BAB 2 LANDASAN TEORI

BAB 2 LANDASAN TEORI

2.1. PENGERTIAN ROBOT Definisi dari robot adalah sebuah alat mekanik yang dapat melakukan tugas fisik, baik menggunakan pengawasan dan kontrol manusia, ataupun menggunakan program yang telah didefinisikan terlebih dulu, dimana untuk mencapai suatu tujuan, disetiap pergerakan robot tersebut dijalankan secara otomatis [Leppanen, Ilka., 2007]. Istilah robot berasal dari bahasa Cekoslowakia yaitu “Robota” yang berarti pekerja. Istilah ini dikemukakan oleh seorang pengarang sandiwara yang bernama Karel Capec pada tahun 1920. Pengertian robot sangat beragam, sebagian orang membayangkan bahwa robot itu adalah sebuah mesin yang menyerupai manusia (humanoid) tetapi sesungguhnya robot tidak hanya berbentuk seperti manusia. Robot pada awalnya diciptakan untuk mengantikan kerja manusia untuk sesuatu yang berulang, membutuhkan ketepatan yang tinggi dan juga untuk menggantikan manusia bila harus berhubungan dengan daerah berbahaya. Penggunaan robot lebih banyak terletak pada industri, robot melakukan banyak pekerjaan seperti welding. Selain pada industri robot penggunaan robot semakin berkembang luas, pada tingkat universitas telah dilakukan berbagai macam kontes yang memacu para akademisi dalam melakukan riset tentang robot. Kedepannya robot akan semakin berkembang sehingga mampu bergerak dan berpikir seperti manusia.

10 

11   

Dalam bidang robotika tiga hukum dalam pembuatan robot yang dikemukakan oleh Isaac Asimov yaitu : 1)

Robot tidak boleh menciderai manusia atau dalam keadaan tanpa aksi, robot

tidak mencelakai manusia. 2)

Robot harus menuruti perintah yang diberikan oleh manusia kecuali jika

perintah tersebut bertentangan dengan hukum yang pertama. 3)

Robot harus melindungi eksistensinya, selama tidak bertentangan dengan

hukum pertama dan kedua

2.2

Klasifikasi umum robot Dibawah ini klasifikasi umum robot berdasarkan mobilitasnya.

2.2.1 Mobile Robot Mobile robot merupakan sebuah robot yang dapat bergerak dengan leluasa karena memiliki alat gerak untuk berpindah posisi. Secara umum dan mendasar sebuah mobile robot dibedakan oleh locomotion system atau sistem penggerak. Locomotion merupakan gerakan melintasi permukaan datar. Semua ini disesuaikan dengan medan yang akan dilalui dan juga oleh tugas yang diberikan kepada si robot. Berikut adalah klasifikasi robot menurut tipe locomotion.

12   

2.2.1.1. Robot Beroda Robot yang seringkali dijumpai adalah robot yang bergerak dengan menggunakan roda. Roda merupakan teknik tertua, paling mudah, dan paling efisien untuk menggerakkan robot melintasi permukaan datar. Roda seringkali dipilih, karena memberikan traction yang bagus, mudah diperoleh dan dipakai, dan juga mudah untuk memasangnya pada robot. Traction merupakan variabel dari material roda dan permukaan yang dilintasi oleh roda. Material roda yang lebih lembut memiliki koefisien traction yang besar, dan koefisien traction yang besar memberi friction yang besar pula, dan memperbesar daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan motor. Jumlah roda yang digunakan pada robot beragam, dan dipilih sesuai selera si pembuat robot. Robot dapat dibangun dengan menggunakan berbagai macam roda, misalnya beroda dua, beroda empat, beroda enam, atau beroda caterpillar (tank-treaded). Berikut kelebihan dan kekurangan dari tiap jenis roda: 1. Beroda dua

Gambar 2.1 Robot Beroda Dua (Sumber: http://www.geology.smu.edu/~dpa‐www/robo/nbot/)

13   

Kelebihan: • Daya yang digunakan untuk menggerakkan motor relatif lebih kecil. • Baterai dapat memakai baterai dengan voltage kecil. Kekurangan: ‐ Robot tidak seimbang hanya dengan dua roda saja. Karena itu, harus digunakan caster. ‐ Robot lebih sering tersangkut rintangan kecil di jalur. ‐ Sebagian berat robot berada di atas roda caster (nondrive). ‐ Bila 1 motor roda rusak, robot hanya bisa bergerak berputar-putar saja.

2. Beroda empat

Gambar 2.2 Robot Beroda Empat (Sumber: http://ramalab.pratt.duke.edu/pages/MicroRobots.htm )

Kelebihan: • Berat robot terbagi rata antara keempat roda drive robot.

14   

• Memiliki 4 motor. Bila 1 rusak, robot masih dapat berjalan lurus. Kekurangan: ‐ Memerlukan daya baterai yang lebih besar untuk menggerakkan 4 motor. ‐ Saat berputar arah, daya yang diperlukan lebih besar lagi.

3. Beroda enam atau lebih

Gambar 2.3 Robot Beroda Enam (Sumber: http://www.geekalerts.com/rc‐snooper‐robot/)

Kelebihan: • Memiliki semua kelebihan robot beroda empat. • Karena menggunakan 6 motor, kekuatannya lebih besar, dan lebih setimbang. Kekurangan: ‐ Menggunakan baterai berdaya besar. ‐ Cepat menguras daya baterai. ‐ Saat berputar arah, daya yang diperlukan sangat besar.

15   

4. Beroda caterpillar (tank-treaded)

Gambar 2.4 Robot Caterpillar (Sumber: http://www.gizmo‐central.com/robotic‐gizmos/own‐your‐own‐ mini‐mars‐rover‐robot/)

Kelebihan: • Stabil pada kondisi tanah manapun berkat permukaan roda yang luas. • Hanya memerlukan 1 motor untuk tiap roda. Kekurangan ‐ Sulit untuk bergerak berbelok, karena tread lebih mudah lepas. ‐ Tread harus ditahan sedemikian rupa agar tidak lepas dari motor. ‐ Saat berbelok, memakan daya yang besar dari baterai karena harus melepaskan diri dari frictional contact dari permukaan. ‐ Memerlukan motor kuat untuk melepaskan frictional contact.

16   

2.2.1.2 Robot Berkaki Robot berkaki sangat mudah beradapatasi dengan medan yang tidak menentu, misalnya untuk menaiki tangga. Semua itu tidak lepas dari penelitian yang dilakukan dengan meniru gait dari berbagai makhluk hidup termasuk juga manusia. Ini juga merupakan bagian penting dari riset biologis dan biorobotika. Sedangkan untuk melewati medan – medan yang tidak menentu robot berkaki sangat baik dipilih karena robot berkaki lebih mudah beradaptasi bila dibandingkan menggunakan roda seperti untuk menaiki tangga. a) Bipedal(Robot Berkaki Dua) Bipedalism adalah sebuah paham dimana organisme bergerak dengan 2 buah tungkai atau alat penggerak (kaki). Binatang atau mesin yang bergerak secara bipedal biasa disebut biped. Biped terdiri dari berjalan, berlari, atau meloncat dengan 2 kaki.

Gambar 2.5 Robot ASIMO (Sumber: http://acg.cs.tau.ac.il/courses/workshop/spring-2009/asimo1.jpg)

17   

Riset robot mengenai robot bipedal sangat intensif seperti yang dilakukan Honda yang menciptakan ASIMO (Advance Step in Inovative Mobility) ASIMO saat ini mempunyai kemampuan seperti manusia sehingga mampu mengantikan berbagai tugas manusia seperti menjadi penjaga tamu. Kelebihan dari robot bipedal: ‐

Ruang kerja kecil, menghemat tempat.

‐

Dapat bergerak cepat

‐

Mendekati bentuk manusia.

‐

Komponen yang dibutuhkan relative sedikit, dilihat dari jumlah kaki.

Kekurangan dari robot bipedal: ‐ Variabel yang bekerja pada robot sangat banyak, terutama pada sendi-sendi kaki. ‐ Tidak dapat menambahkan beban ekstra pada robot, karena dapat menyebabkan robot kehilangan keseimbangan. ‐ Sulit menjaga keseimbangan robot itu sendiri, bahkan tanpa beban tambahan. ‐ Komponen yang digunakan membutuhkan biaya yang tidak sedikit. Robot ini hanya menggunakan 2 kaki, maka dibutuhkan komponen kaki yang cukup kuat untuk mengangkat tubuhnya sendiri. Motor yang memiliki torka besar cenderung mahal harganya.

18   

‐ Secara umum robot bipedal amatlah rumit. Perhitungan untuk menjaga keseimbangan robot saat berjalan begitu rumit, penyusunan komponen sambil menjaga keseimbangan robot pun sulit dilakukan. ‐ Pembangunan robot ini membutuhkan waktu yang sangat lama, bahkan dalam hitungan tahun.

b)

Quadpod (Robot Berkaki Empat) Quadpod atau robot berkaki empat mempunyai tingkat kestabilan lebih

tinggi daripada bipedal. Sistem robot ini mempunyai struktur kaki seperti hewan bekaki empat seperti anjing atau kuda. Begitu juga gait yang dipakai oleh quadpod memakai refrensi dari gait hewan berkaki empat yaitu seekor kuda seperti gallop, trot dan canter.

Gambar 2.6 Robot AIBO (Sumber: http://www.instablogsimages.com/images/2007/12/10/aibo-ps_5638.jpg) Robot quadpod komersial pertama di dunia adalah AIBO buatan Sony dengan meniru struktur tubuh dari anjing dan juga mampu bergerak dan bertingkah laku seperti anjing.

19   

Kelebihan: •

Dapat bergerak relatif lebih cepat daripada Hexapod.

•

Lebih dapat menjaga keseimbangan dibandingkan dengan Biped.

Kekurangan: ‐

Dalam masalah keseimbangan saat bergerak, Hexapod lebih unggul.

‐

Sangat sulit bagi Quadpod untuk berputar arah.

‐

Sangat sulit untuk mengatasi rintangan yang harus dilangkahi. Hal ini disebabkan karena kaki yang selalu menyentuh permukaan hanya 2 kaki di salah satu sisi robot saja.

c)

Hexapod(Robot Berkaki Enam)

Gambar 2.7 Robot Hexapod (Sumber: http://www.mindcreators.com/Images/RO_HexapodRobot.gif) Robot hexapod adalah robot yang bergerak dengan menggunakan 6 buah kaki. Karena robot secara statistik dapat stabil dengan menggunakan 3 kaki atau lebih, maka robot hexapod mempunyai fleksibilitas yang tinggi. Jika ada kaki yang tidak berfungsi, maka ada kemungkinan robot tersebut masih bisa berjalan.

20   

Terlebih lagi, tidak semua kaki robot dibutuhkan untuk stabilitas, kaki lainnya dapat bergerak bebas untuk mencari tempat pijakan baru. Kelebihan: •

Kestabilan posisi robot di atas permukaan lebih baik daripada Biped maupun Quadpod.

•

Dapat bergerak di berbagai permukaan, kasar maupun halus.

•

Dengan jumlah kaki yang sama di tiap sisinya, maka desain rangkaian

lebih

mudah.

Dengan

kata

lain,

tidak

perlu

memperhitungkan bobot rangkaian di tiap sisi robot agar robot dapat berdiri tegak. •

Posisi bodi tinggi di atas kaki, sehingga terhindar dari gesekan yang berlebihan dengan permukaan.

Kekurangan: ‐

Memerlukan biaya riset yang cukup tinggi

‐

Pergerakan relatif lamban dikarenakan rumitnya koordinasi gait dari tiap servo.

Berikut ini tabel perbandingan antara robot beroda dan robot berkaki:

21   

Tabel 2.1 Perbandingan antara robot beroda dan robot berkaki  No  Robot Beroda  1  Relatif lebih murah  2  Hanya dapat berjalan di  permukaan dengan roda yang  sesuai 

Robot Berkaki  Relatif lebih mahal  Tidak perlu menyesuaikan kaki  dengan permukaan 

3  Mudah dalam pembuatan  4  Hanya dapat berjalan di  permukaan halus 

Pembuatannya lebih menantang  Dapat berjalan di permukaan  kasar maupun halus 

5  Sudah relatif banyak riset yang  dilakukan untuk topik ini 

Belum banyak riset mendalam  untuk topik ini 

2.2.2. Robot Statis Robot statis merupakan robot yang tidak dapat bergerak karena tidak memiliki alat gerak. Robot ini memiliki area kerja terbatas, karena tidak memiliki alat gerak untuk berpindah tempat.

2.2.3. Motor Penggerak 2.2.3.1.

Pengertian Motor Motor adalah sebuah motor elektris bertenaga AC (alternating current) atau

DC (direct current), yang berperan sebagai bagian pelaksana dari perintahperintah yang diberikan oleh otak robot. Berdasarkan fungsinya, terdapat beberapa macam motor yang biasa digunakan pada robot, yaitu motor DC untuk aplikasi yang membutuhkan kecepatan tinggi, motor stepper untuk aplikasi dengan akurasi tinggi, dan motor servo untuk gerakan-gerakan berupa gerakan sudut.

22   

Dalam mengendalikan motor-motor tersebut, otak robot tidak dapat langsung mengakses motor, kecuali motor servo yang sudah memiliki antarmuka. Namun demikian, dengan menggunakan antarmuka servo controller, maka proses pengendalian motor servo akan lebih mudah dilakukan.

Jenis-Jenis Motor Motor AC Terdiri dari 2 bagian dasar, yaitu stator untuk menghasilkan medan magnet berputar dan rotor pada output shaft yang menerima torka dari medan magnet yang berputar. Ada 2 jenis motor AC, yaitu: a. Synchronous motor, berputar sesuai frekuensi dari sumber listrik AC. Medan magnet pada rotor diciptakan dari arus yang melewati slip ring, atau dari magnet permanen. b.

Induction motor, putarannya lebih lambat daripada frekuensi sumber

listrik AC. Medan magnet pada rotor diciptakan dari arus yang diinduksikan.

Motor DC Motor DC terdiri dari rotor dan stator juga seperti motor AC, hanya saja motor ini bergerak menggunakan arus DC. Motor ini adalah motor yang paling sederhana untuk pengaktifannya. Hanya dengan memberikan tegangan DC, motor ini akan berputar secara kontinu

agneti tertentu. Membalik arah

putaran motor dapat dilakukan dengan mengubah polaritas arus yang mengalir pada motor. Motor DC biasanya mempunyai kecepatan putar yang cukup

23   

tinggi dan sangat cocok untuk roda robot yang membutuhkan kecepatan gerak yang tinggi. Juga dapat digunakan pada baling-baling robot pemadam api. Kendali motor ini membutuhkan rangkaian Half Bridge. Rangkaian ini akan membuat arus mengalir pada motor melalui 2 kutubnya secara bergantian sesuai arah yang diinginkan. Jenis-jenis motor DC: a. Brushed membentuk torka langsung dari listrik DC yang terhubung ke motor dengan menggunakan internal commutation, magnet permanen stasioner, dan magnet elektris berputar. Bekerja dengan prinsip Lorentz, yaitu jika konduktor penghantar arus ditempatkan di medan magnet eksternal akan mengalami torka atau gaya yang dikenal sebagai gaya Lorentz. b. Synchronous Memerlukan commutation eksternal untuk menciptakan torka. c. Brushless Menggunakan magnet permanen berputar dalam rotor, dan magnet elektris stasioner pada housing motor. Desain ini lebih simple daripada motor brushed karena mengeliminasi komplikasi dari pemindahan power dari luar motor ke rotor yang berputar. d. Uncommutated Motor DC tipe lain yang tidak membutuhkan commutation. Contoh: homopolar motor dan ball bearing motor.

24   

Motor Stepper Pada dasarnya ada 2 jenis motor stepper, yaitu bipolar dan unipolar. Sebuah motor stepper berputar 1 step apabila terjadi perubahan arus pada koilnya yang mengubah pole magnetic di sekitar pole stator. Perbedaan utama antara Bipolar dan Unipolar adalah sebagai berikut: Tabel 2.2 Perbedaan Bipolar dan Unipolar Bipolar  Arus pada koil dapat berbolak‐balik  untuk mengubah arah putar motor. 

Unipolar  Arus mengalir satu arah dan perubahan  arah putar motor tergantung lilitan  yang dialiri arus. 

Lilitan motor hanya satu dan dialiri  arus dengan arah bolak‐balik. 

Lilitan terpisah dalam 2 bagian dan  masing‐masing bagian hanya dilewati  arus dalam satu arah saja. 

Motor servo Motor servo adalah sebuah alat yang mempunyai batang output. Batang tersebut dapat diposisikan untuk posisi sudut tertentu dengan mengirimkan sinyal kode ke motor servo. Selama kode sinyal tersebut ada, maka servo akan tetap mempertahankan posisi sudut batang tersebut. Bila kode sinyal tersebut berubah maka posisi sudut batang tersebut juga ikut berubah. Pada kehidupan sehari-hari servo digunakan pada elevator, pesawat radio controlled, boneka, dan juga robot. Motor Servo adalah sebuah motor yang menggunakan feedback untuk mendeteksi error dan membenarkan kinerja dari sebuah mekanism. Bila motor dc biasa menggunakan open loop sehingga tidak diketahui kecepatan dan dan kekuatan putaran motor. Sistem open loop tidak dapat digunakan untuk

25   

mencari posisi dari motor hanya dapat diketahui arah putarannya saja. Dikatakan close loop karena adanya umpan balik dimana posisis dari motor akan diinformasikan ke dalam rangkaian pengendali yang ad di dalam motor servo.

Gambar 2.8 Motor Servo (Sumber: http://obhieproduction.wordpress.com/robotika‐dan‐ otomasi/mengakses‐motor‐servo/)

Tiga kabel yang terdapat pada gambar diatas adalah kabel yang menghubungkan servo dengan komponen lain, yang satu adalah power (+5Volts), ground, dan kabel putih adalah kabel kontrol. Motor servo mempunyai beberapa rangkaian kontrol dan sebuah potensiometer (variabel resistor, yang lebih sering disebut pot) yang terhubung dengan batang output. Pada gambar diatas, pot dapat dilihat pada sebelah kanan rangkaian kontrol. Pot ini memungkinkan rangkaian kontrol untuk memonitor sudut dari servo motor. Bila batang berada pada sudut yang benar, maka motor akan berhenti.

26   

Bila rangkaian kontrol mendeteksi sudut yang salah, maka motor akan menggerakkan batang hingga berada pada posisi yang benar. Batang output dari servo dapat berputar sekitar 180º. Biasanya dapat berputar sekitar 210°, tapi tergantung dari pabrikan servo tersebut. Servo motor normal biasanya tidak dapat berputar lebih jauh karena pemberhentian mekanik yang terdapat pada gear output utama.

Klasifikasi Umum Servo Klasifikasi servo bila menurut power inputnya terbagi menjadi 2, yaitu servo motor AC dan servo motor DC. A. Servo motor AC Servo AC biasanya adalah motor 2 fase, dapat berputar clockwise (CW)dan counterclockwise(CCW) yang dimodifikasi untuk menjalankan operasi servo. Servo motor AC diapplikasikan untuk sistem yang membutuhkan respons yang cepat dan akurat. Untuk mencapai karakteristik tersebut maka servo motor AC harus mempunyai rotor dengan diameter yang kecil, dan resistansi yang tinggi. Diameter yang kecil pada motor servo AC akan memberikan gaya inersia yang rendah untuk mulai dan berhenti dengan cepat, dan juga untuk pembalikan arah putar servo. Resistansi yang tinggi memberikan karakteristik kecepatan torsi yang hampir linear untuk pengontrolan servo motor yang akurat. Contoh motor servo AC :

27   

 

Gambar 2.9 Servo Motor AC (Sumber: http://www.designworldonline.com/articles/2679/21/AC‐Servo‐ Motor‐with‐Built‐in‐Driver‐Controller‐.aspx)

B. Motor servo DC Motor servo DC biasanya digunakan untuk penggerak utama pada komputer, atau aplikasi lain dimana motor mulai berputar dan berhenti dihasilkan dengan cepat dan akurat. Motor servo cenderung ringan, mempunyai gaya inersia yang rendah dan merespon dengan cepat terhadap perubahan tegangan. Selain itu, induktansi dinamo yang sangat rendah pada motor servo menghasilkan waktu listrik konstan yang rendah (biasanya 0,05 sampai 1,5ms) yang mempertajam respons motor servo kepada sinyal input. Motor servo DC dibagi menjadi 2 :

28   

1. Servo Industri

 

Gambar 2.10 Servo Industri (Sumber: http://indonetwork.co.id/alloffers/Kebutuhan_Industri/120/servo.html)

Servo industry merupakan servo yang mempunyai kapasitas daya yang besar karena servo jenis ini digunakan untuk menggerakan mekanik yang mempunyai torsi yang besar . Bentuk fisik dari servo ini juga mempunyai dimensi yang besar. Motor jenis ini sangat cocok digunakan karena mempunyai durability dan endurance yang baik. Sebagai contoh :

 

Gambar 2.11 Servo Industri Besar (Sumber: http://www.productsdb.com/produkdetail.php?kpid=&pkid=&pid=3460)

29   

2. Servo DC Hobby Hobby servo adalah servo yang populer dan tidak terlalu mahal. Hobby servo menghilangkan kebutuhan untuk mendesain sendiri kontrol sistem untuk setiap aplikasi. Tanpa hobby servo, maka kita perlu melakukan : ƒ

Mendesain kontrol sistem

ƒ

Menganalisis transient respons

ƒ

Mengatur loop feedback

ƒ

Memilih motor

ƒ

Membuat bagian mekanik, dan lain sebagainya.

Hobby servo biasanya digunakan untuk kendaraan-kendaraan kecil yang digerakkan dari jauh dengan remote control (mobil, pesawat, kapal, etc). servo tersebut dapat berukuran sangat kecil dan dapat menghasilkan tenaga yang cukup besar untuk ukurannya. Hobby servo mempunyai beragam ukuran, dari ukuran sangat kecil sampai dengan ukuran skala ¼. Hobby servo adalah motor DC kecil dengan built-in kontrol sirkuit. Di bawah ini adalah beberapa contoh dari motor servo DC : a)

Quater scale

Gambar 2.12 Servo Quarter Scale (Sumber: http://www.rcbashers.com.au/shop/images/HS-5745MG.gif)

30   

Dengan besar yang dua kali melebihi motor servo biasa sehingga tenaga yang dihasilkan lebih besar daripada motor servo biasa. Jenis motor servo ini biasa digunakan pada model pesawat yang besar b)

Mini Micro

Gambar 2.13 Mini Servo (Sumber: http://www.manykey.com/images/hitec/5245mg.jpg) Berbeda dengan Quater scale besar dari mini micro hanya setengah dari motor servo biasa begitu juga dengan tenaga yang dihasilkannya. Jenis motor servo ini digunakan pada mainan remote control yang kecil c)

Sail Winch

Gambar 2.14 Sail Winch (Sumber : http://www.robotmarketplace.com/products/images/0-HRC33785S_lg.jpg)

31   

sepertinya namanya motor servo ini untuk menggerakan tiang kapal layar pada model kapal layar. Motor servo ini dibuat mengutamakan kekuatan karena dibutuhkan tenaga yang cukup untuk mengerakan tiang layar beserta layarnya. d) Landing Gear Retraction

Gambar 2.15 Landing Gear Retraction (Sumber: http://graphics.hobbypeople.net/gallery/759538.jpg) Motor servo ini digunakan pada model pesawat ukuran besar untuk menarik ataupun menurunkan roda dari model pesawat tersebut. Servo motor untuk hobby sangat cocok digunakan pada aplikasi mini robot karena mempunyai kelebihan dari segi dimensi yang lebih kecil dibandingkan dengan servo untuk industry sehingga lebih effektif untuk penempatanya..Selain itu harga yang jauh lebih murah dibandingkan dengan servo motor industry merupakan kelebihan lainnya dibandingkan servo untuk industry.

Cara Pengendalian Servo Kabel kontrol digunakan untuk mengatur sudut posisi dari batang output. Sudut posisi ditentukan oleh durasi pulsa yang diberikan oleh kabel

32   

kontrol. Servo motor digerakkan dengan menggunakan Pulse Width Modulation (PWM). Servo motor akan mengecek pulsa setiap 20 milisecond(0,2 detik). Panjang pulsa akan menentukan seberapa jauh motor akan berputar. Contohnya, pada pulsa 1,5 milisecond akan membuat motor berputar sejauh 90° (lebih sering disebut posisi netral). Jika pulsa lebih pendek dari 1,5 milisecond, maka motor akan berputar lebih dekat ke 0°. Jika lebih panjang dari 1,5ms, maka akan berputar mendekati 180°.

Gambar 2.16 Pergerakan servo motor (Sumber: http://xigma‐engineer.blogspot.com/2011/01/motor‐servo.html)

Dari gambar diatas, durasi pulsa menentukan sudut dari batang output.

2.2.3.2.

Kontrol Motor

Kontrol Robot Loop Terbuka Diagram kontrol loop terbuka pada sistem robot dapat dinyatakan dalam gambar berikut ini.

33    Referensi  Gerak 

Kontroler 

Robot 

Gambar 2.17 Kontrol Loop Terbuka Dengan melihat diagram ini, dapat diketahui bahwa kontrol loop terbuka tidak memberikan feedback untuk memperbaiki output. Kontrol loop terbuka atau umpan maju (feedforward control) dapat dinyatakan sebagai sistem kontrol yang outputnya tidak diperhitungkan ulang oleh kontroler. Keadaan apakah robot benar-benar telah mencapai target sesuai yang dikehendaki sesuai referensi, adalah tidak dapat mempengaruhi kinerja kontroler. Kontrol ini sesuai untuk sistem operasi robot yang memiliki aktuator yang beroperasi berdasarkan umpan logika berbasis konfigurasi langkah sesuai urutan, misalnya stepper motor. stepper motor tidak perlu dipasangi sensor pada porosnya untuk mengetahui posisi akhir. Jika dalam keadaan berfungsi baik dan tidak ada masalah beban lebih, maka stepper motor akan berputar sesuai perintah kontroler dan mencapai posisi target dengan tepat. Perlu digarisbawahi di sini bahwa kontrol sekuensi (urutan) dalam gerak robot dalam suatu tugas yang lengkap, misalnya memiliki urutan sebagai berikut: menuju ke posisi obyek, mengambil obyek, mengangkat obyek, memindahkan ke posisi tertentu, dan meletakkan obyek adalah tidak selalu semua langkah operasi ini termasuk dalam kontrol loop terbuka. Dapat saja langkah menuju posisi obyek dan memindah obyek menuju posisi

34   

akhir adalah gerak berdasarkan loop tertutup. Sedangkan yang lainnya adalah loop terbuka berdasarkan perintah langkah berbasis delay. Kontrol Robot Loop Tertutup Kontrol loop tertutup dapat dinyatakan seperti dalam gambar 1.15 .

Error=gerak referensi‐Gerak Aktual 

Referensi  Gerak 

Kontroler 

Robot 

Hasil gerak  sesungguhnya  (dibaca oleh sensor)

Gerak Aktual

Gambar 2.18 Kontrol Loop Tertutup Pada gambar di atas, jika hasil gerak actual telah sama dengan referensi, maka input kontroler akan nol. Artinya kontroler tidak lagi memberikan sinyal aktuasi kepada robot karena target akhir perintah gerak telah diperoleh. Makin kecil error terhitung maka makin kecil pula sinyal pengemudian kontroler terhadap robot, sampai akhirnya mencapai kondisi tenang (steady state). Referensi gerak dan gerak aktual dapat berupa posisi (biasanya didefinisikan melalui kedudukan ujung lengan terakhir/end effector), kecepatan, akselerasi, atau gabungan di antaranya. Kontrol bersifat konvergen jika dalam rentang waktu pengontrolan nilai error menuju nol, dan keadaan dikatakan stabil jika setelah konvergen kontroler mampu menjaga agar error selalu nol. Dua pengertian dasar; konvergen dan stabil, adalah sangat penting dalam kontrol loop tertutup. Stabil dan konvergen diukur dari sifat referensinya. Posisi akhir dianggap konvergen bila makin

35   

lama gerakan makin perlahan dan akhirnya diam pada posisi seperti yang dikehendaki referensi, dan dikatakan stabil jika posisi akhir yang diam ini dapat dipertahankan dalam masa-masa berikutnya. Jika referensinya adalah kecepatan maka disebut stabil jika pada keadaan tenang kecepatan akhirnya adalah sama dengan referensi (atau mendekati) dan kontroler mampu menjaga kesamaan ini pada masa-masa berikutnya. Dalam hal kecepatan, keadaan tenang yang dimaksud adalah bukan berarti output kontroler bernilai nol (tegangan 0 Volt) seperti keadaan sesungguhnya pada kontrol posisi, namun kontroler tidak lagi memberikan penguatan (amplify) atau pelemahan (attenuate) pada aktuator. Demikian juga bila referensinya adalah percepatan (akselerasi).

2.2.4. Mikrokontroller 2.2.4.1.

Pengertian AVR

AVR adalah sebuah mikrokontroller yang dibuat dengan mengunakan arsitektur RISC (Reduction Instruction Set Computing) dimana data dan program disimpan secara terpisah sehingga sangat baik untuk sebuah embedded system di lapangan karena terlidung dari dari interferensi yang dapat merusak isi program. table. AVR menggunakan fast access register dan single cycle instruction dengan 32 register X 8 bit set dapat mengeksekusi beberapa instruksi sekali jalan(single cycle). Dalam segi kemampuan AVR terbagi kedalam dua jenis yaitu high end dan low end yang menjadi perbedaan antara kedua jenis tersebut

36   

adalah tegangan pengoperasian dan kecepatannya. Sedangkan secara umum AVR dibagi menjadi tiga jenis yaitu •

TinyAVR 1. Program memori sebesar 1-8 kb 2. Biasanya terdiri dari 8 – 20 pin 3. Fungsi yang dimiliki terbatas

•

MegaAVR 1. Program memori sebesar 1-8 kb 4-256 kB 2. Biasanya terdiri dari 28 – 100 pin 3. Instruction set yang lebih variatif 4. Fungsi yang lebih banyak yang tergabung secara internal

•

Application specific AVR

Merupakan jenis MegaAVR yang mempunyai fungsi untuk sebuah aplikasi spesifik seperti untuk LCD, PWM controller, USB dan lainnya

Program Memory Semua AVR kode program/instruksi disimpan dalam memori flash. Memory ini dialamati 16 bit per siklus instruksi. Memori program tersebut menyimpan alamat – alamat interrupt, operation code dan static data table AVR

Data Memory Semua mikrokontroller AVR memiliki sejumlah RAM, dari 32 byte hingga beberapa KB. RAM ini digunakan untuk data dan terpisah dari

37   

memori program. Memori ini merupakan pengalamatan menurut byte atau byte addressable. File register dipetakan ke dalam range alamat awal dan begitu pula penggunaannya dalam RAM. Beberapa dari mikrokontroller AVR yang lebih kecil

hanya memiliki

file

register

sebagai RAM. Beberapa dari

mikrokontroller AVR yang lebih besar memungkinkan perubahan dari luar mengenai tempat data, pengalamatan hingga 64KB. Tempat alamat data terdiri dari file register, register I/O dan SRAM. Register utama ditempatkan pada 32 tempat memory pertama (00001600FF16) diikuti dengan tempat yang telah dipesan untuk register I/O hingga 64 (002016-005F16). Pemakaian SRAM sebenarnya dapat dimulai setelah kedua bagian diatas (alamat 006016). Walaupun ketiga bagian diatas terpisah pola pengalamatannya dan “optimized opcodes“ untuk file register dan register I/O, semuanya tetap dapat dialamati dan diubah seperti berada di dalam satu bagian SRAM.

EEPROM Storage Beberapa mikrokontroller AVR memiliki memori EEPROM untuk penyimpanan. Memori ini tidak dipetakan kedalam memori utama dan diakses sebagai bagian tambahan, menggunakan register – register tertentu dan instruksi-instruksi

khusus.

Seperti

memori

Flash,

EEPROM

dapat

menyimpan isinya walaupun tanpa listrik dan hanya dapat ditulisi 100.000 kali. Tidak seperi Flash, EEPROM dapat

ditulis

nilainya

saat

program

38   

mikrokontroller

sedang

berjalan, membuatnya

sangat

cocok

untuk

menyimpan data dalam jangka waktu yang sangat panjang.

Gambar 2.19 AVR EEPROM Storage

2.2.4.2.

Fitur

Fitur – fitur utama dari berbagai tipe mikrokontroller AVR antara lain adalah: • Prosesor utama bertipe RISC, mampu melakukan 16 MIPS (juta instruksi per detik) dengan kristal 16 MHz. • Port I/O dua arah multifungsi yang mempunya pull up internal yang dapat dikonfigurasi secara tersendiri.

39   

• Mempunyai osilator internal. • Memiliki Flash memori untuk program hingga 256K. • Dapat diprogram melalui ISP, JTAG, atau High Voltage • Memiliki EEPROM hingga 4KB • Memiliki SRAM internal hingga 8K • Memiliki timer 8 bit dan 16 bit dengan: ‐ PWM output ‐ Input capture • Memiliki komparator analog • Memiliki hingga 16 channel ADC 10 bit yang dapat dikontrol secara • multiplex • Beberapa tipe memiliki controller PWM (Pulse Width Modulation) • Memiliki controller untuk protocol CAN (Controllable Area Network) • Kemampuan berjalan pada low voltage hingga 1,8 v AVR ATMEGA 8535 mempunyai 40 pin dibawah ini adalah gambar dari konfigurasi pin tersebut

40   

Gambar 2.20 Konfigurasi Pin AVR ATMega AV8535

2.3. Struktur Kaki Struktur kaki terdiri dari tiga bagian utama yaitu coxa, femur dan tibia. Coxa atau pinggul mempunyai fungsi untuk menahan berat tubuh pada posisi statis (misalnya berdiri) dan dinamis ( misalnya berjalan atau berlari). Beban terberat terdapat di bagian ini. Femur atau tulang paha mempunyai fungsi sebagai penyambung antara coxa atau tulang pinggul dengan tibia atau tulang kering. Femur memberikan dukungan pada seluruh struktur rangka sehingga membantu dalam pergerakan kaki. Tibia atau tulang kering mempunyai fungsi membentuk engsel bersama dengan tulang paha yang disebut dengan lutut sehingga memungkinkan robot untuk berjalan, berlari dan menaiki tangga. Untuk memudahkan pengertian bagian-bagian tungkai makhluk hidup, berikut merupakan gambaran tungkai kaki manusia:

41   

Gambar 2.21 Tungkai kaki manusia (Sumber: http://www.getbodysmart.com/ap/skeletalsystem/skeleton/appendicular/lowerlimbs/m enu/menu.html)

Berikut adalah gambaran tungkai dari serangga:

Gambar 2.22 Kaki Belalang (Sumber: http://www.amentsoc.org/insects/glossary/terms/trochanter)

42   

Aplikasi bentuk tungkai belalang pada robot Hexapod:

Gambar 2.23 Perbandingan kaki robot dan kaki serangga (Sumber: http://www.chaos.gwdg.de/~poramate/AMOSWD06.html)

2.3.1.

Gait

Gait merupakan pola pergerakan sendi hewan, termasuk manusia, saat bergerak melewati zat padat. Gait pada hewan harus sesuai dengan kecepatan, kondisi habitat, pergerakan (maneuver), dan pemakaian energi yang efisien. Bagi robot berkaki, terdapat 3 pilihan, yaitu gait dengan 2 kaki (Bipedal), 4 kaki (Quadpod), atau 6 kaki (Hexapod).

43   

2.3.1.1.

Gait 2 kaki (Bipedal) Gait pada robot Bipedal mengikuti gait pada manusia. Karena itu sendi-sendi yang terdapat pada robot ini pun mengikuti sendi manusia.

Berikut ini adalah gait manusia dalam berjalan : ¾ Berjalan

Gambar 2.24 Gait Manusia Berjalan (Sumber: http://www.wsiat.on.ca/english/mlo/symptoms_leg.htm)

Gait normal dibagi menjadi tahap stance (60%) dan tahap swing (40%). Stance adalah pada saat kaki berada di tanah. Swing adalah pada saat kaki melangkah di udara untuk persiapan ke tahap stance selanjutnya. Dengan mengurangi panjang dan kecepatan melangkah memungkinkan untuk menambah stabilitas bipedal.

44   

¾ Berlari

Gambar 2.25 Gait Berlari Manusia (Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Muybridge_runner.jpg) Berlari adalah gerakan yang dilakukan oleh manusia atau binatang biped untuk bergerak lebih cepat dengan menggunakan kaki. Berlari dapat dikatakan dalam istilah olahraga, dimana kedua kaki tidak menyentuh tanah pada saat yang bersamaan. Ini sangat kontras terhadap berjalan dimana satu kaki selalu kontak dengan tanah. ¾ Melompat

Gambar 2.26 Melompat (Sumber: http://phil.freehackers.org/photos/photos.html)

45   

Adalah saat dimana organisme atau benda mati (contoh : robotic) mendorong dirinya sendiri ke udara. Melompat dapat dibedakan dengan berlari dan gait lainnya dimana seluruh bagian tubuh berada di udara untuk waktu yang cukup lama. Joint (sendi) yang terdapat pada robot bipedal:

Gambar 2.27 Joint pada bipedal (Sumber: http://www.aidilj.com/sigmo/)

46   

Torka yang terjadi pada robot bipedal:

Gambar 2.28 Torka Pada Robot Bipedal (Sumber: http://www.stevens.edu/msrobotics/SMRDC2010/muecke06r.pdf)

Rumus di atas berlaku dengan ketentuan berikut: •

Link antara hip, knee, and foot dianggap tidak memiliki massa. (jika dibandingkan dengan massa-massa lain, berat link memang tidak signifikan)

•

Robot dalam fase single support (satu kaki yang menyentuh tanah)

47   

•

Berat bodi atas dan kaki yang tidak menyentuh tanah tegak lurus terhadap sendi hip.

•

Sendi knee berada pada sudut 90o.

2.3.1.2. Gait 4 kaki (Quadpod) Gait pada kuda Kuda memililiki dua kriteria pergerakan yaitu pergerakan kuda biasa seperti pada umumnya yang tidak dilatih dan beberapa pergerakan lainya dimana biasanya dengan latihan khusus.Pergerakkan kuda ini ada beberapa jenis tiap masing-masing kriterianya, yaitu : Walk Gait jenis ini merupakan gait 4 irama, dimana kaki kuda bergerak dengan 4 langkah yang berurutan sehingga menciptakan 4 irama. Empat langkah yang dimaksud, yaitu : kaki kiri depan – kaki kanan belakang - kaki kanan depan – kaki kiri belakang atau dapat juga dengan urutan gerakan yang berbeda. Pada gait ini, kuda selalu mengangkat satu kakinya untuk melangkah dan ketiga kaki lainnya sebagai tumpuan dan untuk menjaga keseimbangan tubuhnya, kepala dan lehernya akan bergerak naik dan turun. Seperti apa pergerakkan gait ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

48   

Gambar 2.29 Walk Gait (Sumber: www.sgequestrian.co.uk/gaits_1.jpg)

Pada Gambar 2.29 diatas, dua gambar yang paling kiri menunjukkan tiga kaki berfungsi sebagai tumpuan dan kaki kiri bagian depan diangkat untuk mulai melakukan gerak melangkah. Gambar yang paling kanan menunjukkan, kaki yang berfungsi sebagai tumpuan berubah dari tiga kaki menjadi dua kaki yang posisinya diagonal, hal ini dikarenakan ketika kaki kiri bagian depan mulai kembali menapak ke tanah, kaki yang posisinya diagonal dari kaki tersebut mulai terangkat untuk melakukan gerak melangkah berikutnya.

Trot Gait jenis ini merupakan gait 2 irama, maksudnya adalah kuda bergerak dengan dua kaki secara bersamaan dan dua kaki lainnya sebagai tumpuan sehingga pergerakkannya menghasilkan 2 irama dalam melangkah. Kaki – kaki yang bergerak bersamaan merupakan kaki – kaki yang posisinya diagonal. Untuk keseimbangan pada kuda, gait ini merupakan gait yang sangat stabil sehingga kuda tidak perlu melakukan gerakan keseimbangan seperti pada gait walk. Seperti apa pergerakkan gait ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

49   

Gambar 2.30 Gait Kuda (Sumber: http://www.amnh.org/exhibitions/horse/images/lg/06eiv_trd_trot.jpg) Pada Gambar 2.30 diatas, menunjukkan gerak kuda yang melangkah dengan dua kaki yang posisinya saling diagonal (kaki kanan depan dan kaki kiri belakang) dan dua kaki lainnya berfungsi sebagai tumpuan (kaki kiri depan dan kaki kanan belakang).

Canter Ketika kuda melangkah dengan menggunakan gait ini, derap langkahnya terdengar tiga irama seperti bunyi drum pada saat yang hampir bersamaan, sehingga gait ini biasanya disebut gait 3 irama. Gait ini biasanya lebih cepat dari trot gait tetapi lebih lambat dari gallop gait. Langkah kaki canter gait ini menggunakan tiga kaki untuk melangkah dan satu kaki sebagai tumpuan. Seperti apa pergerakkan gait ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Gambar 2.31 Canter Gait (Sumber: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/dd/Muybridge_race_horse_ animated.gif)

50   

Pada Gambar 2.31, dua gambar yang paling kiri menunjukkan gerak kuda yang melangkah dengan menggunakan tiga kaki dan satu kaki sebagai

tumpuan

(kaki

kanan

belakang).

Gambar

berikutnya

menunjukkan ketiga kaki yang digunakan untuk melangkah pada gambar sebelumnya, mulai menapak kembali di tanah.

Gambar 2.32 Canter Gait 2 (Sumber: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/dd/Muybridge_race_horse_ animated.gif)

Pada Gambar 2.32, menunjukkan ketiga kaki yang sudah kembali menapak ke tanah menarik tubuh kuda kearah depan dan melanjutkan gerak dengan kaki kiri bagian depan sebagai tumpuan dan tiga kaki lainnya mulai terangkat untuk melangkah ke depan.

Gallop Pergerakkan gait ini sama seperti pada canter gait, hanya saja karena ritmenya lebih cepat menyebabkan derap langkahnya terdengar seperti 4 irama. Gait ini dapat dikatakan sebagai gait yang tercepat dan biasanya dalam alam liar digunakan untuk melarikan diri dari predatornya. Seperti apa pergerakkan gait ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

51   

Gambar 2.33 Gallop gait 1 (Sumber: http://www.gregeans.com/greenvillesky/images/Muybridge_race_horse_gallop.j pg)

Gambar paling kiri menunjukkan gerak seperti gerak pada

canter

gait

ketika kuda melangkah, tetapi pada dua gambar berikutnya terlihat perbedaan antara gallop gait dan canter gait. Dua gambar berikutnya tersebut menunjukkan keempat kaki kuda yang melayang diudara setelah melakukan gerak melangkah seperti pada canter gait, hal ini dikarenakan ritme gait ini lebih cepat daripada canter gait sehingga kekuatan hentakan kaki kuda ketika melangkah menjadi lebih kuat.

Gambar 2.34 Gallop gait 2 (Sumber: http://www.gregeans.com/greenvillesky/images/Muybridge_race_horse_gallop.j pg)

Gambar 2.34 menunjukkan

keempat

kaki

kuda

yang

sebelumnya

melayang di udara mulai menapak kembali ke tanah satu persatu. Urutan kaki yang menapak sebagai berikut: kaki kiri belakang - kaki kanan belakang - kaki kiri depan (bersamaan dengan itu, kaki yang pertama menapak

52   

mulai terangkat melakukan gerak seperti menendang kebelakang) – kaki kanan depan (bersamaan dengan itu, kaki yang menapak pada urutan kedua dan ketiga melakukan gerak menendang kebelakang, sehingga posisinya kembali seperti pada Gambar 2.33).

Gambar 2.35 Gaya pada tiap sendi quadpod (Sumber: http://tekkotsu.org/robots/ERS7.html) Gambar di atas menunjukkan gambaran gaya yang terjadi pada tiap sendi (joint) dari robot quadpod.

53   

2.3.1.3. Gait 6 kaki (Hexapod) Kebanyakan hexapod dikendalikan dengan gait, yang memungkinkan robot untuk bergerak maju, berputar, dan mungkin berjalan ke samping. Beberapa gait yang biasa digunakan adalah : Tripod Gait Tripod gait terdiri dari kaki depan dan kaki belakang serta kaki tengah pada sisi lainnya. Untuk setiap tripod, kaki diangkat, diturunkan, dan digerakkan maju mundur secara bersamaan. Pada saat berjalan, hexapod menggunakan kedua tripod-nya mirip dengan biped yang melangkah dari satu kaki ke kaki lain. Karena 3 kaki selalu berada di tanah, maka gait tersebut akan selalu stabil. Berikut adalah skema dari tripod gait :

Gambar 2.36 Skema Tripod gait (Sumber: http://www.ratstar.com/?v=variant)

Wave Gait pada wave gait, kaki bergerak secara satu persatu dimulai dari kaki paling belakang, kemudian diulang oleh sisi yang lainnya. Karena hanya 1 kaki yang diangkat dan menyisakan 5 kaki di tanah, maka gait ini adalah gait yang

54   

paling stabil. Tetapi dikarenakan pergerakan satu-persatu maka gait ini tidak dapat bergerak terlalu cepat. Ripple Gait Yang terakhir adalah ripple gait. Pada pandanganan pertama gait ini terlihat sangat rumit, untuk dapat mengerti maka kita harus mengetahui bahwa pada setiap sisi, sebuah gelombang yang non-overlapping dihasilkan untuk kaki yang diangkat. Dan kedua gelombang yang berlawanan tersebut mempunyai beda fase sebesar 180º. Berikut adalah skema dari ripple gait.

Gambar 2.37 Skema Gait ripple (Sumber: http://www.ratstar.com/?v=variant)

55   

Berikut adalah sinyal PWM dari ketiga gait tersebut :

Gambar 2.38 Sinyal PWM dari Ketiga Gait Kaki yang digunakan adalah kaki seperti berikut:

Gambar 2.39 Kaki Hexapod (Sumber: http://www.robotshop.com/robot‐leg‐tutorial.html) Hexapod robot biasanya dikonfigurasikan dengan menggunakan 2 baris 3 kaki (3+3) atau 60 derajat dari kaki sebelahnya dan jarak yang sama dari tengah bodi. Dynamic stability

56   

Robot berjalan yang stabil saat bergerak harus terus bergerak agar tidak jatuh. Jika saat berjalan robot berhenti bergerak, pusat massa akan membuatnya terjatuh. Static stability Robot stabil yang statis dapat diberhentikan pergerakannya pada titik manapun dalam gait-nya dan tidak akan jatuh. Dalam kasus hexapod, selama ada 3 kaki manapun yang bersentuhan dengan lantai dan pusat massa ditempatkan di dalam segitiga yang terbentuk dari kaki-kaki ini, maka robot akan berdiri stabil saat statis.

Gambar 2.40 Model Tripod (Sumber: http://www.robotshop.com/robot‐leg‐tutorial.html)

Sudut-sudut yang di bentuk kaki tidak perlu berbanding lurus terhadap satu dengan yang lain, seperti gambar berikut:

57   

Gambar 2.41 Sudut pada sendi-sendi Hexapod Gaya yang terjadi pada setiap joint pada kaki hexapod:

Gambar 2.42 Gambaran arah gaya yang terjadi (Sumber: http://www.robotshop.com/robot‐leg‐tutorial.html)

Rumus perhitungan untuk joint-joint tersebut:

58   

W 4 = WFRAME + WELECT + WBATTERY + W3*LEGS ....................................(1) N1 + 2 N 2 = W 4 + 6 * (W 1 + W 2 + W 3)............................................(2)

∑T

LEFT − FOOT

= −W 1 * l1 * cos θ 1 − W 2 * ( L1 * cos θ 1 + L 2 * cos θ 2) − W 3 * ( L1 * cos θ 1...

+ L 2 * cos θ 2) − W 4 * ( L1 * cos θ 1 + L 2 * cos θ 2 + L3) − 2W 3 * (2 L3 + L1 * cos θ 1 + L 2 * cos θ 2)... − 2W 2 * ( L1 * cos θ 1 + L 2 * cos θ 2 + 2 L3) − 2W 1 * ( L1 * cos θ 1 + 2 L 2 * cos θ 2 + 2 L3)... + 2 N 2 * (2 L1 * cos θ 1 + 2 L 2 * cos θ 2 + 2 L3)....................................(3)

Persamaan (1) menjelaskan W4 (weight) yang terjadi pada pusat massa robot saat 3 kaki diangkat. Massa robot diasumsikan terdistribusi seimbang pada kaki di kedua sisi robot pada sisi kanan. Maka gaya reaksi N2 dan N3 bernilai sama. Tiga kaki harus menahan seluruh berat robot, juga berat kaki itu sendiri. Kemudian, agar dapat bergerak lurus, gaya pada sisi kiri harus sama dengan gaya pada sisi kanan. Jika tidak, robot akan berbelok.

F1 = 2 * F 2

2.4. Titik Kesetimbangan

Jika sebuah benda sedang diam dan tetap diam, benda dikatakan dalam kesetimbangan static. Syarat yang diperlukan untuk sebuah partikel agar tetap diam adalah bahwa gaya netto yang bekerja pada partikel itu adalah nol. Pada kondisi ini, partikel tidak dipercepat dan jika kecepatan awalnya nol maka partikel tetap diam. Karena percepatan pusat massa sebuah benda sama dengan gaya netto yang

59   

bekerja pada benda dibagi dengan massa total benda, maka syarat ini juga berlaku untuk benda tegar yang berada dalam kesetimbangan. Jika pusat massa sebuah benda diam dan tidak ada rotasi mengelilinginya, maka tidak akan ada rotasi mengelilingi titik mana pun. Jadi, agar kesetimbanan terjadi, torsi netto yang bekerja pada sebuah benda harus nol terhadap setiap titik. Dua syarat yang perlu di penuhi agar benda tegar berada dalam kesetimbangan statik: • Gaya eksternal yang bekerja pada benda tersebuh harus nol Fnetto = 0

• Torsi ekternal netto terhadap setiap titik harus nol Τnetto = 0

Agar kesetimbangan statik terjadi, jumlah torsi yang cenderung menghasilkan rotasi searah jarum jam terhadap setiap titik harus sama dengan jumlah torsi yang cenderung menghasilkan rotasi berlawanan arah jarum jam terhadap titik tersebut.

2.5.

Rintangan

Dalam pergerakannya, seringkali robot harus melewati rintangan. Yang dimaksud rintangan disini adalah halangan berupa obyek dengan tinggi berbeda yang disiapkan pada jalur khusus untuk menguji robot. Tujuannya untuk menguji kemampuan robot dalam mengatasi rintangan di lapangan yang diwakili oleh halangan tersebut. Rintangan dapat dilewati dengan cara dihindari maupun dilangkahi.

60   

Berikut merupakan gambaran salah satu dari berbagai macam rintangan yang diberikan untuk menguji kemampuan robot:

Gambar 2.43 Rintangan (Sumber: http://www.seas.upenn.edu/~rrastogi/html/projects.html)