Mengenal Robot bagian 1

Secara etimologi, kata 'robot' berasal dari bahasa Ceko yaitu kata 'robota' yang berarti bekerja.
Sedangkan menurut kamus Webster, robot didefinisikan sebagai piranti yang menunjukkan fungsi sebagaimana gerakan manusia.
Definisi yang lebih lengkap kemudian dikembangkan oleh RIA ( Robot Institute of America ), Robot adalah manipulator multifungsi yang dapat diprogram ulang yang didesain untuk memindahkan material, peralatan atau piranti.
Namun, hingga saat ini definisi tentang sebuah alat atau mesin dikategorikan sebagai robot masih terus diperdebatkan dan belum dapat dibakukan.

Saat ini, robot semakin memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan manusia, mulai dari bidang pendidikan, kedokteran, pertanian, sampai industri manufaktur. Bahkan robot telah masuk ke rumah pribadi dalam bentuk mainan ataupun alat bantu pekerjaan sehari-hari.

Banyak mahasiswa dari berbagai program studi, misalnya teknik elektro, teknik mesin, teknik industri, teknik fisika, instrumentasi, informatika, tertarik untuk mempelajari robot. Hal ini ditunjukkan dengan banyaknya mahasiswa yang memilih mata kuliah robotika sebagai salah satu mata kuliah pilihan. Selain itu, berbagai perlombaan robot di tanah air semakin diminati oleh mahasiswa dari berbagai perguruan tinggi di seluruh indonesia.

Sayang, tingginya minat mahasiswa untuk mempelajari robot terhambat besarnya dana yang diperlukan untuk menyediakan sarana dan fasilitas yang memadai. Harga sebuah robot yang diperlukan cukup tinggi. Selain itu, biaya operasional untuk melakukan percobaan dengan robot juga tidak kecil.Belum lagi kebutuhan robot yang tentunya tidak mencukupi jika hanya 1 unit untuk percobaan.

Secara umum, sebuah robot harus memiliki sifat-sifat atau karakteristik sebagai berikut;
1. Sebuah robot tidaklah alami, merupakan hasil rekaan.
2. Dapat mendeteksi/mengetahui kondisi lingkungannya.
3. Dapat memanipulasi benda-benda di sekitarnya.
4. Terkontrol secara otomatis.
5. Dapat diprogram.
6. Dapat bergerak pada satu sumbu atau lebih untuk berputar atau berpindah.
7. Dapat melakukan pergerakan yang terkoordinasi dengan baik

Derajat kebebasan Gerak
Derajat kebebasan gerak dari sebuah sistem robotik dapat dianalogikan dengan bagaimana tubuh manusia bergerak. Sama halnya dengan manusia, untuk setiap derajat kebebasan gerak pada robot dibutuhkan sebuah sendi. Secara umum, total derajat kebebasan gerak yang dibutuhkan untuk menggerakkan sebuah lengan robot secara fleksibel adalah enam buah, namun kebanyakan robot hanya menggunakan 3 sampai 5 derajat kebebasan gerak.

Robot dengan 3 derajat kebebasan
( Mampu bergerak pada 3 sumbu berbeda )

Robot dengan 4 derajat kebebasan
( bergerak pada 4 sumbu berbeda )







Sumber Tenaga
Robot adalah benda mekanik sehingga membutuhkan tenaga agar dapat bergerak. Ada 3 sumber tenaga yang biasanya digunakan, yaitu;
1. Listrik
    Pada robot elektrik semua peralatan menggunakan listrik sebagai sumber daya untuk controller dan semua peralatan elektrik di dalamnya. Saat ini robot-robot yang dikembangkan hampir seluruhnya menggunakan sumber tenaga listrik.

2. Pneumatic
    Menggunakana tenaga yang dihasilkan dari tekanan udara. Tenaga yang dihasilkan tidak terlalu besar sehingga hanya mampu mengangkat benda-benda ringan saja.

3. Hidrolik
    Hidrolik mampu menghasilkan gaya yang besar sehingga banyak digunakan dalam industri berat. Energi yang dihasilkan sangat efisien dan biasanya mempunyai performa yang tinggi.
Contoh robot yang menggunakan sumber tenaga hidrolik adalah mainan edukasi robot hidrolik Dinobot, dimana pompa hidrolik mini mampu menggerakkan Dinobot sesuai fungsinya untuk memindahkan sebuah benda dari satu titik ke titik lainnya.
Bersambung ke bagian 2........

Baca juga
Prinsip fisika dalam sistem hidrolika
Konsep bermain sambil belajar
Mengapa Robot Hidrolik ?

Prototype yang bikin semangat

Beberapa hari setelah prototype Dinobot saya yang pertama selesai ( sebut aja Dinobot V.1 ), saya meminta tolong sahabat saya untuk mereview dan memberi masukan atas kekurangan-kekurangan yang perlu diperbaiki.

Awalnya saya sempat grogi dan tidak PeDe dengan penampilan Dinoobot V.1 yang potongannya masih kasar, bodinya ringkih dan kerempeng, gerakannya kaku, finishingnya blom dicat cuma pake pernis kayu biasa, pokoknya nggak ada indah-indahnya banget deh.
Waktu saya jelaskan fungsi dan cara kerja Dinot V.1, dia cuma manggut-manggut sambil ngusap2 janggut tanpa ekspresi.

Singkat cerita tanya jawab teknis berakhir, tiba saatnya demo....
Saya mainkan kenop pengendali Dinobot V.1 untuk menggerak-gerakkan bodinya supaya berputar, naik turun, mengulur menarik lengan dan menjepitkan lengannnya dengan lincah... 
Waktu itu saya lupa bawa bola ping pong, jadi yang dipakai sebagai objek demo adalah kotak korek api !!! ( punya orang lain pula ) 

Tiba-tiba....
"Wuihhhhhhhhhh.....keren banget brooo !!!"
"Fantastico !!"
"Mantep ini, gue sukaaaaa banget !!!"
"Gue harus punya buat anak gue !!!"
"Pokoknya loe harus bikinin 1 yang sama persis kayak gini buat gw !!!"

"Ini kreatif banget bro, belum ada yang bikin mainan edukasi kayak gini di Indonesia !!"
"Loe kudu bikin yang banyak supaya anak-anak Indonesia senang belajar Fisika."
"Ini baru namanya mainan edukasi sekaligus mainan kreatif."
"Gue udah pernah liat macam-macam mainan kayu di luar, tapi mainan robot hidrolik kayak begini baru sekarang gue liat bro."

Weeew...
Saya takjub terkesima dan nggak percaya dengan responnya yang 'heboh'.
Saya bilang: "Saya belum tau berapa biaya produksi dan harga jualnya nih.."
Dia bilang: "loe bikin satu buat gue, gue bayar *off the record* cukup ga?"
Wowww...
Dia kasih angka yang bikin mata merem melek !!!
"Setuju bro, kasih waktu seminggu yaaa buat bikin Dinobot V.1 buat loe   :)"

"Okeh bro, Insya Allah gw bantu promosiin ke teman2 yang lain"
"Sekalian aja tawarin ke sekolah-sekolah atau toko-toko mainan online biar semakin berkembang pemasarannya"

Alhamdulillah...
Dari 1 prototype penjualan Dinobot berkembang menjadi 4, 5, 6 dan terus bertambah.
Desain Dinobot pun terus kami perbaiki hingga akhirnya sekarang sudah sampai Dinobot V.4.
Awal-awal produksi Dinobot V.4 beberapa teman meminta warna sesuai keinginan mereka, ada yang warna hijau, biru dan merah.

Seiring berjalannya waktu ternyata yang paling banyak peminatnya adalah Dinobot warna biru muda, sehingga sekarang kami fokus dengan warna biru muda tersebut.
Mulai dari teman kuliah sampai tetangga di rumah tertarik untuk memiliki Dinobot.

Mudah-mudahan mainan edukasi kreatif robot hidrolik Dinobot dapat diterima sebagai mainan edukasi yang bisa mengembangkan logika berpikir dan kreativitas serta imajinasi yang positif bagi anak-anak Indonesia...

Mudah-mudahan usaha kami untuk memperkenalkan Dinobot sebagai mainan edukasi kreatif bisa menjadi jalan untuk menjadi rejeki yang berkah dan ilmu yang terkandung di dalamnya menjadi amal jariyah bagi kami.

Aamiin YRA..




Baca juga:

Konsep bermain sambil belajar
Mengapa Robot Hidrolik
Hidrolika dalam kehidupan sehari-hari 

Mengapa Robot Hidrolik ?

Di pasaran saat ini banyak tersedia modul-modul permainan robotika yang dapat dirangkai menjadi robot dan diprogram untuk melakukan suatu fungsi tertentu, mulai memindahkan benda sampai permainan memadamkan api.

Dengan begitu banyaknya pilihan robot elektronik di pasaran, maka apa yang kami lakukan dengan memproduksi robot hidrolik adalah suat hal yang 'nyleneh', menyalahi hukum pasar.
Bagaimana tidak, 
Di saat orang ingin robot elektronik, kok malah bikin robot hidrolik?
Di saat banyak mainan edukasi yang terbuat dari plastik, kok malah bikin mainan kreatif dari kayu?
Di saat banyak orang ingin yang serba praktis, kok mainan edukasi robot hidrolik malah harus dirakit terlebih dahulu?


Ya, banyak sekali pertanyaan dari orang-orang terdekat kami yang mempertanyakan kenapa begini dan kenapa begitu, utamanya hal-hal seperti di atas tadi...
Ada beberapa alasan mengapa kami membuat mainan edukasi kreatif robot hidrolik Dinobot, terutama berdasarkan pengamatan dan pengalaman kami sendiri yang kurang memahami prinsip-prinsip elektronika, eh maksud kami keprihatinan terhadap perkembangan dunia pendidikan anak dan kurangnya alat peraga edukasi yang bisa memberikan pemahan tentang ilmu pengetahuan secara mudah dan menyenangkan. 

Mainan robot elektronik memang memberikan pengalaman yang menyenangkan tentang gerakan robot yang bisa diprogram sesuai keinginan kita, dan dengan bentuk yang beraneka ragam dan warna tentu memberikan kesenangan sendiri bagi anak.
Namun, satu hal yang terlupakan adalah : Gerakan arus listrik dan program komputer yang sedang bekerja tidak dapat terlihat dengan mata !!!

Bagi anak yang sedang dalam tahap keingintahuan tinggi, tidak cukup hanya memberikan penjelasan: pokoknya tinggal pencet jalan !!!
Anak juga perlu dijelaskan tentang konsep sebab akibat yang bisa dilihat dan dirasakan sendiri.
Dan pengalaman itu tidak bisa didapatkan dari mainan elektronik....
Anak juga perlu diberi pengetahuan dan pemahaman tentang ilmu-ilmu dasar yang membentuk peradaban manusia hingga mencapai taraf yang seperti sekarang.

Ilmu Fisika, hidrolika dan mekanika adalah salah dasar ilmu yang menjadi pondasi kehidupan manusia modern.
Dengan memberi pemahaman mendasar tentang ilmu fisika, hidrolika dan mekanika kami berharap anak-anak Indonesia tidak hanya pandai menghafal rumus dan mengerjakan soal, tetapi benar-benar memahami konsep sehingga di masa depan bangsa Indonesia mampu melahirkan ilmuwan-ilmuwan hebat, penemu-penemu yang inovatif, tidak hanya di bidang fisika, hidrolika dan mekanika saja, tetapai di bidang apapun yang diminati, yaaa minimal membuat lebih banyak orang tua untuk peduli pendidikan anak.

Mainan edukasi kreatif robot hidrolik Dinobot tidak hanya mengajarkan fisika hidrolika dan mekanika saja, tetapi lebh dari itu mengajarkan untuk:
- Melatih fokus, ketekunan, kesabaran dan ketelitian anak.
- Mengajarkan anak2 untuk berpikir dan bekerja berdasarkan logika yang teratur dan runut.
- Mendidik anak dan orangtua untuk menghargai kepuasan dari hasil kerjanya sendiri.

Apapun bidang yang nantinya akan digeluti dan diminati oleh anak kita, mainan edukasi kreatif robot hidrolik Dionobot akan memberikan pengaruh positif bagi perkembangan intelektual anak kita.

Adakalanya orangtua terlalu sayang sama anaknya sehingga memberikan mainan yang bahkan belum waktunya untuk diperkenalkan, misalnya gadget.
Mari kita lihat di sekitar kita betapa banyak orangtua yang memberikan gadget sebagai mainan untuk anaknya, padahal di negara-negara maju gadget adalah alat kerja bagi orang dewasa.
  Bermain gadget memang sangat mengasyikkan, bagi orangtua yang sibuk mungkin dianggap sebagai solusi untuk memberikan kesibukan kepada sang anak sehingga tidak mengganggu kesibukan orangtua, tetapi tanpa disadari banyak dampak negatif yang disebabkan kecanduan gadget, di antaranya:
 1. Efek jangka panjang: Anak sulit bersosialisasi dengan orang lain.
    Bayangkan apa yang terjadi 10 - 15 tahun yang akan datang, dia tidak akan bisa berinteraksi dengan orang di sekitarnya karena sibuk dengan dirinya sendiri.
2. Efek jangka pendek: kecanduan gadget menyebabkan malas belajar dan maunya main game saja.

Belum lagi dampak negatif bagi kesehatan anak, seperti yang disampaikan oleh para ahli:
1. Obesitas,
2. Gangguan tidur
3. Mata kering
4. Masalah pendengaran
5. Merubah perilaku menjadi lebih agresif

Alangkah bijaksana jika dalam memilih mainan kita perlu memikirkan manfaat dan dampak negatif bagi pertumbuhan anak, tidak hanya jangka pendek saja, tetapi juga jangka panjang.

Jadi...
Mainan edukasi kreatif robot hidrolik Dinobot adalah salah satu solusi untuk menghasilkan generasi penerus yang cerdas, kreatif dan juga mempunyai empati, simpati dan kepedulian terhadap lingkungan sekitar.


Baca juga:
konsep bermain sambil belajar 
Prinsip fisika dalam sistem hidrolika 
Hidrolika dalam kehidupan sehari-hari 
Memahami konsep fisika 

Hidrolika dalam kehidupan sehari-hari

Beratus-ratus tahun yang lalu manusia telah menemukan kekuatan dari perpindahan air, meskipun mereka tidak mengetahui hal tersebut merupakan prinsip hidrolik.
Sejak pertama menggunakan prinsip ini, manusia terus menerus mengaplikasikannya dalam banyak bidang untuk kemajuan dan kemudahn hidup umat manusia.

Hidrolika adalah ilmu pergerakan fluida, tidak terbatas hanya pada fluida air.
Jarang dalam keseharian kita tidak menggunakan prinsip hidrolik, mulai dari minum air, menggunakan air untuk mandi, mencuci pakaian, bahkan tiap kali menginjak rem kita menggunakan prinsip hidrolik.

Kata hidrolik sendiri berasal dari bahasa Inggris hydraulic yang berarti cairan atau minyak.
Prinsip dari peralatan hidrolik memanfaatkan konsep tekanan yang diberikan pada salah satu silinder akan diteruskan ke silinder yang lainnya sesuai hukum Pascal.

Konsep hidrolik banyak digunakan dalam peralatan yang sering kita lihat sehari-hari, antara lain:
1. Dongkrak hidrolik ( Hydraulic Jack )
Pernah mengganti ban mobil? atau pernah meilhat orang mengganti ban mobil?
Bagian badan mobil yang akan diganti bannya harus diganjal supaya mobil tidak miring. 
Nah, karena kita bukan Superman yang bisa mengangkat mobil, kita menggunakan alat bantu yaitu dongkrak hidrolik.

Dongkrak hidrolik adalah alat yang berguna untuk memperingan kerja dengan menggunakan prinsip hukum pascal.
Dongkrak hidrolik terdiri dari dua tabung berhubungan yang memiliki luas penampang yang berbeda. Masing-masing tabung ditutup dan diisi fluida. Dengan menaik turunkan piston, maka tekanan pada tabung pertama akan dipindahkan ke tabung kedua sehingga dapat mengangkat beban yang berat. 

 

Cara kerja:
Ketika gaya diberikan melalui tuas dongkrak untuk menekan pengisap yang luas penampangnya kecil, tekanan ini akan diteruskan minyak ke segala arah.
Karena dinding wadah minyak terbuat dari material yang kuat, tekanan ini tidak akan merubah bentuk wadah ( bejana ).
Satu-satunya jalan agar minyak mengalir adalah meneruskan tekanan ke pengisap yang luas penampangnya lebih besar.

2. Car Lifter ( Pengangkat mobil hidrolik )
Klo kita pernah ke tempat pencucian mobil atau ke bengkel, kita pasti melihat mobil kita diangkat ke atas untuk kemudian dicuci atau diperbaiki bagian bawahnya.
Nah, alat untuk mengangkat mobil itu adalah hydraulic car lifter atau pengangkat mobil hidrolik.
Cara kerjanya sama dengan dongkrak hidrolik, yaitu memanfaatkan hukum Pascal.

3. Rem Hidrolik 
Ide tekanan zat cair diteruskan melalui zat cair juga digunakan pada mobil untuk sistem pengereman. Setiap rem mobil dihubungkan oleh pipa-pipa menuju ke master silinder.
Pipa-pipa penghubung dan master silinder diisi penuh dengan minyak rem. 


Ketika kita menekan pedal rem, master silinder tertekan. Tekanannya diteruskan oleh minyak rem ke setiap silinder rem. Gaya tekan pada silinder rem menekan sepasang sepatu rem sehingga menjepit piringan logam. Akibat jepitan ini, timbul gesekan pada piringan yang melawan arah gerak piringan hingga akhirnya dapat menghentikan putaran roda. 

Sepasang sepatu dapat menjepit piringan dengan gaya yang besar karena sepasang sepatu tersebut dihubungkan ke pedal rem melalui sistem hidrolik. Disini kita menekan silinder yang luas pengisapnya lebih kecil daripada luas pengisap rem, sehingga pada rem dihasilkan gaya yang lebih besar. Jika luas pengisap rem dua kali luas pengisap master, maka dihasilkan gaya rem yang dua kali lebih besar dari gaya tekan kaki pada pedal rem. 

Gesekan sepasang sepatu terhadap piringan menimbulkan panas. Oleh karena permukaan piringan sangat luas jika dibandingkan terhadap luas sepasang sepatu, maka panas yang timbul pada piringan segera dipindahkan ke udara sekitarnya. Ini mengakibatkan suhu sepasang sepatu rem hampir tetap (tidak panas).   

4. Lengan Excavator
Excavator yang beratnya 30 ton dapat dengan mudah mengangkat tanah yang beratnya 2 ton, karena excavator didesain dengan sistem hidrolik pada motor di bagian track dan lengan yang berfungsi mengayun dan memindahkan beban.
Dengan sistem hidrolik, mampu mengangkat beban yang berat karena mampu menghasilkan tenaga yang besar. 

5. Mesin Press Hidrolik

Mesin pres hidrolik adalah salah satu jenis mesin pres yang banyak digunakan pada industri logam untuk membentuk logam sesuai bentuk cetakan, juga pada industri kapas dan sabut kelapa untuk mendapatkan bentuk dan ukuran yang seragam.






Masih banyak lagi peralatan-peralatan untuk membantu memudahkan hidup kita yang memanfaatkan prinsip hidrolik, coba perhatikan, segala sesuatu yang berhubungan dengan penggunaan air/zat cair dalam hidup kita pasti ada sistem hidrolika yang terlibat di dalamnya...

Sesuai namanya, mainan edukasi kreatif robot hidrolik Dinobot juga memanfaatkan prinsip hidrolika dalam menggerakkan semua sistem gerakannya.
Sistem hidrolika yang digunakan memanfaatkan pompa suntik yang telah dimodifikasi sehingga dapat mengoptimalkan pemanfaatan cairan hidrolik menjadi gerak berputar, gerak naik turun, gerak memanjangkan lengan dan gerak menjepit.

Sistem hidrolika pada mainan edukasi kreatif Dinobot dapat terlihat dengan jelas sehingga memberikan pengalaman dan pemahaman yang nyata tentang prinsip-prinsip fisika yang berlaku.

Satu kelebihan yang tak dimiliki sistem lain adalah bahwa sistem hidrolik paling serbaguna dalam mengubah dan memindahkan daya.
terutama dari sifat kekakuan namun sekaligus fleksibel.
dalam bentuk apapun cairan/minyak hidrolik akan mengikuti bentuk bagian yang ditempatinya dalam sistem.


Baca juga:
Fisika Hidrolika
Memahami Konsep Fisika

Prinsip Fisika dalam Sistem Hidrolika

Hukum Pascal:
Tekanan yang diberikan pada fluida dalam sebuah wadah tertutup maka tekanannya akan diteruskan sama besar dan merata kesemua arah...

1. Zat Cair bersifat menempati ruangan

Zat Cair bisa memenuhi ruangan dan membentuk mengikuti wadahnya.

Karena itu, zat cair di dalam sistem hidrolik akan mengalir kesemua arah dan masuk kedalam saluran seberapapun ukuran dan seperti apapun bentuknya.

2. Zat Cair tidak dapat dimampatkan.

Jika kita menekan dengan kuat wadah zat cair pada bejana kedap udara yang tertutup sangat rapat, maka zat cair di dalam bejana tidak akan termampatkan ( terkompresi). Maka ketika bejana tidak cukup kuat untuk menahan tekanan yang timbul, bejana tersebut akan pecah berantakan.

3. Zat Cair menyalurkan tekanan yang di terimanya ke semua arah

Ilustrasi pada gambar di bawah, yaitu dua buah silinder dengan ukuran sama besar dan keduanya di hubungkan dengan sebuah saluran, kedua silinder tersebut di isi oli setinggi garis yang terlihat pada gambar.

Kedua silinder dipasangi piston pada posisi di permukaan oli, ketika salah satu batang piston diberi beban ( tekanan ) maka tekanan tersebut di salurkan ke seluruh arah dengan gaya sama besar dan di salurkan ke bagian bawah piston pada silinder di bagian lain, sehingga piston bergerak naik.

   
4. Zat Cair dapat melipat gandakan gaya 

Jika ada dua buah silinder yang berbeda ukuran ( diameter silinder kecil berukuran 1D dan yang besar berukuran 4 x D ). Ketika silinder kecil di beri tekanan 1F maka tekanan di salurkan ke bagian bawah piston silinder yang lebih besar, karena piston silinder yang lebih besar memiliki luas penampang 4 ( 4 x lebih besar ) maka gaya yang di salurkan menjadi berlipat ganda ( 4 x dari gaya piston silinder kecil). Dengan kata lain silinder yang lebih besar akan menghasilkan gaya yang lebih besar pula.

SISTEM HIDROLIK

Sistem hidrolik adalah sistem mekanik yang menggunakan fluida sebagai media penggerak.

Komponen-komponen yang ada dalam system hidrolik adalah terdiri dari:

Wadah: Fungsinya menampung seluruh volume dari fluida

Pompa: untuk mengubah energi mekanik menjadi energi hidrolik

Katup: untuk mengatur dan mengarahkan aliran dari fluida

Aktuator: hasil akhir dari prinsip pascal, mengubah energi fluida diubah kembali menjadi energi mekanik.

Sistem hidrolik menggunakan fluida yang sifatnya inkompressible untuk mengirimkan gaya dari satu titik ketitik lainnya disepanjang jalur yang dilewati fluida tersebut. Memanfaatkan metode ini, dengan input gaya yang kecil kita dapat menghasilkan output gaya yang besar. 

Contoh penerapan prinsip ini adalah dalam sistem pengangkat mobil hidrolik. 
Alat ini menggunakan dua penampang yang besarnya berbeda. Cairan dalam penampang yang lebih kecil diteruskan kepenampang yang lebih besar.

Baca juga:

Fisika Hidrolika 
Memahami Konsep Fisika