BAB 1

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.

2

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)

3

“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

4

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.

5

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.

6

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.

7

• 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.