CyPIRAL_2040221038_M Akbar Hidayatullah_Laporan Proyek 3 Robot Industri.pdf

This document is for my examination requirement. Course Report in fifth semester

1. Laporan Project Based Learning Mata Kuliah
VE230522 – Proyek 3 : Robot Industri
Semester Gasal 2024/2025


IT Support & Networking




Disusun oleh:
M Akbar Hidayatullah
2040221038





Program Studi Sarjana Terapan Teknologi Rekayasa Otomasi
Departemen Teknik Elektro Otomasi
Fakultas Vokasi
Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Desember 2024

2. DAFTAR ISI
RINGKASAN ......................................................................................................................................... 3
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................................................... 4
1.1 Deskripsi Project ..................................................................................................................... 4
1.2 Target dan Cakupan Project .................................................................................................... 4
1.2.1 Target ..................................................................................................................................... 4
1.2.2 Cakupan Project ..................................................................................................................... 4
BAB II MATERI MATA KULIAH PROYEK 3 ROBOT INDUSTRI ................................................. 7
2.1 Capaian Pembelajaran Mata Kuliah .............................................................................................. 7
2.2 Materi Perkuliahan ........................................................................................................................ 7
BAB III ANALISA KORELASI PROJECT DENGAN MATA KULIAH ......................................... 28
BAB IV MATERI YANG PERLU DIPERDALAM ............................................................................ 29
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................................... 30

3. RINGKASAN
Perkembangan dalam teknologi komunikasi modern telah memuncukan berbagai inovasi untuk solusi
yang lebih canggih dan efisien. Salah satu inovasi terpenting saat ini adalah penggunaan teknologi
fiber optic. Kemampuanya untuk mentransmisikan data dengan kecepatan tinggi melalui serat kaca
(core) , telah mendorong perkembangan dalam sistem komunikasi saat ini. Kecepatan transmisi data
memungkinkan pengiriman informasi dalam jumlah besar dengan waktu yang relatif singkat, serta
mendukung penggunaan aplikasi yang membutuhkan bandwidth tinggi. Fiber optic memiliki kapasitas
transimisi yang lebih besar dibandingkan dengan kabel tembaga konvensional. Penggunaan kabel fiber
optic memungkinkan peningkatan kapasitas jaringan, mendukung pertumbuhan pesat penggunaan
internet, cloud computing, dan aplikasi berat lainnya tanpa khawatir terkait kapasitas jaringan yang
terbatas. Penggunaan fiber optic memiliki tingkat gangguan yang rendah, karena serat kaca tidak
rentan terhadap interferensi gelombang elektromagnetik. Terlepas dari keunggulanya, jaringan fiber
optic tentu juga memiliki kekurangan. Dalam proses pengerjaanya membutuhkan peralatan khusus
karena sifat kabel yang terbuat dari serat kaca itu mudah patah, sehingga diperlukan keahlian khusus
agar proses pengerjaan dapat diselesaikan dengan baik.

Kata Kunci: Fiber Optic, Transmisi Data, Gelombang Elektromagnetik, Komunikasi

4. BAB I PENDAHULUAN
1.1 Deskripsi Project
Di dalam proyek IT Support dan Networking memiliki tugas utama yaitu instalasi kabel fiber optic
untuk menyalurkan jaringan internet sesuai dengan permintaan pelanggan. Dalam pengerjaanya dibagi
menjadi beberapa jenis kegiatan yaitu aktivasi, penanganan gangguan fiber optic, dan preventive
maintenance (PM).

Aktivasi dilakukan dengan tujuan untuk membangun jaringan internet pada suatu daerah dan
pemasangan jaringan internet baru di tempat pelanggan. Penanganan gangguan fiber optic dikerjakan
ketika terjadi gangguan baik di sisi pelanggan ataupun penyedia layanan internet itu sendiri. Gangguan
dapat terjadi akibat kabel putus, kerusakan perangkat, kesalahan penempatan port, dan sebagianya.
Preventive maintenance (PM) biasanya dilakukan di point of presence (POP) yaitu tempat perangkat
komunikasi yang saling terhubung dari penyedia layanan internet ke pelanggan, tugas yang dikerjakan
dalam PM adalah pengecekan, pembersihan, hingga perbaikan perangkat.

1.2 Target dan Cakupan Project
1.2.1 Target
Target dari proyek IT Support & Networking adalah bagaimana dapat memahami konsep yang
digunakan pada jaringan fiber optic dimulai dari sistem penyaluran data dari server jaringan yang
awalnya dalam bentuk sinyal listrik setelah itu akan diubah menjadi sinyal cahaya yang nantinya
akan melewati kabel fiber optic sampai kepada pelanggan.

Pekerjaan yang dilakukan memiliki beberapa target pelanggan, yang pertama adalah dari jalur fiber
to the home (FTTH) biasanya disebut pelanggan retail. Kemudian apabila berasal dari perusahaan
atau pabrik biasanya disebut pelanggan corporate. Di tempat pelanggan akan disediakan perangkat
yang berfungsi untuk menyalurkan jaringan internet sehingga dapat dimanfaatkan oleh pelanggan
tersebut.

1.2.2 Cakupan Project
Aktivasi
Bertujuan untuk membangun jaringan internet pada suatu daerah dan pemasangan jaringan internet
baru di tempat pelanggan.
a. Masa Penyelesaian Pekerjaan
Survey : 1 – 3 hari
Perizinan : 3 – 15 hari
Eksekusi Lapangan : 3 – 15 hari

5. Pembuatan Laporan : 3 – 7 hari
Revisi dan Penagihan : 1 – 3 hari

b. Tahapan Pekerjaan
- Pemasangan Kwh Meter
Sebagai supplai daya untuk mengaktifkan perangkat.
- Instalasi Perangkat di Kabinet
Untuk menyalurkan internet dari point of presence (POP).
- Instalasi Joint Box (JB)
Sebagai terminal untuk beberapa kabel pada jalur yang berbeda.
- Instalasi fiber distribution terminal (FDT)
Sebagai terminal untuk setiap jalur kabel menuju Fiber Acces Terminal (FAT).
- Instalasi fiber acces terminal (FAT)
Untuk menyalurkan kabel menuju tempat pelanggan

Penanganan Gangguan Fiber Optic
Penanganan gangguan fiber optic merupakan pekerjaan yang dilakukan ketika terdapat
permasalahan pada infrastruktur jaringan internet. Gangguan dapat terjadi akibat kabel putus,
kerusakan perangkat, kesalahan penempatan port, dan lainya.
a. Masa Penyelesaian Pekerjaan
Investigasi Permasalahan : 1 hari
Penyelesaian Permasalahan : 1 – 3 hari
Pembuatan Laporan : 1 hari
Revisi dan Penagihan : 1 hari

b. Tahapan Pekerjaan
- Investigasi Permasalahan
Pada saat investigasi permasalahan, biasanya dilakukan beberapa pengecekan terhadap perangkat
serta melakukan pengukuran menggunakan optical power meter (OPM) untuk mengetahui
kekuatan sinyal cahaya dan optical time domain reflectometer (OTDR) untuk mengetahui adanya
kabel putus atau tidak.

- Penyelesaian Permasalahan
Penyelesaian dari permasalahan-permasalahan pada pekerjaan penanganan gangguan fiber optic,
menyesuaikan pada hasil investigasi permasalahan. Contohnya yaitu melakukan penarikan kabel
ketika terdapat kabel yang putus, penggantian perangkat apabila ditemukan adanya kerusakan
perangkat, dan pengembalian port ke posisi semula.

6. Preventive Maintenance (PM)
Kegiatan ini biasanya dilakukan di point of presence (POP) yaitu tempat perangkat komunikasi yang
saling terhubung dari penyedia layanan internet ke pelanggan.
a. Masa Penyelesaian Pekerjaan
Pengajuan Working Permit : 1 hari
Eksekusi Lapangan : 1 hari
Pembuatan Laporan : 1 hari
Revisi dan Penagihan : 1 hari

b. Tahapan Pekerjaan
- Pembuatan Working Permit
Digunakan untuk perizinan masuk ke gardu induk (GI).
- Pengecekan Perangkat
Mengidentifikasi perangkat yang kemungkinan performanya sudah menurun.
- Pembersihan Perangkat
Membersihkan keseluruhan perangkat yang ada
- Uji Coba Ketahanan Perangkat
Melakukan pengetesan pada baterai, rectifier, dan uji coba kemampuan router dalam memberikan jalur
cadangan jaringan internet yang putus.

7. BAB II MATERI MATA KULIAH PROYEK 3 ROBOT INDUSTRI
2.1 Capaian Pembelajaran Mata Kuliah
• Mahasiswa mampu memahami konsep dasar dan penerapan robotika di industri
• Mahasiswa mampu memahami dan menerapkan teori matrik dalam perancangan robotika
• Mahasiswa mampu memahami dan menerapkan kinematika dan dinamika robot
• Mahasiswa mampu memahami dan menerapkan pengendalian robot lengan manipulator
• Mahasiswa mampu memahami dan menerapkan perancangan robot untuk proses di industri
2.2 Materi Perkuliahan
2.2.1 Pendahuluan Robotika
Menurut standar ISO 8373, robot industri didefinisikan sebagai:
"Sistem yang dapat diprogram secara otomatis, memiliki lebih dari tiga derajat kebebasan, dan
digunakan untuk melakukan tugas tertentu dalam lingkungan industri."
Karakteristik utama robot:
a. Dapat Diprogram: Robot dapat diatur ulang untuk berbagai tugas.
b. Mekanisme Otomasi: Robot bekerja secara mandiri atau semi-mandiri.
c. Fleksibilitas: Robot dapat digunakan untuk berbagai proses, seperti pengelasan, perakitan, atau
pengepakan.

Sejarah Perkembangan Robot
a. Awal Konsep Robotika
• Kata "robot" berasal dari kata Ceko robota, yang berarti "kerja paksa," diperkenalkan dalam
drama R.U.R. karya Karel Čapek pada tahun 1921.
• Pada 1942, Isaac Asimov memperkenalkan "Tiga Hukum Robotika" dalam karya fiksinya.

b. Generasi Awal Robot Industri
• 1954: George Devol mematenkan "Unimate," robot industri pertama untuk tugas pengelasan.
• 1961: Unimate digunakan oleh General Motors dalam jalur produksi.

c. Evolusi Teknologi Robot
• 1970-an: Pengembangan robot dengan kontrol komputer (CNC).
• 1980-an: Integrasi sensor untuk meningkatkan presisi.
• 2000-an: Robot kolaboratif (cobot) muncul, memungkinkan interaksi aman dengan manusia.

d. Era Modern (Industry 4.0)
• Robot terintegrasi dengan teknologi seperti Internet of Things (IoT), kecerdasan buatan (AI),
dan big data.

8. Klasifikasi Robot Industri
a. Berdasarkan Struktur Mekanik
• Cartesian Robot: Gerak linier dalam sumbu X, Y, Z.
• Cylindrical Robot: Kombinasi gerak rotasi dan linier.
• SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm): Khusus untuk perakitan.
• Articulated Robot: Memiliki banyak sendi seperti lengan manusia.
• Delta Robot: Digunakan untuk tugas cepat seperti pengepakan.

b. Berdasarkan Fungsi
• Robot Manipulator: Untuk pengelasan, pengecatan, atau perakitan.
• Mobile Robot: Bergerak di lingkungan (misalnya AGV - Automated Guided Vehicle).
• Service Robot: Memberikan layanan di luar lingkungan industri (misalnya robot medis).

c. Berdasarkan Tingkat Otomasi
• Robot Otomatis: Bekerja sepenuhnya tanpa campur tangan manusia.
• Robot Semi-otomatis: Memerlukan intervensi manusia untuk tugas tertentu.
• Robot Kolaboratif (Cobot): Bekerja berdampingan dengan manusia.

Komponen Utama Robot
a. Struktur Mekanik
• Rangka, joint, dan aktuator untuk menghasilkan gerakan.
b. Sistem Kontrol
• Komputer atau mikrokontroler untuk mengatur pergerakan dan tugas.
c. Sensor
• Memberikan informasi lingkungan, seperti sensor jarak, kamera, atau sensor tekanan.
d. Aktuator
• Mengubah sinyal listrik menjadi gerakan (motor listrik, hidraulik, atau pneumatik).
e. End-Effector
Alat yang terpasang di ujung lengan robot untuk tugas spesifik, seperti gripper atau alat
pengelasan.

Keuntungan Penggunaan Robot Industri
a. Efisiensi Produksi
• Robot dapat bekerja lebih cepat dan konsisten dibandingkan manusia.
b. Presisi Tinggi
• Mampu melakukan tugas dengan tingkat akurasi yang sangat tinggi.

9. c. Pengurangan Biaya Operasional
• Robot dapat bekerja tanpa istirahat, mengurangi biaya tenaga kerja dalam jangka panjang.
d. Keamanan Kerja
• Mengurangi risiko cedera pekerja manusia dalam lingkungan berbahaya.
e. Fleksibilitas Produksi
• Robot dapat diprogram ulang untuk berbagai tugas.

Peran Robot dalam Industri Modern
a. Manufaktur Otomotif
• Robot digunakan untuk pengelasan, pengecatan, dan perakitan kendaraan.
b. Industri Elektronik
• Digunakan untuk perakitan komponen mikro seperti papan sirkuit (PCB).
c. Industri Logistik
• Automated Guided Vehicles (AGV) dan robot penyortiran digunakan di gudang.
d. Industri Medis
• Robot bedah, seperti da Vinci Surgical System, memberikan presisi dalam prosedur medis.
e. Industri Pertanian
• Robot panen otomatis dan drone untuk pemantauan tanaman.

Tujuan dan Manfaat Mata Kuliah Robot Industri
a. Pemahaman Teoretis
• Mahasiswa memahami dasar-dasar robotika dan aplikasinya.
b. Pengembangan Keterampilan Praktis
• Mahasiswa mampu merancang, memprogram, dan mengoperasikan robot industri.
c. Persiapan untuk Dunia Kerja
• Menyediakan keterampilan yang relevan dengan kebutuhan industri 4.0.
d. Inovasi Teknologi
• Mendorong mahasiswa untuk mengembangkan teknologi baru yang mendukung efisiensi
industri.
2.2.2 Representasi Posisi dan Orientasi Robot
Representasi posisi adalah salah satu konsep penting dalam robot industri, yang digunakan untuk
menggambarkan lokasi dan orientasi suatu titik atau objek di ruang kerja robot. Posisi biasanya
dinyatakan dalam bentuk koordinat yang memungkinkan robot untuk bergerak secara presisi ke lokasi
tertentu. Representasi ini digunakan dalam perhitungan kinematika, kontrol gerakan, dan perencanaan
lintasan.

10. Komponen Representasi Posisi
a. Lokasi (Position)
• Menunjukkan koordinat suatu titik dalam ruang 2D atau 3D.
• Biasanya dinyatakan sebagai (x,y,z) dalam sistem koordinat kartesian.

b. Orientasi (Orientation)
• Menggambarkan arah suatu objek dalam ruang.
• Orientasi penting untuk menentukan sudut alat kerja (end-effector), seperti orientasi gripper
atau alat las.

Metode Representasi Posisi
a. Sistem Koordinat Kartesian (Cartesian Coordinates)
• Sistem koordinat 3D dengan sumbu x, y, dan z.
• Lokasi dinyatakan sebagai titik dalam ruang: P = (x,y,z)
• Sangat umum digunakan dalam robot industri karena kemudahannya dalam interpretasi ruang
kerja.

b. Sistem Koordinat Silinder (Cylindrical Coordinates)
• Representasi dengan radius (r), sudut rotasi (θ), dan tinggi (z).
• Cocok untuk robot dengan struktur mekanis berbasis silinder.
• Lokasi dinyatakan sebagai: P = (r,θ,z)

c. Sistem Koordinat Bola (Spherical Coordinates)
• Representasi dengan jarak dari pusat (r), sudut zenit (ϕ), dan sudut azimut (θ).
• Lokasi dinyatakan sebagai: P = (r,θ,ϕ)
• Jarang digunakan secara langsung dalam robot industri, tetapi berguna dalam aplikasi khusus.

d. Representasi Homogen (Homogeneous Representation)
• Menggunakan matriks transformasi 4x4 untuk menyatukan lokasi dan orientasi dalam ruang.
• Digunakan dalam perhitungan kinematika maju dan balik.

Representasi Orientasi
a. Euler Angles
• Orientasi dinyatakan sebagai rotasi berturut-turut pada sumbu tertentu (ϕ, θ, ψ)
• Kelebihan: Mudah dipahami.
• Kekurangan: Rentan terhadap gimbal lock (hilangnya derajat kebebasan rotasi).

11. b. Matriks Rotasi (Rotation Matrix)
• Matriks 3x3 yang menggambarkan rotasi dalam ruang 3D.
• Keuntungan: Stabil dan bebas dari gimbal lock.
• Matriks rotasi R

c. Quaternions
• Representasi berbasis 4 elemen (q = [q0, q1, q2, q3] untuk menghindari gimbal lock.
• Digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan perhitungan orientasi yang cepat dan stabil.

d. Sudut dan Sumbu Rotasi (Angle-Axis Representation)
• Orientasi digambarkan oleh satu sumbu rotasi dan besar sudut rotasi di sekitar sumbu tersebut.

Transformasi Posisi dan Orientasi
a. Transformasi Translasi
• Memindahkan posisi dari satu lokasi ke lokasi lain.
• Representasi matriks:

b. Transformasi Rotasi
• Mengubah orientasi berdasarkan rotasi terhadap sumbu tertentu.
• Contoh rotasi terhadap sumbu z

c. Transformasi Homogen
• Menggabungkan translasi dan rotasi dalam satu matriks transformasi 4x4.
• Matriks transformasi

dimana R adalah matriks rotasi (3x3) dan ttt adalah vektor translasi (3x1).

12. Aplikasi Representasi Posisi dalam Robot Industri
a. Kinematika Maju dan Balik
• Menentukan posisi end-effector berdasarkan joint (kinematika maju).
• Menentukan konfigurasi joint untuk mencapai posisi tertentu (kinematika balik).
b. Perencanaan Lintasan (Path Planning)
• Mengatur lintasan robot dalam ruang kerja untuk menghindari rintangan dan mencapai target.
c. Pengontrolan Gerakan
• Mengontrol posisi dan orientasi robot secara real-time.
d. Pemrograman Robot
• Menggunakan koordinat posisi untuk menginstruksikan robot dalam tugas seperti pengelasan
atau pengepakan.

Representasi Orientasi dalam robot industri merujuk pada cara sebuah objek, seperti end-effector
(misalnya gripper atau alat pengelasan), diarahkan di ruang 3D. Selain mengetahui posisi (koordinat x,
y, z), orientasi juga diperlukan untuk menentukan sudut dan arah bagaimana alat robot tersebut harus
bekerja, terutama pada aplikasi yang memerlukan presisi tinggi seperti perakitan komponen atau
pengecatan. Orientasi sangat penting dalam bidang seperti kinematika robot, kontrol, perencanaan
lintasan, dan pemrograman robot.

Representasi Orientasi
a. Euler Angles (Sudut Euler)
• Menggunakan tiga sudut rotasi (ϕ,θ,ψ\phi, \theta, \psiϕ,θ,ψ) di sekitar sumbu tertentu untuk
menggambarkan orientasi.
• Biasanya sudut Euler digunakan dalam urutan rotasi seperti:
Rotasi pertama di sekitar sumbu z.
Rotasi kedua di sekitar sumbu x
Rotasi ketiga di sekitar sumbu y.
• Contoh:

• Kelebihan: Mudah dipahami dan sering digunakan.
• Kekurangan: Rentan terhadap gimbal lock (hilangnya satu derajat kebebasan).

b. Rotation Matrix (Matriks Rotasi)
• Representasi matriks 3x3 yang menggambarkan rotasi dalam ruang 3D.
• Matriks ini adalah transformasi linier yang mengubah orientasi dari satu koordinat ke koordinat
lain.

13. • Contoh:

• Kelebihan: Stabil dan akurat untuk orientasi kompleks.
• Kekurangan: Memerlukan lebih banyak memori untuk disimpan.

c. Quaternions
• Menggunakan empat elemen (q = [q0, q1, q2, q3] untuk mewakili orientasi tanpa gimbal lock.
• Quaternions lebih efisien untuk komputasi dan interpolasi orientasi.
• Rotasi dengan quaternions dinyatakan sebagai:

Dimana u adalah vektor unit pada sumbu rotasi, dan θ adalah sudut rotasi.
• Kelebihan: Cepat, stabil, dan bebas dari gimbal lock.
• Kekurangan: Kurang intuitif untuk dipahami.

d. Angle-Axis Representation (Sudut dan Sumbu Rotasi)
• Representasi ini menggunakan satu sumbu rotasi (u) dan besar sudut rotasi (θ)
• Sering digunakan dalam representasi gerakan robot secara grafis.

e. Homogeneous Transformation Matrix
• Matriks transformasi homogen (4x4) menggabungkan translasi dan rotasi dalam satu
representasi.
• Bagian orientasi diwakili oleh matriks rotasi 3x3 yang berada dalam matriks 4x4:

Aplikasi Representasi Orientasi
a. Kinematika Maju dan Balik
• Digunakan untuk menghitung posisi dan orientasi end-effector dalam ruang kerja.
• Kinematika maju menggunakan matriks rotasi untuk menentukan orientasi end-effector
berdasarkan sudut joint.
b/ Perencanaan Lintasan
• Orientasi membantu memastikan bahwa end-effector berada dalam posisi optimal selama
gerakan.

14. c. Pemrograman Robot
• Dalam pemrograman, orientasi sering ditentukan dalam istilah rotasi atau koordinat orientasi
relatif terhadap basis robot.
d. Navigasi dan Path Planning
• Orientasi memungkinkan robot menentukan arah dan sudut untuk menghindari rintangan
selama navigasi.

Contoh dalam Industri
a. Pengelasan
• Robot pengelasan harus mengarahkan obor las pada sudut yang tepat untuk memastikan
kualitas sambungan.
b. Pengecatan
• Robot pengecatan memerlukan orientasi tertentu untuk menyemprotkan cat secara merata pada
permukaan objek.
c. Perakitan
• Dalam perakitan elektronik, orientasi memastikan bahwa komponen dipasang dengan sudut
yang benar.
d. Pengambilan dan Penempatan (Pick and Place)
• End-effector robot perlu mengatur orientasi untuk menangkap objek dengan presisi.

2.2.3 Kinematika Robot
Kinematika Robot adalah cabang dari robotika yang mempelajari hubungan antara gerakan bagian-
bagian robot (joint) dan posisi serta orientasi dari end-effector dalam ruang kerja. Materi ini mencakup
cara menghitung posisi dan orientasi (kinematika maju) serta bagaimana menentukan konfigurasi joint
yang diperlukan untuk mencapai posisi dan orientasi tertentu (kinematika balik).

Jenis Kinematika Robot
a. Kinematika Maju (Forward Kinematics)
• Definisi: Proses menghitung posisi dan orientasi end-effector berdasarkan panjang link dan
sudut joint yang diketahui.
• Input: Sudut joint (θ) atau jarak translasi pada joint.
• Output: Posisi (x, y, z) dan orientasi end-effector.
• Persamaan Umum:

Di mana TiT_iTi adalah matriks transformasi homogen dari setiap joint.

15. • Contoh Aplikasi: Menentukan di mana gripper robot berada setelah memberikan perintah
tertentu.

b. Kinematika Balik (Inverse Kinematics)
• Definisi: Proses menentukan sudut joint yang diperlukan untuk mencapai posisi dan orientasi
tertentu dari end-effector.
• Input: Posisi dan orientasi target (x,y,zx, y, zx,y,z, orientasi).
• Output: Nilai sudut joint (θi\theta_iθi) atau translasi joint.
• Persamaan Umum: Memerlukan penyelesaian sistem persamaan nonlinear yang sering kali
tidak memiliki solusi unik.
• Contoh Aplikasi: Menentukan konfigurasi joint yang tepat untuk mengambil objek di lokasi
tertentu.

Representasi Kinematika
a. Sistem Koordinat Denavit-Hartenberg (D-H Parameters)
• Tujuan: Menstandarkan representasi link dan joint dalam bentuk matriks transformasi
homogen.
• Parameter D-H:

• Transformasi Homogen:


b. Representasi Posisi dan Orientasi
• Posisi: Koordinat end-effector dalam ruang 3D (x,y,zx, y, zx,y,z).
• Orientasi: Dapat direpresentasikan menggunakan matriks rotasi, Euler angles, atau quaternion.

16. Aplikasi Kinematika Robot
a. Perencanaan Lintasan (Path Planning)
• Mengatur jalur yang harus ditempuh robot untuk mencapai target tanpa menabrak rintangan.
b. Pengendalian Robot (Robot Control)
• Mengontrol gerakan joint sehingga end-effector mencapai target dengan presisi.
c. Desain Robot
• Memastikan bahwa konfigurasi mekanis robot memungkinkan jangkauan yang optimal untuk
tugas-tugas tertentu.
d. Simulasi Robot
• Memvalidasi gerakan robot sebelum implementasi fisik.

Masalah Umum dalam Kinematika Robot
a. Kinematika Maju:
• Relatif sederhana karena perhitungan hanya memerlukan propagasi transformasi dari base ke
end-effector.

b. Kinematika Balik:
• Multisolusi: Sering kali terdapat lebih dari satu konfigurasi joint untuk mencapai posisi tertentu.
• Tidak Ada Solusi: Target di luar ruang kerja robot.
• Kesulitan Komputasi: Sistem persamaan nonlinear sering kali rumit dan memerlukan
pendekatan numerik.

Studi Kasus: Robot Lengan Artikulasi
a. Robot 2-DOF
• Parameter:
Panjang link L1 dan L2.
Sudut joint θ1 dan θ2.
• Persamaan Kinematika Maju

• Persamaan Kinematika Balik:

17. b. Robot 6-DOF
• Aplikasi: Pekerjaan kompleks seperti pengelasan, pengecatan, atau perakitan.
• Pendekatan Solusi:
Algoritma numerik untuk menyelesaikan persamaan nonlinear.
Reduksi kompleksitas menggunakan analisis geometri.

2.2.4 Dinamika Robot
Dinamika robot adalah studi tentang gaya dan momen yang diperlukan untuk menghasilkan gerakan
robot sesuai dengan hukum fisika. Jika kinematika hanya mempelajari hubungan antara gerakan joint
dan posisi end-effector, dinamika mencakup interaksi antara gaya eksternal, massa, inersia, serta sifat
fisik robot untuk mengontrol gerakan tersebut secara akurat.
Dinamika digunakan dalam perencanaan lintasan, kontrol robot, dan pengoptimalan energi.

Komponen Penting Dinamika Robot
a. Kinematika Robot
• Sebagai dasar untuk menghitung kecepatan dan percepatan dari masing-masing joint.
• Data ini digunakan untuk menentukan gaya dan momen yang diperlukan.

b. Massa dan Inersia
• Setiap bagian robot memiliki massa dan distribusi inersia, yang memengaruhi gaya yang
diperlukan untuk menggerakkannya.
• Matriks inersia (III) digunakan untuk menghitung momen rotasi.

c. Gaya dan Momen
• Gaya translasi dan momen rotasi yang bekerja pada joint dan link robot, sesuai dengan hukum
kedua Newton (F=maF = maF=ma) dan hukum Euler untuk rotasi.

d. Gesekan
• Robot mengalami gesekan di joint dan link, yang harus diperhitungkan dalam perhitungan gaya.

e. Gaya Eksternal
• Beban yang ditangani oleh robot atau gaya dari lingkungan eksternal seperti gravitasi.

18. Persamaan Dasar Dinamika Robot
Persamaan dinamika robot biasanya dirumuskan menggunakan model Euler-Lagrange atau model
Newton-Euler.
a. Model Euler-Lagrange
• Menggunakan prinsip energi untuk menganalisis dinamika robot.
• Persamaan Lagrange adalah:

Di mana:
L = T – V : Lagrangian, yaitu perbedaan energi kinetik (T) dan energi potensial (V).
q: Variabel posisi joint.
q˙: Kecepatan joint.
Τ : Torsi atau gaya pada joint.
b. Model Newton-Euler
• Menggunakan hukum gerak Newton dan Euler untuk menghitung gaya dan momen.
• Persamaan translasi:
F = m ⋅ a
• Persamaan rotasi:


Model Dinamika Robot
a. Persamaan Dinamika Umum
• Untuk robot dengan nnn joint, dinamika umumnya ditulis sebagai:

19. Dimana :


b. Model Robot dengan Gravitasi
• Gravitasi menyebabkan gaya tambahan yang harus diimbangi:

Di mana:
mi: Massa link ke-iii.
g : Akselerasi gravitasi.

c. Model Beban Eksternal
• Beban atau gaya eksternal yang diterapkan pada end-effector:

Di mana:


Aplikasi Dinamika Robot
a. Kontrol Robot
• Mengontrol gerakan robot memerlukan perhitungan dinamika untuk menentukan gaya atau
torsi yang harus diterapkan pada joint.

b. Perencanaan Lintasan Energi-Efisien
• Dinamika digunakan untuk merancang lintasan yang meminimalkan penggunaan energi.

c. Simulasi dan Desain Robot
• Model dinamika membantu dalam simulasi komputer untuk memprediksi perilaku robot
sebelum dibuat.

20. d. Kompensasi Gaya Eksternal
• Digunakan untuk mengimbangi efek gravitasi, beban, atau gangguan eksternal.

e. Pemrograman Robot Kolaboratif
• Dalam robot kolaboratif, dinamika digunakan untuk memastikan robot dapat berinteraksi
dengan manusia secara aman.

Contoh Studi Kasus
Robot Manipulator 2-DOF
a. Parameter:
• Panjang link L1, L2.
• Massa link m1, m2.
• Sudut joint θ1, θ2.
b. Energi Kinetik

c. Energi Potensial:
V = m1 g h1 + m2 g h2
d. Persamaan Lagrange:

2.2.5 Robot Manipulator
Robot manipulator adalah jenis robot yang dirancang untuk memindahkan, mengangkat, atau
memanipulasi objek di ruang kerja menggunakan serangkaian joint dan link. Manipulator sering disebut
sebagai "lengan robot" karena menyerupai fungsi lengan manusia. Dalam robot industri, manipulator
digunakan untuk berbagai tugas, seperti perakitan, pengelasan, pengecatan, dan pengambilan serta
penempatan objek (pick and place).

Komponen Dasar Robot Manipulator
a. Link
• Bagian struktural dari robot yang menghubungkan joint.
• Biasanya terbuat dari bahan ringan namun kuat, seperti aluminium atau komposit karbon.

b. Joint
• Mekanisme yang menghubungkan link dan memungkinkan gerakan relatif.

21. • Jenis joint:
Revolute Joint: Gerakan rotasi (seperti engsel).
Prismatic Joint: Gerakan translasi (seperti luncuran).
Spherical Joint: Gerakan bebas dalam tiga sumbu.
c. End-Effector
• Bagian manipulasi utama yang berada di ujung lengan robot.
• Contoh: gripper, alat las, obor pemotong, atau penyemprot cat.

d. Actuator
• Komponen yang menghasilkan gerakan pada joint.
• Bisa berupa motor listrik, hidrolik, atau pneumatik.

e. Sistem Kontrol
• Bertugas mengatur gerakan robot agar sesuai dengan tugas yang diberikan.
• Memanfaatkan sensor untuk memastikan gerakan robot akurat.

f. Sensor
• Membantu robot "merasakan" lingkungan.
• Contoh: sensor posisi, kecepatan, gaya, atau penglihatan (kamera).

Klasifikasi Robot Manipulator
a. Berdasarkan Geometri Struktur
• Robot Cartesian: Gerakan translasi pada sumbu x, y, dan z.
Contoh: Mesin CNC.
• Robot Silindris: Gerakan rotasi pada sumbu vertikal dan translasi pada sumbu lainnya.
• Robot Polar/Spherical: Kombinasi gerakan rotasi dan translasi dalam koordinat polar.
• Robot Artikulasi: Memiliki beberapa joint rotasi seperti lengan manusia.
Contoh: Robot 6-DOF untuk pengelasan.
• Robot SCARA: Dirancang untuk tugas perakitan cepat dengan gerakan horizontal.

b. Berdasarkan Derajat Kebebasan (Degrees of Freedom, DOF)
• Robot dengan n-DOF memiliki nnn sumbu gerak.
• Robot industri umumnya memiliki 4-6 DOF.

22. Kinematika dan Dinamika Robot Manipulator
a. Kinematika
• Kinematika Maju (Forward Kinematics): Menghitung posisi dan orientasi end-effector
berdasarkan konfigurasi joint.
• Kinematika Balik (Inverse Kinematics): Menentukan nilai joint untuk mencapai posisi dan
orientasi end-effector tertentu.

g. Dinamika
• Menganalisis gaya dan momen yang diperlukan untuk menghasilkan gerakan robot sesuai
dengan lintasan yang diinginkan.

Aplikasi Robot Manipulator dalam Industri
a. Otomasi Pabrik
• Digunakan untuk pengelasan, pengecatan, pengangkutan material, dan perakitan.
b. Pengelasan Robotik
• Robot manipulator 6-DOF sering digunakan untuk mengelas bagian otomotif dengan presisi
tinggi.
c. Perakitan Elektronik
• Robot SCARA digunakan untuk merakit komponen kecil dengan cepat.
d. Pengecatan
• Robot manipulator dengan end-effector penyemprot cat digunakan untuk pengecatan bodi
mobil.
e. Logistik dan Gudang
• Robot manipulator dengan gripper digunakan untuk pick and place di gudang otomatis.

Keunggulan Robot Manipulator
a. Fleksibilitas Tinggi
• Dapat disesuaikan untuk berbagai tugas dengan mengganti end-effector.

b. Presisi dan Akurasi
• Mampu melakukan gerakan dengan ketelitian tinggi, penting untuk aplikasi seperti perakitan
mikrokomponen.

c. Kecepatan
• Mempercepat proses produksi dibandingkan tenaga manusia.

23. d. Keselamatan
• Digunakan untuk tugas berbahaya, seperti menangani material beracun atau bekerja dalam
lingkungan ekstrem.
e. Efisiensi Biaya
• Meskipun investasi awal tinggi, robot manipulator mengurangi biaya operasional jangka
panjang.

Studi Kasus: Robot Manipulator 6-DOF
a. Spesifikasi:
6 joint revolute.
Beban maksimum: 10 kg.
Jangkauan kerja: 1,5 meter.

b. Tugas:
• Pengelasan otomotif.

c. Langkah Operasi:
• Desain Lintasan: Tentukan jalur gerakan robot menggunakan kinematika maju dan balik.
• Kontrol Dinamika: Hitung gaya dan momen yang dibutuhkan untuk mencapai lintasan dengan
stabil.
• Simulasi: Uji lintasan di simulator untuk memastikan kelancaran.
• Implementasi: Program robot dan jalankan di lingkungan produksi.

2.2.6 Mobile Robot
Mobile Robot adalah robot yang dapat bergerak secara mandiri di lingkungan tertentu untuk melakukan
tugas-tugas seperti transportasi, eksplorasi, pemantauan, atau pengambilan data. Dalam konteks Robot
Industri, mobile robot digunakan untuk meningkatkan efisiensi operasional di lingkungan industri,
seperti gudang, pabrik, atau area pertambangan.
Karakteristik Mobile Robot
a. Mobilitas
• Dapat berpindah tempat, baik dengan roda, kaki, atau mekanisme lain.
• Mampu beroperasi di lingkungan statis maupun dinamis.

b. Kecerdasan
• Memiliki kemampuan navigasi dan penghindaran rintangan menggunakan algoritma tertentu.
• Beberapa robot memiliki fitur otonomi penuh dengan bantuan kecerdasan buatan (AI).

24. c. Kemampuan Beradaptasi
• Dapat bekerja di berbagai lingkungan, termasuk lantai pabrik yang rata, medan kasar, atau
area yang sulit dijangkau manusia.

Komponen Utama Mobile Robot
a. Struktur Mekanis
• Rangka robot yang menopang semua komponen.
• Desain tergantung pada lingkungan kerja (misalnya robot beroda untuk area datar atau
berkaki untuk medan tidak rata).

b. Aktuator
• Motor atau mekanisme penggerak yang memungkinkan robot bergerak.
• Contoh: motor DC untuk roda, aktuator hidraulik untuk kaki.

c. Sistem Navigasi
• Membantu robot menentukan posisi dan lintasannya.
• Sistem ini melibatkan GPS, odometri, Lidar, atau algoritma berbasis SLAM (Simultaneous
Localization and Mapping).

d. Sensor
• Mengumpulkan data dari lingkungan.
• Contoh:
Lidar dan kamera untuk pemetaan.
IMU (Inertial Measurement Unit) untuk menjaga keseimbangan.
Sensor ultrasonik untuk penghindaran rintangan.

e. Sistem Kontrol
• Mengintegrasikan data dari sensor dan menentukan respons yang sesuai.
• Menggunakan prosesor seperti mikrocontroller, PLC, atau komputer mini.

f. Sumber Energi
• Biasanya berupa baterai lithium-ion untuk memberi daya pada semua komponen.

25. g. End-Effector (Opsional)
• Peralatan tambahan seperti gripper atau alat pengambil untuk melaksanakan tugas tertentu.

Jenis Mobile Robot
a. Robot Roda (Wheeled Mobile Robot)
• Menggunakan roda untuk bergerak, ideal untuk permukaan rata.
• Contoh: Automated Guided Vehicle (AGV), Autonomous Mobile Robot (AMR).

b. Robot Berkaki (Legged Robot)
• Digunakan di medan tidak rata atau sulit dijangkau.
• Contoh: Spot dari Boston Dynamics.

c. Robot Terbang (Aerial Robot)
• Digunakan untuk eksplorasi udara atau pemantauan.
• Contoh: Drone.

d. Robot Bawah Air (Underwater Robot)
• Dirancang untuk eksplorasi atau pemeliharaan bawah laut.
Contoh: Autonomous Underwater Vehicle (AUV).

Navigasi dan Kontrol Mobile Robot
a. Navigasi Lokal
• Robot bergerak berdasarkan data dari sensor jarak (misalnya, ultrasonik atau inframerah)
untuk menghindari rintangan.
b. Navigasi Global
• Menggunakan peta statis atau dinamis untuk menentukan posisi robot dan lintasannya.
• Algoritma populer: SLAM, A*, atau Dijkstra.
c. Kontrol
• Kontrol Berbasis Model: Menggunakan persamaan matematika untuk memprediksi gerakan.
• Kontrol Berbasis AI: Menggunakan pembelajaran mesin untuk meningkatkan performa
navigasi.

26. Aplikasi Mobile Robot dalam Industri
a. Logistik dan Gudang
• Mobile robot seperti AGV dan AMR digunakan untuk mengangkut barang di gudang
otomatis.
• Contoh: Robot Kiva Amazon.

b. Eksplorasi dan Pemantauan
• Mobile robot digunakan untuk memantau area berbahaya seperti tambang, kilang minyak,
atau area bencana.

c. Perawatan dan Inspeksi
• Digunakan untuk memeriksa pipa, jembatan, atau peralatan industri.

d. Produksi dan Manufaktur
• Mobile robot membantu dalam pengangkutan bahan mentah atau produk jadi di pabrik.

e. Robot Layanan
• Digunakan untuk mengantar obat, makanan, atau logistik lainnya di lingkungan seperti rumah
sakit.
Studi Kasus: Autonomous Mobile Robot (AMR)
a. Deskripsi
• Mobile robot yang bekerja di gudang logistik.
• Dibekali dengan sensor Lidar untuk memetakan area kerja.
b. Fitur
• Navigasi Otonom
Menggunakan algoritma SLAM untuk membangun peta dan menentukan lintasan.
• Efisiensi Energi
Sistem optimasi energi untuk memperpanjang durasi operasi.
• Interaksi Dinamis
Dapat berkomunikasi dengan robot lain untuk menghindari tabrakan.
c. Manfaat
• Meningkatkan kecepatan pemrosesan logistik.
• Mengurangi kesalahan manusia.

27. • Mengurangi biaya operasional.

Keunggulan Mobile Robot
a. Efisiensi Tinggi
Mempercepat proses logistik dan produksi.
b. Otonomi
Tidak memerlukan intervensi manusia secara langsung.
c. Keamanan
Mengurangi risiko kecelakaan kerja.
d. Adaptabilitas
• Dapat digunakan di berbagai lingkungan.

Tantangan dalam Pengembangan Mobile Robot
a. Navigasi di Lingkungan Dinamis
• Perubahan lingkungan memerlukan sistem navigasi yang responsif.
b. Efisiensi Energi
• Robot harus dirancang untuk bekerja lama tanpa perlu sering diisi ulang.
c. Kompleksitas Integrasi
• Mengintegrasikan hardware dan software yang berbeda membutuhkan keahlian tinggi.

28. BAB III ANALISA KORELASI PROJECT DENGAN MATA KULIAH
• Komunikasi Cepat dan Andal
Fiber optic memungkinkan transmisi data dalam jumlah besar dengan latensi rendah
dan keandalan tinggi. Ini sangat penting untuk robot industri yang membutuhkan
komunikasi real-time, terutama di lingkungan otomatisasi pabrik. Contoh penerapan :
Komunikasi antara pengontrol utama dan robot melalui jaringan fiber optic.

• Sistem Sensor dan Penglihatan (Vision System)
Robot industri sering dilengkapi dengan sensor canggih dan sistem penglihatan berbasis
kamera untuk mendeteksi objek dan lingkungan. Fiber optic digunakan untuk
mengirim data gambar atau sinyal dari sensor ke sistem pemrosesan dengan kecepatan
tinggi. Contoh penerapan : Robot pengepakan yang menggunakan kamera resolusi
tinggi untuk mendeteksi posisi barang.

• Pemrograman dan Simulasi Robot
Fiber optic mendukung transfer data besar yang diperlukan untuk memrogram atau
mensimulasikan robot industri dalam waktu nyata. Data simulasi robotik, termasuk
perencanaan jalur (path planning) dan kontrol gerak, dapat dikomunikasikan dengan
cepat melalui serat optik. Contoh penerapan : Pemrograman robot menggunakan
perangkat lunak seperti RoboDK atau MATLAB, dengan transfer data melalui jaringan
fiber optic.

29. BAB IV MATERI YANG PERLU DIPERDALAM
• Representasi Posisi dan Orientasi Robot
• Kinematika Robot
• Dinamika Robot
• Mobile Robot

30. DAFTAR PUSTAKA
[1] M. W. Spong, S. Hutchinson, and M. Vidyasagar, Robot Modeling and Control, 2nd ed.
Hoboken, NJ, USA: Wiley, 2020.
[2] J. J. Craig, Introduction to Robotics: Mechanics and Control, 4th ed. Boston, MA, USA:
Pearson, 2018.
[3] R. K. Mittal and I. J. Nagrath, Robotics and Control, 2nd ed. New Delhi, India: Tata
McGraw-Hill, 2003.
[4] R. S. Khurmi and J. K. Gupta, A Textbook of Machine Design, 5th ed. New Delhi, India: S.
Chand & Company, 2015.
[5] P. Corke, Robotics, Vision and Control: Fundamental Algorithms in MATLAB, 2nd ed.
Cham, Switzerland: Springer, 2017.