BAB I PENDAHULUAN

BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Robotika adalah salah satu bidang ilmu dalam intelegensia buatan. Bidang ini
semakin berkembang seiring dengan pertumbuhan teknologi yang pesat. Makin
maraknya kompetisi dan penghargaan robot tingkat internasional juga turut
meramaikan perkembangan robotika di dunia. Tentu saja bidang ini menjadi
semakin menarik untuk dikaji, melihat penggunaannya yang semakin meluas di
berbagai aspek kehidupan manusia yang semakin hari semakin otomatis.
Otomatisasi kehidupan nyata dalam representasi mesin merupakan sebuah nilai
tersendiri dari implementasi sebuah robot. Hal inilah yang menjadi keunikan bagi
pengguna maupun sekedar pemerhati dan juga menjadi tantangan bagi para
pengembangnya.
Ditinjau secara harfiah, kata robot berasal dari bahasa Czech, robota, yang artinya
buruh yang melakukan pekerjaan yang membosankan. Pertama kali digunakan
untuk mendeskripsikan pekerja pabrikan di cerita fiksi karya Karel Capek di tahun
1920-an, Rossum’s Universal Robots. Pada cerita tersebut, seorang ilmuwan
menemukan robot untuk menolong manusia dengan melakukan pekerjaan
sederhana secara berulang-ulang. Namun ketika robot digunakan untuk berperang,
mereka berbalik menyerang manusia pemiliknya dan mengambil alih kekuasaan
dunia [TES05].
Definisi dari robot yang dikemukakan oleh Robot Institute of America adalah
mesin multifungsi yang dapat diprogram dan didesain agar bisa memindahkan
material, bagian, kakas, ataupun alat dengan spesifik tertentu melalui variabel
gerakan yang terprogram untuk melakukan performansi dari tugas yang
bervariasi. Secara sederhana robot dapat pula diartikan sebagai agen buatan yang
aktif dengan dunia nyata sebagai lingkungannya [RUS95].
I-1
I-2
Kesepakatan bersama mengartikan robot sebagai mesin terprogram yang
mengimitasikan aksi atau penampilan dari makhluk intelijen – pada umumnya
manusia. Agar dapat dikualifikasikan sebagai robot, sebuah mesin harus bisa
melakukan dua hal: 1) Mendapatkan informasi dari lingkungannya, dan 2)
Melakukan sesuatu secara fisik – seperti bergerak ataupun memanipulasi objek
lain [TES05].
Dewasa ini, penggunaan robot telah merambat dari proses manufaktur, kurir,
hingga pengganti manusia dalam memasuki area yang beresiko tinggi, misal
daerah yang terkontaminasi nuklir ataupun luar angkasa. Penggunaan robot yang
semakin luas mengimplikasikan dibutuhkannya robot dengan tingkat adaptasi
terhadap lingkungan yang tinggi. Untuk itu diciptakanlah mobot, sebutan bagi
mobile robot, yang merupakan jenis robot yang dapat menggerakkan diri
seutuhnya. Mobot sendiri dikelompokkan berdasarkan efektor – perlengkapan di
bawah kendali robot yang mempengaruhi lingkungan – yang dimilikinya. Sampai
saat ini mobot yang sudah dikembangkan adalah robot beroda dan robot berkaki.
Secara fisik, robot berkaki akan lebih mudah beradaptasi dengan keadaan
lingkungan. Hal ini dikarenakan mobilitas robot berkaki lebih tinggi serta
mempunyai kemampuan yang lebih baik dari robot beroda untuk menghadapi
struktur pijakan yang tidak rata, memiliki tingkat, dan memiliki rintangan
[HUA01]. Estimasi yang diungkapkan, hampir 40% permukaan bumi tidak dapat
diakses oleh robot beroda [ZIE01]. Hal ini memacu perkembangan robot berkaki
menjadi semakin cepat. Untuk meningkatkan efesiensi dan kecepatan dalam
berjalan, robot menggunakan keseimbangan dinamis dibandingkan keseimbangan
statis. Memiliki keseimbangan dinamis artinya keseimbangan robot dapat terjaga
selama robot berjalan, namun akan terjatuh bila dihentikan secara tiba-tiba,
berbeda dengan robot berkeseimbangan statis, yang akan tetap memiliki
keseimbangan walaupun dihentikan di saat apapun ketika berjalan [RUS95].
Dengan keseimbangan dinamis, robot akan melakukan pergerakan yang lebih
cepat dan efektif.
I-3
Robot humanoid adalah salah satu contoh robot dengan keseimbangan dinamis.
Robot humanoid, sesuai namanya, merupakan bentuk robot yang berusaha
menyerupai manusia dalam bentuk maupun tingkah lakunya. Secara fisik, tentu
saja robot humanoid memiliki dua kaki (biped robot) dan dapat berjalan layaknya
manusia dengan kedua kaki tersebut.
Aksi paling sederhana dan mendasar dari robot humanoid adalah berjalan.
Berjalan mungkin terlihat sederhana, namun membuat sebuah robot dapat berjalan
seperti manusia bukanlah hal yang mudah. Oleh karena itu, melakukan
implementasi sebuah biped robot hingga dapat berjalan layaknya manusia
merupakan sebuah tantangan tersendiri.
Lingkungan pemrograman NXT yang dapat digunakan di antaranya adalah NXT#
dan NXC. NXC merupakan bahasa khusus untuk pemrograman NXT, dan
penggunaannya lebih sederhana ketimbang NXT# yang merupakan library bagi
bahasa C#. Namun secara fungsionalitas penggunaan NXT# menjadi lebih
bervariasi untuk menciptakan kreasi dalam pemrograman robot karena
pengeksekusiannya yang dapat diatur dari komputer, berbeda dengan NXC yang
hanya bisa men-download program ke Brick dan tidak dapat memanipulasinya
lagi setelah itu. Dari perbedaan tersebut maka biped robot menggunakan Lego
NXT yang akan dibangun dapat diprogram dengan dua gaya yang berbeda
sehingga menghasilkan hasil yang bervariasi.
I.2
Rumusan Masalah
Tugas Akhir ini akan melakukan implementasi gerakan langkah manusia pada
biped robot. Banyak parameter yang perlu diperhitungkan dalam proses
pembuatan robot agar dapat menggerakkan kakinya di lantai sehingga bergerak
maju sembari mempertahankan keseimbangannya agar tetap stabil. Sudut
pergerakan sendi, posisi bagian tubuh, jumlah momen yang ada pada bagian tubuh
robot, dan kecepatan gerak yang dilakukan merupakan beberapa parameter yang
perlu diperhitungkan. Permasalahan yang akan dianalisis adalah bagaimana
I-4
mengimplementasikan pergerakan yang efisien dari trajectory gerakan langkah
yang dirancang. Trajectory adalah rancangan lintasan dari titik tertentu pada robot
ketika robot bergerak. Penilaian dari hasil implementasi gerakan langkah biped
robot menggunakan dua lingkungan pemrograman, NXT# dan NXC, akan
dilakukan dengan melakukan perbandingan dengan karakteristik dan variabel
gerakan langkah manusia.
I.3
Tujuan
Tujuan penyusunan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Melakukan implementasi biped robot yang dapat berjalan dengan dua kaki
menggunakan Lego NXT.
2. Menyusun perhitungan pergerakan langkah biped robot yang efisien.
3. Membandingkan hasil pemrograman Lego NXT untuk implementasi biped
robot dengan NXT# dan NXC.
I.4
Batasan Masalah
Batasan masalah yang didefinisikan dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah
sebagai berikut:
1. Robot berjalan dengan menggunakan tiga sendi yang digerakkan oleh
servo motor, yaitu pada lutut kanan dan kiri serta pinggang. Hal ini
dikarenakan untuk melakukan gerakan langkah dibutuhkan minimal tiga
sendi tersebut. Dua sendi di lutut untuk menggerakan bagian kaki robot,
dan sendi di pinggang untuk memutar badan robot dengan tujuan menjaga
keseimbangan ketika berjalan. Alasan lain adalah keterbatasan servo
motor yang tersedia saat ini.
2. Robot hanya dapat berjalan lurus di lantai yang rata dan tanpa rintangan.
3. Kecepatan langkah yang dilakukan robot konstan.
I.5
Metodologi
Untuk memudahkan penyusunan Tugas Akhir ini, maka akan digunakan
metodologi sebagai berikut:
I-5
1. Studi literatur
Tahap ini dilakukan dengan cara mempelajari literatur baik yang berupa
buku (textbook), jurnal dan artikel ilmiah, maupun website yang
berhubungan dengan pembangunan biped robot terutama pada proses
berjalannya.
2. Analisis pergerakan manusia dan implementasinya pada biped robot
Analisis dilakukan dengan cara mengamati pergerakan manusia dan
dikaitkan dengan implementasinya pada biped robot.
3. Perancangan robot
Pada tahap ini akan dilakukan perancangan proses gerakan langkah dari
biped robot. Pada tahap ini akan menghasilkan rancangan pergerakan
langkah robot.
4. Implementasi
Di tahap ini akan dilakukan pengimplementasian langsung pada Lego
NXT.
5. Pengujian robot
Pada tahap ini robot akan diuji menghadapi dunia nyata serta akan
disempurnakan untuk menghasilkan gerakan jalan yang terbaik.
6. Analisis hasil dan penarikan kesimpulan
Dari gerakan langkah biped robot yang telah diimplementasikan akan
dibandingkan dengan gerakan langkah manusia melalui parameter yang
terdapat pada gerakan langkah manusia. Sehingga gerakan langkah yang
diimplementasikan pada biped robot dapat dinilai.
I.6
Sistematika Pembahasan
Dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini akan digunakan sistematika penulisan
yang terbagi dalam bab-bab sebagai berikut:
1. Bab I Pendahuluan,
yang berisi latar belakang, rumusan masalah, tujuan, batasan masalah,
metodologi, serta sistematika pembahasan yang digunakan dalam
penyusunan tugas akhir ini.
I-6
2. Bab II Tinjauan Pustaka,
yang berisi dasar teori dan informasi yang diperlukan untuk selanjutnya
digunakan dalam analisis, perancangan, dan implementasi tugas akhir ini.
3. Bab III Analisis dan Perancangan,
yang berisi analisis dan percancangan gerakan langkah biped robot yang
akan diimplementasikan.
4. Bab IV Implementasi dan Pengujian,
yang berisi hasil implementasi biped robot dan pengujiaannya.
5. Bab V Penutup,
yang berisi kesimpulan dan saran selama pelaksanaan Tugas Akhir.