga dengan memodifikasi strategi kontrol yang telah diprogram sebelumnya untuk melakukan tugas yang diperlukan. Namun, pada banyak aplikasi diluar, guidance tidak tersedia. Pada situasi ini, sistem belajar mandir yang lebih baik sehingga strategi kontrol dapat menyesuaikan dengan kontek lingkungan tanpa masukan guru. Aplikasi yang seperti ini, berkisar dari aplikasi di daerah terpencil atau lingkungan berbahaya yang tidak memfasilitasi kehadiran manusia, sampai pada aplikasi untuk urusan rumah tangga yang bekerja sesuai dengan keinginan pemilik tanpa melakukan akses ke robot yang telah dilatih oleh operator/guru.

• Memenuhi batasan keamanan

Spesifikasi dasar untuk arsitektur kontrol untuk keperluan ARS adalah ia memenuhi batasan keamanan tertentu untuk menghindari kegagalan besar dan tak dapat diperbaiki. Hal ini khususnya penting ketika tugas baru dilatihkan tanpa pengawasan dan ketika pengaruh perbedaan aksi harus ditentukan melaui uji coba. Namun, mekansime untuk memenuhi kebutuhan keamanaa dapat dimanfaatkan untuk sistes teleoperasi yang besar yang dapat membantu mengurangi resiko kerusakan dan kegagalan menyeluruh karena kesalahan operator. Arsitektur kontrol untuk sistem robot seyogyanya menyediakan mekanisme yang membatasi sistem behavior agar dapat mengakomodasi kebutuhan keamanan dan kekokohan. Oleh kerena itulah dibituhkan sarana/alat yang dapat membatasi proses belajar dengan tujuan untuk menghindari aksi yang dapat mengganggu sifat-sifat kritis dari sistem behavior.

• Kemampuan Belajar

Sifat arsitektur yang lain yang mendukung autonomy dan adaptasi adalah kemampuan untuk menggabungkan pengatahuan awal atau pengetahuan yang diperoleh untuk mempercepat proses belajar. Untuk membuat adaptasi mandiri lebih praktis, pembelajaran harus menghasilkan kebijakan sensorimotor yang bermanfaat untuk sebagian besar tugas. Untuk mencapai efisiensi dan fleksibiltas yang demikian, arsitektur kontrol haurs mengijinkan robot untuk memperoleh keuntungan dari semua informasi luar yang tersedia pada kontek tertentu.
Penggunaan yang efektif dari pengetahuan kontrol luar dapat menghasilkan mode operasi yang berbeda. Khususnya, jika pengetahuan awal tersedia cukup, dimungkinkan untuk menentukan kebijakan kontrol yang tepat sebelumnya, mengurangi kebutuhan belajar secara on-line. Jika tidak ada informasi yang tersedia, arsitektur kontrol harus mampu menentukan kebijakan kontrol secara mandiri (autonomously). Untuk sepenuhnya menggunakan pengetahuan kontrol, sistem kontrol seharunya mendukung operasi pada berbagai tingkatan otonomi, dari terprogram penuh yang perilakunya sebagain dikendalikan oleh operator sampai ke otonomi penuh, berjalan secara bebas, terbebas dari intervens

KESIMPULAN

Robot dibuat oleh manusia merupakan hasil dari ilmu pengetahuan dalam berbagai bidang,robot diberi sebuah aturan oleh manusia yang membuatnya.

Jadi i robot merupakan salah satu hasil dari kemajuan tekhnologi. peran robot bisa menggantikan peran manusia dimana sebagian besar pekerjaan/kegiatan manusia diambil alih oleh robot sehingga memudahkan kita dalam beraktifitas.

Akibat dari pembuatan robot yang tidak sempurna sehingga keluar dari aturan yang telah dibuat sebelumnya,membuat robot bisa menjadi sesuatu ancaman buat kita.tetapi kita sebagai manusia harus bisa mengatasinya,karena robot adalah karya/hasil ciptaan manusia sendiri.