PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan seputar dunia robot umumnya difokuskan pada industri. Robot jenis ini banyak digunakan untuk membantu dalam proses produksi di pabrik-pabrik manufaktur. Seiring dengan perkembangan teknologi, pengertian robot tak lagi hanya seputar dunia industri namun jangkauannya telah merambah ke dunia yang lebih luas.
Dalam kurun waktu dua hingga tiga dekade terakhir, kemajuan teknologi telah mengubah peran robot. Meluasnya peran ini menjadikan robot lebih “ramah” dan dekat pada manusia sehingga dapat berguna sebagai pemberi layanan jasa (service robot).
Robot membantu mempermudah pekerjaan manusia dalam industri, dengan berbagai jenisnya salah satunya yang mudah dikenali adalah yang menyerupai manusia, contohnya lengan robot yang dibuat berdasarkan fungsi kerja lengan manusia walaupun dapat diubah untuk kerja yang berlainan, namun konsep pergerakannya mirip dengan lengan manusia. Karena dari hal ini dapat membuat robot dapat lebih mudah dan fleksibel untuk berbagai jenis kerja, seperti mengebor, mengangkat, mengelas dan lainnya.
Robot merupakan seperangkat alat mekatronik yang berupa manipulator yang didesain khusus untuk mempermudah pekerjaan-pekerjaan tertentu dari manusia, sebuah robot dapat diprogram ulang dan dilengkapi dengan penginderaan, hal ini akan membuat otomasi menjadi lebih mudah.
Dalam mempelajari robot dibutuhkan banyak ilmu yang terintergrasi, seperti sensor, control, dinamika, kinematika, artificial intelligence dan lainnya dimana setiap ilmu memegang peranan tertentu dalam perancangan.
Kinematika dan dinamika adalah dasar bagi seseorang yang ingin mempelajari robot. Kinematika merupakan bidang ilmu dari robotika yang khusus mempelajari gerak dari manipulator dalam ruang yang merupakan fungsi dari waktu tanpa memperhatikan gaya ataupun momen yang mempengaruhi gerakan itu. Sedangkan pada dinamika, gaya dan momen yang mempengaruhi gerakan diperhitungkan. (Wihardi et al., 2003, p1)
Berdasarkan hasil pengamatan yang telah dilakukan terhadap hasil karya ilmiah-skripsi di lingkungan Universitas Bina Nusantara selama ini, telah ada yang melakukan penelitian ilmiah tentang dinamika robot, yaitu: Simulasi Dinamika Pada Robot (Agusanda, Lie Hian, Muliady H., 2002) dan Simulasi Kinematika Robot Mitsubishi RV-M1 (Karyanto Chandra, Gunawan, Wihardi, 2003).
Pada penulisan karya ilmiah ini hanya mengembangkan tentang kinematika dari segi sebuah lengan robot, dimana secara simulasi akan memperlihatkan pergerakan dari sebuah lengan robot dengan enam derajat kebebasan.
Kinematika adalah hubungan antara posisi, dan orientasi dari link-link oleh manipulator, dimana manipulatornya dapat berupa lengan, jari dan kaki. Terdapat dua permasalahan dalam mempelajari kinematika, yaitu direct kinematics dan inverse kinematics. Direct kinematics melibatkan penyelesaian persamaan forward transformasi untuk mencari lokasi dari tangan robot dengan sudut dan peletakan link-link-nya. Inverse kinematics melibatkan penyelesaian persamaan inverse transformasi untuk mencari hubungan antara link dari manipulator dengan dari lokasi lengan robot di ruang. (http://www.soton.ac.uk/~rmc1/robotics/arkinematics.htm)
“Mengembangkan pemecahan inverse kinematics untuk lima derajat kebebasaan dan enam derajat kebebasaan robot dapat menghabiskan beberapa minggu mengerjakan dengan tangan dan bahkan hasilnya masih belum tentu benar” kata Dr. Jacob Apkarian, presiden Quanser. (CRS Robotics Corporation (CRS), Burlington Canada).
Untuk mempermudah dalam mempelajari kinematika maka perlu dibuat program simulasi dari kinematika lengan robot itu sendiri. Sehingga dengan perangkat simulasi tersebut, dapat mempelajari kinematika robot tanpa perlu membeli lengan robot industri yang harganya mahal. Untuk meningkatkan kualitas pembelajaran kinematika lengan robot, maka hendaknya program simulasi dapat mensimulasikan kinematika dari berbagai lengan robot yang ada serta dapat juga mensimulasikan lengan robot yang didesain oleh pihak yang menggunakannya. Jadi tidak terbatas hanya pada simulasi satu jenis lengan robot. Pemodelan kinematika ini diperlukan, sehingga dengan adanya model ini proses integrasi robot RV-M1 dengan perangkat lainnya di Laboratorium Mekatronika, UPT Perangkat Keras akan lebih mudah.
Pada pengembangan terbaru sudah masuk ke dalam perkembangan manipulator yang memiliki banyak jari. Di mana pengembangan tersebut diharapkan robot dapat melakukan manipulasi seperti tangan manusia. Pada Universitas Tokyo dan Universitas Hirosima telah dikembangkan manipulator dengan tiga jari dimana jari tersebut dapat menangkap bola dan menggenggam benda benda lainnya sehingga lebih banyak pola bentuk yang dapat di pegang secara efektif. Sedangkan pada proyek BRITE-Robotic NDT pada European Commission telah mengembangkan manipulator yang menyerupai tangan manusia namun hanya empat jari. Manipulator tersebut dikembangkan dengan nama DIST-hand memiliki empat jari dengan enam belas derajat kebebasan yang memiliki derajat ketangkasan yang tinggi. Manipulator tersebut dipasangkan pada robot
PUMA 260. Kemajuan yang sangat pesat dalam kinematika robot akan membawa ke masa yang lebih mudah dimana kita tidak perlu lagi mengerjakan tugas yang dapat membahayakan manusia dan dengan robot dapat mengangkat beban yang berat.
1.2 Ruang Lingkup
Aplikasi pada penelitian ini menyajikan desain dan simulasi dari lengan robot secara umum. Penelitian ini dibatasi pada perhitungan kinematika. Desain lengan robot itu sendiri dapat diatur banyaknya joint dan link, namun parameter dari tiap link lengan robot yang didesain dibatasi hanya pada parameter-parameter yang umum saja, yaitu:
1. Jumlah joint sebanyak 6.
2. Joint merupakan revolute joint.
3. Sudut pergerakan joint (θi), dapat diatur untuk tiap joint.
4. Panjang link (Ai), untuk tiap link yang dimiliki.
5. Sudut puntir αi, untuk tiap link yang dimiliki.
6. Program simulasi juga menyimpan karakteristik lengan robot pada umumnya, selain robot Mitsubishi RV-M1.
7. Program dapat memberikan solusi forward kinematics dan inverse kinematics RV-M1.
1.3 Tujuan dan Manfaat
Tujuan dari penelitian ini adalah membuat alat bantu yang berupa software untuk mempelajari kinematika dan melakukan analisa dari lengan robot dengan enam derajat kebebasan.
Manfaat penelitian ini adalah diperolehnya informasi/data yang menggambarkan sifat-sifat kinematis dari lengan robot khususnya robot Mitsubishi RV-M1 dan membantu pembelajaran Robotika, sehingga permasalahan kinematika dapat dimengerti dengan baik, dengan harapan robot bisa dibangun, dikendalikan, dimodifikasi dan dapat beroperasi dengan baik.
1.4 Metodologi Penelitian
Dalam penelitian ini dilakukan beberapa tahapan:
1.4.1 Studi Kepustakaan
Pada tahapan ini dilakukan pencarian buku-buku, tulisan/artikel yang berhubungan dengan kinematika robot beserta perkembangannya. Pencarian bahan juga dilakukan melalui internet. Semua bahan yang terkumpul dan menjadi acuan akan dipelajari sesuai dengan pengembangan pembuatan skripsi ini.
1.4.2 Implementasi teori kinematika ke dalam aplikasi simulasi
Interface yang digunakan dalam simulasi ini diimplementasikan dengan software DELPHI, dimana dengan software ini mempermudah seseorang untuk memakai simulasi. Algoritma yang digunakan untuk simulasi di implementasikan dengan software DELPHI dengan menggunakan engine tertentu. Engine yang digunakan dalam program adalah modul-modul yang membantu dalam mempermudah simulasi kinematika. Untuk lebih memahaminya maka perlu dipelajari software DELPHI dari membaca buku-buku tentang pemograman DELPHI dan dengan memanfaatkan bantuan help system dari DELPHI.
1.4.3 Analisa Hasil Simulasi
Program yang dihasilkan berupa simulasi pergerakan link-link yang menggambarkan sifat-sifat kinematis lengan robot industri dengan parameter-parameter fisik dan koordinat kartesian sebagai input program. Namun demikian hasil simulasi ini perlu dianalisa dan diterangkan untuk menjelaskan artinya.
Analisa simulasi adalah inti dari penelitian ini, analisa dilakukan dengan cara menjelaskan hasil yang ditampilkan oleh program simulasi.
1.5 Sistematika Penulisan
Untuk menjelaskan Simulasi Kinematika Lengan Robot Industri dengan 6 Derajat Kebebasan agar dapat dimengerti dengan baik maka sistematika penulisan dibuat seperti berikut ini:
• BAB 1 Pendahuluan
Bab ini menjelaskan alasan, tujuan dan gambaran bagaimana skripsi ini dibuat. Bagian ini juga menjelaskan batasan-batasan dari skripsi yang dibuat.
• BAB 2 Landasan Teori
Dalam bagian ini dijelaskan tentang pengetahuan-pengetahuan dasar yang diperlukan untuk membuat program yang digunakan dalam simulasi.
• BAB 3 Implementasi Persamaan Kinematika Dalam Simulasi
Pada bagian ini program simulasi dikembangkan dari persamaan matematika yang menggambarkan sifat kinematika dari lengan robot industri.
• BAB 4 Analisa Simulasi
Pada bab ini diterangkan hasil simulasi dari penggunaan program simulasi. Hasil analisis ini merupakan contoh dari kegunaan simulasi kinematika lengan robot industri yang juga merupakan inti dari skripsi.
• BAB 5 Kesimpulan dan Saran
Dari pembahasan mengenai sifat kinematis lengan robot industri dalam bentuk simulasi ditarik beberapa kesimpulan. Dalam bagian ini juga ditulis beberapa saran.
