Komputer dan Industri (26/03/2012)

Perkembangan Teknologi Robot

 PENGERTIAN ROBOT

Menurut Robot Institute of America (1979) :

Robot adalah lengan manipulator berfungsi jamak yang dapat diprogram untuk mengoperasikan bahan-bahan, suku cadang, peralatan atau alat industri lainnya malalui berbagai program pergerakan untuk melaksanakan berbagai macam tugas.

Periode Teknologi Robot

Meskipun ada sebagian yang mungkin tidak bisa didefinisikan sebagai robot, tapi hasil-hasil pencipataan yang disusun berdasarkan urutan kurun waktu dibawah ini dianggap sebagai perkembangan dari cikal bakal teknologi robot.

1. Tahun 270 sebelem masehi, Ctesibus, pada jaman Yunani kuno telah membuat organ-organ dan jam air yang dapat membuat gerakan-gerakan tertentu.
2. Tahun 1818, Mary Shelley menulis novel "Frankenstein" yang terkenal dan menyeramkan itu. Cerita tentang manusia yang diciptakan oleh Dr Frankenstein.
3. Tahun 1921, Istilah "robot" pertama kali digunakan dalam sebuah drama berjudul "RUR" atau "Rossum's Universal Robot" yang ditulis oleh penulis dari Ceko, Karel Capek. Secara sederhana drama ini mengkisahkan tentang manusia yang membuat robot dan pada akhirnya robot itu membunuh manusia yang membuatnya.
4. Tahun 1941, penulis fiksi ilmiah Isaac Asimov pertama kali menggunakan kata "robot" untuk menggambarkan teknologi robot dan meramalkan munculnya robot industri yang kuat.
5. Tahun 1942, Asimov menulis "Runaround", cerita tentang robot dan memperkenal "Tiga Hukum Robot".
6. Tahun 1948, Cybernetics", sebuah hasil tulisan tentang pengaruh pada kecerdasan buatan yang diterbitkan oleh Norbert Wiener. Pada masa itu juga seorang perintis teknologi robot di Inggris, William Grey Walter menciptakan robot sederhana yang diberi nama Elmer dan Elsie yang meniru perilaku manusia hidup dengan menggunakan elektronik.
7. George Devol dan Joseph Engleberger menciptakan robot lengan yang diprogram untuk pertama kalinya dan menciptakan istilah Universal Otomasi untuk pertama kalinya juga.
8. Tahun 1956, George Devol dan Joseph Engelberger membentuk perusahaan penghasil robot pertama di dunia. Pada tahun ini juga sebuah robot elektronik berbentuk tupai dan diberi nama Squee diciptakan.
9. Tahun 1959, Computer Assisted Manufacturingg telah didemonstrasikan di Laboratorium Servomechanisms di MIT.
10. Tahun 1961, robot industri pertama diperagakan di pabrik mobil General Motors di New Jersey. Robot itu dinamakan UNIMATE.
11. Tahun 1963, robot lengan buatan yang dikontrol oleh computer pertama kali dirancang. Lengan (tangan) robot ini dirancang sebagai alat bagi penyandang cacat dengan kelengkapan enam sendi yang memberikan fleksibilitas lengan manusia.
12. Tahun 1965, pembuatan system canggih yang pertama dan disebut DENDRAL. Program ini dirancang untuk melaksanakan akumulasi pengetahuan dari subjek ahli.
13. Tahun 1968, Marvin Minsky membuat lengan tentakel yang dinamakan Octopus.
14. Tahun 1969, pembuatan lengan Stanford yang digerakkan oleh tenaga listrik. Lengan robot ini dikendalikan oleh komputer.
15. Tahun 1970, kemunculan robot Shakey yang disebut-sebut sebagai mobile robot yang pertama yang dikendalikan oleh kecerdasan buatan. Robot ini dibuat oleh SRI International.
16. Tahun 1974, perancangan lengan robot yang bekerja berdasarkan umpan balik dan sensor tekanan. Robot yang disebut dengan nama Silver Arm ini digunakan untuk perakitan komponen-komponen di bidang industry.
17. Tahun 1979, pertama kalinya didemonstrasikan kemampuan sebuah robot yang berlalu lalang di dalam sebuah ruangan yang penuh dengan kursi. Robot yang diberi nama Stanford ini dapat menghindari menabrak kursi-kursi yang diletakkan secara acak di ruangan tersebut. Robot ini dilengkapi dengan kamera yang menyampaikan gambar medan laluan ke komputer. Selanjutnya komputer memperhitungkan jarak benda dan hambatan yang ada pada medan.

Robot industri

Robot digunakan di beragam industri untuk memposisikan komponen yang dikerjakan dengan sangat cepat dan akurat. Beberapa robot, tidak terbatas pada gerakan ortogonal, memiliki rakitan multisambungan sehingga mereka dapat mensimulasikan gerakan tangan manusia. Bagian sambungan ini harus memiliki tingkat akurasi ayun dan rigiditas yang tinggi untuk memastikan pemberhentian yang tiba-tiba tidak akan membuatnya menyimpang; produk unik dari THK memiliki kekuatan dan berukuran cukup kecil untuk memenuhi tuntutan tersebut.

 STRUKTUR ROBOT dan PEMROGRAMANNYA

Robot industri pada umumnya terdiri dari :

♦ sebuah bangunan besar dan kokoh dengan beberapa lengan yang keluar

♦ lengannya terdiri dari : penjepit, sensor, peralatan pada ujung lengan dan dapat digerakkan dengan leluasa

Struktur robot menurut bagian-bagiannya :

♦ Manipulator

Merupakan basis, diletakkan diatas jalur, gerakan terbatas

♦ Pengendali

Terdiri dari komputer, antar muka (interface), software

♦ Sumber daya Pneumatik, hidrolik dan listrik. Robot bertenaga listrik umumnya dianggap terkuat, sedangkan dengan tenaga pneumatik dianggap terlemah

♦ Peralatan ujung

Terdiri dari penjepit, penyemprot, las, dsb

♦ Sensor

Pengukur perubahan keadaan robot (posisi robot)

Arsitektur robot :

1. kartesian (cartesian)

2. silidris (cylindrical)

3. bertautan (jointed/rotary )

4. sferis (spherical)

kartesian dan silidris memiliki tingkat ketelitian yang tinggi akan tetapi ruang gerak terbatas oleh jangkauan lengannya.

Metode - metode pemrograman robot :

• Walk through

manipulator digerakkan secara manual

• Lead through

manipulator dikendalikan dari jauh baik oleh komputer atau pengendali lain

• Plug - in

1. program dibuat dengan memasukkan plug atau jack
2. robot beroperasi sesuai dengan rekaman perintah yang telah disimpan

• Brancing

1.  memungkinkan dilakukannya variasi dari gerakan tergantung pada lingkungannya
2.  program dapat mengirimkan data pada saat robot bekerja.

APLIKASI ROBOT DALAM BIDANG INDUSTRI

            Dalam arti yang luas sebenarnya robot itu tidak harus memiliki sifat "andropomorphic" atau dapat diartikan sebagai suatu peralatan yang dapat diprogram ulang dan hampir mirip dengan manusia(dalam segi kemampuan) tetapi dapat mempunyai segala macam bentuk yang mengandung elemen2 otomatisasi, kepintaran / artificial intelegenci, serta dipadukan dengan kemampuan gerakan dan sensor2 yang mendukung seperti penglihatan, pendengaran, rasa, gerak, dsb.

Sistem pada robot memiliki tiga komponen dasar yaitu : Manipulator, kontroler, dan Power supply(daya).  Efektor sering ditemukan pada beberapa sistem robot, tetapi sifatnya tidak harus ada pada sistem robot.

            Manipulator merupakan lengan yang memberikan gerakan robot untuk memutar, melipat, dan menjangkau objek dalam kondisi apapun. Gerakan ini disebut dengan derajat kebebasan robot atau jumlah sumbu yang ada pada robot. manipulator terdiri dari beberapa segmen dan sambungan (joint).

            Kontroler merupakan jantung dari sistem robot sehingga keberadaanya sangat penting. Kontroler menyimpan informasi yang berkaitan dengan data-data robot. Dalam hal ini, semua data gerakan robot telah diprogram sebelumnya. Kontroler berfungsi untuk mengontrol pergerakan dari manipulator. Kontroler sendiri diatur oleh sebuah informasi atau program yang diisi dengan menggunakan bahasa pemrograman tertentu. Informasi tersebut kemudian disimpan didalam memori. Kemudian data dalam memori dapat dikeluarkan atau diubah sesuai dengan yang diperlukan.

             Power supply (daya) adalah sebuah unit yang menyediakan tenaga pada kontroler dan manipulator sehingga dapat berfungsi dan bekerja dengan baik. Power supply dalam suatu sistem robot dibagi menjadi dua bagian, yaitu bagian untuk kontroler dan bagian untuk  manipulator. Bagian kontroler menggunakan elektrik sedangkan bagian manipulator bisa menggunakan elektrik, pneumatik, dan hidrolik

            Efektor dapat ditemukan hampir semua aplikasi robot, walaupun keadaannya bukan merupakan komponen dasar dari sistem robot. Efektor berfungsi sebagai bagian terakhir yang menghubungkan manipulator dengan objek. Sebagai contoh efektor dapat berupa peralatan las, penyemprot cat ataupun hanya berupa penjepit objek.

Berarti cara kerja suatu robot agar dapat melakukan pekerjaan adalah yang pertama kali dengan memanfaatkan manipulator dalam memberikan gerakan pada robot untuk memutar, melipat, dll. Kemudian kontroler yang bersifat sebagai jantung sistem robot berfungsi untuk mengontrol pergerakan dari manipulator dan menyimpan informasi tiap kali manipulator bergerak. Agar kedua komponen tersebut dapat berjalan, komponen tersebut membutuhkan suatu tenaga listrik yang dapat kita ambil dari power supply.

APLIKASI ROBOT

penggunaan robot di industri berbeda - beda. robot mengambil alih sebagian dari fungsi pada jalur produksi khususnya pada jalur perakitan yang secara langsung mengancam golongan buruh dan teknisi.

Beberapa aplikasi robot pada jalur perakitan :

1. Pengelasan pengelasan titik dan pengelasan bentuk lain Pengecatan
2. pengecatan semprot untuk badan mobil dan bagian mobil lainnya
3. Perakitan perakitan komponen pesawat terbang dan bagian bagian lainnya
4. Permesinan penghalusan plat logam, pembuatan sayap rudal
5. Penanganan material penumpukan suku cadang mobil dan penghantarannya
6. Lain - lain inspeksi produk, suku cadang dan ketahanan produk

Robot generasi pertama masih dianggap 'buta' dan belum dilengkapi dengan sensor yang canggih. robot baru dapat 'melihat' bila objek yang akan dikerjakan/diteliti tepat berada pada posisi sensor.

Kebutuhan robot akan sensor dikarenakan :

1. Tempat kerja cenderung tidak baku, objek kerja dapat berubah baik dalam arah gerakan, ukuran ataupun bentuknya.
2. Timbul kerusakan atau gangguan pada jalur produksi
3. Unjuk kerja (performance) perlu untuk terus menerus diatur berdasarkan kejadian yang tdk terduga.

Untuk meningkatkan kemampuannya, robot harus dilengkapi dengan sensor dari berbagai jenis besaran :

Ø  Sensor kekuatan (force sensor)

untuk menyesuaikan diri dengan kebutuhan operasi

Ø  Arah

untuk memperbaiki posisi dan arah gerakkan

Ø  Penglihatan

untuk melaksanakan tugas-tugas yang memerlukan kemampuan menempatkan diri,memantau lingkungan dan inspeksi

Tiga bentuk dari fungsi sensor :

Ø  Internal

untuk memantau posisinya sendiri

Ø  Remote

Ø  Kontak (tekanan, tenaga)

berupa detektor tekanan yang diletakkan pada alat penjepit

Beberapa hambatan penggunaan robot di lingkungan kerja

Ø  Kehandalan

Ø  Biaya dan suku bunga yang tinggi

Beberapa pengaruh robot dalam proses industri :

Ø  Peningkatan produktivitas

Ø  jam kerja pabrik bertambah

Ø  mudah melakukan pergantian alat

Ø  otomasi skala kecil dapat diwujudkan

Ø  Kestabilan & peningkatan kualitas produk

Ø  variasi hasil produksi berkurang

Ø  jam kerja mendekati 24 jam/hari

Ø  dikurangi waktu pergantian pekerja

Ø Peningkatan dalam manajemen produksi

Ø  berkurangnya masalah personalia sebagai akibat dari kurangnya tenaga kerja

Ø  mengatasi masalah kurangnya tenaga terampil

Ø  Lingkungan kerja yang manusiawi

Ø  pekerja tidak usah bekerja di daerah yang berbahaya

Ø  tidak bekerja secara monoton

Ø  Penghematan sumber daya

Ø  penghematan material dan suku cadang

Ø  tidak perlu pendingin,pemanas dan penerangan ruangan

Ø  Kesehatan karyawan (terutama yang bekerja di daerah berbahaya) meningkat

Ø  Kecelakaan dapat dikurangi sehingga keselamatan kerja dan penghematan biaya perawatan terus membaik

Robot sendiri dapat mengganggu keselamatan kerja bila dipasang dengan perhitungan yang kurang matang.

Robotic Industries Association (RAI) mengusulkan seperangkat bakuan industri yang baru untuk melindungi manusia dari kemungkinan 'gangguan' robot yang isinya :

1. jangan bekerja di sekitar robot. ketika robot sedang beroperasi
2. adanya pengaman khusus yang memungkinkan robot berhenti bila terjadi hal - hal yang tidak diperhitungkan
3. penambahan sensor

Beberapa istilah pokok aplikasi komputer di industri :

•  CAD (Computer Aided Design)

1. berfungsi sebagai meja gambar elektronik untuk para perancang dan juru gambar
2. aplikasinya industri : penerbangan, mobil
3. Software : Adobe Photoshop, CorelDraw

• CAM (Computer Aided Manufacturing)

1. termasuk pada jenis alat untuk otomasi manufaktur yang digunakan pada lantai produksi
2. aplikasinya industri : robot
3. Software : AutoCAD

CAD/CAM belum merupakan stretegi produksi yang terdefinisikan dengan baik, tapi lebih merupakan sistem dan strategi yang dikembangkan untuk menangani berbagai aspek dari proses perancangan dan manufaktur

Alat bantu manajemen dan penyusunan strategi dalam industri yang terpenting adalah :

•  CIM (Computer Integrated Manufacturing)

berfungsi memadukan dan mengkoordinasikan perancangan, manufaktur dan manajemen berbasis komputer

• SIM (Sistem Informasi Manajemen)

• CAP (Computer Aided Planning ) & CAPP (Computer Aided Process Planning)

berperan dalam mengatur aliran pekerjaan secara efisien, termasuk menghasilkan aliran produksi yang optimal

Biaya-biaya yang dapat dihemat dengan menggunakan robot pada bidang industri, misalnya :

 1.  Biaya kompensasi karyawan akibat kecelakaan, termasuk biaya perawatan  dan  ganti   rugi penghasilan

2.  Kerugian karena karyawan tidak masuk kerja, baik karena sakit maupun karena kecelakaan kerja 

3.  Biaya untuk sistem pengaman keselamatan kerja 

4.  Biaya pengacara, untuk kasus-kasus yang memerlukan jasa ahli hukum dan persidangan

Fungsi robot dalam bidang industri pada umumnya ditujukan untuk menggantikan peran manusia dalam melaksanakan tugas-tugas yang membutuhkan tenaga yang besar/kuat, yang memerlukan ketelitian yang tinggi dan yang  mengandung resiko tinggi terhadap keselamatan manusia. Atau dengan kata lain, robot dapat meminimalisasi human error (kesalahan manusia) pada proses pengindustrian serta dapat meningkatkan produktivitas produksi secara efisien yang memberikan keuntungan lebih.

Robot juga dapat digunakan secara terus menerus tanpa merasakan adanya kebosanan dalam melakukan pemroduksian dan dapat juga digunakan pada lingkungan yang sangat berbahaya. Sebagai contoh dalam industri nuklir, robot digunakan karena radiasi nuklir yang sangat berbahaya bagi manusia apabila manusia berada dalam radius atau jarak yang cukup dekat dengan area tersebut. Robot juga digunakan pada industri perakitan, pengelasan, peleburan, pengecatan dan permesinan.

berarti dengan kata lain penggunaan robot dalam bidang perindustrian ini bersifat kontroversial. Karena disatu pihak (perusahaan) dapat merasa diuntungkan dengan kemampuan yang dimiliki robot tetapi di pihak lain (buruh / teknisi) dapat merasa dirugikan karena lahan pekerjaan yang terbuka menjadi lebih sedikit.

APLIKASI NON INDUSTRI

• Tenaga nuklir

1. menangani bahan yang berbahaya pada reaktor nuklir
2. pemeriksaan rutin dan mendadak pada reaktor

•  Bidang medis dan sosial

1. merawat penderita cacat dan orang tua
2. membantu kegiatan bedah tertentu
3. memadamkan api
4. membersihkan jalan

• Budidaya kelautan

1. bekerja pada kapal penangkapan ikan
2. membangun bangunan bawah air
3. pertambangan bawah air
4. pencari objek/benda di air yang dalam

•  Pertanian dan kehutanan

1. penyemprotan bahan anti hama
2.  menebar benih dan pupuk
3.  memeriksa telur dan membungkusnya
4.  mengolah kayu
5.  memanen buah & mengumpulkan sisa produksi

• Konstruksi

1. merakit baja struktur super
2. mengecat / membersihkan gedung tinggi