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 ?

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 

Fisika Hidrolika

Hidrolika adalah ilmu yang mempelajari sifat-sifat dan hukum-hukum yang berlaku pada zat cair baik zat cair dalam keadaan diam ( hidrostatik ) ataupun mengalir ( hidrodinamik ).

Pada dasarnya terdapat dua hukum yang berlaku dalam mekanika fluida, yaitu: statika dan dimanika. Misalnya air, patuh pada hukum Hidrostatika (hukum Archimedes) dan juga patuh pada hukum Hidrodinamika.

HIDROSTATIKA
Hidrostatika adalah ilmu yang mempelajari fluida yang tidak bergerak/statis.
Pembahasannya meliputi semua kondisi fluida yang stabil dan seimbang.

Hukum utama hidrostatika berbunyi:
"Tekanan hidrostatis pada semua titik yang terletak pada bidang mendatar di dalam wadah suatu zat cair yang sejenis dalam keadaan seimbang adalah sama"

Hukum ini dibuktikan dengan asas bejana berhubungan, yaitu:
Suatu peristiwa dimana jika terdapat bejana yang berhubungan yang terletak pada sebuah bidang datar, kemudian diisi dengan zat cair yang sama dan dalam keadalam keadaan seimbang maka tinggi permukaan zat cair akan sama.

 
 Seperti halnya sebuah teko yang diisi air, meskipun mulut teko berbeda bentuk namun permukaan air tetap mendatar dan tidak mengikuti bentuk teko.

Begitu juga apabila wadah dimiringkan, maka permukaan air akan tetap mendatar.





HIDRODINAMIKA
Adalah ilmu yang mempelajari zat cair dalam keadaan mengalir ( bergerak ).

Tujuan ilmu hidrodinamika/ hidrolika adalah untuk memberi jawaban atas persoalan untuk:
1. Membawa dan membuang air/ minyak dan zat-zat lain yang berbentuk cair.
2. Memanfaatkan sumber energi zat cair
3. Mengelola tenaga air (dam, bendungan, dll).
4. Lalu lintas air, dll                                                                   

Dalam mempelajari hidrolika secara umum biasanya dipergunakan dua cara yaitu :
1. Secara Teoritis, yaitu berdasarkan rumus - rumus serta ketentuan - ketentuan yang berlaku secara mekanika.
2. Secara Empiris, yaitu dengan mengadakan percobaan - percobaan.
 
Teori seringkali tidak dapat memberikan jawaban atas persoalan-persoalan yang dihadapi dalam kenyataan di lapangan, sehingga untuk mencari jawaban atas persoalan tersebut dilakukan dengan mengadakan percobaan (empiris) sehingga ilmu hidrolika dapat disebut sebagai suatu ilmu yang semi empiris.

HUKUM PASCAL
"Tekanan yang diberikan pada suatu cairan pada ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah  dengan besar yang sama pada semua titik dalam cairan dan dinding bejana.

Terlihat bahwa luas penampang A2 lebih besar daripada luas penampang A1.
Sesuai bunyi hukum Pascal, secara matematis dapat dituliskan:

                                                 P1 = P2             sehingga

                                                 F1 = F2
                            A1    A2

P = Tekanan
F = Gaya
A = Luas penampang

Dengan ditemukannya hukum Pascal, maka ditemukanlah peralatan-peralatan yang bermanfaat untuk memudahkan kehidupan kita.
Terima kasih eyang Pascal...



Baca juga:
memahami konsep fisika