Don't just staring at my blog..

Gambar 2.1: Sistem Robot dan orientasi fungsi
Pertanyaan awal yang sering mengemuka ketika kita berbicara tentang robot adalah: apa manfaat atau kegunaan robot ini? Pertanyaan ini memiliki dampak serius ketika konteks diskusinya adalah tentang investasi yang relatif besar yang biasanya harus dikeluarkan untuk membangun suatu sistem robotik. Apa dampak keuntungan secara ekonomi, apa sumbangannya untuk kesejahteraan hidup manusia, merupakan pertanyaan yang sulit dideskripsikan ketika sistem robot yang dibangun masih dalam taraf penelitian. Seperti misalnya, apa manfaat dari investasi besar yang harus dikeluarkan dalam keikutsertaan kontes robot? Kemajuan teknologi di bidang robotik apakah tidak justru mengancam eksistensi pekerja (manusia) industri di negeri yang masih amat tinggi tingkat penganggurannya ini?

Bab ini tidak akan membahas fungsi atau manfaat robot seperti yang dipertanyakan di atas. Bahasan lebih ditujukan untuk menjawab: bagaimana menguasai teknik disain robotik secara cepat, efisien, bermanfaat dan mudah dipahami. Fungsi komersial pada gilirannya akan mudah dideskripsikan jika mahasiswa atau disainer sudah mulai ahli dalam mencipta robot. Gambar 2.1 berikut ini mengilustrasikan tentang sebuah diagram sistem robotik yang berhubungan dengan “dunia nyata” (real world).


Bagian-bagian dalam Gambar 2.1 diterangkan sebagai berikut:
Sistem Kontroler
Adalah rangkaian elektronik yang setidak-tidaknya terdiri dari rangkaian prosesor (CPU, Memori, komponen interface Input/Output), signal conditioning untuk sensor (analog dan atau digital), dan driver untuk aktuator. Bila diperlukan bisa dilengkapi dengan sistem monitor seperti seven segment, LCD (liquid crystal display] ataupun CRT (cathode ray-tube).
Mekanik Robot
Adalah sistem mekanik yang dapat terdiri dari setidak-tidaknya sebuah fungsi gerak. Jumlah fungsi gerak disebut sebagai derajat kebebasan atau degree of freedom (DOF). Sebuah sendi yang diwakili oleh sebuah gerak aktuator disebut sebagai satu DOF. Sedangkan derajat kebebasan pada struktur roda dan kaki diukur berdasarkan fungsi holonomic atau non-holonomic (diterangkan di Bab 7).
Sensor
Adalah perangkat atau komponen yang bertugas mendeteksi (hasil) gerakan atau fenomena lingkungan yang diperlukan oleh sistem kontroler. Dapat dibuat dari sistem yang paling sederhana seperti sensor ON/OFF menggunakan limit switch, sistem analog, sistem bus parallel, sistem bus serial, hingga sistem mata kamera.
Aktuator
Adalah perangkat elektromekanik yang menghasilkan daya gerakan. Dapat dibuat dari sistem motor listrik (Motor DC (permanent magnet, brushless, shunt dan series), Motor DC Servo, Motor DC Stepper, ultrasonic motor, linear motor, torque motor, solenoid, dsb.), sistem pneumatik (perangkat kompresi berbasis udara atau gas nitrogen), dan perangkat hidrolik (berbasis bahan cair seperti oli). Untuk meningkatkan tenaga mekanik aktuator atau torsi gerakan dapat dipasang sistem gearbox, baik sistem direct-gear (sistem lurus, sistem ohmic/worm-gear, planetary gear, dsb.), sprochet-chain (gir-rantai, gir-belt, ataupun sistem wire-roller, dsb.)
Sistem roda
Adalah sistem mekanik yang dapat menggerakkan robot untuk berpindah posisi. Dapat terdiri dari sedikitnya sebuah roda penggerak (drive dan steer), dua roda differensial (kiri-kanan independen ataupun sistem belt seperti tank), tiga roda (synchro drive atau sistem holonomic), empat roda (Ackermann model/car like mobile robot ataupun sistem mecanum wheels) ataupun lebih.
Sistem kaki
Pada dasarnya sistem kaki adalah gerakan “roda” yang didisain sedemikian rupa hingga memiliki kemampuan gerak seperti mahluk hidup. Robot berjalan dengan sistem dua kaki atau biped robot memiliki struktur kaki seperti manusia setidak-tidaknya mempunyai sendi-sendi yang mewakili pergelangan kaki, lutut, dan pinggul. Dalam konfigurasi yang ideal pergerakan pada pinggul dapat terdiri dari multi DOF dengan kemampuan gerakan memutar seperti orang menari jaipong. Demikian juga pada pergelangan kaki, idealnya adalah juga memiliki kemampuan gerakan polar. Untuk robot binatang (animaloid) seperti serangga, jumlah kaki dapat didisain lebih dari empat. Bahkan robot ular dapat memiliki DOF yang lebih dari 8 sesuai dengan panjang robot (ular) yang didefinisikan.
Sistem tangan
Adalah bagian atau anggota badan robot selain sistem roda atau kaki. Dalam konteks mobile robot, bagian tangan ini dikenal sebagai manipulator yaitu sistem gerak yang berfungsi untuk memanipulasi (memegang, mengambil, mengangkat, memindah atau mengolah) obyek. Pada robot industri fungsi mengolah ini dapat berupa perputaran (memasang mur-baut, mengebor/drilling, milling, dll.), tracking (mengelas, membubut, dsb.) ataupun mengaduk (kontrol proses). Untuk robot tangan, disain sendi-lengan diukur berdasarkan DOF. Lengan dapat dibuat kaku/tegar (rigid) ataupun fleksibel (flexible manipulator). Sistem tangan memiliki bagian khusus yang disebut sebagai gripper atau grasper (pemegang). Untuk grasper yang didisain seperti jari tangan manusia, derajat kebebasannya dapat terdiri lebih dari 16 DOF (3 DOF untuk jari kelingking, manis, tengah, telunjuk, dan 4 DOF untuk jari jempol), tidak termasuk gerakan polar pada sendi pergelangan.
Real World
Real World atau dunia nyata didefinisikan sebagai daerah kerja (workspace) daripada robot. Robot yang tersusun dari tangan/ manipulator saja memiliki workspace yang terbatas sesuai panjang jangkauan tangannya. Untuk robot beroda atau berkaki, workspace-nya menjadi relatif tak terbatas tergantung kemampuan jelajahnya. Dengan menggabung robot tangan ke atas mobile robot maka daerah kerja untuk navigasi dan manipulasi dapat digabung dengan baik. Navigasi dasar dapat berupa mengikuti jalur di jalan (seperti line-follower atau route-runner robot, model labirin pada robot tikus, robot marka jalan berbasis vision, dsb.), berjalan menuju ke obyek atau sasaran (menggunakan sensor radar, sonar, kamera, proximity, dsb.), ataupun berjalan menuju sasaran dengan menghindari halangan (obstacle). Untuk bagian tangan, tugasnya dapat berupa tracking mengikuti referensi trajektori, menuju atau menghindari obyek berbasis vision, dan segala terminologi manipulasi yang mungkin dilakukan sesuai dengan tool pada posisi TIP atau ujung/pergelangan tangan. Untuk mode kerja multi-robot, kemampuan navigasi dan manipulasi ini dapat digabungkan secara simultan unutk membentuk fungsi atau tugas baru yang diselesaikan secara gotong-royong antar robot.