Introduction to Robotics

(1)

Introduction to Robotics

Dr. Ir. Endra Pitowarno, M.Eng PENS-ITS

Seminar

“New Concept Robotics: Robot Vision”

22 Februari 2007

Universitas Gunadarma - Jakarta

Historical Review

Filsafat sejak awal sejarah robot:

ROBOT DIDESKRIPSIKAN SEBAGAI “MANUSIA MESIN” (?)

• Robot = robota> pekerja (bhs Czech)

• 1921 > Karl Capek > Rossum Universal Robot • 1926 > Jerman: film

Metropolis > dipamerkan di New York World’s Fair 1939

• 1977 > C3PO di Star Wars

(2)

Historical Review

Jika ROBOT DIDESKRIPSIKAN SEBAGAI “MANUSIA MESIN” (?) maka

• Aktuasi seperti manusia: kaki (mobile), tangan (manipulate), etc. • Sensorik seperti manusia: perasa,

pendengaran, penglihatan (visual/vision), keseimbangan (torsi), sensor posisi & kecepatan (gerak), etc.

• Kecerdasan seperti manusia: pertimbangan, pengambilan

keputusan, selalu belajar, bersikap dinamis, etc.

Robot “mestinya” memiliki kemampuan:

Historical Review

• 1940 > Penelitian pertama di Argonne Nat’ Lab. di Oak Ridge, US.

• 1960-an > Robotics sebagai disiplin ilmu baru

• Awalnya: robot industri = robot manipulator?

(3)

Historical Review

• Awal 1980-an > Mobile Robot mulai dipakai secara meluas

• Robot humanoid/animaloid (biologically inspired robot)

• Virtual Robot > didasari oleh ide-ide virtual reality

• Robot Animation > movie

• 2050 > Cita-cita tim RoboSoccer melawan Juara Dunia sepakbola (fully human-like)

Robotic Vision ?

Robotic (Mecha-Tronics) Engineering

(4)

Robotics: an Overview

Mechanical/ Mechanism Electrical/ Electronics Computer Control Dynamics Kinematics

Mechanical Concepts

• Pemodelan Kinematik: Berhubungan

dengan konsep transformasi gerak antara konsep ruang Cartesian dengan konsep ruang sendi.

• Pemodelan Dinamik: Berhubungan dengan

Hukum Newton II > F = m.a > pengaruh

inersia dari struktur massa robot ketika melakukan pergerakan.

(5)

(6)

Pengajaran di Bidang Robotik

• Cara Klasik: K. S. Fu et al (1980) >

Kinematik & Dinamik Robot Manipulator (SCARA, PUMA, dll.)

• Cara Pragmatis/Inovatif: Thomas Braunl (>2000) > Mulai dari Desain Mobile Robot • Cara MIT: Mata Kuliah Robot Competition

(>2004)

• Cara PENS-ITS: Kombinasi ketiganya

Sejarah (Pengajaran) Robotika

di PENS-ITS

(5 tahun pertama sejak 1990) • Tugas Belajar/ Training 5 org dosen

PENS(PET) 1989-1990 ke Jepang > **Microprocessor & Computer Eng

• Ide dasar dari Micro Mouse Contest 1985 di Tsukuba Jepang

• 1990: Tugas Akhir pertama Mhs PENS ttg robot > Robot Micro Mouse (RMM) > 3 generasi (1993)

(7)

Sejarah (Pengajaran) Robotika

di PENS-ITS

(5 tahun pertama sejak 1990): Robot Micro Mouse

1991: Tim PENS-ITS membawa Robot Micro Mouse v.2.00 di PIMNAS di Malang (dikunjungi oleh Menpen Harmoko).

Robocon Pertama di Dunia?

• 1977: IEEE Spectrum Magazine mengenalkan konsep micromouse 15 peserta 6000 pendaftar, maze 10’x10’, pemenang > high-speed & dumb wall follower

• 1980: Prof. John Billinsley (Portsmouth Polytechnic) memodifikasi rule (mencari goal di tengah-tengah maze) & mengenalkan micromouse contest ke Eropa: London

• 1981: Micro Expo – Paris > juara: Sterling Mouse > 3.5 menit sampai goal

• 1982: The British final of Euromouse ’82

• 1985: 1st_{World Micromouse Competition di Tsukuba, Japan. Juara:}

Noriko-1, 6 robot terbaik diraih Japan. Posisi ketujuh diraih robot Enterprise dari Inggris

• 1986: 1st_{US micromouse contest di Atlantic City (IEE)}

• ….. 7th_{annual IEE Micromouse Competition 1992 di London}

• Di PENS? 1990: RMM v.Z80A lahir (micromouse pertama di INDONESIA)

(8)

1985: 1

st

_{World Micromouse}

Competition di Tsukuba

Sejarah

Awal

Robocon di PENS-ITS

(5 tahun pertama sejak 1990)

• Ide dasar terjun dalam dunia Robocon: NHK Robocon 1990 di Tokyo

• Ikut kontes pertama: BIMA-1 di NHK Robocon 1990 di Tokyo

• Ikut kontes kedua: CARAKA Xh di NHK Robocon 1992 di Tokyo

(9)

Awal Robocon di Indonesia

dan lanjutan Sejarah Robotika di PENS-ITS (con’t)

(5 tahun pertama hingga 1995) • 1993: KRI pertama (IRC1993)

• 1993-1995: Solar Powered Mobile Robot (Bomb Disposal Robot) (Vision Robot pertama PENS) • 1994: Intelligent Solar Matic Car, PostMan

Robot, Biped Robot, Climbing Robot

• 1995: Intelligent Ball-Formed Robot, Robot Pengecat Marka Jalan, Robot TRADA (NHK Robocon 1995)

Solar Powered Mobile Robot

(Bomb Disposal Robot)

Vision Robot pertama PENS

http://lecturer.eepis-its.edu/~epit/modules.php?name=News&file=article&sid=26

(10)

Galeri Foto

(5 tahun pertama sejak 1990) 1992 1991 1993 1993 1994-5 Sejarah (Pengajaran/Penelitian)Robotika di

PENS-ITS (5 tahun kedua sejak 1995)

• 1996: Vending Machine (Penjual Koran JawaPos) >>

Aplikasi Pattern Recognition/Image Processing pertama pada full-scale industrial robotic/mechatronic system di PENS

• 1997: Vending Machine > Minuman Kaleng, KopiPENS, MieCup, Kartu Telepon, Robot Cendrawasih (NHK Robocon 1997)

• 1998: Vending Machine > Penukar Uang, Pemilah Uang Receh, Penjual Kue Basah, Pembuat Kue Kering

• 1999: Tarik Nafas ☺karena krisis ekonomi • 2000: NHK Robocon 2000 > Robot Millenium &

Edelweiss

(11)

1996: Vending Machine (Penjual Koran

Jawa Pos

)

Galeri Foto

1996: MOPK

(Mesin Otomatis Penjual Koran)

1998: MOPKSH (Mesin Otomatis Penjual

Kopi Siap Hidang)

Pattern Recognition/Image Processing (modified visual-based mechatronics)

(12)

TA

NP

A R

OB

OT

IC

VI

SIO

N

Sejarah Robocon PENS-ITS

(Pengajaran)

(6 tahun terakhir: Era ABU Robocon)

• 2001: B-CAK juara dunia ABU Robocon 2001 di Fukushima

• 2003: ELLITE mewakili INA di Thailand • 2004: SIFAA mewakili INA di Korea • 2005: ASKAFI mewakili INA di Beijing • 2006: DEPTH4 mewakili INA di Kuala

Lumpur

Pengajaran Cara Klasik

• Dimulai dgn kinematika & dinamika robot

manipulator (1 to n-DOF) • Mhs “harus kuat

matematika” ☺

• Analisa dimulai dgn objek robot planar

• Contoh aplikasi visual-servoing pada industrial manipulator: BREAD PICKER Robot ABB

(13)

Pengajaran Cara Inovatif

• Dihindari pengajaran ttg model matematik kinematik & dinamik yang (biasanya) membosankan mahasiswa.

• Dimulai dari mobile robot: ex. line tracer hingga robot berkaki

• “Meniru” gerakan makhluk biologis (biologically motivated)

• Langsung diajarkan ttg robotic vision (tanpa model matematik kontrol visual-servoing yg rumit)

• Pada tahap awal dihindari pembicaraan ttg “aplikasiuntuk industri”

• Lebih bersifat entertainment • Ke depan: Cyborg, Robot army,

etc

Galeri Foto

Courtesy of Thomas Braunl & Group (UNSW), 2004

(14)

Pengajaran melalui Robocon

• Ajang paling mudah dan semarak dalam membangun kebersamaan dlm dunia teknologi: kontes, kompetisi, dsb.

• Robocon mampu menyedot perhatian, baik kalangan teknokrat maupun

masyarakat umum.

• Robocon terbukti mampu menjadi perekat kebersamaan: bahwa iptek adalah dari semua untuk semua.

Berbagai Robocon yg berbasis

Robot Vision

• Robot Soccer Contest: beroda, berkaki empat (AIBO), berkaki dua (biped-robot) • Fire Fighting Robot Contest: Apakah robot

KRCI “cocok” menggunakan metoda Visual Servoing?

• KRI: Apakah tema KRI2007 “harus” diselesaikan dgn Robotic Vision untuk memenanginya?

(15)

Robotika Masa Depan:

Robotics vs Bio-Science, intelligent

material, etc.

• Dukungan kemajuan teknologi NANO: Nano Robotic

• Dukungan kemajuan Teknologi Kedokteran • Cyborg menjadi kenyataan ?

• Implant Interface (chips) > Warwick (2005) • Etc.

Introduction to Robotics