Motor, Servo, dan Stepper Beserta Cara Kerjanya

Pengertian Motor: 

Motor dapat diartikan sebagai penggerak. Karena fungsi utamanya sebagai pengubah sumber energi (panas, uap, bensin, cahaya, air, listrik, dll) menjadi tenaga penggerak. Sebagai contoh: pada motor listrik: energi listrik (input) dikonversikan menjadi energi putar/gerakan berputar (output).

Berbagai jenis motor, antara lain :

1. Motor                                                                                                                                           

Dari perputarannya ada 2 jenis motor, CW dan CCW, dimana CW atau Counter Wise berputar searah jarum jam, sedangkan CCW atau Counter Clock Wise, putarannya berlawanan arah dengan jarum jam. Beberapa jenis motor dapat memiliki arah putaran yang berbeda, misalnya pada motor elevator atau stepping motor pada pembuatan robot.    

Kebanyakan motor terbuat dari Plastik (lebih murah). Namun ada juga motor yang terbuat dari besi, dan titanium (kuat).                                       

  

2. Stepper                                                                                                                                                 Motor stepper adalah motor yang digunakan sebagai penggerak/pemutar. Prinsip kerja motor stepper mirip dengan motor DC, sama-sama dicatu dengan tegangan DC untuk memperoleh medan magnet. Motor stepper tidak dapat bergerak sendirinya, tetapi bergerak secara per-step sesuai dengan spesifikasinya, dan bergerak dari satu step ke step berikutnya memerlukan waktu, serta menghasilkan torsi yang besar pada kecepatan rendah. Motor stepper juga memiliki karakteristik yang lain yaitu torsi penahan, yang memungkinkan menahan posisinya. Hal ini sangat berguna untuk aplikasi dimana suatu sistem memerlukan keadaan start dan stop
   
       Motor stepper tidak merespon sinyal clock dan mempunyai beberapa lilitan dimana lilitan-lilitan tersebut harus dicatu (tegangan) dahulu dengan suatu urutan tertentu agar dapat berotasi. Membalik urutan pemberian tegangan tersebut akan menyebabkan putaran motor stepper yang berbalik arah. Jika sinyal kontrol tidak terkirim sesuai dengan perintah maka motor stepper tidak akan berputar secara tepat, mungkin hanya akan bergetar dan tidak bergerak. Untuk mengontrol motor stepper digunakan suatu rangkaian driver yang menangani kebutuhan arus dan tegangan                                                                                                                                        
3. Servo                                                                                                                                                       Motor servo adalah sebuah motor DC yang dilengkapi rangkaian kendali dengan sistem closed feedback yang terintegrasi dalam motor tersebut. Pada motor servo posisi putaran sumbu (axis) dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Contoh Motor Servo Motor servo disusun dari sebuah motor DC, gearbox, variabel resistor (VR) atau potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas maksimum putaran sumbu (axis) motor servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang pada pin kontrol motor servo.
   
                   Konstruksi Motor Servo Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan dengan memberikan variasi lebar pulsa (duty cycle) sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya. Jenis Motor Servo Motor Servo Standar 180° Motor servo jenis ini hanya mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) dengan defleksi masing-masing sudut mencapai 90° sehingga total defleksi sudut dari kanan – tengah – kiri adalah 180°. Motor Servo Continuous Motor servo jenis ini mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) tanpa batasan defleksi sudut putar (dapat berputar secara kontinyu). Pulsa Kontrol Motor Servo Operasional motor servo dikendalikan oleh sebuah pulsa selebar ± 20 ms, dimana lebar pulsa antara 0.5 ms dan 2 ms menyatakan akhir dari range sudut maksimum. Apabila motor servo diberikan pulsa dengan besar 1.5 ms mencapai gerakan 90°, maka bila kita berikan pulsa kurang dari 1.5 ms maka posisi mendekati 0° dan bila kita berikan pulsa lebih dari 1.5 ms maka posisi mendekati 180°.Pulsa Kendali Motor Servo Motor Servo akan bekerja secara baik jika pada bagian pin kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan frekuensi 50 Hz. Dimana pada saat sinyal dengan frekuensi 50 Hz tersebut dicapai pada kondisi Ton duty cycle 1.5 ms, maka rotor dari motor akan berhenti tepat di tengah-tengah (sudut 0°/ netral). Pada saat Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan kurang dari 1.5 ms, maka rotor akan berputar ke berlawanan arah jarum jam (Counter Clock wise, CCW) dengan membentuk sudut yang besarnya linier terhadap besarnya Ton duty cycle, dan akan bertahan diposisi tersebut, dan sebaliknya.
   
   

Sumber :

http://7chariot.blogspot.com/
http://elektronika-dasar.web.id/ ; 

http://bukan-sekedar-tahu.blogspot.com/
http://id.answers.yahoo.com/

Sensor Penciuman

Penciuman Elektronik digunakan untuk mendeteksi berbagai macam karakteristik bau.

Di semua industri penilaian bau, dilakukan dengan analisis sensorik manusia, menggunakan Chemosensor atau gas Chromatography.

Cara Kerja Sensor Penciuman Elektronik :

1) Metode  Fuzzy Learning Vector Quantization (FLVQ)

Metode flvq merupakan metode jaringan neural buatan berbasis vektor quantization yang mengintegrasikan teori fuzzy dalam proses pembelajarannya dan mempunyai algoritma yang sederhana tetapi berkemampuan tinggu dalam pengenalan aroma.

Sistem penciuman elektronik terdiri dari 3 bagian yaitu pertama, sistem sensor yang mengubah besaran aroma menjadi besaran listrik, kedua, sistem elektronik yang mengukur besar perubahan frekuensi sensor dan ketiga, sistem jaringan neural buatan yang melakukan pengenalan aroma.

Fungsi jaringan neural buatan adalah menyerupai kelakuan otak manusia. Dimana beberapa neuron berhubungan rapi satu sama lain.Kemampuan kecepatan, ketepatan dan tingkat keakurasian yang tinggi pada sistem neural sangat dibutuhkan oleh sistem penciuman elektronik. Maka metode fuzzy learning vector quantization sangat diperlukan.

2) Metode Quartz Crystal Microbalance (QCM)

Awal alur kerja penciuman elektronik ini adalah dengan memasukkan uap aroma ke ruang sensor lalu uap tersebut akan diekstraksi menjadi komponen penyusun uap. Tiap komponen itu selanjutnya diukur intensitas dan konsentrasinya oleh sensor Quartz Crystal Microbalance (QCM). Guna menangkap uap aroma, osilator dimodifikasi dan diberikan tambahan lapisan zat kimia.

Source : http://nurhusnaaulia.blogspot.com/search?updated-min=2013-01-01T00:00:00-08:00&updated-max=2014-01-01T00:00:00-08:00&max-results=8

Pengertian Robot Humanoid, Animaloid, Industri, Riset, dan Line Follower

HUMANOID

Robot humanoid adalah robot yang penampilan keseluruhannya dibentuk berdasarkan tubuh manusia, mampu melakukan interaksi dengan peralatan maupun lingkungan yang dibuat-untuk-manusia. Secara umum robot humanoid memiliki tubuh dengan kepala, dua buah lengan dan dua kaki, meskipun ada pula beberapa bentuk robot humanoid yang hanya berupa sebagian dari tubuh manusia, misalnya dari pinggang ke atas. Beberapa robot humanoid juga memiliki 'wajah', lengkap dengan 'mata' dan 'mulut'. Android merupakan robot humanoid yang dibangun untuk secara estetika menyerupai manusia.

Contoh robot ini adalah Asimo (robot buatan Honda), TOPIO, (sebuah robot humanoid yang mampu bermain ping pong dalam acara Pameran Robot Internasional (IREX) 2009 di Tokyo), Nao (adalah robot yang diciptakan sebagai sahabat manusia. Dia juga berkompetisi dalam kejuaraan sepak bola RoboCup).

Source : http://robotika.blog.gunadarma.ac.id/?p=96

ANIMALOID

Animaloid robot adalah robot yang bentuknya menyerupai hewan. salah satu contohnya adalah Aibo. dia 

merupakan robot animaloid yang berbentuk seperti anjing. Aibo (Artificial Intelligence Robot) robot berbentuk anjing ini berukuran 180 (lebar) x 278 (tinggi) dan 319 (panjang) mm, beratnya 1,65 kg (termasuk baterai dan kartu memorinya). Robot yang tidak kalah terkenalnya dengan ASIMO ini buatan perusahaan SONY. Berbeda dengan ASIMO maupun robot-robot pada umumnya, Aibo mempunyai kemampuan melakukan gerak dan reaksi dari dirinya sendiri. Dengan adanya kemampuan ini, AIBO seolah-olah memiliki insting dan kemauan seperti layaknya seekor anjing. Apabila ‘merasa’ tidak senang, ia bisa ngambek, tidak mau mematuhi perintah si pemilik atau operatornya (orang yang memainkannya), repot juga ya kalo si robot anjing ini jadi ngambek!!!!.

Menurut pengakuan Bapak Fauzi dari SONY Center Jakarta, pemilik harus tetap dapat menjaga ‘perasaan’ AIBO karena anjing buatan ini bisa juga sedih bahkan marah, terlihat dari lampu indikator pengganti mata. Kalau telah melakukan sebuah perintah dengan baik, dia harus dipuji (dengan cara mengelus-elus kepala atau badannya seperti anjing betulan) supaya ia tahu apa yang dilakukannya sudah betul. (Kadang ia akan membalas dengan menggoyangkan buntutnya!).

Source : http://robotika.blog.gunadarma.ac.id/?p=96

ROBOT INDUSTRI

Adalah robot yang digunakan untuk membanntu pekerjaan manusia dalam bidang industri. Robot industri digunakan di beragam industri untuk memposisikan komponen yang dikerjakan dengan sangat cepat dan akurat. Beberapa robot, tidak terbatas pada gerakan ortogonal, memiliki rakitan multisambungan sehingga mereka dapat mensimulasikan gerakan tangan manusia. Bagian sambungan ini harus memiliki tingkat akurasi ayun dan rigiditas yang tinggi untuk memastikan pemberhentian yang tiba-tiba tidak akan membuatnya menyimpang.

Source : http://muhnabil.wordpress.com/2012/06/28/definisi-robot-dan-jenis-jenis-robot/ 

ROBOT RISET

Adalah robot yang yang digunakan untuk membantu manusia dalam melakukan sebuah riset, yang susah dilakuakan oleh manusia saja, jadi pekerjaan riset dapat berjalan lebih mudah.

contohnya adalah Robot Mars Rover, yaitu robot yang digunakan oleh NASA America untuk mendarat di planet Mars, yang digunakan untuk mencari tahu kandungan apa saja yang ada di tanah planet mars, dan untuk mencari hal hal lain mengenai planet mars.

Source : http://nurhusnaaulia.blogspot.com/

LINE FOLLOWER

Sebuah jenis robot yang termasuk kedalam kategori robot mobile yang di desain untuk bekerja secara autonomous dan memiliki kemampuan dapat mendeteksi dan bergerak mengikuti (follows) garis yang ada di permukaan. Sistem kendali yang digunakan dirancang untuk bisa merasakan jalur garis yang ada dan melakukan manuver gerakan agar tetap bisa mengikuti garis tersebut. Robot jenis ini lumayan banyak diminati bagi mereka yang baru belajar teknologi robot.

Line follower adalah suatu robot yang bentuk umumnya menyerupai mobil kecil, yang bekerja mengikuti garis hitam atau putih.  Robot mendeteksi garis tersebut menggunakan sensor yang terdiri dari infra merah (led juga bisa) sebagai transmitter dan photo dioda sebagai receivernya. Untuk mengikuti garis tersebut, robot bergerak secara otomatis yang  digerakkan oleh motor DC dan rangkaian drivernya. dan untuk semua proses itu dikendalikan oleh microcontroller.

Source : http://e-belajarelektronika.com/definisi-dan-bagian-robot-line-follower/

Robot Line Follower

 1.    Pendahuluan
Robot line follower adalah robot yang dapat bergerak mengikuti garis secara OTOMATIS. Dengan menggunakan white board dan garis warna hitam, maka robot ini akan berjalan mengkuti garis. Namun ada beberapa hal yang harus diperhatikan di sini. Yaitu terdapatnya garis bercabang, perempatan, pertigaan atau bahkan tikungan yang tajam. Maka untuk menjalankan robot tersebut sesuai dengan yang diinginkan tentunya ada beberapa progam yang harus dikerjakan dengan bantuan beberapa sensor infra red dan photo diode sebagai sensor garis. Mikrokontroler sebagai otak dari kerja robot ini. Pemprogaman mikrokontroler AVR ATMega8535 mengunakan bahasa C. 


2.    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. Pada robot line follower, sensor robot yang dapat digunakan ada 3 jenis, yaitu LDR (Light Dependent Resistor), Photo Dioda, dan Photo Transistor. Namun disini yang digunakan adalah LDR dan Photo diode. LDR berfungsi untuk memancarkan cahaya, sehingga diterima oleh Photo diode. 
Untuk membuat robot berjalan mengikuti garis, maka diperlukan beberapa pasang sensor. Semakin banyak sensor yang digunakan, maka semakin baik pula cara kerja robot. Berarti robot akan bisa diprogam dengan banyak logika. Namun yang harus diingat dibalik banyaknya pasang sensor yang kita gunakan, maka pembuatan progam juga semakin sulit. Namun dari hal ini maka robot akan bisa lebih banyak diposisikan atau di logikakan seperti yang kita mau.
Cara kerja dari pada rangkaian sensor adalah dengan memanfaatkan banyaknya perbedaan cahaya yang diterima oleh photo diode. Cahaya berasala dari infrared yang memancarkan cahaya ke gound (white board) kemudian pantulannya diterima oleh photo diode. Banyak sedikit cahaya yang diterima oleh photo diode tergantung dari perbedaan warna garis yang terdapat pada white board. Selanjutnya dari perbedaan cahaya tersebut akan menghasilkan tegangan yang berbeda-beda pula. Dengan menggunakan converter maka robot ini akan bisa difungsikan.

3.    Sensor (Cara Kerja)
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. perbedaan cahaya yang diterima oleh receiver akan menyebabkan hambatan yang berbeda-beda di dalam receiver (photo dioda) tersebut. Dari perbedaan hambatan tersebut maka akan menghasilkan tegangan output yang berbeda-beda pula. Tegangan inilah yang akan dimanfaatkan sebagai kerja robot sehingga bisa berjalan mengikuti garis. Output dari tegangan ini masuk ke converter dan selanjutnya masuk ke mikrokontroler dan diprogam. Banyaknya converter yang digunakan sesuai dengan berapa pasang sensor yang digunakan. (satu pasang converter = satu pasang sensor).

Source : http://handokoalex.blogspot.com/

Cara Kerja Industrial Robot

An industrial robot is defined by ISO as an automatically controlled, reprogrammable, multipurpose manipulator programmable in three or more axes. The field of robotics may be more practically defined as the study, design and use of robot systems for manufacturing (a top-level definition relying on the prior definition of robot).

Typical applications of robots include welding, painting, assembly, pick and place (such as packaging, palletizing and SMT), product inspection, and testing; all accomplished with high endurance, speed, and precision.

Robot types, features

The most commonly used robot configurations are articulated robots, SCARA robots, Delta robots and Cartesian coordinate robots, (aka gantry robots or x-y-z robots). In the context of general robotics, most types of robots would fall into the category of robotic arms (inherent in the use of the wordmanipulator in the above-mentioned ISO standard). Robots exhibit varying degrees of autonomy:

·         Some robots are programmed to faithfully carry out specific actions over and over again (repetitive actions) without variation and with a high degree of accuracy. These actions are determined by programmed routines that specify the direction, acceleration, velocity, deceleration, and distance of a series of coordinated motions.

·         Other robots are much more flexible as to the orientation of the object on which they are operating or even the task that has to be performed on the object itself, which the robot may even need to identify. For example, for more precise guidance, robots often contain machine vision sub-systems acting as their "eyes", linked to powerful computers or controllers. Artificial intelligence, or what passes for it, is becoming an increasingly important factor in the modern industrial robot.

 Articulated industrial robot operating in a foundry.

A set of six-axis robots used for welding.

Factory Automation with industrial robots for palletizing food products like bread and toast at a bakery in Germany 

Source : http://en.wikipedia.org/wiki/Industrial_robot

Cara Kerja Hand Robot

1. Smart Motor Hand (C6M)

Shadow Robot Company Ltd.

Model Smart Motor Hand (C6M) uses Shadow's electric Smart Motor actuation system, rather than the pneumatic Air Muscle actuation system of other Dextrous Hand systems. The Hand is driven by 20 Smart Motor units mounted below the wrist which provide compliant movements. Following the biologically-inspired design principle, a pair of tendons couple each Smart Motor to the corresponding joint of the Hand. Integrated electronics in the Smart Motor unit drives a high  efficiency rare-earth motor,and also manages corresponding tendon force sensors. The Hand system (hand, sensors, and all motors) has a total weight of 4 kg.

2. Dexhand

SURABAYA UNIVERSITY, Electrical Engineering Department

The dimensions of the fingers are close to that of a human one. Each joint has a range of rotation which equivalent to that of a human hand. Each finger joint use steel wire to drive the fingers for grasp and use a tension spring for go back to normal position. Each finger have 2 DOF that is MP (Metacarpal Phalangeal) joint and PIP (Proximal Inter Phalangeal)joint. The DIP (Distal Inter Phalangeal) joint is passively driven follow PIP joint. Each Finger is actuated through 2 steel wire and driven by 2 RC Standard Servos. First steel wire driving the MP joint and other steel wire for PIP and DIP joint. The RC servo have output torque of about 3.7 KgCm (51 OzIn) at 6.0 Volt.

3. Sandia Hand (2012)

Sandia National Laboratories

The Sandia Hand has 13 DOFs (!!) and is modular: the different types of fingers can be attached with magnets and quickly plugged into the hand frame. The operator can quickly and easily attach additional fingers or other tools, such as flashlights, screwdrivers or cameras. Modularity also gives the Sandia Hand a unique durability. The fingers are designed to fall off should the operator accidentally run the hand into a wall or another object. The robots tough outer skin covers a gel-like layer to mimic human tissue, giving the Sandia Hand the additional advantage of securely grabbing and manipulating objects. The Sandia Hand project is funded by the Defense Advanced Research Projects Agency.

 

Source : http://mindtrans.narod.ru/hands/hands.htm 

Cara Kerja Robot Animaloid

Berikut adalah salah satu contoh dari Animaloid Robot, yaitu AIBO.

AIBO (Artificial Intelligence Robot) robot berbentuk anjing ini berukuran 180 (lebar) x 278 (tinggi) dan 319 (panjang) mm, beratnya 1,65 kg (termasuk baterai dan kartu memorinya). Robot yang tidak kalah terkenalnya dengan ASIMO ini buatan perusahaan SONY. Berbeda dengan ASIMO maupun robot-robot pada umumnya, Aibo mempunyai kemampuan melakukan gerak dan reaksi dari dirinya sendiri. Dengan adanya kemampuan ini, AIBO seolah-olah memiliki insting dan kemauan seperti layaknya seekor anjing. Apabila ‘merasa’ tidak senang, ia bisa ngambek, tidak mau mematuhi perintah si pemilik atau operatornya (orang yang memainkannya), repot juga ya kalo si robot anjing ini jadi ngambek.

Menurut pengakuan Bapak Fauzi dari SONY Center Jakarta, pemilik harus tetap dapat menjaga ‘perasaan’ AIBO karena anjing buatan ini bisa juga sedih bahkan marah, terlihat dari lampu indikator pengganti mata. Kalau telah melakukan sebuah perintah dengan baik, dia harus dipuji (dengan cara mengelus-elus kepala atau badannya seperti anjing betulan) supaya ia tahu apa yang dilakukannya sudah betul. (Kadang ia akan membalas dengan menggoyangkan buntutnya).

Pada umumnya AIBO yang dijual di pasaran adalah AIBO yang ‘dewasa’ dan sudah ‘pintar’, sehingga tidak perlu diajari lagi. Kita hanya perlu meng-input suara kita sebagai set-up awal untuk mengenali suara pemiliknya. Lalu, bagaimana kalau pemiliknya satu keluarga? Tenang saja, AIBO ini memiliki kapasitas memori yang cukup sehingga suara sekeluarga, bisa di-input dan dikenali oleh AIBO.

AIBO

Source : http://robotika.blog.gunadarma.ac.id/?p=96

Cara Kerja Robot Humanoid

Robot humanoid digunakan sebagai alat riset pada beberapa area ilmu pengetahuan. Periset perlu mengetahui struktur dan perilaku tubuh manusia (biomekanik) agar dapat membangun dan mempelajari robot humanoid. Di sisi lain, upaya mensimulasikan tubuh manusia mengarahkan pada pemahaman yang lebih baik mengenai hal tersebut. Kognisi manusia adalah bidang studi yang berfokus kepada bagaimana manusia belajar melalui informasi sensori dalam rangka memperoleh keterampilan persepsi dan motorik. Pengetahuan ini digunakan untuk mengembangkan model komputasi dari perilaku manusia dan hal ini telah berkembang terus sepanjang waktu.

Sensor

Sensor merupakan alat yang dapat mengukur beberapa atribut dan merupakan salah satu dari tiga primitif dari robotika (disamping perencanaan dan pengendalian). Penginderaan memainkan peranan penting dalam paradigma robotika.

Sensor dapat digolongkan berdasarkan proses fisik dengan apa yang mereka kerjakan atau berdasarkan kepada jenis informasi pengukuran yang mereka berikan sebagai keluaran. Dalam kasus ini, pendekatan kedua yang dipergunakan.

Aktuator

Aktuator merupakan motor yang bertanggungjawab untuk gerakan pada robot. Robot humanoid dibangun sedemikian rupa agar mereka mirip dengan tubuh manusia, maka mereka juga mempergunakan aktuator yang berlaku seperti otot dan sendi, meskipun dengan struktur yang berbeda. Agar dapat mencapai efek yang sama dengan gerakan manusia, robot humanoid terutama menggunakan aktuator rotari. Mereka dapat berupa elektrik, pneumatik, hidraulik,piezoelektrik, atau ultrasonik.

Enon diciptakan sebagai asisten pribadi. Dia memiliki kemampuan pengenalan percakapan terbatas dan dapat membawa benda-benda.

Nao (robot) adalah robot yang diciptakan sebagai sahabat manusia. Dia juga berkompetisi dalam kejuaraan sepak bola RoboCup.

 ASIMO, robot humanoid buatan Honda

Source : http://id.wikipedia.org/wiki/Robot_humanoid