PENGENALAN SISTEM ROBOT

PENGENALAN ROBOTIKA

Manipulator robot adalah sistem mekanik yang menunjukkan pergerakan dari robot. Sistem 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

1.  Robot Kartesian

Struktur robot ini terdiri dari tiga sumbu linier (prismatic). Masing-masing sumbu dapat bergerak ke area sumbu x-y-z (lihat Gambar 1).

Keuntungan robot ini adalah pengontrolan posisi

yang mudah dan mempunyai struktur yang lebih kokoh.

2.  Robot Silindris

Struktur dasar dari robot silindris adalah terdiri dari Horizontal Arm dan

Vertikal Arm yang dapat berputar pada base/ landasannya.

Jika dibandingkan dengan robot kartesian, robot silindris mempunyai kecepatan   gerak  lebih  tinggi   dari  end  effectornya,   tapi  kecepatan   tersebut tergantung momen inersia dari beban yang dibawanya.

3.  Robot Spheris

Konfigurasi struktur robot ini mirip dengan sebuah tank dimana terdiri atas

Rotary Base,

Elevated Pivot, dan Telescopic Arm (lihat Gambar 3).

Keuntungan dari robot jenis ini adalah fleksibilitas mekanik yang lebih baik.

4.  Robot Artikulasi

Robot ini terdiri dari tiga lengan yang dihubungkan dengan dua Revolute Joint. Elbow Joint menghubungkan Fore Arm dengan Upper Arm. Shoulder Joint menghubungkan  Upper  Arm  dengan  Base.  Struktur  robot  artikulasi  ini  dapat dilihat pada Gambar 4.

5.  Robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm)

Robot  Assembly  bisa  didesain  menurut  koordinat  kartesian,  silindris maupun  spheris.  Pada  beberapa  aplikasi  hanya  membutuhkan   sumbu  gerak vertikal, misalnya robot assembly yang memasang komponen pada PCB. Robot seperti ini mempunyai lengan dengan dua artikulasi, sedangkan wrist mempunyai gerakan linier dan rolling. Struktur robot assembly dapat dilihat

pada Gambar 5.

Karakteristik Robot

Ada beberapa unjuk kerja robot yang perlu diketahui, antara lain:

    Resolusi adalah perubahan  gerak terkecil yang dapat diperintahkan  oleh sistem kontrol 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.

Sistem Penggerak Robot

Penggerak   diperlukan   oleh   robot   agar   robot   mampu   bergerak   atau berpindah  posisinya  serta  mampu  mengangkat  beban  pada  end  effectornya. Macam-macam penggerak yang biasanya digunakan adalah:

1.  Penggerak hidrolik

2.  Penggerak pneumatik

3.  Penggerak elektrik, tebagi atas:

    Motor servo

    Motor DC

    Motor stepper

1.  Penggerak Hidrolik

Keuntungan   yang   didapatkan   jika   menggunakan   penggerak   hidrolik

adalah:

   Mampu menghasilkan daya yang besar tanpa memerlukan roda-roda gigi, cukup dengan pengendalian aliran fluida

   Piston dapat bergerak secara mulus dan cepat

   Tidak perlu khawatir akan percikan api seperti pada motor listrik

   Cocok dipakai pada lingkungan kerja yang mudah terbakar

2.  Penggerak Pneumatik

Kelebihan sistem penggerak pneumatik adalah:

   Menggunakan   udara  sebagai  penggerak  piston  sehingga  lebih  murah daripada sistem penggerak hidrolik

   Diperkenankan adanya sedikit kebocoran

   Mempunyai respon lebih cepat daripada sistem penggerak hidrolik

3.    Motor Servo

Motor servo tidak dapat berputar lebih dari 3600. motor ini dikendalikan oleh lebar pulsa. Pada ukuran lebar pulsa tertentu motor ini mempunyai  posisi tertentu pula.

4.    Motor Stepper

Operasi motor ini berdasarkan pulsa listrik. Setiap pengiriman satu pulsa ke motor maka motor akan bergerak “selangkah”, yaitu satu putaran sudut kecil misalnya 1,50. Dengan demikian  untuk mencapai sudut dengan derajat tertentu dapat  ditentukan  dengan  jumlah  pulsa  tertentu  pula.  Pengaturan  posisi  lebih mudah dengan motor stepper.

End   effector   Kemampuan   robot   juga   tergantung   pada   piranti   yang dipasang pada lengan robot. Piranti ini biasanya dikenal dengan end effector. End effector terbagi atas:

1. Pencengkram (griper) yang digunakan untuk memegang obyek

2. Peralatan (tool) yang digunakan untuk melakukan operasi tertentu pada

suatu  obyek.  Contohnya   :  bor,  penyemprot   cat,  gerinda,  las  dan sebagainya.

3. Sensor

Dalam robotika, sensor eksternal yaitu sensor yang dipasang di luar robot terbagi menjadi dua yaitu:

-    Sensor posisi

Sensor posisi non optikal seperti potensiometer, synchro, resolver, variabel transformer diferensial linier (LDVT). Sensor posisi optikal seperti opto interrupt, optical encoder

-     Sensor kecepatan DC tachometer Optical encoder

Macam-macam sensor eksternal:

· Sensor optik

Menggunakan   pancaran   cahaya   untuk   mendeteksi   kehadiran   benda. Biasanya  digunakan  optical transduser  seperti LDR,  photo diode,  photo transistor.

· Sensor panas

Mendeteksi panas dan mengubahnya ke bentuk sinyal listrik, misalnya lempeng bimetal, thermistor, NTC, PYC.

· Sensor peraba

Digunakan untuk mengetahui adanya kontak dengan benda lain. Misalnya sensor piezo resistive, sensor matriks, sensor pneumatik.

· Sensor penglihatan

Yang  dilakukan  oleh  sensor  penglihatan  yaitu  pendeteksian,  orientasi, pengenalan dan pengidentifikasian obyek.

Konfigurasi Sistem Kontrol Digital

Meluasnya   penerapan   sistem   kontrol   digital   dewasa   ini   disebabkan beberapa  keunggulannya  dibandingkan  dengan  sistem  kontrol  analog.  Sinyal kontrol digital mempunyai  ketahanan terhadap noise, dapat disimpan dan dapat diprogram.

Sistem kontrol ditinjau dari umpan baliknya dibedakan atas:

-     Loop   terbuka,   dimana   keluaran   pada   posisi   end   effector   tidak mempengaruhi pengolahan data berikutnya.

-      Loop  tertutup,  dimana  posisi  end effector  adalah  suatu  faktor  yang juga mempengaruhi pengolahan data dan pengambilan keputusan.

-    Gerakan Robot dan End effector

Dalam  gerakan  robot,  pemrograman  dari  posisi  end  effector  dapat dilakukan dengan dua cara:

-    Pengendalian titik ke titik (point to point)

Dalam hal ini yang dilihat posisi awal dan akhir dari end effector tanpa mengetahui lintasan yang dilalui.

-    Pengendalian jalur kontinyu (continous path control)

Lintasan  dari end effector  digunakan  dengan jelas. Contohnya  robot penyemprot cat.