Sistem Kendali Robot - TeachMeSoft
Home Robotika Sistem Kendali Robot

Sistem Kendali Robot

         07.29



Daftar Isi


1 Definisi Sistem Kontrol
2 Jenis-jenis Sistem Kontrol Robotik
3 Kontrol Cerdas
4 Kecerdasan Buatan Robotika
5 Sejarah AI (Artificial Intelegence)
6 Aplikasi Ai dalam Dunia Robotik
7 Interaksi Manusia dan Robot
  • Manusia sebagai kontroller
  • Manusia sebagai manager robot
  • Robot & Manusia dalam kesetaraan
8 Sistem Kontroller
  • Kontroller berbasis prosessor dengan User interface
  • Input On/Off
  • Input Analog
  • Pengolahan khusus sistem BUS
  • Output On/Off
  • Output Analog

Sistem Kendali Robot


1 Definisi Sistem Kontrol
SISTEM: kombinasi dari beberapa komponen yang bekerja bersama-sama melakukan sesuatu untuk sasaran tertentu.

PROSES: perubahan yang berurutan dan berlangsung secara kontiniu dan tetap menuju keadaan akhir tertentu.

KONTROL: suatu kerja untuk mengawasi, mengendalikan, mengatur dan menguasai sesuatu
SISTEM KONTROL (Control System): proses pengaturan atau pengendalian terhadap satu atau beberapa besaran (variable atau parameter) sehingga berada pada suatu harga atau range tertentu.

Contoh : tekanan (pressure), aliran (flow), suhu (temperature), ketinggian (level), pH, kepadatan (viscosity), kecepatan (velocity), dan lain-lain.

Sistem yang minimal ada 2 bagian:
  1. Bagian (atau SubSistem) Kendalian atau yang dikendalikan (Plant), yang bisa merupakan
    - peralatan,
    - perangkat, atau
    - proses yang menghasilkan luaran (output, hasil, produk, isyarat luaran, output signal) karena dikendalikan oleh bagian pengendali.
  2. Bagian (atau SubSistem) Pengendali (Controller), yang juga bisa merupakan peralatan, perangkat, atau proses yang menghasilkan isyarat kendali (control signal) untuk mengendalikan kendalian.



2 Sistem Kontrol Robotik
Bagaimana sebuah Robot dikendalikan ???
Sistim Kontrol robotik terbagi atas 2 yaitu :

a) Sistim Kontrol Loop terbuka (open loop)
b) Sistem Kontrol Loop tertutup ( close loop)



a) Kontrol Loop Terbuka



Kontrol loop terbuka atau umpan maju (feedforward control) dapat dinyatakan sebagai sistem kontrol yang outputnya tidak diperhitungkan ulang oleh kontroler.



b)  Sistem Kontrol Loop tertutup ( close loop)



Pada gambar diatas, jika hasil gerak aktual telah sama dengan referansi maka input kontroler akan nol
Artinya kontroler tidak lagi membarikan sinyal aktuasi kepada robot karena target akhir perintah gerak telah diperoleh.


3 Kontrol Cerdas
Kontrol Cerdas (Intelligent Control) adalah sistem kontrol yang berdasarkan algoritma yang dipandang cerdas

Kata Intelligent control telah menjadi baku dalam dunia kontrol setelah berbagai teori dan algoritma pemrograman yang dapat meniru “kecerdasan Manusia” berhasil dikaji dengan baik.



4 Kecerdasan Buatan Robotika
Kecerdasan buatan dalam robotik adalah suatu algoritma (yang dipandang) cerdas yang diprogramkan ke dalam kontroller robot.

Sejak ribuan tahun yg lalu para filsuf mencoba memahami dua pertanyaan mendasar (Negnevitsky,2004):
  • Bagaimanakan pikiran manusia itu bekerja?
  • Dapatkah yg bukan-manusia itu berpikir ??????????????????????????????????????????



5 Sejarah AI (Artificial Intelegence)
  • Alan Turing, matimatikawan asal Inggris (1937) dianggap sbg Pionir dalam mengembangkan mesin cerdas dgn paper tentang konsep mesin universal
  • Warren McCulloch, filsuf dan ahli pengobatan dari Colombia University dan Walter Pitts, seorang matematikawan muda (1943) yg pertama kali memperkenalkan istilah AI  Jaringan saraf tiruan (ANN)
  • Setelah redup tahun 1970-an, AI kembali banyak dikaji tahun 1980-an
  • Metode selain ANN, muncul yaitu Fuzzy Logic (FL).
  • Kalau ANN didesain berdasarkan kajian cara otak biologis manusia bekerja (dari dalam), maka FL justru merupakan justru merupakan representasi dari cara berfikir manusia yang tampak dari sisi luar
  • ANN dibuat berdasarkan model biologis teoritis, maka FL dibuat berdasarkan model pragmatis praktis.FL adalah representasi logika berpikir manusia dalam bentuk kata-kata.
  • Lukazewicz, seorang filsuf (1930-an) yang pertama menkaji logika berfikir manusia dalam beberapa representasi matematik tentang “kekaburan” (fuzziness).
  • 1965, Lotfi Zadeh (Professor di Univesity of California, Berkeley US, mempublikasikan papernya yg terkenal “Fuzzy sets”.
  • Metode AI lain yang berkembang adalah Aloritma Genetika (genetic Algorithm,GA) yang dalam pemrograman komputer dikenal dengan teori evolusi (evolitionary computation, EC).
  • Pertama kali diperkenalkan oleh Holland (1975), diilhami dari teori Darwin
  • Pernah jg mengalami masa vacum




6 Aplikasi Ai dalam Dunia Robotik



Penggunaan AI dalam kontroller dilakukan untuk mendapatkan sifat dinamik kontroller “secara cerdas”.



7 Interaksi Manusia dan Robot

Manusia sebagai kontroller
Manusia sebagai manager robot
Robot & Manusia dalam kesetaraan

Manusia sebagai kontroller
Kehadiran robot dalam kehidupan manusia makin hari disadari makin banyak manfaatnya.
Interaksi manusia dan Robot atau mesin (human-machine Interactions) dapat dinyatakan dalam tiga tingkatan yaitu :

  1. Manusia sebagai kontroller robot sepenuhnya.

  2. Manusia sebagai manager dari operasi robot, dan
    - Tugas secara detail dilkukan oleh robot, sedang tugas secara keseluruhan dilakukan oleh operator.
    - Dalam hal tertentu sudah dimuati kemanpuan kontrol secara otomatis (umpan balik), seperti kontrol posisi tiap sendi, kontrol kecepatan rotasi dan kontrol torsi
    - Dari segi operasional,dalam tugas2 tertentu robot dalam kelas ini masih memerlukan arahan dan operator. 
  3. Manusia dan robot berada dalam kesetaraan.
    - Konsep ini masih tetap berpegang pada prinsip bahwa robot adalah pembantu manusia
    - Berikut perbedaan atau spesifikasi kemampuan bekerja manusia vs robot.





8 Sistem Kontroller
Rangkaian kontroller berbasis Prosessor/ Mikrokontroller dapat digambarkan sebagai berikut :




  • Terminal input output kontroller diatas adalah interpretasi besaran dari sistem interfacing yang digunakan.
  • Jika output menghendaki besaran analog maka kontroller perlu dilengkapi dengan DAC (Digital to Analog Converter)
  • Jika dikehendaki pengolahan data sensor Analog, maka kontroller harus dilengkapi dengan Analog to Digital Converter (ADC).




  1. Kontroller berbasis prosessor dengan User interface
  2. Input On/Off
  3. Input Analog
  4. Pengolahan khusus sistem BUS
  5. Output On/Off
  6. Output Analog



Kontroller berbasis prosessor dengan User interface



Input On/Off
  • Input kategori ini bekerja dalam dua Keadaan, yaitu ON atau OFF (1/0) berdasarkan level tegangan TTL (Transistor-Transistor Logic)
  • 5 V untuk logika 1 -> CMOS 3,5 – 5 V
  • 0 V untuk logika 0 -> CMOS 0 – 0,7 V


Input Analog
  • Kontroller memerlukan komponen pengolah ADC untuk dapat mengakomodasi input ini.
  • Ada mikrokontroller yg memiliki fasilitas ini dalam chip-nya.


Pengolahan khusus sistem BUS
  • Beberapa macam sensor tidak dapat langsung dihubungkan ke input port digital ataupun analog tanpa bantuan rangkaian penyelaras atau konverter khusus.
  • Sebagai contoh, sinyal output sensor kecepatan dan atau posisi motor servo biasanya berbentuk pulsa yang nilainya sebanding dengan putaran poros motor.
  • Penggunaan kamera digital juga memerlukan perlakuan khusus dalam interfacing-nya. 
  • Ini juga termasuk dalam kategori sensor yang dihubungkan dengan perlakuan bus



Output On/Off
  • Sama halnya dengan Input ON/OFF
  • Output kategori ini bekerja dalam dua Keadaan, yaitu ON atau OFF (1/0) berdasarkan level tegangan TTL (Transistor-Transistor Logic)
  • 5 V untuk logika 1 -> CMOS 2,3 – 3,3 V
  • 0 V untuk logika 0 -> CMOS 0 – 0,5 V



Output Analog
  • Output analog berguna untuk mengemudikan aktuator yang bekerja berdasarkan linier, seperti misalnya motor DC/AC, heater, linear controlled valve
  • Karena kontroller beroperasi pada digital, maka perlu DAC






Sumber:
  • presentasi robotika
More From Author
Disqus comments