II. TINJAUAN PUSTAKA. 2.1 Greenhouse. 2.2 Robot Bio-Produksi

Transkripsi

1 II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Greenhouse Menurut Suhardiyanto (2009) greenhouse pada umumnya dibangun menggunakan kaca sebagai atap dan dinding. Itulah sebabnya greenhouse lebih identik dengan glasshouse kemudian diterjemahkan sebagai rumah kaca. Namun dalam perkembangnnya, penggunaan kaca sebgaai bahan penutup greenhouse sudah jauh tertinggal dibandingkan dengan penggunaan plastik. Sehingga, istilah rumah kaca sebagai terjemahan dari greenhouse sudah kurang tepat lagi. Agar lebih mencerminkan fungsi greenhouse sebagai bangunan pelindung tanaman maka greenhouse dikenal sebagai rumah tanaman. Penggunaan greenhouse dalam budidaya tanaman merupakan salah satu cara untuk memberikan lingkungan yang lebih mendekati kondisi optimum bagi pertumbuhan tanaman. Di dalam greenhouse, parameter lingkungan yang berpengaruh terhadap pertumbuhan tanama yaitu cahaya matahari, suhu udara, kelembabanudara, pasokan nutrisi, kecepatan angin, dan konsentrasi karbondioksida dapat dikendalikan dengan lebih mudah. Penggunaan greenhouse memungkinkan dilakukannya modifikasi lingkungan yang tidak sesuai bagi pertumbuhan tanaman menjadi lebih mendekati kondisi optimum bagi pertumbuhan tanaman. 2.2 Robot Bio-Produksi Pengertian robot bioproduksi belum didefinisikan dengan jelas oleh para ahli yang berhubungan dengan bidang ini. Apa yang dimaksud dengan robot bio-produksi masih menjadi subjek diskusi. Secara garis besar, robot bio-produksi memiliki struktur dasar anatara lain: manipulator, endeffector, vision sensor, traveling device, kontrol device, dan actuator. Robot bio-produksi harus mampu membedakan target dan non-target, karena letak target yang acak. Berbeda halnya dengan robot industri yang letak targetnya selalu tetap, sehingga tidak membutuhkan kemampuan untuk membedakan target dan non-target. Robot bio-produksi dirancang untuk menangani tanaman, binatang, makanan, dan objek bilogi lainnya. Oleh karena itu, perlu pengetahuan mengenai karakteristik objek biologis. Aspek sosial seperti ekonomi, manajemen, pemasaran, dan tingkat penerimaan masyarakat terhadap teknologi ini juga perlu dipertimbangkan (Kondo dan Ting, 1998). Belforte dkk. (2006) meneliti dan mendesain robot untuk aplikasi greenhouse. Robot yang dikembangkan memiliki tiga derajat bebas terdiri dari dua perismatik joint (joint 1 dan joint 3) serta satu rotational joint. Besar gerakan joint 1 dibaca dengan menggunakan digital encoder sedangkan joint lainnya menggunakan potensiometer. Ruang yang dibutuhkan robot untuk bermanufer antara 1-2 m². Gambar robot aplikasi dalam grrenhouse hasil penelitian Belforte dkk (2006) dapat dilihat pada Gambar 1. Penentuan koordinat target menggunkan kamera CCD, posisi end-effector dilakukan 3

2 koreksi (loop tertutup) setelah koordinat tercapai. Besar simpangan hasil pengujian robot dapat dilihat pada Gambar 2. Gambar 1. Operasi robot di dalam greenhouse (Belforte dkk. 2006) Gambar 2. Histogram simpangan setelah koreksi (Belforte dkk. 2006) 4

3 2.2 Manipulator Berdasarkan Japanese Industrial Standard (JIS B , Terms for Industrial robot), manipulator adalah peralatan yang mempunyai fungsi sama dengan lengan manusia dan dapat memindahkan benda dalam ruang tiga dimensi. Banyak yang mengira bahwa manipulator sama seperti lengan manusia karena mempunyai fungsi hampir sama dengan lengan manusia. Tetapi pada kenyataanya mekanismenya tidak selalu sama. Beberapa tipe manipulator yang umum dikenal antara lain: cartesian coordinate, cylindrical coordinate, scara, manipulator tipe polar, dan tipe antropomorphic. Menurut Okamoto (1992) diacu dalam Graha (2007) banyaknya sambungan yang mempengaruhi posisi dan oriantasi ujung manipulator. Supaya dapat bergerak dalam ruang tiga dimensi, manipulator membutuhkan minimal tiga derajat bebas. Semakin besar jumlah derajat bebas, akan semakin kompleks kontruksi robot dan semakin sulit untuk mengontrol sistem. Mekanisme dasar manipulator dapat diubah sesuai dengan jumlah derajat bebas, tipe joint, panjang link, dan panjang offset. Manipulator tersusun atas link dan joint. Mobilitas manipulator dijamin dengan adanya joint (sambungan) anatara dua titik. Pada suatu rantai kinematik terbuka, tiap sambungan prismatik atau sambungan putar menyediakan derajat mobilitas tunggal. Derajat mobilitas manipulator tersalur sepanjang struktur mekanisnya untuk menyediakan derajat bebas yang diperlukan dalam melakukan pekerjaan. Jenis-jenis manipulator antara lain : 1. Manipultor tipe cartesian-coordinate/ rectangular-coordinate Manipulator tipe cartesian coordinate mempunyai tiga prismatic joint yang berperan dalam menetapkan posisi dalam ruang. Mekanisme dan kontrol manipulator ini mudah, tetapi kurang fleksibel. Manipulator jenis ini mempunyai nilai keakuratan yang lebih tinggi dibandingkan dengan manipulator jenis lain. Gambar manipultor tipe cartesian-coordinate/ rectangular-coordinate dapat dilihat pada Gambar 3. Gambar 3. Manipulator Tipe Cartesian-Coordinate (Graha, 2007) 5

4 2. Manipulator tipe cylindrical-coordinate Manipulator tipe cylindrical-coordinte mempunyai dua prismatic joint dan satu rotational joint yang kurang berperan dalam menentukan posisi dalam ruang. Manipulator jenis ini lebih fleksibel dibanding jenis yang pertama. Positioning accuracy menurun dengan bertambahnya stroke horizontal. Gambar manipulator tipe cylindrical-coordinate dapat dilihat pada Gambar 4. Gambar 4. Manipulator tipe cylindrical-coordinate (Graha, 2007) 3. Manipulator tipe polar-coordinate/ spherical-coordinate Manipulator tipe spherical-coordinate mempunyai satu prismatic joint dan dua rotational joint yang berperan dalam menentukan posisi dalam ruang. Manipulator jenis ini lebih fleksibeldari dua tipe sebelumnya. Positioning accuracy menurun dengan bertambahnya stroke radial. Gambar manipulator tipe polar-coordinate/ spherical-coordinate pada Gambar 5. Gambar 5. Manipulator tipe polar-coordinate/ spherical-coordinate (Graha, 2007) 4. Manipulator tipe scara Manipulator tipe scara (selective compliance assembly robot arm) memiliki kekuatan relatif tinggi untuk pembebanan vertikal dan lentur untuk pembebanan horizontal. Umum 6

5 digunakan untuk menangani benda kecil. Gambar manipualtor tipe scara dapat dilihat pada Gambar 6. Gambar 6. Manipualtor tipe scara (Graha,2007) 5. Manipulator tipe articulated/ anthropomorphic Manipulator tipe articulated mempunyai tiga rotational joint. Manipulator tipe ini mempunyai joint-joint yang mirip dengan lengan manusia, yaitu bahu, siku, dan pergelangan tangan. Manipulator ini paling fleksibel dan cepat tetapi mekanisme dn cara kontrol makin sulit serta akurasi posisi lebih rendah dibandingkan jenis-jenis manipulator sebelumnya. Elbow Joint putar Untuk end-effector shoulder Waist Gambar 7. Manipulator tipe articulated/ anthropomorphic (Graha, 2007) 7

6 2.3 LabVIEW LabBIEW adalah sebuah software pemrograman yang diproduksi oleh National Instruments dengan konsep yang berbeda. Seperti bahasa pemrograman lainnya yaitu C++, matlab atau visual basic, LabVIEW juga mempunyai fungsi dan peranan yang sama, perbedaanya bahwa labview menggunakan bahasa pemrograman berbasis grafis atau blok diagram sementara bahasa pemrograman lainnya menggunakan basis text. Program labview dikenal dengan sebutan Vi atau Virtual Instruments karena penampilan dan operasinya dapat meniru sebuah instruments. Pada labview, pengguna pertama-tama membuat user interface atau front panel dengan menggunakan kontrol dan indikator, yang dimaksud dengan kontrol adalah knobs, push button, dials, dan peralatan input lainnya sedangkan yang dimaksud dengan indikator adalah graphs, LEDs dan peralatan display lainnya. Setelah menyusun user interface, lalu user menyusun blok diagram yang berisi kode-kode Vis untuk mengontrol front panel. 2.4 Manipulator Sebelumnya Graha (2007) telah berhasil mengembangkan manipulator tipe cylindrical-coordinate dapat dilhat pada gambar 8. Manipulator yang telah dibuat memiliki ruang operasi atau daerah tiga dimensi yaitu pada koordinat X antara -460 mm sampai 460 mm, pada koordinat Y antara 0 sampai 460 mm, dan pada koordinat Z antara 0 mm sampai 620 mm. Arah pemanenan yang mampu dilakukan adalah tegak lurus baris tanaman dan menyamping. Hasil pengujian dari manipulator ini dapat dilihat pada Tabel 1. Modifikasi dilakukan yaitu mengganti perismatik joint dengan rotational joint pada gerak translasi horizontal end-effector dan mengubah sistem interface PPI 8255 menjadi NI-DAQ USB Tabel 1. Hasil pengujian manipulator tipe cylindrical-coordinate Koordinat Simpangan rata-rata (mm) Ketepatan rata-rata (%) X Y Z Titik acuan terhadap koordinat tujuan Sumber : Graha,

7 Gambar 8. Manipulator yang telah ada dan akan dimodifikasi (Graha, 2007) 9