8
LANDASAN TEORI 2.1 Teori-teori dasar
Untuk mengetahui tentang pengendalian lengan Robot RVM-1 melalui jaringan, terdapat beberapa pengetahuan umum yang perlu diketahui dan diperhatikan.
2.1.1 Definisi Robot
Istilah “robot” berasal dari bahasa Slavik, Czechoslovakia “robota”, yang berarti “kerja” .(http://www.ftsm.ukm.my/jabatan/tr/syaimak/nota/bab1-1.ppt ). Dalam kamus besar Webster memberikan definisi mengenai robot, yaitu “Sebuah peralatan otomatis yang dapat melakukan pekerjaan seperti apa yang dikerjakan oleh manusia”.
2.1.1.1 Klasifikasi Umum Robot
Berdasarkan fungsinya robot dapat dikelompokan menjadi dua bagian, yaitu :
1. Industrial robot
Industrial robot digunakan pada industri manufaktur seperti membantu pekerjaan manusia di industri dalam proses perakitan kendaraan, mengelas dan sebagainya.
2. Sevice robot
Service robot adalah robot yang berfungsi untuk mempermudah manusia dalam melakukan tugasnya seperti membersihkan rumah, membantu dokter dalam melakukan operasi dan lain-lain.
Berdasarkan sifatnya robot dapat dikelompokan menjadi dua, yaitu : 1. Fixed robot
Fixed robot adalah robot yang memiliki ruang kerja yang terbatas (spatial space). Dikatakan terbatas, karena bagian dasar atau base diletakkan pada benda tetap seperti lantai, dinding, meja dan lain-lain.
2. Mobile robot
Mobile robot adalah robot yang memiliki ruang kerja yang luas. Dikatakan luas, karena bagian dasar dari robot ini diletakkan alat untuk bergerak, seperti roda atau kaki.
2.1.1.2 Hukum Asimov
Isaac Asimov (lahir pada 2 Januari 1920) seorang penulis atau ilmuwan Rusia yang hijrah ke Amerika saat berusia tiga tahun. Ia menciptakan “Tiga Hukum Robot” yang dituliskannya pada bukunya yang bercerita tentang Robot tersebut dan mesin-mesin berintelijensia tinggi. Hukum itu berbunyi sebagai berikut:
1. Robot tidak boleh melukai manusia atau bertindak secara tidak betul sehingga dapat melukai manusia.
2. Robot harus patuh terhadap perintah manusia kecuali bertentangan dengan hukum yang pertama.
3. Robot harus mempertahankan keberadaannya, kecuali bertentangan dengan hukum yang pertama.
2.1.2 Definisi jaringan komputer
Jaringan komputer adalah sebuah kumpulan komputer, printer dan peralatan lainnya yang terhubung.
2.1.2.1 Jenis-jenis jaringan komputer Terdapat 3 jenis jaringan, yaitu: 1. Lokal Area Network (LAN)
Jaringan yang dibatasi oleh area yang relatif kecil, umumnya dibatasi oleh area lingkungan seperti sebuah perkantoran di sebuah gedung, atau sebuah sekolah, dan biasanya tidak jauh dari sekitar 1 km persegi.
2. Metropolitan Area Network (MAN)
Biasanya meliputi area yang lebih besar dari LAN, misalnya antar wilayah dalam satu propinsi. Dalam hal ini jaringan menghubungkan beberapa buah jaringan-jaringan kecil ke dalam lingkungan area yang lebih besar, sebagai contoh yaitu : jaringan Bank dimana beberapa kantor cabang sebuah Bank di dalam sebuah kota besar dihubungkan antara satu dengan lainnya. Misalnya Bank BNI yang ada di seluruh wilayah Ujung Pandang atau Surabaya. 3. Wide Area Network (WAN)
Jaringan yang lingkupnya biasanya sudah menggunakan sarana Satelit ataupun kabel bawah laut, sebagai contoh keseluruhan jaringan Bank BNI yang ada di Indonesia ataupun yang ada di Negara-negara lain. Menggunakan sarana WAN, sebuah Bank yang
ada di Bandung bisa menghubungi kantor cabangnya yang ada di Hongkong, hanya dalam beberapa menit.
2.1.2. 2 Protokol
Protokol adalah aturan-aturan main yang mengatur komunikasi diantara beberapa komputer di dalam sebuah jaringan, aturan itu termasuk di dalamnya petunjuk yang berlaku bagi cara-cara atau metode mengakses sebuah jaringan, topologi fisik, tipe-tipe kabel dan kecepatan transfer data.
(http://www.egovindonesia.com/index2.php?option=com_content& do_pdf=1&id=663).
2.1.2. 3 IP address
Alamat IP (IP Address; sering disingkat IP) adalah angka 32-bit yang menunjukkan alamat dari sebuah komputer pada jaringan berbasis TCP/IP. Pengiriman data dalam jaringan TCP/IP berdasarkan IP address komputer pengirim dan komputer penerima. IP address memiliki dua bagian, yaitu alamat jaringan (network address) dan alamat komputer lokal (host address) dalam sebuah jaringan. Alamat jaringan digunakan oleh router untuk mencari jaringan tempat sebuah komputer lokal berada, sementara alamat komputer lokal digunakan untuk mengenali sebuah komputer pada jaringan lokal. Informasi ini bisa diketahui dengan mengkombinasikan IP address dengan 32-bit angka subnet mask. IP address memiliki beberapa kelas berdasarkan kapasitasnya, yaitu Class A dengan kapasitas lebih dari 16 juta komputer, Class B dengan kapasitas
lebih dari 65 ribu komputer, dan Class C dengan kapasitas 254 komputer (http://id.wikipedia.org/wiki/Alamat_IP).
2.1.2.4 Winsock
Winsock atau Windows Socket, adalah suatu API (Applications Program Interface) untuk mengembangkan Windows Program yang dapat berkomunikasi dengan mesin lain via protokol TCP/IP. API adalah suatu source program menghubungkan suatu sistem komputer mendukung permintaan untuk jasa yang oleh suatu program komputer. Kegunaannya:
• Membuat sebuah aplikasi bagi Client yang mengumpulkan informasi pengguna (user) sebelum mengirimkannya ke server pusat.
• Membuat sebuah aplikasi bagi server yang berfungsi sebagai sebuah titik pusat pengumpulan untuk data dari beberapa pengguna (users).
• Membuat sebuah aplikasi “chatt”. 2.1.2.5 Kamera
Kamera sebagai alat input dalam pengendalian robot bertugas menangkap gambar yang”dilihat”. Kamera didefinisikan sebagai sebuah peralatan untuk mengambil foto (gambar), gambar bergerak, atau gambar televisi. Kamera dalam arti umum sendiri adalah sebuah peralatan untuk mengambil foto (biasanya terdiri dari sebuah kotak yang tanpa cahaya dengan sebuah lensa pada sebuah sisi dan pada sisi lainnya terdapat film
yang peka cahaya). Kamera juga dapat berarti perangkat televisi yang terdiri dari sebuah sistem lensa yang memfokuskan gambar ke mosaic yang sangat peka terhadap cahaya yang di scan dengan tembakan elektron(http://hyperdictionary.com/dictionary/camera).
2.2 Teori-teori khusus yang berhubungan dengan topik yang dibahas Berikut ini beberapa dasar-dasar teori robot industri dan jaringan. 2.2.1 Definisi Robot Industri
Definisi robot industri menurut :
1. British Robot Association (BRA)
(http://vacdefs.net/~industrial_robotis/storys.htm) : Suatu peralatan yang dapat diprogram ulang yang dirancang untuk memanipulasi dan memindahkan benda, peralatan atau alat khusus untuk proses manufaktur, melalui gerakan dengan pemrograman variable untuk melakukan tugas manufaktur khusus.
2. Japan Industry Robot Association (Fu et al, 1987,p 1-6) : • Peralatan manual.
• Peralatan mengangkat dan meletakkan
• Manipulator yang variabelnya dapat deprogram secara berurutan • Robot yang diajar secara manual
• Robot yang dikendalikan dengan sebuah bahasa pemrograman • Robot yang dapat bereaksi terhadap lingkungannya
3. International Standard Organization (ISO 8373) (http://vacdefs.net/~industrial_robotis/storys.htm) : Sebuah manipulator dengan tiga sumbu atau lebih, yang dikontrol secara otomatis, yang dapat diprogram ulang, dengan banyak tujuan, dimana diletakkan pada tempat tetap atau dapat bergerak untuk keperluan dan aplikasi-aplikasi otomatis industri.
2.2.1.1 Karakteristik Robot Industri
Karakteristik robot industri berdasarkan James L. Foller :
1. Hand, atau di dalam robotika dikenal sebagai end-effector atau griper yang berfungsi untuk memegang atau memindahkan objek dan bisa juga melakukan proses manufaktur seperti mengecat mengelas dan sebagainya.
2. Wrist, penghubung antara hand dan arm pada robot. Wrist dapat bergerak dengan tiga pergerakan antara lain :
a. Pitch, gerakan naik turun pada joint. b. Yaw, gerakan menyamping kiri dan kanan c. Roll, gerakan memutar.
3. Arm, atau lengan, merupakan sarana untuk berinteraksi langsung dengan objek. Bentuk dari lengan ini akan dapat berpengaruh terhadap lintasan dan jangkauan dari robot. Secara mekanis lengan robot terbagi menjadi 2 bagian :
a. link, merupakan bagian lengan.
4 Shoulder, berfungsi untuk mendukung atau membantu pergerakan lengan.
5 Lifting power, merupakan gaya angkat dari lengan robot yang bergantung pada berat, bentuk dan objek yang akan digunakan. 6 Repeatability, untuk dapat menggantikan peran manusia dengan
sempurna, seperti dapat melakukan tugas atau pekerjaan secara berulang-ulang dengan presisi yang tinggi dan benar.
7 Automatic Control Sistem, digunakan untuk menjalankan instruksi-instruksi yang tersimpan dalam memori robot.
2.2.1.2 Komponen robot Industri
Berdasarkan James L.Foller (1991, p37-38), robot industri mempunyai dua komponen yang utama yaitu:
1. Physical Part atau anatomi, terbentuk dari empat bagian, yaitu: • Mechanical Part atau manipulator, adalah suatu struktur peralatan
mekanik yang mempunyai fungsi tertentu, misalnya untuk menjepit, berputar, ataupun bergeser dan lain sebagainya. Manipulator biasanya dibuat dalam bentuk lengan.
• Controller, yaitu bagian dari sistem yang bertugas mengatur semua kegiatan yang terjadi pada robot. Controller pada robot dapat menggunakan microcontroller atau microprocessor dan berisi kontrol program dan task program.
• Power Suplay, berfungsi memberikan energi pada manipulator untuk dapat bergerak. Energi yang diberikan bisa berupa elektrik, hidrolik, atau pneumatic.
• Vehicle, komponen ini dapat digunakan ataupun tidak (optional). Berfungsi untuk membawa bagian dasar (base) dari robot ke arah tempat robot bekerja.
2. Learned behavior atau task program, berfungsi sebagai data pada kontrol program untuk melaksanakan pekerjaan yang diberikan. 2.2.1.3 Definisi Frame
Menurut Craig (1989, p99-101), frame adalah sekumpulan vektor yang memberikan informasi mengenai posisi dan orientasi atau secara singkat frame disebut juga sistem koordinat. Pergerakan robot disempurnakan berdasarkan tiga rangka koordinat, yaitu (http://www.ftsm.ukm.my/jabatan/tr/syaimak/nota/bab2-9.ppt) :
1. World reference frame Digunakan untuk:
• Mendefinisikan pergerakan robot relatif kepada objek lain .
• Mendefinisikan komponen dan mesin lain yang berkomunikasi dengan robot .
• Mendefinisikan jalur atau alur pergerakan (motion paths). 2. Joint reference frame
Digunakan untuk menentukan pergerakan bagi setiap joint (individual) pada robot.
3. Tool reference frame
Terletak pada ujung dari peralatan yang dipergunakan oleh robot, dikenal sebagai end-effector.
2.2.2 Robot RVM-1
Lengan robot RVM-1 memiliki analogi yang sama dengan bagian lengan manusia yang sesungguhnya (lihat gambar dibawah). Lengan robot terdiri atas beberapa joint dan link. Pada tubuh manusia, joint dapat dianalogikan sebagai persendian, sedangkan link sebagai tulang.
Gambar 2.1 Lengan robot RVM-1 yang dianalogikan dengan lengan manusia Mitsubishi RVM-1 adalah sebuah fixed robot, mempunyai lima derajat kebebasan (degree of freedom) tidak termasuk gripper. Pergerakan dari robot hanyalah Spin dan Tilt, atau Wrist Roll and Wrist Angle.
Spin atau wrist roll adalah pergerakan rotasi dari end of gripper terhadap sumbu Z. sedangkan Tilt atau wrist angle adalah sudut yang terbuat dari gripper dengan sumbu Z ketika berotasi dengan sumbu baru Y dari gripper.
Pergerakan lengan robot digerakan oleh sebuah electrical servo drive dengan menggunakan motor servo dc. Ditambah beberapa limit switch dan sebuah sistem sinyal perubah yang menyediakan perintah untuk memeriksa pergerakan lengan robot.
Robot dapat diprogram dari sebuah serial atau pararel port dengan menggunakan bahasa robot yang sudah diset dan disimpan kedalam EPROM.( http://people.vanderbilt.edu/~sameer.singh/docs/robottext.pdf)
Spesifikasi
Konstruksi dari sistem robot terdiri dari lengan robot, komputer sebagai interface, sebuah teaching box serta sebuah drive unit yang berfungsi untuk menjalankan motor servo dc dan untuk memprogram EPROM secara baik.
Konstruksi khusus
Tabel 2.1 Standart and Optional Equipments
2.2.3 TCP/IP( Transfer Control Protocol / Internet Protocol)
Dalam komunikasi data hukum untuk penyelenggaraan komunikasi data yang telah ditentukan disebut protokol (protocol). Dalam sebuah jaringan komputer yang homogen, biasanya pihak penjual (vendor) komputer akan
menentukan satu jenis sistem operasinya dan satu jenis komputernya agar jaringan komputer itu bisa bekerja optimal. TCP/IP sebagai sebuah protokol independent dan umum memungkinkan adanya komunikasi data antar jaringan komputer yang heterogen yang memakai beragam komputer dengan arsitektur berbeda berikut sistem operasinya yang berbeda.
TCP/ IP protokol adalah jaringan dengan teknologi “Paket Switching” yang berasal dari proyek DARPA (Development of Defense Advanced Research Project Agency) ditahun 1970-an yang dikenal dengan ARPANET.
Semua protokol TCP/IP memiliki dokumen yang dibuat dalam tiga macam publikasi Standar Internet. Salah satunya diadopsi sebagai Military Standard (MIL.STD). Lainnya dipublikasikan dalam Internet Engineering Notes (IEN), saat ini publikasi dari IEN begitu banyak. Namun kebanyakan informasi protokol TCP/IP dipublikasikan dalam Request for Comments (RFC). RFC berisi versi terbaru dari semua spesifikasi standar protokol TCP/IP. RFC amat berguna bagi seorang administrator jaringan komputer dan berisi banyak panduan yang berguna. Isi lain RFC berupa informasi terminologi komunikasi data.
TCP/IP protokol dibuat untuk menggantikan arsitektur model komunikasi data yang dibuat oleh International Standars Organization (ISO). Dalam model OSI setiap protocol berkomunikasi dengan peer-nya masing-masing sebuah peer adalah sebuah kondisi dimana ada penerapan protokol yang sama diantara dua sistem. Komunikasi di tingkat peer inilah yang perlu distandarisasi agar komunikasi bisa berjalan baik. Secara abstrak, setiap
Gambar 2.3 Arsitektur Protokol TCP/IP
protokol hanya berkomunikasi dengan peer-nya, tidak peduli berada dilapisan atas atau bawahnya.
2.2.3.1 Arsitektur Protokol TCP/IP
Karena belum ada standarisasi model OSI, maka TCP/IP yang berkembang kemudian adalah berupa protokol dengan tiga sampai lima lapis fungsi saja. Berikut ini adalah arsitektur protokol TCP/IP:
Seperti model OSI, pada proses pengiriman data, data dalam sebuah komputer akan didorong melalui lapisan-lapisan itu (stack) dari lapisan aplikasi sampai lapisan akses jaringan sehingga terkirim melalui sarana komunikasi data dan diterima oleh komputer yang jauh. Oleh komputer yang jauh, data diterima dan kemudian didorong dari lapisan akses jaringan ke lapisan aplikasi. Setelah diterima oleh lapisan aplikasi barulah data bisa ditampilkan di layar monitor untuk diakses oleh usernya.
Process/ Application Host-to-host Internet Network Accsess
Dalam setiap layer diatas, ditambahkan informasi kontrol untuk memastikan pengiriman/penerimaan data berjalan baik. Infomasi kontrol ini disebut sebuah header, sebab ini ditempatkan didepan data yang dikirimkan. Pada setiap lapisan itu, setiap header akan selalu ditempatkan dibagian depan data. Penambahan informasi terhadap data pada proses pengiriman/penerimaan data ini disebut encapsulasi (encapsulation).
2.2.3.2 Layer aplikasi
Terdiri dari aplikasi dan proses yang memakai jaringan.
2.2.3.3 Layer Host-to-Host
Tujuan utama dari layer host-to-host adalah melindungi upper-layer (Layer atas) aplikasi dari kompleksitas network.Layer ini akan menerima data stream dari layer aplikasi dengan segala instruksi dan layer ini akan memulai proses menerima informasi dari layer aplikasi agar siap dikirim.
Dua protokol dari layer ini adalah:
1. Transmission Control Protocol (TCP) 2. User Datagram Protocol (UDP)
2.2.3.4 Layer Internet
Terdapat dua alasan utama keberadaan layer internet: Routing dan penyedian interface network tunggal ke upper layer. Tanpa layer ini,
programmer aplikasi harus dapat menulis spesifik ke setiap aplikasi untuk setiap protocol Network access yang berbeda.
2.2.3.5 Layer Network Access
Lapisan ini merupakan lapisan terendah dalam protokol TCP/IP. Protokol dalam lapisan ini memungkinkan sistem untuk melakukan pengiriman/penerimaan (delivery) data ke atau dari perangkat lainnya yang tersambung ke jaringan komputer. Dengan adanya protokol dalam lapisan ini maka sebuah datagram IP bisa dikirimkan lewat jaringan komputer. Protokol di lapisan ini harus mengenali sekali jaringan komputernya (seperti struktur paket datanya, alamatnya, dll) agar format data bisa terjaga dan disesuaikan dengan kondisi jaringan komputer. Lapisan Akses Network (netwok access layer) merupakan pengganti dari tiga lapisan dalam model OSI yaitu lapisan network, data link dan fisik.
2.3 Komunikasi Serial
Komunikasi serial merupakan komunikasi data dengan pengiriman data secara satu per-satu dengan menggunakan satu jalur kabel data. Sehingga komunikasi serial hanya menggunakan 2 kabel data yaitu kabel data untuk pengiriman yang disebut transmit (Tx) dan kabel data untuk penerimaan yang disebut Receive (Rx).
Kelebihan dari komunikasi serial adalah jarak pengiriman dan penerimaan dapat dilakukan dalam jarak yang cukup jauh dibandingan dengan komunikasi paralel tetapi kekurangannya adalah kecepatan lebih lambat daripada komunikasi
paralel, untuk saat ini sedang dikembangkan teknologi serial baru yang dinamakan USB (Universal Serial Bus) yang memiliki kecepatan pengiriman dan penerimaan data lebih cepat dibandingkan dengan serial biasa.
2.3.1 RS-232
Gambar 2.4 Connector Female RS-232
RS-232 adalah standar komunikasi serial jenis single-end, yang keluarkan oleh EIA dari tahun 1962. Sinyal ES-232 menggunakan unbalanced transmission (transmisi tak berimbang) yang memiliki karakteristik,sebagai berikut :
• Untuk tegangan diatas +3 volt maka diterjemahkan sebagai logic ‘0’ (Low).
• Untuk tegangan yang lebih kecil dari -3 volt diterjemahkan sebagai logic ‘1’ (High).
• Pada umumnya tegangan yang dipakai oleh komputer pada port serial +12 volt (Low) dan -12 volt (High).
Di dalam komputer terdapat 2 port komunikasi serial yaitu COM 1 dan COM 2 yang merupakan komunikasi asinkron. Interface komunikasi serial yang digunakan adalah UART (Universal Asynchronous Receiver/transmitter)
Tabel 2.2 Konfigurasi pin connector female RS-232
Pin protektif ground yang berfungsi jika saluran transmisi melewati lingkungan dengan intensitas elektromagnetik yang tinggi. Tegangan pada RS-232 berbeda dengan tegangan digital, logika 0 pada sinyal digital (Space menurut istilah RS-232) mempunyai nilai tegangan -3 volt sampai -25 volt sedangkan logika 1 (Mark) mempunyai nilai tegangan +3 volt sampai +25 volt, tegangan antara -3 volt hingga +3 volt disebut tegangan invalid.
DB-9 Connector Pin Out Pin # Signal Name Signal Description 1 CD Carrier Detect 2 RXD Receive Data 3 TXD Transmit Data
4 DTR Data Terminal Ready 5 GND Signal Ground / Common 6 DSR Data Set Ready
7 RTS Request To Send 8 CTS Clear To Send 9 RI Ring Indicator
