1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perkembangan tentang dunia robot saat ini sangatlah pesat, seperti robot industri dan robot servise. Robot - robot jenis ini banyak digunakan untuk membantu proses produksi di pabrik - pabrik dalam kegiatan proses industrinya. Seiring dengan perkembangan teknologi sekarang ini, pembicaraan seputar robot tidak lagi hanya seputar dunia industri namun lingkupnya telah merambah ke dunia yang lebih luas seperti robot yang digunakan membantu pekerjaan rumah tangga, pekerjaan medis dan lain sebagainya. Berdasarkan data hasil survei Internasional Federasi Robotics (IFR) yang berada dibawah naungan PBB untuk Komisi Pengawas Ekonomi Eropa (UNECE) menerbitkan studi tentang robot di dunia. Institusi ini dalam analisisnya meringkas hasil Pertumbuhan Industrial Robot di seluruh dunia dalam periode tahun 2003 2004 dan perkiraan untuk 2005-2008. Rata - rata setiap tahunnya meningkat sekitar 6% mencapai 1.000.000 robot yang digunakan untuk membantu proses industri. (UNECE/IFR Robotics survey. Geneva 11 Oktober 2005). Pada Tabel 1.1 dan Grafik 1.1 dan Grafik 1.2 dibawah ini dapat dillihat perkembangan robot industri ini sangat cepat dimana jumlah robot industri di dunia ini sudah berkisar diatas 1.000.000 unit menurut perkiraan yang dilakukan oleh IFR. Table 1.1 Pemasangan dan operasional Robot Industri pada tahun 2003, 2004 dan perkiraan sampai 2008.
2 COUNTRY America - USA Asia/Australia - Japan - Indonesia Eropa - Germany Pemasangan Industrial Robot per/tahun Operational stok pada akhir tahun 2003 2004 2008 2003 2004 2008 12.597 13.647 16.800 115.384 125.235 12.693 13.444 16.500 112.390 121.937 40.579 31.588 44 27.832 13.081 52.311 37.086 74 29.296 13.401 70.400 45.900 33.700 14.900 422.721 347.734 47 262.025 112.393 443.193 356.483 121 278.906 120.544 159.900 155.700 532.900 532.900 348.100 151.100 Africa 108 87 100 343 430 800 TOTAL 81.476 95.368 121.000 800.473 847.764 1.041.700 Sumber: UNECE, IFR dan asosiasi robot nasional. diperkirakan oleh UNECE dan IFR untuk beberapa tahun. Gambar 1.1 Grafik Pemasangan Industrial robot tiap tahunnya, 2003-2004, dan Perkiraan 2005-2008 Gambar 1.2 Grafik Estimasi operational stok industrial robot 2003-2004 and 2005-2008 Sumber: UNECE, IFR dan asosiasi robot nasional.
3 Dari data diatas dapat disimpulkan Negara Jepang yang menepati urutan pertama, lalu diikuti Germany dan USA dalam memakai industrial Robot pada dunia otomasi industri untuk membantu pabrik - pabrik melakuan proses industrinya. Tujuan Negara Negara tersebut memakai Industrial Robot dalam proses industri untuk menunjang kecepatan produksi demi mempercepat tumbuhnya perekonomian negara tersebut agar mendapatkan devisa negara lebih meningkat. Karena apabila memakai tenaga manusia dari segi kecepatan proses produksinya akan memakan waktu yang lama untuk melakukan proses industri dan akan memperlambat pertumbuhan perekonomian suatu negara. Dari ketiga perbandingan Negera diatas seperti Jepan, Germany dan USA menggunakan robot untuk bidang-bidang tertentu. Dapat melihat tabel 1.2 dibawah ini. Tabel 1.2 Pebandingan aplikasi pemakaian Robot dalam dunia Industri dari Negara Jepang, U.S dan Germany Sumber : Japan assosiation Robot
4 Sekilas tentang sejarah robot, kata robot berasal dari bahasa Czech yaitu robota, yang berarti kerja. Kamus besar Webster memberikan definisi mengenai robot, yaitu sebuah peralatan otomatis yang melakukan pekerjaan seperti apa yang dilakukan manusia. Robot juga bisa membantu mempermudah pekerjaan manusia dalam dunia industri. Robot juga mulai populer pada awal tahun 1921 ketika seorang penulis asal Chezh(ceko) bernama Karl Capek membuat pertunjukan tentang drama komedi yang berjudul R.U.R (Rossum s Universal Robot). Pada Drama ini menceritakan Robot adalah mesin yang menyerupai manusia, tetapi mampu bekerja terus menerus tanpa mengenal lelah, dan yang nantinya robot untuk mengantikan peran manusia. Drama ini sungguh mendapat banyak perhatian dunia, salah satunya di Jerman memperkenalkan film berjudul metropolis tahun 1926 yang mengisahkan tentang robot yang berjalan seperti manusia beserta hewan peliharaannya. Film ini juga sempat dipamerkan dalam New York World Fair tahun1939. Lalu dengan populernya film ini maka lahir kembali film robot CPO3 dalam film Star Wars tahun 1977. Menurut Fu, et al. 1987 perkembangan robot industri ini dapat bisa dikatakan seketika mengikuti perang dunia ke-2. Selama tahun 1940-an program penelitian dan perkembangan robot dimulai pada Argonne Laboratories di Oak Ridge, Amerika. Mereka mengembangkan Mekanisme pengontrolan manipulator untuk menangani material radioaktif. System ini dinamai master-slave manipulator. Sistem master manipulator ini di kendalikan oleh user melalui gerakan sequensial. Pada pertengahan tahun 1950-an George C Devol mengembangkan suatu perangkat yang dinamai Programmed Articulated Transfer Device, merupakan suatu perangkat manipulator yang beroperasi dengan cara diprogram dan akan mengikuti gerakan secara berurutan
5 sesuai dengan instruksi yang sudah deprogram. Perkembangan lebih lanjut tentang konsep ini dikembangkan oleh George C Devol dan josep F. Engelberger lalu konsep inilah menjadi awal terbentuknya Industrial Robot yang diperkenalkan oleh Unimation incorporated. Pada tahun 1960-an mulai memasuki dunia industri kebutuhan otomasi makin diperlukan. Dinegara - negara seperti amerika, inggris, jerman mulai bermunculan grup - grup riset. Termasuk di Asia juga terutama Jepang banyak bermunculan grup - grup peneliti dibidang robotika. Tak heran jika Jepang sangat produktif menghasilkan industrial robot sampai saat ini. 1.1.2 Rumusan Masalah Pemahaman rumusan permasalahan mengapa pada penelitian ini mengangkat Tema Perancangan Model Industrial Robot Portable secara Kinematik karena terdapat 4 permasalahan utama yaitu : 1. Keterbatasan Kelompok Peneliti Permasalahan yang timbul saat ini kelihatannya dunia industrial robot masih kurang diminati di Indonesia, hal itu dapat dilihat dari data penggunaan industrial robot di pabrik - pabrik masih dalam jumlah sedikit, dan masih banyak kampus yang belum menerapkan robotic pada kurikulum tersendiri karena masih digabung dengan matakuliah seperti Sistem kontrol, Mikroprocessor dan Interfecing atau teknik kendali. Selanjutnya belum terdengar adanya isu tentang peneliti peneliti mengenai industrial robot di Indonesia. Seperti halnya di Jepang mereka sudah banyak team - team peneliti tentang industrial robot baik tingkat kampus maupun institusi. Pada penelitian ini hal
6 seperti diatas disimpulkan berdasarkan informasi melalui media internet dan teman teman kampus lain. Di Indonesia juga tidak adanya institusi atau badan resmi yang mengurusi masalah industrial robot di Indonesia, seperti di Germany adanya VDMA Robotics + Automation, di Jepang adanya Japan Robot Association (JARA) dan di USA adanya ROBOTIC INDUSTRIES ASSOCIATION (RIA). 2. Keterbatasan Literatur Research Permasalahan berikutnya muncul dari keterbatasan literature research tentang studi mekanik mengenai berbagai macam jenis robot, karena dalam melakukan studi kepustakaan khususnya di Perpustakaan Universitas Bina Nusantara dan juga Melalui internet yang mana banyak buku yang membahas tentang Industrial Robot jenis Programmable Universal Machine for Assembly (PUMA). Setiap literatur buku hanya membahas atau hampir semua membahas tentang robot Industrial Robot PUMA 560, Memang pada dasarnya setiap robot memiliki kesamaan karakteristik seperti Robot PUMA, namun apabila ingin merancang suatu robot yang berbeda karakteristik dengan Robot PUMA, literatur literatur semacam itu akan sangat jarang dijumpai. 3. Hasil Pengamatan di Universitas Bina Nusantara Hasil pengamatan yang telah dilakukan Terhadap hasil karya ilmiah skripsi di lingkungan Universitas Bina Nusantara selama ini : 1. Simulasi Kinematika Robot Mitsubishi RV-M1 (Wihardi, Gunawan,Chandra K., 2003). Tetapi skripsinya hanya membahas simulasi Robot 3 joint, skripsi ini hanya memperlihatkan simulasi kinematik 3 joint saja.
7 2. Simulasi lengan robot dengan 6 derajat kebebasan, tetapi hanya simulasinya saja dan robotnya tidak ada (Andy Rosady.Riza Peter Ngelow. Theodorus. 2004). 4. Keterbatasan Lainnya Pada penelitian ini, keterbatasan lainnya ialah menyangkut masalah biaya. Keterbatasan biaya sangat berpengaruh terhadap pembelajaran kinematika, dikarenakan dari segi Industrial Robot sendiri harganya cukup mahal, sehingga hanya orang orang tertentu saja yang mampu membeli alatnya untuk proses belajar mengajar. Dengan demikian, pemahaman terhadap kinematika akan cuman dipelajari melalui teori dan simulasi, sehingga mereka mereka yang tertarik mendalami tentang kinematika industrial robot akan kesulitan mengimajinasi bagaimana pergerakan suatu robot secara fisik. Alasan mengangkat penelitian ini adalah selain untuk membentuk team peneliti scala kecil pada Uinversitas Bina Nusantara dan juga untuk memperdalam ilmu tentang dunia robotic khususnya pada industrial robot tentang bagaimana robot bekerja dan melakukan gerakan dilihat dari aspek kinematiknya, Serta memberikan semangat atau motivasi kepada rekan rekan mahasiswa angkatan lainnya untuk mau memgembangkan dan meneliti tentang robot industri dengan cara membentuk team team peneliti di jurusan Sistem komputer agar bisa menciptakan sistem pergerakan robot yang terbarukan dan teknologi robotika yang terbarukan supaya bisa membawa nama kampus ke ajang international.
8 Dengan pertimbangan literatur yang tersedia baik di Ubinus maupun hasil survey literatur melalui internet adalah umumnya hanya mengenai robot PUMA maka pada penelitian ini ingin dilakukan suatu research berdasarkan struktur robot yang berbeda dengan struktur robot PUMA. Berdasarkan hasil pengamatan yang telah dilakukan terhadap hasil karya ilmiah skripsi di lingkungan Universitas Bina Nusantara selama ini, dahulunya telah ada yang melakukan penelitian ilmiah tentang kinematika robot, yaitu: Simulasi Kinematika Robot Mitsubishi RV-M1 (Wihardi, Gunawan,Chandra K., 2003). skripsi ini hanya memperlihatkan simulasi kinematik 3 joint saja. Lalu ada yang membuat simulasi lengan robot dengan 6 derajat kebebasan, tetapi hanya simulasinya saja dan robotnya tidak ada (Andy Rosady.Riza Peter Ngelow. Theodorus. 2004). Penulis merasa perlu untuk mempelajari dan mengembangkan suatu Simulasi pada komputer untuk Model Industrial Robot secara kinematik dengan mengembangkan penelitian Wihardi dan kawan kawan dari 3 joint menjadi 5 joint (tidak termasuk gripper) dan juga membuat perangkat model industrial robot (bentuk fisik) yang berukuran kecil dengan melihat dari aspek kinematikanya sehingga mudah dibawa kemana - mana. Perlunya lengan robot(fisik) dan simulasi robot pada komputer seperti ini akan dapat membantu dosen dalam mengajar sehingga dapat memberikan simulasi robot dan pergerakan robot(fisik) secara langsung kepada mahasiswanya kapan saja dan dimana saja agar pemahaman tentang kinematika robot semakin mudah dimengerti oleh mahasiswa
9 Inspirasi untuk mengembangkan robot ini juga ditunjang dengan melihat robot ROBIX Rascal Buatan amerika yang menjelaskan juga tentang lengan robot sederhana tapi bisa untuk dijadikan bahan pembelajaran untuk mempelajari kinematika robot.(www.robix.com). Untuk mempermudah dalam mempelajari kinematika maka perlu dibuat perangkat lengan robot itu sendiri dan juga software simulasi pada komputer. Sehingga dengan perangkat dan simulasi tersebut, dapat mempelajari kinematika robot tanpa perlu membeli lengan robot industri yang harganya mahal. 1.2 Ruang Lingkup Pada penelitian alat ini memiliki ruang lingkup sebagai berikut : Robot dengan servo motor dc dan memiliki 5 derajat kebebasan. Membuat simulasi Model Industrial Robot pada komputer dengan menggunakan software Matlab dalam melakukan operasi Forward dan inverse kinematik meliputi posisi dan orientasi. Kemampuan melakukan pengontrolan lengan robot menggunakan PC dengan software Visual basic Kemampuan melakukan pengontrolan lengan robot secara manual dengan menggunakan tombol atau (TEACHING BOX )
10 1.3 Tujuan dan Manfaat Berikut merupakan pemaparan tujuan dan manfaat dari penelitian ini. 1.3.1 Tujuan Membangun Lengan Robot yang dinamakan Model Industrial Robot Portable (bentuk fisik) dilihat dari aspek kinematiknya dengan memperlihakan secara langsung Pergerakan waist, sholuder, elbow, pitch, roll dan gripper. Membuat Simulasi pada komputer untuk Model Industrial Robot Portable dilihat dari aspek kinematik dengan menggunakan software Matlab dalam melakukan operasi Forward dan inverse kinematik meliputi posisi dan orientasi. 1.3.2 Manfaat Membantu mahasiswa dalam mempelajari kinematika robot Membantu dosen dalam mengajar didalam kelas sehingga dapat memberikan simulasi robot dan pergerakan robot sesungguhnya secara langsung kepada mahasiswanya degan lebih mudah dan praktis Dapat digunakan bersama dengan robot Mitusibushi RV-M1 di lab untuk meningkatkan kualitas pembelajaran kinematika lengan robot. 1.4 Metodologi Penelitian Adapun tahap metodologi dalam penelitian sistem ini adalah : Melakukan pembelajaran mengenai workspace dan kinematik lengan robot melalui berbagai buku / artikel journal, internet. Pemodelan kinematika robot.
11 Merancang Simulasi robot pada komputer Membangun lengan robot, meliputi mekanik, elektronik dan perangkat lunak yang dibutuhkan. melakukan Validasi (perbandingan antara hasil simulasi robot dan data hasil percobaan). Melakukan evaluasi terhadap sistem. 1.5 Sistematika Penulisan Sistematika yang digunakan dalam penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut : Bab 1 : Membahas tentang Latar belakang. Definisi masalah, Ruang lingkup, Tujuan dan Manfaat. dan Metodologi penelitian yang diterapkan. Bab 2 : Membahas tentang teori-teori pendukung dan metode yang akan digunakan dalam perancangan sistem ini Bab 3 : Membahas tentang perancangan sistem, meliputi pemodelan dan simulasi, perangkat keras dan perangkat lunak yang akan digunakan dalam sistem ini. Bab 4 : Membahas tentang implementasi sistem dan evaluasi dari hasil implementasi serta kendala-kendala yang dihadapi dalam perancangan sistem ini. Bab 5 : Membahas tentang kesimpulan dari hasil penelitian dan analisa sistem serta saran-saran untuk pengembangan lebih lanjut.