ILMU ROBOTIKA

ROBOTICS

Ada berbagai manfaat belajar robot, diantaranya adalah dapat mengembangkan kemampuan motorik, kemampuan bersosialisasi dalam grup, melatih kemampuan kognitif, sambil belajar bagaimana berkreasi dan membangun daya imajinasi. Dengan begitu, selain mengajari ilmu teknik, robotika pun dapat merangsang kreativitas. Banyak sekali macam – macam robot yang sering kita dengar seperti Line Tracer (follower) ... sama aja. Ada juga robot Humanoid ( yaitu robot yang memiliki muka, mampu berjalan, dan bertindak seperti manusia ).

Oleh karena itu,untuk membuat robot minimal dibutuhkan 4 komponen utama yang merupakan dasar dalaam pembuatan sebuah robot, yaitu :

1.         Sensor

Sensor adalah kondisi yang dapat merespon kondisi lingkungan yang diberikan.contohnya adalah sensor cahaya, suhu, suara, tekanan.

2.         Actuator

Actuator adalah komponen yang menghasilkan gerak mekanik. Contohnya adalah motor, relay, pnematik, atau hidrolik actuator.

3.         Power (Tenaga)

Komponen energi penggerak dalam robot,contohnya baterai, sinar matahari, aatau catu daya.

4.         Microcontroller

Komponen ini digunakan sebagai pusat pemikkir untuk memproses data dari sensor dan memerintahkan actuator untuk bergerak.

Nah... sekarang coba ayo belajar membuat sendiri robot line tracer ,,

1)             ROBOT LINE TRACER

Apa sih robot line tracer itu ? gimana sih bentuknya ?

Untuk orang yang baru belajar robotika pasti masih bingung. Tapi, pasti teman2 sudah banyak yang tau.. khusunya yang biasanya ikut kontes robot. Robot line follower adalah robot yang dapat bergerak mengikuti garis secara otomatis. Robot line tracer dapat bergerak mengkuti track berupa garis hitam setebal 3 cm. Garis hitam tersebut disusun membentuk sejumlah persimpangan. Robot diprogram untuuk dapat menghitung jumlah persimpangan yang sudah dilaluinya kemudian belok dengan arah yang diinginkan. Prinsip dasarnya, sama seperti manusia, mata digunakan untuk melihat, kaki/roda digunakan untuk berjalan, dan otak digunakan untuk berpikir. 3 Komponen utama pada setiap robot : mata, kaki, dan otak.

Gimana sih bentuk track (lintasan) robot line tracer?

Ini nih gambar bentuk model track nya ...

Ø   Sensor (Rangkaian Photo Dioda)

Sensor dapat dianalogikan sebagai ‘mata’ dari sebuah robot. Mata di sini digunakan untuk ‘membaca’ garis hitam dari track robot. Kapan dia akan berbelok ke kanan, kapan dia berbelok ke kiri. Semua berawal dari mata bukan? Kita sebagai manusia tahu arah kita berjalan karena kita memiliki mata. Yaah, sama seperti robot.

Pada robot line follower, sensor robot yang dapat digunakan ada 3 jenis, yaitu LDR (Light Dependent Resistor), Photo Dioda, dan Photo Transistor. Saya tidak akan menjelaskan satu - satu secara detail, di sini kita gunakan photo dioda sebagai sensor robot. Kalau yang masih penasaran dengan sensor lainnya, monggo baca mbah google. 

Nah..gambar di samping kanan adalah 1 pasang sensor yang akan kita gunakan pada robot line follower. Bentuknya mirip seperti LED, yang berwarna ungu bernama receiver (photo dioda) dan yang berwarna bening bernama transmitter (infrared). Kalau pembaca ingin membeli di toko elektronik, bilang saja 1 pasang infrared sensor. Untuk membuat robot ini, kita gunakan 4 pasang sensor seperti di kanan. Sip?  Kemudian, setelah kita mengetahui sensor apa yang akan kita pakai, coba buat dulu rangkaian seperti di bawah ini untuk setiap 1 pasang sensor :

Nah, untuk 4 pasang sensor..kita perlu membuat 4 rangkaian seperti di samping kiri ini. Cara kerjanya cukup sederhana, hanya berdasarkan pembagi tegangan. Lambang LED yang berwarna hitam adalah transmitter atau infrarednya yang memancarkan cahaya infrared terus menerus jika disusun seperti rangkaian di samping. Lambang LED yang kanan adalah receiver atau photo dioda-nya yang menangkap cahaya infrared yang ada di dekatnya. Ingat masang photo dioda-nya harus terbalik, seperti gambar rangkaian di samping. Dari rangkaian sensor ini, kita ambil OUTPUT (to comparator, A/D converter, dll) yang ditunjukkan oleh gambar di samping.

Ø   Sensor (Cara Kerja)

Cara kerja sensor tersebut dapat dijelaskan melalui gambar dibawah ini.

Ketika transmitter (infrared) memancarkan cahaya ke bidang berwarna putih, cahaya akan dipantulkan hampir semuanya oleh bidang berwarna putih tersebut. Sebaliknya, ketika transmitter memancarkan cahaya ke bidang berwarna gelap atau hitam, maka cahaya akan banyak diserap oleh bidang gelap tersebut, sehingga cahaya yang sampai ke receiver tinggal sedikit. Nah, artinya kita sudah bisa membedakan pembacaan garis dari sensor bukan? Kalau kita sudah tahu, perbedaan cahaya yang diterima oleh receiver akan menyebabkan hambatan yang berbeda-beda di dalam receiver (photo dioda) tersebut.

Setelah kita tahu ilustrasi sensor, tinjau kembali rangkaian sensornya, bisa kita analogikan seperti :

Tadi kita tahu kalau hambatan receiver berubah-ubah, jadi otomatis rangkaian sensor yang bagian kanan bisa kita analogikan seperti gambar. Receiver bisa kita analogikan dengan resistor variabel, yaitu resistor yang nilai hambatannya bisa berubah. Otomatis, dengan pembagi tegangan, nilai tegangan di output rangkaian juga akan berubah-ubah bukan? Jadi, baca putih akan mengeluarkan output dengan tegangan rendah (sekitar 0 Volt) dan baca hitam akan mengeluarkan output dengan tegangan tinggi (mendekati Vcc = 5 Volt). Kalau rangkaian sensor pembaca sudah jadi, bisa dibandingkan dengan punya saya yang ditunjukkan oleh gambar di bawah ini. 

Ø   Processor (Pendahuluan)

Processor yang kita gunakan di sini bukanlah processor” canggih seperti intel dan amd.  Bahkan, kita sama sekali TIDAK menggunakan mikrokontroler, karena saya anggap mikrokontroler cukup rumit untuk ukuran smp dan sma. Dalam hal ini, kita gunakan 2 IC (integrated circuit) saja, yaitu 1 buah LM339 (Komparator) dan 1 buah 74LS00 (NAND gate). Simple bukan?  Di bawah ini gambar kedua IC tersebut :

Ø   Processor (IC LM339)

IC LM339 biasa disebut sebagai komparator.  Yah, dari istilahnya saja sudah ketahuan kalau gunanya adalah untuk meng-compare (membandingkan). Dengan kata lain, sesuatu yang berbentuk analog harus dikonversi dulu ke dalam bentuk digital (deretan biner) pada dunia elektronika. Hal ini bertujuan untuk mempermudah processing.  Gambar di bawah ini adalah datasheet LM339. Coba perhatikan :

Nah, 1 IC LM339 terdiri dari 4 buah komparator (yang berbentuk segitiga  ). Knapa kita hanya gunakan 1 buah IC ini? Soalnya kita juga hanya menggunakan 4 buah sensor. Kemudian, tinjau bagian komparator yang di sebelah kanan.

Satu buah komparator terdiri dari 2 input, yaitu Vin (input masukan dari sensor) danVref (tegangan referensi). Pada dasarnya, jika tegangan Vin lebih besar dari Vref, maka Vo akan mengeluarkan logika 1 yang berarti 5 Volt atau setara dengan Vcc. Sebaliknya, jika tegangan Vin lebih kecil dari Vref, maka output Vo akan mengeluarkan logika 0 yang berarti 0 Volt. Knapa kita bisa membandingkan seperti ini? Nah, seperti yang sudah saya bahas di poin sensor, sensor akan menghasilkan tegangan yang berbeda-beda ketika dia membaca bidang putih atau hitam kan? 

Kemudian, jangan lupa untuk menambahkan resistor pull-up di keluaran komparator (Vo). Hal ini disebabkan oleh perilaku IC LM339 yang hanya menghasilkan logika 0 dan Z (bukan logika 1), sehingga si logika Z ini harus kita tarik ke Vcc dengan resistor pull-up agar menghasilkan logika 1. Sip? Setelah digabung dengan sensor, ilustrasi rangkaian menjadi seperti ini.

 

Ø   Processor (IC 74LS00)

 

IC 74LS00 merupakan “NAND gate” yang berguna dalam teknologi digital. NAND gate terkait dengan logika 0 dan 1 serta merupakan gate yang paling simple dan bisa merepresentasikan semua jenis gate yang ada. Saya rasa bocah smp atau sma blom bisa memahami bagian ini. Jadi saya skip saja..  Di bawah ini adalah datasheet IC 74LS00.

  

Ø   Motor

Sekarang kita tinjau, bagaimana cara motor bekerja ketika robot berbelok ke kiri dan ke kanan. Lihat ilustrasi di bawah ini ketika robot akan berbelok ke arah kanan.

Nah..Ketika robot bergerak lurus, motor akan menyala dua”nya.

Ø  Transistor

Nah..Sekarang knapa tiba” muncul transistor?! Jawabannya cukup simple. Output dari IC NAND  tidak mungkin kuat untuk mendrive transistor. Kalau saya tidak salah, output IC hanya sekitar 2 V. Jadi, kita membutuhkan sambungan langsung motor ke baterai untuk menggerakkannya. Knapa kita pakai transistor? Ada yang tahu apa guna transistor? 

“Transistor dapat berfungsi sebagai saklar / switch on off”. Motor tidak menyala terus menerus bukan? Sudah saya jelaskan di bab sebelumnya, pada jalur tertentu motor akan mati dan menyala. Nah,, nyala mati motor tersebut diatur oleh transistor. Transistor yang digunakan di sini adalah NPN. Pada dunia elektronika, transistor terdiri dari dua jenis, yaitu PNP dan NPN. 

Jadi, sejauh ini kita punya rangkaian lengkap seperti di bawah ini.

Ø   Mekanik

Apaan tuh mekanik ??

Sebenarnya,,jujur saja saya kurang mengerti bagian mekanik. Soalnya saya bukan orang mesin..hehe..  Saya cuma tahu sedikit tips, yaitu buat gear yang besar” agar torsi-nya besar. Jadi, robotnya bisa berbelok dengan kuat. Kalau torsi kecil, robot akan sulit untuk berbelok. Gampangnya gitu aja..hehe..

oke..sekian tulisan saya tentang membuat robot line follower sederhana.