Robot industri adalah mesin otomatis yang dirancang untuk melakukan tugas-tugas yang berulang, berbahaya. Menangani tugas sulit dengan lebih cepat, lebih efisien, dan lebih akurat daripada manusia. Robot ini mengurangi ketergantungan manusia dan meningkatkan produktivitas serta kapasitas proses yang menjadi tanggung jawabnya. Memilih robot yang tepat dari produsen yang tepat adalah kunci untuk membangun bisnis industri yang sukses.
Pada artikel ini, kami memberikan gambaran lengkap tentang berbagai jenis robot yang digunakan dalam industri. Kami mencantumkan kelebihan, kekurangan, dan beberapa aplikasi untuk memahami bagaimana desain mereka memengaruhi aplikasi industri mereka.
1. Mengenal Robot Industri
Konsep robot bukanlah hal baru bagi umat manusia. Legenda tentang perangkat yang membantu manusia melakukan aktivitas sehari-hari dapat ditemukan di berbagai buku dan artefak mitologi kuno. Namun, baru pada abad ke-19, teknologi mekanik, elektrik, dan elektronik baru menghasilkan kemajuan yang signifikan dalam robotika.
Ketika kemampuan sistem elektromekanis tampaknya mencapai puncaknya, kemajuan teknologi informasi dan komunikasi memungkinkan robot untuk berkembang lebih jauh dan menyediakan fungsionalitas yang lebih baik daripada sebelumnya. Robot telah menjadi bagian penting dalam kehidupan kita dan digunakan di hampir semua industri saat ini.
Robot industri pada umumnya terdiri dari komponen-komponen fungsional berikut ini:
- Pengontrol: Ini adalah komponen yang menyediakan memori dan daya pemrosesan yang dibutuhkan robot untuk beroperasi. Pengontrol robot bertindak sebagai otak dari seluruh sistem kontrol.
- Sensor: Robot menggunakan sensor untuk mengumpulkan data dari sekelilingnya. Sensor adalah mata dan telinga robot.
- Motor Dan Sumber Daya: Robot dapat menggunakan penggerak listrik, pneumatik, hidrolik, atau penggerak lainnya untuk mendapatkan dan mengubah daya yang dibutuhkan untuk beroperasi.
- Lengan Robot: Lengan robot dimaksudkan untuk meniru lengan manusia dan merupakan struktur yang terdiri dari beberapa bagian yang dihubungkan dengan sambungan/tautan. Sendi dapat diprogram untuk bergerak ke arah yang diinginkan.
- End-of-Arm Tooling (EOAT) / End-of-Actuator: EOAT adalah perangkat / aktuator khusus yang dipasang di ujung lengan robot yang digunakan untuk melakukan operasi tertentu, seperti pengelasan, penanganan material, pengecatan, perakitan, dll. Beberapa robot industri mendukung pertukaran EOAT untuk memungkinkan mereka melakukan operasi yang berbeda.
Baca juga Pengembangan Robot Tanpa Komponen Elektronik
2. Apa saja jenis robot industri dan apa saja aplikasinya?
Ada berbagai jenis robot industri yang beredar di pasaran, yang semuanya memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Bagian ini menjelaskan cara kerja jenis robot industri yang paling umum dan mencantumkan beberapa kelebihan, kekurangan, dan aplikasinya.
2.1 Robot Kartesian
Robot kartesian, juga dikenal sebagai robot gantry, adalah robot industri yang melakukan gerakan linier di ruang angkasa. Mereka bergerak di sepanjang sumbu x, y, dan z yang ortogonal/vertikal satu sama lain. Robot kartesian membentuk area kerja / kandang kubik.
Robot-robot ini mendapatkan namanya dari sistem koordinat Kartesius, yang merepresentasikan sebuah titik di ruang angkasa sebagai fungsi dari jarak terpendek dari sumbu yang telah ditentukan. Sistem koordinat Cartesian dikembangkan oleh René Descartes, seorang ahli matematika terkenal dari Prancis yang dikenal karena menghubungkan geometri dan aljabar (yang sebelumnya dianggap terpisah) melalui tulisan-tulisannya.
Kelebihan utama Robot Koordinat Kartesian:
- Kesederhanaan desain dan pengoperasian: Robot Cartesian disukai karena kesederhanaannya. Karena mereka hanya bergerak dalam garis lurus di sepanjang sumbu x, y, dan z, mereka mudah dibuat, diprogram, dan dioperasikan.
- Akurasi tinggi: Robot Cartesian dapat dikontrol dengan tepat karena desain dan kemudahan pengoperasiannya. Gerakannya sangat presisi, membuatnya ideal untuk aplikasi presisi tinggi.
- Terjangkau: Robot Cartesian hemat biaya karena konstruksinya yang sederhana dan kemampuannya untuk dikonfigurasi ulang untuk berbagai proses.
Kekurangan utama robot Cartesian:
- Membutuhkan lebih banyak ruang: Dari semua robot industri, robot Cartesian membutuhkan ruang operasi yang paling besar.
- Kecepatan dan akselerasi terbatas: Robot Cartesian bergerak lambat dan tidak cocok untuk aplikasi tertentu yang membutuhkan manuver cepat.
- Kurangnya fleksibilitas: Robot kartesian hanya cocok untuk gerakan spesifik yang dirancang untuknya. Sulit untuk mengadaptasikannya ke hal lain.
Robot kartesian digunakan untuk aplikasi pick and place, yang umum digunakan dalam pengemasan dan inspeksi. Mereka juga digunakan untuk mengotomatiskan pemotongan, penyusunan, pencetakan 3D, dan aplikasi CNC.
2.2 Robot Artikulasi
Robot artikulasi adalah robot industri dengan sendi yang berputar. Sendi ini biasanya digerakkan oleh servomotor, yang disebut sumbu robot. Gerakan robot artikulasi sederhana mirip dengan gerakan lengan manusia. Dalam pengaturan yang rumit, jumlah sendi tersebut bisa mencapai atau bahkan melebihi 10. Robot artikulasi juga dikenal sebagai robot lengan yang diartikulasikan.
Kelebihan utama dari robot artikulasi:
- Fleksibilitas yang lebih besar: Robot artikulasi memiliki beberapa sendi berputar, membuatnya cocok untuk berbagai gerakan.
- Kecepatan tinggi: Robot artikulasi dapat bekerja dengan kecepatan tinggi dan merupakan alat yang sangat baik untuk meningkatkan produktivitas proses yang menjadi tanggung jawabnya.
Kekurangan utama dari robot yang artikulasi:
- Kompleksitas: Proses pembuatan robot dengan sendi putar lebih kompleks daripada robot yang melakukan gerakan linier atau lateral. Sendi putar membutuhkan lebih banyak bagian dan perlu dipertimbangkan dengan cermat selama pembuatan.
- Mahal: Robot artikulasi sulit dibuat dan dioperasikan karena kerumitannya, sehingga mahal untuk dimiliki dan dirawat.
Robot artikulasi adalah kelas robot yang terdiri dari berbagai jenis mesin. Akibatnya, daftar aplikasinya sangat banyak. Untuk menyebut beberapa di antaranya, robot ini digunakan untuk mengecat, melapisi, mengelas, dan mengemas.
2.3 Robot Silinder
Robot silinder adalah robot industri yang memiliki sendi putar di pangkalan, yang terhubung ke sumbu melalui lengan dengan sendi prismatik. Robot ini memiliki tiga sumbu gerak, dua di antaranya linier dan satu lagi melingkar. Sumbu yang terhubung ke dasar robot dapat berputar dan lengan dapat bergerak ke atas dan ke bawah dan bahkan memanjang untuk membentuk rentang kerja silinder.
Meskipun sejarah robot silinder tidak terdokumentasi dengan baik, robot American Machine Foundry (AMZ) Versatran dari awal tahun 1960-an dapat dianggap sebagai robot silinder paling awal. Baca juga Penggunaan Robot Dalam Bidang Industri Manufaktur Dampak Keuntungan Dan Kerugian.
Kelebihan utama robot silinder:
- Daya dukung beban tinggi: Robot silinder dapat dengan mudah menangani beban berat dengan lengan robotiknya yang kuat.
Kekurangan utama robot silinder:
- Membutuhkan lebih banyak ruang: Robot silinder memakan banyak ruang lantai dan tidak menawarkan banyak keuntungan yang signifikan. Membuatnya kurang populer dibandingkan robot industri lainnya.
Robot silinder dapat digunakan untuk otomatisasi pengelasan, penanganan material, operasi perakitan, pengecatan, dan sejumlah aplikasi lain yang membutuhkan simetri melingkar.
2.4 Delta Robotics
Delta Robotics adalah robot industri yang dibangun di atas kerangka segitiga yang kaku. Rangka ini dipasang tepat di atas area kerja dan setiap lengannya dilengkapi dengan motor servo torsi tinggi.
Poros motor terhubung ke lengan yang disebut “bisep” yang memanjang secara vertikal di sepanjang sumbu rotasi motor. Ujung bisep yang lain terhubung ke susunan batang jajaran genjang. Tergantung pada aplikasinya, batang jajaran genjang dapat dihubungkan ke berbagai robot EOAT.
Sebagian besar bobot robot berasal dari motor yang terpasang di bagian bawah unit, yang membuat bagian yang bergerak menjadi lebih ringan. Hasilnya, bagian yang bergerak memiliki inersia yang rendah dan dapat berakselerasi dengan cepat dan bekerja pada kecepatan tinggi.
Dikembangkan pada tahun 1980-an oleh tim peneliti yang dipimpin oleh Dr Reymond Clavel di Swiss Federal Institute of Technology (EPFL), robot Delta terinspirasi dari kunjungan ke pabrik cokelat, di mana praline cokelat perlu ditempatkan di dalam kotak. Baca juga Beberapa Pekerjaan Yang Tergantikan Robot Akibat Teknologi.
Kelebihan utama robot Delta:
- Kecepatan dan akselerasi tinggi: Karena inersia yang rendah dari bagian yang bergerak, robot Delta dapat berakselerasi dengan cepat dan bekerja pada kecepatan tinggi.
Kekurangan utama robot Delta:
- Ketidakmampuan untuk membawa beban berat: Bagian yang bergerak ringan dari robot Delta tidak cocok untuk membawa beban berat.
Robot Delta berspesialisasi dalam aplikasi pengambilan dan penempatan cepat yang dibutuhkan oleh industri medis dan pengolahan makanan. Mereka juga digunakan untuk pengemasan dan pengelasan.
2.5 Robot Polar
Robot kutub, atau robot polar, adalah robot industri dengan dua sendi putar dan satu sendi linier. Gerakan putar dan pengangkatan robot secara vertikal dapat dicapai dengan sendi putar. Sendi linier memfasilitasi perpanjangan lengan robot, memungkinkannya untuk memperluas ruang kerja di sekitarnya. Sehingga menciptakan amplop kerja berbentuk bola.
Robot-robot ini mengambil namanya dari sistem koordinat kutub. Di mana setiap titik di ruang angkasa dicirikan oleh jaraknya dari titik asal dan sudut yang dibentuknya dengan sumbu di sekitar titik asal.
Ide robot kutub pada awalnya diusulkan oleh Victor Scheinman’s Stanford Robotic Arm, yang diciptakan pada tahun 1969. Ini adalah salah satu lengan robot bermotor pertama yang dapat bergerak di ruang angkasa di bawah kendali komputer.
Kelebihan Utama Robot Polar:
- Kemampuan Mengangkat Beban yang Baik: Robot Polar dapat dengan mudah mengangkat benda berat dengan sendi-sendinya yang kuat.
Kekurangan Utama Robot Polar:
- Jejak Besar: Robot kutub tidak benar-benar dirancang untuk memanfaatkan ruang kerja yang tersedia, yang membuat robot ini besar.
- Desain yang rumit: Karena banyaknya sambungan, robot kutub rumit untuk dirancang.
- Biaya tinggi: Karena desainnya yang rumit, robot ini mahal untuk dibeli dan dirawat.
Karena kinerja robot artikulasi yang unggul, sebagian besar robot kutub sekarang digantikan oleh robot artikulasi. Mereka masih digunakan untuk pencetakan injeksi, penanganan material, pengelasan, dan beberapa aplikasi tujuan umum lainnya.
2.6 Robot SCARA
SCARA adalah singkatan dari Selective Compliance Assembly Robot Arm / Lengan Robot Artikulasi Kepatuhan Selektif. Seperti namanya, SCARA adalah robot artikulasi khusus dengan sendi putar. Robot ini secara mekanis sesuai dengan sumbu x dan y dan kaku pada sumbu z.
Prototipe robot SCARA pertama dikembangkan pada tahun 1978 oleh Profesor Hiroshi Makino dari Universitas Yamanashi, Jepang. Robot ini dibedakan dari robot lain pada saat itu dengan cara melakukan tugas yang berbeda dengan gerakan yang terbatas. Robot SCARA memasuki pabrik komersial pada tahun 1981 dan menawarkan kinerja yang bernilai.
Kelebihan utama robot SCARA:
- Akurasi Pemosisian Ulang: SCARA memiliki akurasi pemosisian ulang terbaik dari semua robot yang diartikulasikan.
- Kemudahan pemasangan dan tapak yang kecil: Robot SCARA berputar di atas alas dan dapat dengan mudah dipasang di permukaan yang keras melalui pemasangan di lantai. Tapak dudukan yang kecil mencegah terhalangnya benda-benda di sekitarnya.
- Kecepatan tinggi untuk beban sedang: SCARA dapat dipasang dengan aman di permukaan daripada digantung di area kerja (seperti halnya robot Delta). Sehingga lebih tahan terhadap benturan. Hal ini memungkinkan mereka menangani muatan yang lebih berat dengan kecepatan yang lebih cepat daripada jenis robot lain seperti robot Delta dan Cartesian.
Kekurangan utama robot SCARA:
- Cocok untuk beban ringan/sedang: Robot SCARA biasanya dirancang untuk menangani beban dengan berat hingga 10kg, yang membuatnya tidak cocok untuk menangani benda-benda berat.
Aplikasi utama untuk robot SCARA mencakup tugas pengambilan dan penempatan berkecepatan tinggi yang membutuhkan akurasi tinggi. Robot ini sangat serbaguna dan dapat digunakan untuk aplikasi seperti pengukiran, penanganan material, dll. Baca juga Baca juga 5 Robot Canggih Terbaik di Dunia Yang Siap Menggantikan Pekerjaan Manusia.
2.7 Robot Industri Kolaboratif
Robot kolaboratif atau robot kolaboratif adalah robot industri yang berbagi ruang kerja dengan manusia. Robot-robot ini bekerja dengan manusia dan melakukan tugas-tugas yang dirancang untuk mereka. Karena robot kolaboratif diharapkan beroperasi di sekitar manusia, robot ini dirancang agar aman.
Robot kolaboratif menggunakan sensor yang berbeda untuk memastikan bahwa mereka mendeteksi perilaku manusia yang tidak terduga dan beroperasi dengan aman. Terkadang, robot kolaboratif bekerja dengan kecepatan dan kekuatan yang lebih rendah saat manusia berada di dekatnya. Namun, meskipun demikian, mereka harus tetap produktif dan efisien agar benar-benar layak digunakan dalam industri.
Desain robot kolaboratif menjadi rumit karena adanya begitu banyak kendala dan komponen. Mereka bisa jadi mahal, tetapi mereka dapat memastikan peningkatan produktivitas keseluruhan orang yang bekerja dengannya.
Kelebihan Utama Robot Kolaboratif:
- Aman bagi manusia: Robot kolaboratif sepenuhnya aman bagi manusia. Tidak seperti robot industri pada umumnya, robot kolaboratif memiliki cangkang lunak dan berbagai sensor yang memungkinkan orang untuk bekerja dengannya tanpa terluka.
- Ramah pengguna: Robot kolaboratif memiliki antarmuka yang sangat ramah pengguna. Mereka dibuat dengan mempertimbangkan perilaku manusia, sehingga interaksi terasa sealami mungkin.
- Mudah beradaptasi dan fleksibel: Robot kolaboratif dapat dengan mudah dikonfigurasi ulang untuk berbagai aplikasi.
Kekurangan utama robot kolaboratif:
- Kecepatan terbatas: Untuk memastikan keselamatan pekerja di sekitar mereka, robot kolaboratif harus bekerja dengan kecepatan terbatas, meskipun mereka memiliki kemampuan untuk mempercepat.
- Mahal dan besar: Robot kolaboratif mahal karena penambahan semua sensor yang diperlukan untuk fungsi keselamatan, dan sering kali lebih besar daripada robot lain yang tidak bekerja di sekitar manusia.
- Membutuhkan berbagai persetujuan: Negara-negara di seluruh dunia memiliki aturan yang berbeda untuk memastikan bahwa robot yang berkolaborasi dengan manusia benar-benar aman. Mendapatkan semua persetujuan yang diperlukan untuk membangun dan menugaskan robot kolaboratif bisa menjadi proses yang panjang.
Robot kolaboratif memiliki banyak sekali aplikasi, termasuk memasang sekrup, memoles, menyegel, mengambil tempat sampah, dll.
Ringkasan
Robot industri telah berkembang pesat sejak pertama kali dikembangkan. Kombinasi inovasi yang bergerak cepat dalam kecerdasan buatan dan perkembangan terbaru dalam mekatronik akan terus membentuk robot industri generasi berikutnya. Dari alat mekanis sederhana yang digunakan untuk melakukan tindakan berulang hingga entitas yang sangat terintegrasi dan andal yang dapat diprogram untuk melakukan hampir semua hal.
