1.0 PENGERTIAN ROBOT

Perkataan atau istilah robot adalah dari bahasa Czech, robota, yang membawa

pengertian sebagai tenaga kerja atau pekerja. Pada awal abad ke 20, seorang ilmuan Czech

yang bernama Karel Capek (1890 – 1938) telah memperkenalkan istilah atau perkataan robot

dengan mencipta sebuah mesin yang dinamakan Rosum’s Universal Robots atau RUR. Pada

asasnya robot dicipta untuk membantu manusia menjalankan aktiviti atau kegiatan harian.

Kebiasaannya tugas robot ini lebih tertumpu kepada tempat-tempat yang membahaya,

melaksanakan tugas tanpa henti dan berulang-ulang dengan kemampuan yang tinggi, cepat

dan tepat ketika melakukan tugas.

Terdapat beberapa komposisi utama pada sebuah robot. Komposisi tersebut antaranya

ialah manipulator, pengawal robot, sumber penggerak dan alat hujung lengan. Manipulator

dan pengawal robot merupakan dua komposisi atau bahagian yang terpenting bagi

melengkapkan fungsi sesebuah robot sebagai alat yang dapat melakukan tugas-tugas secara

fizikal samada secara pengawasan atau pengawalan manusia ataupun deprogram terlebih

dahulu bagi melakukan tugasan secara automatic atau kawalan computer. Secara umumnya,

robot dapat dibahagikan kepada dua jenis utama, iaitu :

i. Robot Bergerak atau Mobile Robot.

Robot bergerak atau mobile robot adalah sebuah robot yang dapat bergerak

secara keseluruhannya dari satu tempat ke satu tempat mengikut jarak atau kawasan

yang telah ditetapkan. Kebiasaannya pergerakan robot ini dikawal oleh operator yang

memastikan setiap pergerakan robot tersebut mengikut apa yang telah ditetapkan.

Setiap pergerakan robot ini pula dapat dikategorikan kepada dua jenis, iaitu :

a. Operator Oriented – dimana robot jenis ini memerlukan seorang pengedali

atau operator untuk membolehkannya bergerak dan melakukan tugas-tugas

yang telah ditetapkan. Oleh yang demikian, setiap pergerakan robot jenis ini

akan ditentukan sepenuhnya oleh pengendali tersebut.

b. Self Running – untuk robot jenis ini, pergerakan serta pengendalian tugasnya

telah ditetapkan terlebih dahulu melalui komponen kawalan yang telah

disediakan. Ia tidak memerlukan sebarang pengendali atau operator untuk

menggerakkannya, seolah-olah robot ini bergerak dengan sendiri. Penentuan

pergerakannya adalah berdasarkan kepada ketetapan kompnen kawalan dan

setiap pergerakkannya adalah terhad kepada apa yang telah diprogramkan.

1

ii. Robot Statik atau Non Mobile Robot

Non Mobile Robot atau Robot Statik adalah sebuah robot yang tidak dapat bergerak

dari satu tempat ke satu tempat yang lain ketika melakukan tugasnya. Bagi robot jenis

ini, ianya ditetapkan di satu-satu tempat yang telah ditentukan dan hanya komponen-

komponen tertentu seperti manipulator sahaja yang bergerak melaksanakan tugas

yang telah ditentukan.

2.0 LENGAN ROBOT

Bagi industri yang memerlukan ketepatan dan bekerja secara berulang-ulang, lengan

robot banyak digunakan. Lengan robot ini berfungsi untuk mengambil, mengangkat atau

memindahkan benda atau barang-barang tertentu. Setiap benda atau barang yang hendak

diangkat oleh lengan robot ini pula haruslah mempunyai 2 bahagian atau sisi yang rata bagi

membolehkan grip pada lengan robot tersebut memegangnya. Contoh lengan robot adalah

seperti Rajah 1 di bawah.

Rajah 1 : Rajah Konsep Lengan Robot

2

3.0 MANIPULATOR

Ketika permulaan era industri, aplikasi robot hampur tidak dapat dipisahkan dengan

perkembangan industri. Daripada perkembangan tersebut maka muncullah istilah robot

industri dan robot manipulator. Namun begitu, ketika arus perkembangan teknologi semakin

pesat berkembang, definisi atau aplikasi robot industri ini sudah tidak sesuai lagi kerana telah

muncul teknologi mobile robot yang mula berkembang sekitar tahun 80-an. Seiring dengan

perkembangan tersebut juga muncul pula istilah-istilah terbaru bagi aplikasi robot seperti

robot humanoid yang konsepnya mirip manusia, robot animaloid yang bercirikan haiwan dan

sebagainya. Bahkan pada masa kini dalam pelbagai industri seperti industri perfileman,

industri euro angkasa serta industri pertahanan, robot arm atau manipulator telah menjadi

sebahagian daripada sistem robot secara keseluruhannya.

Manipulator atau robot arm merupakan sistem mekanikal yang menunjukkan

pergerakan dari robot. Ia merypakan sebuah mesin yang bergerak untuk melakukan tugas

atau kerja yang telah ditetapkan. Sistem mekanikal atau manipulator ini terdiri daripada

susunan rangka atau link dan engsel atau sambungan yang mampu menghasilkan gerakan-

gerakan yang terkawal. Selain itu, sistem mekanikal manipulator ini terdiri daripada tatarajah

manipulator, pergelangan tangan manipulator dan bingkai bagi tapak manipulator itu sendiri.

Bagi manipulator ini, hanya terdapat dua jenis yang sering digunakan dalam industri, iaitu :

i. Revolute Joint (R) iaitu bergerak secara putaran.

ii. Prismatic Joint (P) iaitu bergerak secara mendatar atau menegak.

Tugas-tugas bagi setiap manipulator ini adalah bergantung kepada kegunaan robot

atau industri tersebut. Jika untuk tugas-tugas mengimpal maka manipulator akan

dipasangkan dengan set kimpalan pada pergelangan tangannya. Konsep pergerakan

manipulator ini mempunyai persamaan dengan lengan manusia iaitu mempunyai enam sendi

utama di mana tiga sendi berada pada tatarajah manipulator manakala tiga lagi sendi berada

di pergelangan tangan manipulator. Untuk manipulator jenis ini dikenli sebagai manipulator

enam DOF di mana setiap satu DOF akan mewakili satu sendi yang akan bergerak mengikut

aturcara yang telah ditentukan atau diprogramkan supaya alat hujung lengan robot tersebut

berada pada tempat yang dikehendaki. Rajah 2 menunjukkan persamaan manipulator dengan

lengan manusia.

3

Rajah 2 : Persamaan manipulator dengan lengan manusia.

3.1 Tatarajah Manipulator

Tatarajah manipulator merupakan pergerakan lengan dan sendi yang direka

bergantung kepada keperluan penggunaannya. Ia terdiri daripada tatarajah kartesan, silinder,

kutub atau pola dan persendian atau artikulasi. Tugas atau fungsi yang diarahkan kepada

robot adalah bergantung kepada tatarajah manilator tersebut. Fungsi, jenis, kebaikan dan

kelemahan tatarajah manipulator adalah seperti berikut :

3.1.1 Tatarajah Manipulator Kartesan

Rajah 3 : Tatarajah manipulator kartesan

4

Tatarajah kartesan mempunyai jenis sendi PPP. Secara relatifnya, ia merupakan robot

yang paling kukuh dan kuat untuk tugas mengangkat beban yang berat. Pergerakan

bagi ketiga-tiga sendinya adalah prisma. Sendi pertama akan bergerak ke atas, sendi

kedua pula akan bergerak ke bawah manakala sendi yang ketiga akan bergerak ke kiri

dan ke kanan. Kombinasi bagi ketiga-tiga pergerakan ini akan membentuk kawasan

kerja kerja mengambil dan meletakkan beban yang kelihatan seperti kuboid.

Manipulator ini hanya boleh menentukan kedudukan bahan kerja di kawasan

capaiannya sahaja. Kebaikan manipulator jenis ini ialah tatarajahnya yang mudah,

binaannya kukuh dan mudah untuk diperhatikan tetapi mempunyai kelemahan seperti

memerlukan ruang yang besar, tidak boleh mencapai bahagian bawah objek dan

mempunyai pergerakan yang terhad.

3.1.2 Tatarajah Manipulator Silinder

Rajah 4 : Tatarajah silinder

Tatarajah silinder mempunyai jenis sendi RPP. Struktur asasnya adalah terdiri

daripada Horizontal Arm dan Vertical Arm yang dapat dapat berputar 360 darjah pada

perantinya di sendi pertama, sendi kedua bergerak ke atas dan ke bawah manakala

sendi ketiga pula bergerak ke kiri dan ke kanan selain mempunyai kemampuan

jangkauan berbentuk ruang silinder yang lebih baik tetapi hanya dalam kawasannya

sahaja. Konfigurasi ini banyak digunakan untuk tugas mengangkut dan menyusun

barang seperti sistem gantry atau crane. Kebaikannya adalah kerana mempunyai

tatarajag yang mudah, menyediakan kuasa yang tinggi dalam pemacu hidraulik dan

mudah untuk diperhatikan manakala kelemahannya adalah ruang kerja yang terhad

dan ruang kerja di belakang robot tidak boleh digunakan.

5

3.1.3 Tatarajah Manipulator Kutub/Polar

Rajah 5 : Tatarajah kutub/polar

Tatarajah kutub atau polar ini mempunyai jenis sendi RRP. Pergerakan sendi pertama

dan keduanya adalah revolut dengan pergerakan sendi pertama sehingga 360 darjah,

manakala sendi yang kedua hanya pada 180 darjah sahaja. Konfigurasi struktur pada

robot ini adalah lebih mirip seperti kereta perisai kerana berbentuk separuh sfera di

mana ia terdiri atas Rotary Base, Elevated Pivot dan Telescopic Arm. Selain itu, robot

jenis ini mempunyai fleksibiliti mekanikalnya yang lebih baik. Sendinya yang ketiga

boleh bergerak secara prisma iaitu ke kiri dan ke kanan kawasan kerja yang boleh

menentukan bahan kerja. Ia sesuai digunakan untuk operasi angkut dan susun.

Kebaikan tatarajah ini ialah dapat meliputi ruang kerja yang besar dan boleh

membengkok manakala kelemahannya pula adalah berkaitan dengan tatarajahnya

yang agak kompleks dan sukar untuk diperhatikan.

3.1.4 Tatarajah Manipulator Persendian/Artikulasi

Rajah 6 : Tatarajah persendian/artikulasi

6

Tatarajah persendian/artikulasi ini mempunyai jenis sendi RRR.

Manipulator ini terdiri daripada tiga lengan yang dihubungkan

dengan dua Revolute Joint, Elbow Joint yang menghubungkan

Force Arm dengan Upper Arm manakala Shoulder Joint pula

menghubungkan Upper Arm dengan Base seperti pada Rajah 6 di

atas. Pergerakan ketiga-tiga sendinya adalah revolute di mana

sendi pertama bergerak sehingga 360 darjah, sendi kedua 180

darjah dan sendi ketiga pada sudut 300 darjah. Kawasan kerja

manipulator ini berbentuk sfera dan boleh menentukan kedudukan

bahan kerja di dalam kawasannya. Struktur lengan-lengannya

adalah sesuai digunakan untuk menjangkau ke kawasan kerja yang

sempit dengan sudut jangkauan yang pelbagai. Ia sesuai untuk

kerja-kerja mengangkat, memasang komponen kenderaan,

mengimpal dan mengecat. Kelebihan manipulator jenis ini ialah

ruang liputan kerja yang besar dan boleh mencapai bahagian atas

serta bawah objek manakala kelemahannya kerana tatarajahnya

yang kompleks, sukar untuk diperhatikan dan binaannya yang agak

sukar.            

3.2 Pergelangan Tangan Manipulator

Pergelangan tangan robot atau manipulator dianalogikan seperti pergelangan tangan

manusia. Bahagian pergelangan tangan ini mempunyai tiga sendi dan terletak dibahagian

hujung tatarajah manipulator. Setiap sendi ini akan bergerak secara putaran yang terdiri

daripada pergelangan, rewang dan olek. Pergelangan tangan pada manipulator ini berfungsi

untuk menghubungkan lengan robot dengan bahagian yang terakhir pada lengan robot

tersebut iaitu End Effector. End Effector ini jika disamakan dengan manusia adalah seperti

jari-jari tangan yang dapat digerakkan untuk memindah atau melakukan kerja-kerja yang

telah ditetapkan.

7

Rajah 7 : Pergelangan tangan manipulator

3.3 Bingkai Tapak Manipulator

Bingkai tapak bagi manipulator pula boleh diletakkan sama ada di lantai, dinding atau

bahagian atas sesuatu tempat seperti siling, alang dan sebagainya. Terdapat juga tapak

manipulator yang boleh bergerak iaitu tapak yang diletakkan di atas rel. Tujuan bingkai tapak

diletakkan sedemikian adalah untuk membuat capaian atau kerja-kerja yang lebih mudah

serta lebih meluas kawasannya. Contoh tapak manipulator adalah seperti pada Gambar 1 di

bawah.

Gambar 1 : Tapak manipulator di lantai

4.0 PENGAWAL ROBOT MANIPULATOR

Pengawal merupakan satu sistem litar elektronik berdigit yang menyimpan maklumat

berkaitan atur cara untuk menggerakkan robot tersebut. Pengawal robot ini boleh

diumpamakan sebagai jantung kepada sistem robot tersebut. Pengawal itu sendiri diatur oleh

sistem maklumat atau program yang telah dimasukkan ke dalamnya mengikut keperluan

8

robot. Setiap pergerakan robot dan keadaan persekitarannya akan sentiasa dalam

pengetahuan atau kawalan pengawal. Oleh yang demikian, setiap operasi robot tersebut akan

dilakukan dengan sempurna seperti yang telah diaturcarakan.

Bekalan AU merupakan bekalan yang digunakan oleh setiap pengawal robot

manakala bagi pendan mengajar pula, bekalan AT digunakan. Papan kekunci antara muka

yang digunakan oleh pengaturcara untuk memasukkan atur cara sesebuah robot bagi

mengawal pergerakannya di namakan pendan pengawal. Antara muka pula membawa

maksud sesebuah peranti yang boleh menghubungkan robot dengan pengawal dan sebarang

peralatan lain melalui kabel berbilang pengalir. Terdapat beberapa jenis pengawal robot iaitu

pengawal paksi servo, bukan servo, mikropemproses dan pengawal logic boleh atur cara

(PLC). Setiap pengawal robot ini akan berhubung dengan peralatan atau peranti melalui

penggunaan antara muka.

Gambar 2 : Pendan mengajar pengawal

5.0 KEPENTINGAN MANIPULATOR DAN PENGAWAL ROBOT MEMBANTU

MELAKUKAN TUGAS.

Secara umumnya kita semua mengetahui bahawa robot terutamanya manipulator dan

pengawl robot amat penting sekali. Robot merupakan sebuah alat ciptaan manusia yang

mengikut arahan berdasarkan kepada pengawal yang telah ditetapkan dengan cepat dan

cekap. Penciptaannya telah banyak membantu tugas-tugas seharian kita dalam pelbagai

bidang seperti bidang perubatan, domestic, perindustrian, pertahanan dan sebagainya. Malah

9

robot yang humanoid yang berfungsi seperti manusia telah banyak membantu tugas-tugas

suri rumah untuk menjalankan tugas harian mereka dan telah banyak penggunaannya di

Negara-negara maju seperti Korea, Jepun. Amerika Syarikat dan lain-lain lagi.

Dalam bidang-bidang tertentu misalnya, penggunaan robot manipulator ini telah dapat

menghasilkan produktiviti yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan kaedah manual atau

penggunaan tenaga manusia. Ini adalah kerana factor arc-on-time bagi penggunaan robot ini

adalah tinggi iaitu sekitar 70% - 80% jika dibandingkan dengan factor arc-on-time manusia

yang hanya berada pada sekitar 20%-30% sahaja. Pengguna robot dalam pelbagai bidang

tidak perlu memikirkan soal keletihan atau kegagalan dalam memenuhi kehendak atau

permintaan kerja. Setiap robot ini hanya perlu diprogramkan dan di kawal oleh pengawal

mengikut ketetapan yang dikehendaki dan ia akan melakukannya seperti yang telah

ditetapkan. Sebagai contoh, dalam bidang permotoran, kerja-kerja mengecat yang dilakukan

oleh manipulator adalah lebih baik, cepat dan tepat mengikut ketetapan yang dikehendaki

berbanding dengan manusia di mana setiap pergerakannya adalah sekata dan seragam.

Penggunaan robot-robot ini juga dapat menjamin kualiti yang lebih baik dalam

penghasilan tugas, bermutu serta sentiasa konsisten. Malah penggunaannya juga sentiasa

dalam keadaan yang selamat kerana mampu memberikan kualiti persekitaran yang lebih baik

dibandingkan dengan penggunaan tenaga manusia. Apa yang lebih penting lagi, robot dapat

digunakan dengan berkesan pada persekitaran kerja-kerja yang merbahaya seperti kerja-kerja

kimpalan, mengecat dan sebagainya. Selain daripada itu, setiap robot mampu melakukan

kerja-kerja yang mungkin tidak mampu dilakukan oleh tenaga manusia yan minima seperti

mengangkat sesuatu beban yang amat berat, melakukan kerja tanpa henti, melakukan kerja-

kerja yang rumit atau yang memerlukan ketetapan dan sebagainya.

Dalam bidang perubatan pula, penggunaan robot manipulator mampu mengatasi

keperluan-keperluan yang tidak mampu dilakukan oleh pegawai-pegawai perubatan secara

manual ketika melakukan pembedahan mikro untuk penyakit-penyakit tertentu seperti

pembedahan membuang sel kanser yang hanya memerlukan suatu pembedahan yang amat

kecil dan tepat. Selain bidang perubatan, kepentingan robot manipulator juga penting dalam

bidang pertahanan dan ketenteraan. Robot-robot ini digunakan untuk tujuan-tujuan

pengintipan, mengesan jerangkap samar, kebocoran bahan kimia berbahaya atau sebarang

tugas yang mempunyai risiko yang tinggi terhadap tenaga manusia jika digunakan. Sebagai

10

contoh, robot manipulator digunakan oleh pihak polis untuk mengesan dan mematikan bom

dengan cekap dan selamat tanpa membahayakan nyawa manusia.

Secara amnya, penggunaan robot manipulator dan pengawal robot ini memberikan

fungsi yang begitu banyak terhadap kehidupan manusia di zaman teknologi ini. Bukan itu

sahaja, dengan penggunaan robot ini hasil perindustrian akan dapat ditingkatkan serta

memberikan keuntungan yang tinggi kerana ianya dapat mengurangkan guna tenaga manusia

serta

( 2 156 patah perkataan )

Soalan 2

1. Nama litar : Litar Lampu Berkelip Dengan Bunyi.

2. Nama dan fungsi komponen :

2.1. LED – Diod pemancar cahaya atau LED ( Light Emitting Diode)

adalah sejenis diod semikonduktor yang dapat menghasilkan cahaya

secara tidak koheren berspektrm sempit. Cahayanya akan terhasil

apabila LED diberikan voltan eletrik secara ke hadapan melalui

simpang p-n yang dikenali sebagai prinsip elektroluminesasi. Ia

berfungsi sebagai penunjuk status dari perangkat elektronik.

2.2 Perintang tetap – perintang selalunya digunakan dalam sesebuah litar

untuk mengawal arus dan menghadkan aliran arus melalui litar

tersebut. Setiap perintang tidak mempunyai sebarang kekutuban dan

boleh dipasang tanpa mengikut kekutubannya. Nilai bagi setiap

rintangan disukat menggunakan unit ohm.

11

2.3 Transistor NPN – transistor NPN adalah sejenis peranti elektronik

yang biasa digunakan untuk membesarkan isyarat elektronik yang

dibina daripada bahan semikonduktor, mempunyai tiga terminal yang

dinamakan pengeluar, pemungut dan tapak.

2.4 Pemuat Berkutub (Kapasitor) – Pemuat atau dikenali sebagai kapasitor

merupakan sejenis komponen elektronik yang berkeupayaan untuk

menyimpan cas dalam bentuk medan elektrostatik. Ia berfungsi untuk

menyimpan dan membuang cas elektrik. Ia digunakan secara meluas

dalam pembinaan peralatan elektroni seperti televisyen, radio,

computer dan sebagainya.

2.5 IC Muzik – IC atau singkatan bagi Intergrated Circuit adalah

komponen elektronik aktif yang terdiri daripada gabungan transistor,

diode, perintang dan kapasitor yang dikumpulkan menjadi satu. Ia

menyerupai kapasitor yang mempunyai tiga kaki. Fungsi IC ialah

untuk mengeluarkan irama yang berbeza mengikut nombor atau jenis

IC yang digunakan.

2.6 Pembesar Suara atau speaker – pembesar suara merupakan transduser

elektroakustik yang boleh menukarkan isyarat elektrik kepada bunyi

bergantung kepada IC yang digunakan. Ia merupakan satu perantaraan

menurut denyutan isyarat elektrik sehingga menyebabkan gelombang

bunyi terhasil dan dapat didengar. Pembesar suara berfungsi sebagai

penukar gelombang elektrik kepada gelombang bunyi.

12

3. Litar bergambar menggunakan papan jalur atau veroboard.

Litar bergambar menggunakan papan jalur atau Veroboard

4. Litar lampu berkelip ini mempunyai banyak fungsi kepada kehidupan seharian kita

samada untuk hiburan, keselamatan, maklumat dan sebagainya. Antara fungsinya

dalam membantu kehidupan seharian ialah :

4.1 Sebagai isyarat keselamatan – lampu berkelip ini boleh dipasang sebagai

isyarat keselamatan atau penggera yang mempunyai lampu berkelip untuk

keselamatan rumah daripada dimasuki pencuri dan sebagainya. Isyarat akan

berbunyi mengikut bunyi yang telah dipasang dan lampu amaran akan berkelip

bagi menarik perhatian dan mampu mengelak berlakunya kejadian yang tidak

diingini.

13

4.2 Lampu siren – konsep lampu berkelip ini digunakan oleh pihak keselamatan

seperti polis, bomba, ambulance dan sebagainya. Apabila arus dialirkan

kepada litar tersebut, lampu akan berkelip dan isyarat bunyi akan kedengaran.

4.3 Lampu amaran keretapi – konsep yang sama juga digunapakai sebagai isyarat

amaran lintasan keretapi. Lampu isyarat akan berkelip sambil mengeluarkan

bunyi amaran mengikut bunyi yang telah ditetapkan melalui IC tertentu.

4.4 Lampu isyarat jalanraya – lampu isyarat jalanraya juga menggunakan konsep

ini untuk memberi amaran kepada pengguna jalanraya ketika melintas jalan

dan sebagainya.

4.5 Lampu hiburan atau disko – digunakan sebagai hiburan mengikut rentak lagu

atau muzik yang dimainkan.

4.6 Lampu kecemasan atau penggera – konsep litar ini boleh berfungsi sebagai

lampu kecemasan atau penggera untuk kegunaan harian yang tertentu seperti

pemasangan untuk tangki air di mana lampu akan berkelip dan isyarat bunyi

akan dikeluarkan apabila tangki telah dipenuhi air.

14