BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar belakang Dewasa ini perkembangan dunia robotika dan otomatisasi sangat pesat. Topik robot dibicarakan dimana-mana dan mendapat perhatian khusus dari berbagai komunitas. Dalam dunia pendidikan, terdapat beberapa institusi pendidikan yang mengajarkan bagaimana menyusun robot dengan menggunakan kit simple robot kepada anak-anak berpendidikan tingkat SD. Peran robot sekarang ini umumnya digunakan sebagai mainan bagi kalangan ekonomi atas, namun di bidang industri, peran robot lebih dari itu. Robot industri dapat melakukan pekerjaan yang membutuhkan presisi dan akurasi tinggi, bahkan pada pekerjaan berskala sangat kecil dimana mata manusia tak dapat melihatnya, misalnya dalam proses manufaktur IC. Selain itu juga, robot dapat melakukan pekerjaan tertentu dengan lebih cepat dan efektif dibandingkan bila dikerjakan oleh manusia. Banyak negara telah membuat robotnya, masing masing membuat banyak definisi untuk menggambarkan sebuah robot tapi International Organization for Standardization memberikan sebuah definisi tentang robot pada ISO 8373 yang berbunyi an automatically controlled, reprogrammable, multipurpose, manipulator programmable in three or more axes, which may be either fixed in place or mobile for use in industrial automation applications." Definisi ini dipakai oleh berbagai federasi 1
2 robot di dunia seperti International Federation of Robotic (IFR) dan juga European Robotic Research Network (EURON). Semakin kompleks suatu robot maka semakin kompleks pula kesulitan pekerjaan yang dapat dilakukan oleh robot tersebut. Sebagai contoh robot yang mudah dibuat adalah robot Harbie yang memiliki fitur bergerak mengikuti arah cahaya. Untuk robot yang memiliki fitur kompleks, diperlukan usaha ekstra dalam proses manufakturnya. Sejauh ini, fitur robot kompleks dimanfaatkan dalam bidang industri, militer, dan pendidikan. Pada bidang industri, robot kompleks dipakai untuk proses produksi yang rumit dan memerlukan akurasi tinggi, misalnya saat proses pembuatan mikroprosesor. Dalam militer, robot penyelamat digunakan untuk menggapai daerah sulit dan berbahaya, misalnya di dalam bangunan yang strukturnya telah rapuh, ke luar angkasa, ke bagian terdalam perairan, atau sebagai penjinak bom. Robot terbagi dalam dua macam bila dilihat dari definisi ISO, mobile robot dan fixed robot. Fixed robot adalah robot yang diam dan tidak dapat berpindah tempat. Mobile Robot adalah suatu robot yang dapat berpindah tempat, jenis ini dipakai pada robot penjelajah. Mobile robot terbagi dalam dua jenis yaitu wheeled robot (robot beroda) dan legged robot (robot berkaki). Robot berkaki bermacam macam dari dengan dua kaki menyerupai manusia (Humanoid), berkaki empat (Quadpod), dan berkaki enam (Hexapod). Sebuah autonomous robot memiliki kemampuan mendapatkan informasi terhadap lingkungan sekitar. Informasi ini didapat dari data-data yang diterima lewat sensor, dan
3 data-data informasi ini ditujukan untuk membantu robot agar dapat memberikan respon tindakan. Penelitian robot berkaki telah banyak dilakukan di seluruh dunia dengan menyelidiki sistem anatomi dari manusia dan hewan, dengan penelitian itu dapat diharapkan pergerakan robot berkaki dapat semakin fleksibel sehingga mobilitasnya dapat mendekati mobile robot. Salah satu contoh penelitian tentang pergerakkan adalah penelitian yang dilakukan pada tahun 2003 oleh Christian RidderstÄrm dan Johan Ingvast di Royal Institute of Technology, Sweden untuk menghasilkan sebuah robot berkaki yang dapat bergerak secara stabil di area yang tidak datar. Contoh penelitian lain dilakukan tahun 2001 oleh G.Kowadlo dan R.A.Russell di Monash University, Australia dimana hasil penelitian sebuah robot berkaki dengan sistem gerak sederhana yang cukup stabil. Penelitian lain dilakukan pada tahun 2004 oleh Xu Guan, Haojun Zheng, dan Xiuli Zhang di Tsinghua University, Beijing dengan hasil penelitian sebuah robot yang serupa dengan penelitian yang dilakukan di Universitas Bina Nusantara oleh Yosafat, et al, 2006. Jenis robot ini menggunakan konfigurasi kaki yang meniru hewan berkaki empat seperti anjing. Pada penelitian yang dilakukan di Universitas Bina Nusantara robot yang dihasilkan mempergunakan 8 buah servo yang digerakkan sesuai beberapa macam gait yang telah diprogram. Penelitian dilanjutkan oleh Jati, et al, 2007. Penelitian tersebut menambah tingkat kecepatan dan kestabilan pada robot berkaki
4 empat (Quadpod) serta ditambahkannya sebuah device dengan interface bluetooth untuk membuat gait baru tanpa harus melakukan programming ulang. Aplikasi robot semakin banyak menuntut agar robot semakin dapat melakukan berbagai pekerjaan dengan rintangan yang berbeda. Sesuai dengan manusia, kaki merupakan komponen yang sangat penting karena sebagai alat penggerak. Oleh karena itu pada proyek kali ini, penulis lebih mengutamakan menggunakan alat gerak kaki daripada alat gerak roda karena lebih stabil dan terutama dapat melewati jalan yang mempunyai rintangan seperti pasir, jalan berlubang dan anak tangga. Pada mobile robot fungsi kaki yaitu sebagai alat penggerak utama dengan tingkat kestabilan yang tinggi sehingga nantinya dapat menyelesaikan pekerjaan secara menyeluruh walau dengan adanya rintangan. Dengan tingkat kestabilan yang tinggi dan kemudahan menambahkan gait baru dari penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Jati, et al, 2007 dan Ferdi, et al, 2009, maka peneliti ingin melakukan pengembangan dari penelitian tersebut dengan menambahkan sensor-sensor serta mengubah mekanik dari robot agar robot dapat menghindari halangan secara otomatis dan melakukan mekanisme pergerakan melewati halangan dengan stabil menggunakan penggerakan hexapod. Di lingkungan Universitas Bina Nusantara telah dikembangkan beberapa teknik yang dibutuhkan dalam proyek ini. Beberapa skripsi yang relevan dengan tema peneliti adalah sebagai berikut: Quad Pod Robot For Ladder Application (Dede Hendra, Ferdi, Robertus Candra Susilo, 2009).
5 1.2. Pembahasan penelitian Sistem dari robot hexapod. Pergerakan dari servo motor pada robot hexapod. Gait dari mobile robot Ruang Lingkup Area area yang akan dibahas dalam penelitian antara lain adalah konstruksi, implementasi dan pengembangan algoritma pergerakan robot berkaki. Dalam ruang lingkup konstruksi, yang akan diteliti adalah penggunaan aktuator servo motor dan perancangan bentuk platform yang sesuai dengan tujuan. Dalam segi pengimplementasian akan dikembangkan bentuk pergerakan gait yang sesuai untuk robot jenis ini dengan menjaga fleksibilitas dan kestabilan platform serta penggunaan switch agar robot dapat mengetahui adanya rintangan sehingga rintangan tersebut dapat dilewati ataupun dihindari setelah terdeteksi. Menghindari rintangan dalam hal ini adalah ketika robot menemui rintangan yang berukuran besar, maka robot dapat berbelok. Pergerakan gait dan penggunaan switch tersebut akan diimplementasikan pada sebuah microcontroller tipe AVR. Pengembangan algoritma dilakukan untuk menciptakan suatu pergerakan melewati rintangan yang lebih fleksibel. Di dalam pengimplementasiannya, diharapkan agar pergerakan robot dapat seimbang. Deskripsi seimbang di dalam hal ini yaitu platform mobile robot dapat naik turun secara stabil. Stabil artinya sejajar terhadap kondisi awal. Kondisi awal adalah kondisi absolut paralel.
6 Implementasi dari sistem ini dibatasi dengan kriteria kriteria sebagai berikut : Robot hanya akan diuji pada medium berwarna putih dengan ketinggian rintangan yang berbeda-beda di ground yang datar. Tinggi rintangan maksimal adalah 5 cm, jika lebih dari 5 cm maka rintangan tersebut harus dihindari. Bentuk rintangan yang digunakan dalam penelitian dibatasi, yaitu mengacu pada bentuk kubus, balok, atau jalan bergelombang. Adapun pengimplementasian di area rintangan yang lebih besar tidak termasuk dalam ruang lingkup penelitian ini. Perbaikan pergerakan gait, desain, dan peletakan switch pada robot sehingga penjejakan dapat direspon lebih cepat Pada penelitian robot quadpod oleh Jati Indrapramasto, et al, 2007 dan Ferdi, et al, 2009, memiliki beberapa kelemahan: Pergerakan robot belum seimbang. Penjejakan dalam pencarian halangan lambat ( robot harus terkena rintangan untuk mengetahui adanya rintangan). Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai dan mengatasi rintangan lama. Waktu pergerakan robot lama. Penelitian ini akan memperbaiki dan mengembangkan kelemahan dari robot quadpod yang telah dibuat sebelumnya. Klasifikasi yang akan digunakan :
7 Penggunaan gait hexapod. Penggunaan motor servo. Penggunaan servo amplifier. Respon robot dalam perubahan gerakan. Kemampuan kecepatan robot dibandingkan penelitian sebelumnya. 1.3. Tujuan & Manfaat Tujuan dari penelitian ini adalah Desain awal yang mengutamakan kestabilan pada alat transportasi Meningkatkan otomatisasi pada mobile robot Mengembangkan pergerakan dari robot berkaki menggunakan servo motor dalam hal penjejakan ground. Manfaat dari penelitian ini adalah Menghasilkan gait robot yang stabil. Mobile Robot dapat melangkahi dan menghindari rintangan dengan baik. 1.4. Metodologi Kelompok berdiskusi menentukan sebuah topik yang berkaitan dengan robotika. Karena pada tahun 2009 terdapat mahasiswa yang membuat skripsi Quadpod (robot berkaki 4) dan masih menyimpan hasil skripsinya,
8 maka muncullah ide untuk membuat hexapod (robot berkaki 6) dengan menambahkan kaki pada quadpod tersebut. Dengan berkonsultasi dengan pembimbing, maka ditentukanlah judul bagi penelitian kali ini, yaitu PENGEMBANGAN GAIT MOBILE ROBOT TIPE HEXAPOD UNTUK MELEWATI RINTANGAN. Setelah menentukan judul, maka dilakukanlah studi pustaka sembari melakukan penelitian. Studi kepustakaan, dilakukan dengan membaca buku literatur, jurnal dan data sheet yang berhubungan dengan penelitian skripsi ini, dan informasi-informasi melalui internet. Buku-buku yang dipakai adalah yang berkaitan dengan gaya, robotika, dan elektronika. Studi pustaka ini memberikan dasar teori bagi proyek penelitian ini, yang dituliskan pada bab 2. Penelitian dilakukan dengan membangun robot menggunakan rangka yang telah disiapkan. Eksperimen dilakukan di laboratorium LITBANG melalui pengevaluasian dan pembuatan modul untuk mendapatkan karakteristik dari robot. Proses perancangan robot dijelaskan pada bab 3. Melakukan tes dan uji coba pada robot yang telah dibangun. Kemudian mencatat hasil percobaan pada bab 4 dan menarik kesimpulan. Kesimpulan dan saran untuk pengembangan sselanjutnya dituliskan pada bab 5.
9 1.5. Sistematika Penulisan Bab 1 berisi penjelasan hal secara umum menyangkut topik yang akan dibahas, yaitu Pengembangan Gait Mobile Robot Tipe Hexapod untuk Melewati Rintangan. juga menyangkut materi apa saja yang akan dibahas dalam buku ini. Bab 2 berisi teori yang secara umum berkaitan dengan materi yang dibahas. Teori yang diberikan adalah teori yang terbaru dan paling relevan. Bab 3 berisi inti penelitian yang dilakukan oleh peneliti. Berisi perumusan obyek penelitian, analisis data, dan permasalahan. Bab 4 berisi hasil penelitian, termasuk data percobaan dan pembahasan. Bab 5 berisi saran dan kesimpulan yang diberikan untuk memperbaiki topik ini agar dapat dikembangkan lebih lanjut.