Sistem Kontrol Robot Berbasis Prosesor

SISTEM KONTROL ROBOT
Sistem robot yang menggunakan kontrol barbasis prosesor atau sistem mikrokontroler dapat digambarkan seperti pada gambar berikut:

Sistem robot dengan kontroler berbasis prosesor

Terminal input dan output kontroler pada gambar diatas adalah interpretasi besaran dan sistem interfacing yang digunakan, jika output menghendaki besaran analog maka kontroler perlu dilengkapi dengan komponen pengubah sinyal analog menjadi digital Digital to Analog Converter (DAC) dan sebaliknya bila dikehendaki pengolahan besaran analog, maka perlu dilengkapi dengan pengubah sinyal analog menjadi digital analog to digital converter (ADC) Secara umum deskripsi kontroler berbasis prosesor lengkap dengan user interface dapat digambarkan seperti pada gambar berikut:

Kontroler berbasis prosesor dengan user intervace

Pada gambar diatas terdapat beberapa bagian yang berfungsi sebagai input/output sistem, diantaranya adalah input on/off, input analog, pengolahan sistem bus, output on/off, dan output analog.

Input ON/OFF

Input kategori ini bekerja dalam 2 keadaan yaitu ON dan OFF (I/O) berdasarkan level tegangan TTL 5Volt untuk logika 1, dan 0Volt untuk logika 0. Untuk IC CMOS, logika 1 memiliki jangkauan level tegangan 3,5 – 5Volt dan logika 0 memiliki jangkauan 0–0,7 Volt

Input Analog

Kontroler memerlukan komponen pengolah ADC (analog to Digital Conveter) untuk dapat mengakomodasi input analog seperti pada gambar berikut:

amg36.net - Pengolah ADC untuk input analog

Pengolah Khusus sistem BUS

Beberapa macam sensor tidak dapat langsung di hubungkan input port digital ataupun analog tampa bantuan rangkaian penyelaras atau konverter khusus. Berikut adalah beberapa contoh kebutuhan pengolah khusus sistem BUS.

Sinyal output sensor kecepatan atau posisi pada motor DC servo biasanya berbentuk pulsa yang sebanding dengan putaran poros motor. Sinyal sensor harus di konversi sedemikian rupa sehingga kontroler dapat menerima atau membaca data dalam bentuk yang siap di proses. Konversi atau pengolahan data dapat berupa perubahan frekuensi to voltage sehingga dapat terus diumpankan ke ADC atau menerapkan prinsip counter dengan bantuan pemrograman.
Shaft/rotary encoder juga harus dibantu dengan rangkaian interfase khusus atau IC programmable counter/timer agar kontroler (proses) dapat dengan mudah diprogram untuk membaca nilai output encoder setiap saat.
Sensor Kamera digital sebagai sensor pada robot juga memerlukan perlakuan khusus dalam interfacenya.

Output ON/OFF

Sinyal output yang beroperasi secara ON/OFF hanya memiliki dua kondisi keadaan, logika 1 sebagai representasi tegangan +5Volt (TTL) dan logika 0 sebagai representasi tegangan 0V. Untuk IC CMOS, logika 1 memiliki jangkauan 3,5 – 5 Volt dan logika 0 memiliki jangkauan 0 – 0,7 Volt.

Output Analog

Output analog berfungsi untuk mengemudikan aktuator yang bekerja berdasarkan besaran linier, seperti motor DC/AC. Heater, pneumatik, hidrolik dan sebagainya. Kontroler pada dasarnya bekerja secara digital, sehingga harus menggunakan konverter untuk mendapatkan sinyal aktuasi dalam besaran analog. Konverter ini di kenal sebagai DAC (Digital to Analog Converter) dan prinsipnya adalah seperti ditunjukkan pada gambar 3.7. Misalkan sebuah DAC 8 bit dengan masukan digitalnya berupa logika 10001101B akan menghasilkan keluaran analog berupa tegangan sebesar 2,7 Volt.

Konversi pada DAC

User Interface

Untuk rancangan kontroler yang mudah diakses oleh operator, sistem perlu di lengkapi dengan perangkat user interface. User interface terdiri atas 2 macam yaitu : perangkat untuk mengakses kontrol (keybord, keypad, mouse, joystick, dan lain-lain) dan perangkat untuk mengetahui kinerja kontrol (Monitor, LCD, seven segment, dan lain-lain).

Kontrol ON/OFF

Kontrol On/Off merupakan kontrol paling dasar dalam robotik. Input sensor dan sinyal keluaran aktuator hanya dinyatakan dalam dua keadaan, yaitu ON (logika 1) atau OFF (logika 0). Posisi pemasangan sensor, aktuator dan struktur mekanik robot sangat berperan dalam kestabilan gerak robot. Gambar 3.8 menunjukkan diagram kontrol loop tertutup berdasarkan On/Off. Sebagai contoh ditampilkan sebuah kasus kontrol On/Off pada robot line follower.

Diagram kontrol loop tertutup berdasarkan On/Off seperti pada robot line follower.

Rangkuman

Fungsi robot dapat diklasifikasikan dalam 2 kategori, yaitu Industrial Robot (Robot industri) digunakan pada sektor industri dan Service Robot (untuk membantu manusia dalam melakukan pekerjaan sehari-hari).
Bagian-bagian robot dapat terdiri dari Sistem kontroler, Mekanik robot, Sensor, aktuator, Sistem Roda, Sistem Kaki, Sistem Tangan, dan Real World.
Sistem kontrol robotik pada dasarnya dapat di bagi dalam dua kategori, yaitu kontrol loop terbuka dan loop tertutup.
Kontrol bersifat konvergen bila dalam rentang waktu pengontrolan, nilai errornya menuju nol, sedangkan keadaan stabil bila setelah konvergen, kontroler mampu menjaga agar error selalu sama dengan nol
Kontrol On/Off dapat diterapkan untuk pengendalian sistem dengan sinyal input/output digital.

portal-kuliah