Dalam dunia industri saat ini, banyak produk yang dihasilkan secara massal yang dituntut untuk memiliki ketelitian yang tinggi. Berdasarkan pertimbangan kualitas produk yang dihasilkan, maka diperlukanlah suatu alat yang dapat mendukung kinerja di bidang industri. Contoh alat tersebut salah satunya adalah Lengan Robot. Lengan robot dirancang untuk meniru gerakan tangan manusia dengan tingkat ketepatan dan kekuatan yang dapat diatur, telah mengubah paradigma dalam berbagai sektor kehidupan manusia.
Â
Lengan Robot adalah jenis lengan mekanik yang kemudian di program dengan fungsi mirip dengan lengan manusia. Menurut RIA (Robot Institute of America), Lengan Robot atau robot manipulator adalah robot multifungsi yang didesain untuk memindahkan material, peralatan atau sebuah piranti. Lengan robot didesain dan dibuat oleh manusia dengan tujuan untuk menggantikan posisi manusia dalam mengerjakan pekerjaan yang berat dan berulang-ulang
Robot industri adalah pada dasarnya disusun oleh link rigid, dihubungkan secara seri dengan sendi (biasanya enam sendi), dimana salah satu ujung tetap (dasar) dan sambungan yang lain bebas bergerak dan berguna untuk melakukan pekerjaan ketika pada posisi yang benar pada bagian ujung atau dikenal dengan end-effector.
Robot adalah kumpulan perangkat mekanik yang mampu menjalankan tugas-tugas fisik, baik dengan bimbingan dan pengendalian manusia maupun melalui program yang telah diprogram sebelumnya (kecerdasan buatan). Awalnya, istilah "robot" berasal dari bahasa Ceko, yaitu "robota," yang merujuk kepada pekerja atau tenaga kerja yang tidak mengenal kelelahan atau kebosanan.
Lengan robot, atau yang juga dikenal sebagai manipulator robot, meniru karakteristik lengan manusia dan sering disebut sebagai lengan diartikulasikan. Semua sendi pada lengan ini bersifat rotatif atau revolute. Meskipun demikian, gerakan pada lengan robot berbeda dari gerakan lengan manusia. Meskipun sendi robot memiliki derajat kebebasan yang lebih sedikit, yang sering disebut sebagai Degree of Freedom (DOF), manipulator robot dapat bergerak secara bebas dalam berbagai sudut dengan lebih banyak kebebasan dibandingkan manusia. Sebagai contoh, siku robot yang diartikulasikan dapat menekuk ke atas atau ke bawah, sementara manusia hanya dapat menekuk siku dalam satu arah, selain dari posisi lengan lurus.
Manipulator ini dapat dikelompokkan ke dalam kelas sesuai dengan kombinasi sendi yang digunakan dalam konstruksi manipulator robot tersebut. Sebuah lengan dengan geometri Cartesian (kadang-kadang disebut sebagai crane gantry) hanya menggunakan sendi prismatik dan dapat mencapai posisi apa pun di dalam ruang kerja berbentuk persegi panjang melalui gerakan link Cartesian. Dengan mengganti sendi pinggang lengan Cartesian dengan sendi rotatif, maka akan terbentuk lengan dengan geometri silinder.
Dengan menggabungkan rotasi dan translasi, lengan robot ini dapat mencapai setiap titik di dalam ruang kerja silinder. Apabila sendi bahu juga diganti dengan sendi rotatif, maka akan terbentuk lengan dengan geometri kutub. Ruang kerja dari lengan ini menjadi setengah bola, dan posisi end effector dapat dijelaskan dengan koordinat polar. Terakhir, jika sendi siku juga diganti dengan sendi rotatif, maka ini akan menghasilkan geometri revolute atau yang sering disebut sebagai lengan diartikulasikan. Ruang kerja dari lengan diartikulasikan adalah bola dengan dinding yang tebal, meskipun implementasinya masih cukup rumit. Bagian luar cangkangnya adalah sebuah bola tunggal yang bisa tumpang tindih.
Secara garis besar, sebuah robot industri terdiri dari beberapa komponen utama, termasuk manipulator robot, sumber daya listrik, dan pengendali. Manipulator robot memiliki dua bagian utama dengan fungsi yang berbeda:
- Lengan dan Tubuh - Bagian lengan dan tubuh robot digunakan untuk memindahkan dan menempatkan komponen atau peralatan di area kerja. Mereka biasanya terdiri dari tiga sendi yang saling terhubung.
- Pergelangan Tangan (Wrist) - Perangkat pergelangan tangan digunakan untuk mengarahkan komponen atau peralatan di lokasi kerja. Biasanya, pergelangan tangan terdiri dari dua atau tiga sendi yang kompak.
Manipulator robot dibangun dari urutan link (anggota kaku) yang dihubungkan bersama-sama. Sumbu adalah komponen yang memungkinkan gerakan relatif antara link sebelum atau sesudahnya. Sendi mekanik yang digunakan dalam konstruksi robot lengan manipulator dapat dibagi menjadi lima jenis utama. Dua di antaranya adalah jenis sendi linear, di mana gerakan relatif antara link yang berdekatan tidak melibatkan rotasi, sedangkan tiga jenis lainnya adalah sendi rotatif, yang melibatkan gerakan rotasi antara link manipulator robot.
Bagian lengan dan tubuh dari manipulator robot didasarkan pada salah satu dari empat konfigurasi yang berbeda. Setiap konfigurasi ini menawarkan area kerja yang unik dan sesuai dengan berbagai aplikasi, seperti yang dijelaskan di bawah ini:
- Gantry
Robot jenis ini menggunakan sendi linear dan biasanya dipasang di atas kepala. Mereka juga sering disebut sebagai robot Cartesian atau berbentuk bujur sangkar.
- Cylindrical
Dinamakan demikian karena bentuk kerjanya menyerupai silinder. Anatomi robot silinder terdiri dari sendi linear yang terhubung ke sendi rotary di dasar.
Â
- Polar
Konfigurasi dasar robot polar memungkinkan rotasi pada basisnya, sementara sendi-sendi lainnya adalah campuran dari putaran dan gerakan linier. Ruang kerja yang dihasilkan oleh konfigurasi ini memiliki bentuk bulat.
- Jointed-Arm
Ini adalah konfigurasi robot yang paling umum digunakan dalam industri. Lengan manipulator ini memiliki sendi rotatif yang menghubungkan link-link dalam rangkaian. Konfigurasi ini juga sering disebut sebagai robot diartikulasikan.
Komponen atau Bagian-Bagian Robot Lengan
1. Lengan Robot (Robotic Arm)
Lengan robot, atau robotic arm, adalah struktur yang menyerupai lengan manusia dengan konsep yang mencakup bahu, siku, dan pergelangan tangan. Untuk mencapai fleksibilitas, lengan robot dilengkapi dengan berbagai sendi atau joint yang memungkinkannya bergerak dalam berbagai arah saat beroperasi. Sebagai contoh, lengan robot dengan 6 sumbu (axis) memiliki lebih banyak sendi daripada lengan robot 4 sumbu, sehingga lebih fleksibel. Perkembangan lengan robot saat ini telah mengalami perkembangan pesat, dengan beberapa merek yang menggunakan material yang lebih ringan namun tetap kuat.
2. Effector / Alat
Effector atau alat pada robot lengan industri adalah perangkat yang terpasang di ujung pergelangan tangan lengan robot. Setiap effector atau alat ini memiliki tujuan khusus untuk tugas-tugas tertentu. Contoh umum dari alat pada lengan robot meliputi gripper (untuk mencengkram), bor (untuk mengebor), dan pistol pengelasan (untuk mengelas).
3. Komponen Penggerak
Gerakan pada robot lengan dapat dihasilkan melalui konversi energi dari putaran atau tekanan fluida menjadi energi gerak. Beberapa robot lengan yang melakukan pekerjaan ringan menggunakan motor sebagai komponen penggeraknya. Sementara itu, robot lengan yang menangani pekerjaan berat menggunakan sistem hidrolik atau pneumatik. Namun, dalam robot lengan modern, seringkali digunakan kombinasi motor listrik dan fluida, di mana motor berfungsi sebagai alat untuk memompa fluida atau aktuator.
4. Sensor
Sensor pada robot lengan adalah perangkat yang mendeteksi atau mengukur parameter tertentu. Salah satu jenis sensor yang umum digunakan adalah sensor keamanan, yang berfungsi untuk mendeteksi rintangan guna mencegah tabrakan antara manusia dan robot atau antara robot dengan robot lainnya. Sebagai contoh, sensor keamanan akan mendeteksi rintangan dan mengirimkan sinyal ke pengendali, yang selanjutnya dapat memperlambat atau menghentikan robot untuk menghindari tabrakan. Selain itu, sensor robot juga dapat digunakan untuk mendeteksi parameter seperti posisi, kecepatan, suhu, torsi, dan tekanan saat melakukan penggenggaman benda.
5. Kontroler
Komponen terakhir yang sangat penting dalam robot lengan adalah kontroler. Kontroler berperan sebagai otak robot yang menerima, menafsirkan, dan menjalankan perintah. Beberapa kontroler juga memiliki kemampuan untuk melakukan pengolahan data dan bahkan memprediksi kerusakan dengan metode perawatan preventif.
Cara Kerja Robot Lengan
Robot lengan industri telah dirancang untuk menjalankan tugas yang sama berulang kali dalam lingkungan yang terkendali. Proses pergerakan robot lengan diatur menggunakan serangkaian kode perintah. Robot lengan menyimpan urutan gerakan yang tepat dalam ingatannya dan mengulanginya berulang kali dalam bentuk looping.
Selama proses pergerakan, robot lengan menggunakan teknik hidrolik atau pneumatik untuk menggerakkan setiap sambungannya. Pada robot lengan dengan beban yang tidak terlalu berat, motor listrik digunakan sebagai sumber penggerak.
Teknik hidrolik memanfaatkan fluida cair, sementara pneumatik menggunakan udara sebagai fluidanya. Penggunaan kedua teknik ini terkenal karena tingkat presisinya yang tinggi. Hal ini memungkinkan komputer untuk mengendalikan robot lengan dengan sangat akurat dan mengulangi gerakan yang sama secara berulang. Robot menggunakan sensor gerakan untuk memastikan bahwa ia bergerak dengan jumlah yang tepat.
Sebagian besar robot lengan industri bekerja di sektor perakitan kendaraan, seperti perakitan mobil. Mereka dapat melaksanakan tugas ini dengan lebih efisien daripada manusia karena tingkat presisi yang tinggi. Robot selalu melakukan tugas seperti pengeboran di lokasi yang sama, dan mereka selalu mengencangkan baut dengan kekuatan yang konsisten, tanpa memperhatikan berapa lama mereka bekerja.
Penerapan robot juga sangat penting dalam industri elektronik, khususnya dalam pengolahan komponen mikro yang membutuhkan presisi tinggi.
Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa robot lengan industri bekerja mirip dengan lengan manusia, tetapi dengan keunggulan dalam hal presisi dan pengurangan risiko kecelakaan. Mereka dapat mengeksekusi berbagai proses sesuai dengan pemrograman dan penggunaan alat yang sesuai. Manusia sebaiknya fokus pada pekerjaan yang memerlukan pemikiran kreatif, sementara pekerjaan yang berulang dan memerlukan ketelitian dapat diandalkan kepada robot.
Daftar Pustaka
https://iltek.ft-uim.ac.id/index.php/ILTEK/article/view/11
https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4613-1963-4_17
https://journal.binadarma.ac.id/index.php/jurnalmatrik/article/view/960
https://www.cara-kerja.com/2021/10/cara-kerja-robot-lengan-di-industri.html
http://www.piclist.com/techref/robot/armtypes.jpg
Rafiuddin Syam. 2015. Seri Buku Ajar Robotika: Kinematika dan Dinamika Robot Lengan. Makassar : Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin
