Kamis, 09 April 2009

Mengenal Robot

Download Artikel Ini
Sejarah Robot

Ada banyak hal yang menarik jika Anda bermain dengan elektronika, diantaranya ialah membuat robot. Jika Anda pernah atau memiliki hobi merakit mobil Tamiya, maka Anda sudah memiliki bekal dasar untuk membuat robot. Karena prinsip yang digunakan pada mobil Tamiya Anda juga banyak digunakan pada robot, yaitu dasar mekanik mesin/roda dan sumber catu daya. Awal munculnya Robot dapat diketahui dari bangsa Yunani kuno

yang membuat patung yang dapat dipindah-pindahkan. Sekitar 270 BC, Ctesibus, seorang insinyur Yunani membuat organ dan jam air dengan komponen yang dapat dipindahkan. Zaman Nabi Muhammad SAW pun, telah membuat mesin perang yang menggunakan roda dan dapat melontarkan bom. Pada tahun 1770, Pierre Jacquet Droz, seorang pembuat jam berkebangsaan Swiss membuat 3 boneka mekanis. Uniknya, boneka

tersebut dapat melakukan fungsi spesifik, yaitu dapat menulis, yang lainnya dapat memainkan musik dan organ, dan yang ketiga dapat menggambar. Pada tahun 1898, Nikola Tesla membuat sebuah boat yang dikontrol melalui radio remote control, dan didemokan di Madison Square Garden. Namun usaha untuk membuat autonomus boat tersebut gagal karena masalah dana. Pada tahun 1967, Jepang yang pada pada saat itu merupakan negara yang baru bangkit, mengimpor robot Versatran dari AMF. Awal kejayaan robot pada tahun 1970, ketika Profesor Victor Scheinman dari Universitas Stanford mendesain lengan standar. Saat ini, konfigurasi kinematiknya dikenal sebagai standar lengan robot. Terakhir, pada tahun 2000 Honda memamerkan robot yang dibangun bertahun-tahun lamanya bernama ASIMO, serta disusul oleh Sony yaitu robot anjing AIBO. Robot banyak dibuat oleh Institusi Riset, Universitas, Departemen Pertahanan, serta institusi besar lainnya seperti NASA dan Sony. Saat ini hampir semua industri manufaktur menggunakan robot, karena biaya per jam untuk mengoperasikan robot jauh lebih murah dibandingkan menggunakan manusia. Robot pada awalnya digunakan untuk melakukan fungsi spesifik, misalnya pengecoran, penyolderan, dll. Namun saat ini sudah banyak robot yang melakukan banyak fungsi. Beberapa penerapan robot saat ini antara lain:

Merakit dan mengelas kerangka mobil di industri manufaktur

Pencari dan pemadam sumber api

Pelayan toko

Robot boneka

Robot medis

Robot perang (war robot).

Nanotechnology, pada tahun 1990 peneliti IBM meng-gunakan STM (Scanning Tunneling Microscope) untuk memindahkan 35 xenonatom pada crystal nicker untuk membuat huruf “IBM”.

Multifunction Automated Crawling System (MACS), berguna untuk menginspeksi suatu ruang di aircraft yang sudah dijangkau oleh manusia.

Robot penjelajah/explorer, misalnya mencari informasi di bulan atau planet Mars dengan nama Sojourner. NASA mempunyai program telerobotic yang dioperasikan di Office of Space Access and Technology (OSAT).

Robot intel (dapat terbang dan memfoto suatu daerah)

Dan fungsi-fungsi di bidang kedokteran, sosial dan lainnya.

Pernahkan Anda menghayal membuat robot yang mampu menjadi teman bermain di rumah Anda? Robot tersebut dapat bergerak menghindari penghalang, mengikuti Anda, mematikan puntung rokok, mengucapkan beberapa kata, dan menjawab pertanyaan Anda? Jika ya ataupun tidak, bulatkan tekad dari sekarang untuk mencoba membuat robot.

Jika Anda atau tim Anda terbentur masalah dana di dalam membangun

robot, maka buatlah proposal yang baik, dan konsultasikanlah dengan jurusan/fakultas tempat Anda sekolah atau instansi Anda. Saya yakin, hal itu dapat membantu, apalagi dengan tujuan untuk mengembangkan iptek di Indonesia. Kita mengadakan Kontes Robot Indonesia/Kontes Robot Cerdas Indonesia setiap tahun. Pada event terakhir, saya menemukan banyak peserta yang lolos untuk mengikuti Kontes Robot saat ini banyak dari institusi pendidikan yang mungkin jarang kita dengar di Indonesia. Hal ini membuktikan bahwa usaha dan tekad yang kuat untuk ikut serta, pasti akan membuahkan hasil. Jika anda ingin membuat robot, biaya yang dibutuhkan bervariasi dari 200rb hingga 20 juta, tergantung tingkat kerumitan “teman” Anda. Untuk membuat robot lebih cerdas, ada baiknya Anda membaca konsep kecerdasan buatan (Artifical Interlligent), Al4 goritma Genetik, Neural Network, Algoritma Djikstra dan Fuzzy Logic. Gambar berikut menampilkan beberapa robot terkini.



Pada gambar di atas, robot tersebut dikembangkan oleh grup & peneliti robotik di Universitas Brussel. Dijelaskan bahwa Anty adalah robot cerdas yang dapat menemani dan menghibur anak-anak yang berada pada masa perawatan cukup lama. Robot ini bisa berjalan, berbicara, dan menunjukkan emosi layaknya manusia. Robot ini adalah prototipe pertama yang memasukkan layar LCD pada perutnya sebagai alat yang multifungsi dan memproses segala

kondisi yang mungkin terjadi untuk menunjukkan beberapa kemampuannnya. Hebatnya lagi, kecerdasan buatan yang telah ditanamkan pada robot anty ini dapat dikembangkan, sehingga

memiliki kepribadian yang berbeda-beda dan memahami emosi manusia. Robot lain yang cukup menarik yaitu ASIMO dari Honda.


Sampai kapan Anda hanya terpana dengan gambar diatas? Sudah saatnya Anda yang menekuni bidang elektronika memikirkan dan berupaya agar mampu mengejar ketertinggalan kita dengan negara lainnya. Semoga artikel ini jadi cambuk penyemangat bagi diri Anda, dan sumber panduan utama bagi siapa saja yang ingin mencoba membuat robot. Suatu negara akan kuat dan makmur jika didukung oleh fondasi Iptek yang kuat. Ketergantungan dan kemalasan kita pada teknologi dari negara lain membuat kita tidak dapat berbuat banyak di negeri yang penuh dengan sumber daya alam ini. Tapi setidaknya saya cukup terpana karena beberapa waktu lalu saya melihat tayangan stasiun TV

Nasional yang memperlihatkan sekelompok mahasiswa dan dosen pembimbing yang berlokasi di Surabaya sedang mengembangkan model kaki robot. Suatu awal yang sangat baik.


Sistem Pergerakan Robot

Salah satu contoh penggerak robot adalah Servo motor, saya akan banyak membahas pemrograman servo motor, karena kita akan menggunakan servo motor sebagai penggerak utama robot/mobile robot pada Robot BOE Bot. Mobile robot (robot yang sering bergerak) memerlukan suatu penggerak agar dapat berpindah. Beberapa jenis penggerak pada mobile robot antara lain:

Mobile robot yang digerakkan dengan roda dan terdapat dua penggerak yang bekeja secara diferensial. Ini adalah model yang umum untuk mobile robot dengan biaya yang murah, misal menggunakan motor dc atau servo motor.

Mobile robot yang digerakkan dengan roda dan terdapat satu penggerak serta satu kemudi.

Mobile robot yang digerakkan dengan pergerakkan seperti kaki.


DC Motor

DC motor atau istilah lain dikenal sebagai dinamo ialah motor yang paling banyak digunakan untuk mobile robot. DC motor tidak berisik, dan dapat memberikan daya yang memadai untuk tugas-tugas berat. Motor DC standar berputar secara bebas, berbeda halnya dengan stepper motor.

Untuk mengetahui berapa banyak putaran, biasanya digunakan mekanisme feedback menggunakan shaft encoder. Gambar berikut menampilkan skema motor dc yang dapat memperoleh arus yang memadai dari penguatan dua buah transistor. Sinyal yang kita berikan ke input transistor akan mengaktifkan tran-sistor, lalu arus yang memadai dapat menggerakkan motor dc ke arah yang kita inginkan.


DC Motor dengan Transistor Penguat



Pada beberapa aplikasi mobile robot, kita ingin agar motor dapat :

Berjalan dengan arah maju dan mundur

Memodifikasi kecepatannya

Oleh karena itu, dibutuhkan apa yang disebut sebagai H-Bridge, yang dapat dipenuhi menggunakan transistor daya. Namun saat ini sudah banyak IC yang berfungsi sebagai H-Bridge dengan arus yang cukup besar, salah satunya ialah L293D dari ST SGS-Thomson. Pulse width modulation atau PWM ialah metode canggih untuk mengatur kecepatan motor dan menghindarkan rangkaian kita mengkonsumi daya yang berlebih. PWM dapat mengatur kecepatan motor, karena tegangan yang diberikan dalam selang waktu tertentu saja. PWM ini dapat dibangkitkan dengan modifikasi pada software kita.


Servo Motor

Servo motor standar dilengkapi dengan motor DC untuk mengendalikan posisi sebuah robot. Rotor motor dapat diputar/diposisikan hingga 180 derajat. Untuk servo motor continuous, dapat berputar hingga 360 derajat. Servo motor biasa digunakan untuk mengendalikan gerak dari toys (mainan) seperti model mobil, pesawat, perahu, dan helikopter. Karena servo secara luas digunakan untuk hobi-hobi seperti yang telah disebutkan diatas, tentunya variasinya pun sangat banyak dijual. Dan alat penggerak ini banyak tersedia dan murah. Servo motor ialah DC motor kualitas tinggi yang memenuhi syarat untuk digunakan pada aplikasi servo seperti closed control loop. Motor tersebut harus dapat menangani perubahan yang cepat pada posisi, kecepatan dan percepatan, serta harus mampu menangani intermittent torque.

Sedangkan servo, ialah DC motor dengan tambahan elektronika untuk kontrol PW dan digunakan untuk tujuan hobist, pada pesawat terbang model, mobil atau kapal. Servo mempunyai 3 kabel, yaitu Vcc, ground dan PW input. Tidak seperti PWM pada DC Motor, input sinyal untuk servo tidak digunakan untuk mengatur kecepatan, tetapi digunakan untuk mengatur posisi dari putaran servo. Sinyal PW digunakan untuk servo mempunyai frekwensi 50 Hz, sehingga pulsa dibuat setiap 20ms. Sebagai contoh, sebuah pulsa 0.7ms akan memutarkan disk servo ke posisi kiri (-120 derajat), dan pulsa 1.7ms akan memutarkan disk ke posisi kanan (+120 derajat). Kekurangan servo ialah ia tidak menyediakan feedback. Umumnya kita membeli servo continuous karena dapat berputar 360 derajat, namun anehnya harganya lebih murah dibandingkan servo standar yang derajat putarannya terbatas. Berikut contoh dari servo motor dan beberapa alat penggerak lainnya yang biasa digunakan untuk menggerakkan robot:


Servo Motor Kualitas Tinggi


Stepper Motor

Intinya, stepper motor dapat digunakan untuk daya gerak, pengarah dan pengendali posisi robot. Motor ini adalah komponen yang terintegrasi sebagai alat kendali komputer untuk industri. Stepper motor sangat unik, karena dapat dikendalikan dengan sirkuit digital, dan sangat ideal untuk menggerakkan robot secara rotasi (berputar) dan posisi linear/garis lurus. Tentunya, karena digunakan pada industri secara luas, stepper motor memiliki variasi, baik ukuran maupun spesifikasinya. Ketika tenaga listrik mulai dialirkan, rotor mulai bergerak secara lembut dengan kecepatan dan meletakkan rotor motor untuk memfungsikan tenaga volt. Tetapi untuk memposisikan rotor secara tepat tidak akan mungkin. Namun demikian, Stepper motor akan menjalankan getaran listrik secara berurutan sehingga motor akan bergerak. Perlu diketahui, tidak semua stepper motor memutar rotor dengan nilai yang sama tiap langkahnya. Stepper dibuat dengan derajat rotasi yang berbeda-beda per langkahnya. Untuk menghasilkan derajat rotasi yang optimal sangat tergantung dari penggunaan stepper itu sendiri. Contoh derajat rotasi yang mungkin terbentuk antara lain 72 derajat dan 22.5 derajat. Putaran stepper tergantung dari nilai digital yang diberikan ke stepper tersebut.



Tenaga/Power Sebuah Robot

Dalam fungsinya, robot membutuhkan tenaga, dan hampir semua robot menggunakan tenaga listrik dalam penerapannya. Ada dua sumber dari tenaga listrik pada robot bergerak (mobile robotic), yaitu baterai dan tenaga surya (matahari).


Tenaga Surya

Tenaga surya menghasilkan tenaga listrik dari cahaya matahari. Jika tenaga surya tersebut cukup kuat, kita dapat mengoperasikan robot secara langsung. Biasanya, robot dengan tenaga surya dirancang sekecil mungkin agar dapat berfungsi sesuai kebutuhan. Pengurangan ukuran berat robot akan mengurangi pula tenaga listrik yang dibutuhkan untuk bergeraknya robot dan daya penggeraknya itu sendiri.

Pengurangan berat robot merupakan hal yang sangat penting dalam merancang tenaga dari sebuah robot baik dengan tenaga baterai dan tenaga charging. Metode lain dalam penggunaan tenaga surya adalah tidak dapat menggerakkan robot secara langsung. Tetapi tenaga surya malah digunakan sebagai sumber tenaga untuk baterei isi ulang (recharging). Sehingga dengan metode ini, dapat mengurangi tenaga surya yang diperlukan untuk menggerakkan robot secara langsung. Namun demikian, tentunya Robot yang menggunakan baterai isi ulang (recharging) hanya bisa berfungsi tergantung dari kekuatan baterai dalam jangka waktu tertentu saja. Metode ketiga, adalah kombinasi dari 2 metode sebelumnya. Yang sekarang sering disebut sebagai “Solar engine” (mesin surya). Komponen utama dari “solar engine” adalah tenaga surya itu sendiri, kapasitor dan sirkuit pemicu. Ketika terkena cahaya, tenaga surya mulai terisi pada kapasitor, sehingga kapasitor akan menyediakan tenaga listrik untuk menggerakkan robot. Secara rinci, setelah voltase dari kapasitor bertambah, otomatis sirkuit pemicu (trigger circuit) akan bergetar. Ketika tenaga pada kapasitor sudah terpenuhi, sirkuit pemicu akan memicu SCR (Silicon Controlled Rectifier). Untuk mengeluarkan tenaga yang sudah tersimpan tadi ke kapasitor untuk menggerakkan/memfungsikan robot. Dan dengan metode “solar engine” ini, akan dapat digunakan untuk berbagai macam rancangan robot. Solar engine biasanya digunakan pada robot dengan tipe BEAM, atau sering disebut juga dengan “ Living Robot” atau robot yang tidak memiliki fungsi secara spesifik. Inspirasi dari “solar engine” ini sebenarnya dipaparkan oleh Dave Hrynkiw dari Kanada, yang menggunakan rancangan ini untuk menggerakkan robot dengan sebuah bola surya.


Baterai

Baterai sejauh ini, adalah tenaga penggerak robot yang paling banyak digunakan karena penggunaannya sangat mudah. Ada banyak sekali jenis baterai yang ada untuk menggerakkan sebuah robot, tetapi beberapa jenis baterai yang sangat umum digunakan adalah carbon-zinc, alkalin, nickel-cadmium, lead-acid dan lithium. Jika anda menggunakan IC TTL atau komponen lainnya yang menggunakan tegangan 5 V, rangkaian di bawah ini dapat digunakan dengan sumber dari baterai 9 V atau gabungan baterai dengan total tegangan yang memadai sebagai sumber regulator 7805 yang dapat mensuplai arus hingga 90 mA.


Catu Daya

Saat ini sebagai regulator tegangan, telah digunakan IC yang khusus seperti 7812 untuk regulator tegangan positif 12V dan 7912 untuk regulator tegangan negatif -12V. Gambar 1.7. menampilkan contoh rangkaian catu daya yang mampu mengeluarkan tegangan sangat stabil . CT ialah singkatan dari Center Tap yang berfungsi sebagai ground /0 volt.


Tidak ada komentar:

Poskan Komentar

Related Posts with Thumbnails