Robotika adalah studi dan praktik lintas disiplin ilmu tentang desain, konstruksi, pengoperasian, dan penggunaan robot. Di dalam bidang teknik mesin, robotika merupakan desain dan konstruksi struktur fisik dari robot, sementara di dalam ilmu komputer, robotika berfokus pada algoritma otomatisasi robotik. Disiplin lain yang berkontribusi pada robotika meliputi teknik elektro, kontrol, perangkat lunak, informasi, elektronika, telekomunikasi, komputer, mekatronika, material, dan rekayasa biomedis.

Tujuan utama dari sebagian besar robotika adalah untuk merancang mesin-mesin yang dapat membantu dan mendukung manusia. Banyak robot dibangun untuk melakukan pekerjaan-pekerjaan yang berbahaya bagi manusia, seperti mencari korban selamat di reruntuhan yang tidak stabil, dan menjelajahi ruang angkasa, tambang, dan reruntuhan kapal. Yang lain menggantikan manusia dalam pekerjaan-pekerjaan yang membosankan, berulang, atau tidak menyenangkan, seperti membersihkan, memantau, mengangkut, dan merakit. Saat ini, robotika merupakan bidang yang berkembang pesat, seiring dengan terus berlanjutnya kemajuan teknologi; penelitian, desain, dan pembangunan robot baru melayani berbagai tujuan praktis.

Aspek Penting dalam Desain dan Konstruksi Robot

Robotik merupakan bidang yang sangat luas dan melibatkan banyak jenis robot yang digunakan dalam berbagai lingkungan dan untuk berbagai keperluan. Meskipun beragam dalam aplikasi dan bentuknya, semua robot memiliki tiga aspek dasar yang sama ketika membahas desain dan konstruksi mereka:

1. Konstruksi mekanis: Merupakan rangka, bentuk, atau struktur yang dirancang untuk mencapai tugas tertentu. Sebagai contoh, robot yang dirancang untuk bergerak melintasi tanah berat atau lumpur mungkin menggunakan trek kaki caterpillar. Robot yang terinspirasi oleh origami dapat merasakan dan menganalisis di lingkungan ekstrim. Aspek mekanis dari robot sebagian besar merupakan solusi pencipta untuk menyelesaikan tugas yang diberikan dan mengatasi fisika lingkungan di sekitarnya. Form follows function.

2. Komponen listrik yang memberi daya dan mengendalikan mesin. Sebagai contoh, robot dengan trek kaki caterpillar akan membutuhkan beberapa jenis daya untuk menggerakkan roda trekkernya. Daya tersebut datang dalam bentuk listrik, yang akan harus melalui kabel dan berasal dari baterai, rangkaian listrik dasar. Meskipun mesin yang ditenagai bensin utamanya mendapatkan dayanya dari bensin, mereka tetap memerlukan arus listrik untuk memulai proses pembakaran, itulah mengapa sebagian besar mesin yang ditenagai bensin seperti mobil, dilengkapi dengan baterai. Aspek listrik dari robot digunakan untuk pergerakan (melalui motor), sensor (di mana sinyal listrik digunakan untuk mengukur hal-hal seperti panas, suara, posisi, dan status energi), dan operasi (robot membutuhkan sejumlah energi listrik yang disuplai ke motor dan sensor mereka untuk mengaktifkan dan melakukan operasi dasar).

3. Perangkat lunak. Sebuah program adalah cara sebuah robot memutuskan kapan atau bagaimana melakukan sesuatu. Dalam contoh trek kaki caterpillar, sebuah robot yang perlu bergerak melintasi jalan berlumpur mungkin memiliki konstruksi mekanis yang benar dan menerima jumlah daya yang tepat dari baterainya, tetapi tidak akan bisa bergerak tanpa program yang memberi tahu untuk bergerak. Program-program merupakan inti dari sebuah robot, bisa jadi memiliki konstruksi mekanis dan listrik yang sangat baik, tetapi jika programnya strukturnya buruk, kinerjanya akan sangat buruk (atau mungkin tidak berfungsi sama sekali). Ada tiga jenis program robotik yang berbeda: kontrol jarak jauh, kecerdasan buatan, dan hibrida. Robot dengan pemrograman kontrol jarak jauh memiliki set perintah yang telah ada sebelumnya dan hanya akan melakukan jika dan ketika menerima sinyal dari sumber kontrol, biasanya manusia dengan kendali jarak jauh. Mungkin lebih tepat untuk melihat perangkat yang dikendalikan terutama oleh perintah manusia sebagai jatuh dalam disiplin otomatisasi daripada robotika. Robot yang menggunakan kecerdasan buatan berinteraksi dengan lingkungan mereka sendiri tanpa sumber kontrol, dan dapat menentukan reaksi terhadap objek dan masalah yang mereka temui menggunakan pemrograman yang telah ada sebelumnya. Hibrida adalah bentuk pemrograman yang mencakup fungsi AI dan RC di dalamnya.

Komponen-komponen Utama dalam Desain Robot

Sumber Daya Pada saat ini, baterai (terutama baterai timbal-asam) umumnya digunakan sebagai sumber daya utama. Ada banyak jenis baterai yang dapat digunakan sebagai sumber daya untuk robot. Mulai dari baterai timbal-asam yang aman dan memiliki umur simpan yang relatif lama namun cukup berat dibandingkan dengan baterai perak–kadmiyum yang jauh lebih kecil dalam volume dan saat ini lebih mahal. Mendesain robot yang ditenagai baterai harus mempertimbangkan faktor-faktor seperti keamanan, siklus hidup, dan berat. Generator, seringkali jenis mesin pembakaran internal, juga dapat digunakan. Namun, desain seperti itu sering kali kompleks secara mekanis, memerlukan bahan bakar, membutuhkan pelepasan panas, dan relatif berat. Sebuah kabel yang menghubungkan robot ke sumber daya akan menghilangkan sumber daya dari robot secara keseluruhan. Ini memiliki keuntungan untuk menghemat berat dan ruang dengan memindahkan semua komponen pembangkitan dan penyimpanan daya ke tempat lain. Namun, desain ini juga memiliki kelemahan berupa selalu ada kabel yang terhubung ke robot, yang dapat sulit dikelola. Sumber daya potensial bisa berupa:

• Pneumatik (gas bertekanan)
• Tenaga surya (menggunakan energi matahari dan mengkonversinya menjadi daya listrik)
• Hidrolik (cairan)
• Penyimpanan energi roda terbang
• Sampah organik (melalui pencernaan anaerobik)
• Nuklir

Aktuasi Aktuator adalah "otot" dari sebuah robot, bagian yang mengubah energi yang tersimpan menjadi gerakan. Secara jauh, aktuator paling populer adalah motor listrik yang memutar roda atau gigi, dan aktuator linear yang mengontrol robot industri di pabrik-pabrik. Ada beberapa kemajuan terbaru dalam jenis-jenis aktuator alternatif, yang ditenagai oleh listrik, bahan kimia, atau udara bertekanan.

Sensor Sensor memungkinkan robot untuk menerima informasi tentang pengukuran tertentu dari lingkungan, atau komponen internal. Ini sangat penting bagi robot untuk melakukan tugas mereka, dan bertindak atas perubahan apa pun di lingkungan untuk menghitung tanggapan yang tepat. Mereka digunakan untuk berbagai bentuk pengukuran, untuk memberi peringatan kepada robot tentang keamanan atau kerusakan, dan untuk memberikan informasi waktu nyata tentang tugas yang sedang dilakukan.

Manipulasi Matt Mason memberikan definisi manipulasi robotik sebagai: "manipulasi merujuk pada kontrol agen terhadap lingkungannya melalui kontak selektif". Robot perlu memanipulasi objek; mengambil, memodifikasi, menghancurkan, memindahkan, atau sebaliknya memiliki efek. Oleh karena itu, ujung fungsional dari lengan robot yang dimaksudkan untuk membuat efek (baik itu tangan, atau alat) sering disebut sebagai end effector, sementara "lengan" disebut sebagai manipulator. Sebagian besar lengan robot memiliki end-effector yang dapat diganti, masing-masing memungkinkan mereka untuk melakukan beberapa rentang tugas. Beberapa memiliki manipulator tetap yang tidak dapat diganti, sementara beberapa memiliki satu manipulator yang sangat umum, misalnya, tangan humanoid.

Pergerakan

Penerapan Robotika di Berbagai Bidang

Seiring dengan perkembangan teknologi, semakin banyak robot yang dirancang untuk tugas-tugas khusus, membuat metode klasifikasi ini semakin relevan. Sebagai contoh, banyak robot yang dirancang untuk pekerjaan perakitan, yang mungkin tidak mudah disesuaikan untuk aplikasi lain. Mereka disebut "robot perakitan". Untuk pengelasan jahitan, beberapa pemasok menyediakan sistem pengelasan lengkap dengan robot, yaitu peralatan pengelasan bersama dengan fasilitas penanganan material lainnya seperti meja putar, dll. sebagai unit terintegrasi. Sistem robotik terintegrasi seperti itu disebut "robot pengelasan" meskipun unit manipulator diskretnya dapat diadaptasi untuk berbagai tugas. Beberapa robot dirancang khusus untuk manipulasi beban berat, dan disebut sebagai "robot tugas berat".

Aplikasi saat ini dan potensial termasuk:

1. Manufaktur: Robot telah semakin digunakan dalam manufaktur sejak tahun 1960-an. Menurut data Asosiasi Industri Robotik AS, pada tahun 2016 industri otomotif adalah pelanggan utama robot industri dengan 52% dari total penjualan. Di industri otomotif, robot dapat mencapai lebih dari setengah dari "tenaga kerja". Bahkan ada pabrik "lights off" seperti pabrik pembuatan keyboard IBM di Texas yang sepenuhnya otomatis sejak tahun 2003.

2. Transportasi otonom, termasuk mobil otonom dan autopilot pesawat terbang.

3. Robot rumah tangga, termasuk pembersih vakum robotik.

4. Robot konstruksi. Robot konstruksi dapat dibagi menjadi tiga jenis: robot tradisional, lengan robotik, dan eksoskeleton robotik.

5. Robot pertanian. Penggunaan robot dalam pertanian erat kaitannya dengan konsep pertanian presisi yang dibantu oleh kecerdasan buatan dan penggunaan drone.

6. Robot medis berbagai jenis (seperti Sistem Bedah da Vinci dan Hospi); dan bedah yang dibantu oleh robot yang dirancang dan digunakan di klinik.

7. Pengolahan makanan. Contoh komersial dari otomatisasi dapur adalah Flippy (burger), Zume Pizza (pizza), Cafe X (kopi), Makr Shakr (koktail), Frobot (froyo), Sally (salad), dan sistem perakitan mangkuk makanan terintegrasi. oleh Spyce Kitchen dan startup Silicon Valley Hyphen.

8. Penambangan otomatis.

9. Eksplorasi ruang, termasuk rover Mars.

10. Pembersihan daerah terkontaminasi, seperti limbah beracun atau fasilitas nuklir.

11. Pemotong rumput otomatis dan penandaan garis lapangan olahraga.

12. Olahraga robot untuk hiburan dan pendidikan, termasuk pertarungan robot, balap otonom, balap drone, dan FIRST Robotics.

13. Robot militer.

Pengendalian Robot

Pengendalian robot melibatkan tiga tahap: persepsi, pemrosesan, dan tindakan. Sensor memberikan informasi, diproses untuk menghasilkan sinyal ke aktuator (motor), yang menggerakkan robot. Pada tingkat reaktif, sensor langsung menghasilkan perintah untuk gerakan. Pada tingkat yang lebih canggih, robot membangun model "kognitif" untuk merencanakan tindakan. Sistem pengendalian robot modern kompleks, menggunakan berbagai sensor dan effectors, dan sering terhubung ke jaringan komunikasi. Pengendali arsitektur terbuka memungkinkan integrasi IoT dan teknik kontrol canggih, meningkatkan kinerja robot dalam lingkungan yang tidak pasti.

Pengendalian sistem dapat memiliki tingkat otonomi yang berbeda

Interaksi langsung digunakan untuk perangkat haptik atau teleoperasi, di mana manusia memiliki kendali hampir sepenuhnya atas gerakan robot. Mode bantu operator memungkinkan operator untuk mengarahkan tugas-tugas tingkat menengah hingga tinggi, sementara robot secara otomatis mencari cara untuk menyelesaikannya. Sebuah robot otonom dapat beroperasi tanpa interaksi manusia untuk jangka waktu yang lama. Tingkat otonomi yang lebih tinggi tidak selalu memerlukan kemampuan kognitif yang lebih kompleks. Sebagai contoh, robot di pabrik perakitan sepenuhnya otonom tetapi beroperasi dalam pola yang tetap. Klasifikasi lain memperhitungkan interaksi antara kendali manusia dan gerakan mesin.

Teleoperasi. Manusia mengontrol setiap gerakan, setiap perubahan aktuator mesin ditentukan oleh operator. Supervisi. Manusia menentukan gerakan umum atau perubahan posisi dan mesin memutuskan gerakan spesifik dari aktuator-aktuator nya. Otonomi pada tingkat tugas. Operator hanya menentukan tugasnya dan robot mengatur dirinya sendiri untuk menyelesaikannya. Otonomi penuh. Mesin akan membuat dan menyelesaikan semua tugasnya tanpa interaksi manusia.

Disadur dari: en.wikipedia.org 

Programmable Logic Controller (PLC), atau yang sering disebut sebagai pengendali logika terprogram, merupakan sebuah komputer industri yang telah diruggedkan dan disesuaikan untuk mengontrol proses manufaktur, seperti garis perakitan, mesin, perangkat robotik, atau aktivitas lain yang membutuhkan kehandalan tinggi, kemudahan pemrograman, dan diagnosis gangguan proses.

PLC dapat bervariasi mulai dari perangkat modular kecil dengan puluhan input dan output (I/O), dalam sebuah housing yang terintegrasi dengan prosesor, hingga perangkat modular besar yang dipasang di rak dengan ribuan I/O, dan sering terhubung ke sistem PLC dan SCADA lainnya. Mereka dapat dirancang untuk berbagai susunan I/O digital dan analog, rentang suhu yang luas, kekebalan terhadap noise listrik, dan ketahanan terhadap getaran dan dampak.

Awal mula PLC berasal dari industri otomotif di Amerika Serikat pada akhir tahun 1960-an dan dirancang untuk menggantikan sistem logika relay yang telah ada sebelumnya. Dick Morley, yang menciptakan PLC pertama, Modicon 084, untuk General Motors pada tahun 1968, dianggap sebagai bapak PLC.

PLC merupakan contoh dari sistem real-time keras karena hasil output harus diproduksi sebagai respons terhadap kondisi input dalam waktu terbatas, jika tidak operasi yang tidak diinginkan dapat terjadi. Program untuk mengontrol operasi mesin biasanya disimpan dalam memori yang dilengkapi dengan baterai atau non-volatile.

PLC menyediakan beberapa keuntungan dibandingkan dengan sistem otomasi sebelumnya. Ini lebih tahan terhadap lingkungan industri dibandingkan sistem sebelumnya dan lebih dapat diandalkan, ringkas, serta membutuhkan perawatan yang lebih sedikit daripada sistem relay. Dengan bahasa pemrograman sederhana yang terfokus pada logika dan operasi switching, PLC lebih mudah digunakan oleh pengguna dibandingkan komputer dengan bahasa pemrograman umum.

Salah satu perusahaan yang memainkan peran penting dalam pengembangan PLC adalah Modicon, yang pada akhirnya diakuisisi oleh Schneider Electric. Di samping itu, Allen-Bradley, yang sekarang menjadi merek milik Rockwell Automation, juga menjadi salah satu produsen PLC utama di Amerika Serikat.

Metode pemrograman awal untuk PLC berkembang dari representasi logika dalam bentuk ekspresi logika Boolean menjadi lebih umum digunakan, seperti logika tangga, karena format ini lebih dikenal digunakan dalam panel kontrol elektromekanis.

Hingga pertengahan tahun 1990-an, PLC diprogram menggunakan panel pemrograman khusus yang sering kali memiliki tombol fungsi yang didedikasikan untuk berbagai elemen logis program PLC. Beberapa terminal pemrograman khusus menampilkan elemen-elemen program PLC sebagai simbol grafis, tetapi representasi karakter ASCII plain dari kontak, koil, dan kawat juga umum. Program disimpan pada kartu pita kaset. Fasilitas untuk pencetakan dan dokumentasi minimal karena keterbatasan kapasitas memori. PLC tertua menggunakan memori non-volatile berbasis inti magnetik.

Dengan terus berkembangnya teknologi, PLC tetap menjadi bagian integral dari otomasi industri dan terus mengalami inovasi untuk memenuhi kebutuhan yang semakin kompleks dalam lingkungan manufaktur modern.

Arsitektur

PLC (Programmable Logic Controller) merupakan sebuah kontroler mikroprosesor yang digunakan dalam industri dengan memori yang dapat diprogram untuk menyimpan instruksi program dan berbagai fungsi lainnya. Komponen utama dari PLC meliputi:

- Unit pemrosesan (CPU) yang menginterpretasi masukan, menjalankan program kontrol yang tersimpan dalam memori, dan mengirimkan sinyal keluaran.
- Unit sumber daya yang mengonversi tegangan AC menjadi DC.
- Unit memori yang menyimpan data dari masukan dan program yang akan dieksekusi oleh CPU.
- Antarmuka masukan dan keluaran, tempat kontroler menerima dan mengirimkan data dari/ke perangkat eksternal.
- Antarmuka komunikasi untuk menerima dan mengirimkan data melalui jaringan komunikasi dari/ke PLC jarak jauh.

PLC memerlukan perangkat pemrograman yang digunakan untuk mengembangkan program dan kemudian mengunduhnya ke memori kontroler. Umumnya, PLC modern mengandung sistem operasi real-time seperti OS-9 atau VxWorks.

Dalam desain mekanik, terdapat dua jenis desain untuk sistem PLC. Pertama, kotak tunggal atau brick adalah kontroler terprogram kecil yang menampung semua unit dan antarmuka ke dalam satu casing kompak, meskipun biasanya, modul ekspansi tambahan untuk masukan dan keluaran tersedia. Jenis desain kedua adalah PLC modular yang memiliki rangka (juga disebut rak) yang menyediakan ruang untuk modul dengan berbagai fungsi, seperti sumber daya, prosesor, pemilihan modul I/O, dan antarmuka komunikasi - yang semua dapat disesuaikan untuk aplikasi tertentu. Beberapa rak dapat dikelola oleh satu prosesor dan dapat memiliki ribuan masukan dan keluaran. Metode komunikasi khusus yang cepat atau metode komunikasi yang serupa digunakan agar rak dapat didistribusikan jauh dari prosesor, mengurangi biaya pengkabelan untuk pabrik-pabrik besar. Opsi juga tersedia untuk memasang titik-titik I/O langsung ke mesin dan menggunakan kabel putus cepat ke sensor dan katup, menghemat waktu dalam pengkabelan dan penggantian komponen.

Sinyal diskrit (digital) hanya dapat memiliki nilai on atau off (1 atau 0, benar atau salah). Contoh perangkat yang menyediakan sinyal diskrit meliputi sakelar batas, sensor fotoelektrik, dan enkoder. Sementara itu, sinyal analog dapat menggunakan tegangan atau arus yang berbanding lurus dengan ukuran variabel yang dimonitor dan dapat mengambil nilai apa pun dalam skala mereka. Tekanan, suhu, aliran, dan berat sering kali direpresentasikan oleh sinyal analog. Ini biasanya diinterpretasikan sebagai nilai integer dengan berbagai rentang ketepatan tergantung pada perangkat dan jumlah bit yang tersedia untuk menyimpan data. Sebagai contoh, sinyal loop arus 0 hingga 10 V atau 4-20 mA akan dikonversi menjadi nilai integer 0 hingga 32.767. PLC akan mengambil nilai ini dan mengubahnya ke unit proses yang diinginkan sehingga operator atau program dapat membacanya.

Untuk meningkatkan ketersediaan sistem dalam kasus kegagalan komponen perangkat keras, modul CPU atau I/O yang redundan dengan fungsionalitas yang sama dapat ditambahkan ke konfigurasi perangkat keras. Ini membantu mencegah shutdown total atau sebagian dari proses karena kegagalan perangkat keras. Skenario redundansi lainnya bisa terkait dengan proses yang kritis untuk keamanan, misalnya, pres hidrolik besar bisa membutuhkan agar kedua PLC menyala keluaran sebelum pres bisa turun jika salah satu keluaran tidak mati dengan benar.

Pemrograman PLC

Pengontrol Logika yang Dapat Diprogram (PLC) telah merevolusi otomasi industri dengan menyediakan sarana yang mudah digunakan bagi para insinyur untuk mengendalikan proses manufaktur. Awalnya dikembangkan sebagai pengganti sistem logika relai di industri otomotif, PLC telah berkembang menjadi pengontrol canggih yang mampu menangani berbagai tugas dengan mudah.

PLC dirancang untuk tahan terhadap lingkungan industri yang keras, menawarkan kemampuan input / output (I / O) yang luas untuk terhubung dengan sensor dan aktuator. Mereka dapat menangani input digital sederhana seperti sakelar batas, serta sinyal analog kompleks dari sensor yang memantau variabel seperti suhu dan tekanan. PLC juga mengontrol output ke perangkat seperti lampu indikator, motor listrik, dan silinder hidrolik.

Salah satu fitur utama PLC adalah fleksibilitas pemrogramannya. Awalnya diprogram menggunakan bahasa grafis seperti Ladder Diagram (LD), PLC modern mematuhi standar IEC 61131-3, menawarkan berbagai bahasa pemrograman tekstual dan grafis seperti Teks Terstruktur (ST), Daftar Instruksi (IL), Diagram Blok Fungsi (FBD), dan Diagram Fungsi Sekuensial (SFC).

Pemrograman PLC biasanya dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak khusus pada komputer pribadi atau perangkat pemrograman genggam. Hal ini memungkinkan para insinyur untuk mengembangkan, men-debug, dan mensimulasikan program PLC sebelum mengunduhnya ke dalam memori pengontrol. Simulasi adalah langkah penting dalam pemrograman PLC, karena membantu mengidentifikasi dan memperbaiki kesalahan di awal proses pengembangan, mencegah waktu henti yang mahal dan memastikan keamanan sistem otomatis.

Selama bertahun-tahun, PLC telah berevolusi untuk menggabungkan fungsi-fungsi canggih seperti kontrol relai berurutan, kontrol gerak, kontrol proses, dan jaringan. Beberapa PLC modern bahkan menyaingi komputer desktop dalam hal penanganan data, daya pemrosesan, dan kemampuan komunikasi. Namun, pengontrol komputer desktop belum mendapatkan penerimaan luas di industri berat karena sistem operasinya yang kurang stabil dan perangkat keras yang tidak dirancang untuk kondisi industri.

Kesimpulannya, PLC memainkan peran penting dalam otomasi industri, menawarkan kepada para insinyur sarana yang andal dan serbaguna untuk mengendalikan proses manufaktur. Dengan desain yang kuat, kemampuan I / O yang luas, dan opsi pemrograman yang fleksibel, PLC terus mendorong inovasi dan efisiensi di berbagai industri di seluruh dunia.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Teknik kontrol atau teknik sistem kontrol adalah disiplin ilmu teknik yang berhubungan dengan sistem kontrol, menerapkan teori kontrol untuk merancang peralatan dan sistem dengan perilaku yang diinginkan dalam lingkungan kontrol. Disiplin ilmu kontrol tumpang tindih dan biasanya diajarkan bersama dengan teknik elektro, teknik kimia, dan teknik mesin di banyak institusi di seluruh dunia.

Praktik ini menggunakan sensor dan detektor untuk mengukur kinerja output dari proses yang sedang dikontrol; pengukuran ini digunakan untuk memberikan umpan balik korektif yang membantu mencapai kinerja yang diinginkan. Sistem yang dirancang untuk bekerja tanpa memerlukan masukan dari manusia disebut sistem kontrol otomatis (seperti cruise control untuk mengatur kecepatan mobil). Bersifat multidisiplin, kegiatan rekayasa sistem kontrol berfokus pada implementasi sistem kontrol yang sebagian besar berasal dari pemodelan matematis berbagai macam sistem.

Gambaran Umum

Teknik kontrol modern adalah bidang studi yang relatif baru yang mendapatkan perhatian signifikan selama abad ke-20 dengan kemajuan teknologi. Hal ini dapat didefinisikan secara luas atau diklasifikasikan sebagai aplikasi praktis dari teori kontrol. Teknik kontrol memainkan peran penting dalam berbagai sistem kontrol, mulai dari mesin cuci rumah tangga sederhana hingga pesawat tempur berkinerja tinggi. Teknik kontrol berusaha memahami sistem fisik, menggunakan pemodelan matematika, dalam hal input, output, dan berbagai komponen dengan perilaku yang berbeda; menggunakan alat desain sistem kontrol untuk mengembangkan pengontrol untuk sistem tersebut; dan untuk mengimplementasikan pengontrol dalam sistem fisik dengan menggunakan teknologi yang tersedia. Sebuah sistem dapat berupa sistem mekanis, elektrik, fluida, kimiawi, finansial, atau biologis, dan pemodelan matematis, analisis, serta desain pengendalinya menggunakan teori kendali dalam satu atau banyak domain waktu, frekuensi, dan kompleksitas, bergantung pada sifat masalah desain.

Teknik kontrol adalah disiplin ilmu teknik yang berfokus pada pemodelan beragam sistem dinamis (misalnya sistem mekanis) dan desain pengontrol yang akan menyebabkan sistem ini berperilaku sesuai dengan yang diinginkan. Meskipun pengontrol tersebut tidak harus berupa listrik, banyak yang menggunakan listrik dan karenanya teknik kontrol sering dipandang sebagai subbidang teknik listrik.

Rangkaian listrik, prosesor sinyal digital, dan mikrokontroler dapat digunakan untuk mengimplementasikan sistem kontrol. Teknik kontrol memiliki berbagai aplikasi mulai dari sistem penerbangan dan propulsi pesawat terbang komersial hingga kontrol pelayaran yang ada di banyak mobil modern.

Dalam banyak kasus, insinyur kontrol memanfaatkan umpan balik saat merancang sistem kontrol. Hal ini sering dilakukan dengan menggunakan sistem pengontrol PID. Sebagai contoh, pada mobil dengan cruise control, kecepatan kendaraan terus dipantau dan diumpankan kembali ke sistem, yang akan menyesuaikan torsi motor. Jika ada umpan balik yang teratur, teori kontrol dapat digunakan untuk menentukan bagaimana sistem merespons umpan balik tersebut. Pada hampir semua sistem seperti itu, stabilitas adalah hal yang penting dan teori kontrol dapat membantu memastikan stabilitas tercapai.

Meskipun umpan balik merupakan aspek penting dari teknik kontrol, insinyur kontrol juga dapat bekerja pada kontrol sistem tanpa umpan balik. Ini dikenal sebagai kontrol loop terbuka. Contoh klasik dari kontrol loop terbuka adalah mesin cuci yang berjalan melalui siklus yang telah ditentukan sebelumnya tanpa menggunakan sensor.

Jejak Sejarah Sistem Kontrol

Sistem kontrol otomatis pertama kali dikembangkan lebih dari dua ribu tahun yang lalu. Perangkat kontrol umpan balik pertama yang tercatat diperkirakan adalah jam air Ktesibios kuno di Alexandria, Mesir, sekitar abad ketiga sebelum masehi. Jam ini menjaga waktu dengan mengatur ketinggian air dalam bejana dan, oleh karena itu, aliran air dari bejana tersebut. Ini tentu saja merupakan perangkat yang sukses karena jam air dengan desain serupa masih dibuat di Baghdad ketika bangsa Mongol merebut kota tersebut pada tahun 1258 M. Berbagai perangkat otomatis telah digunakan selama berabad-abad untuk menyelesaikan tugas-tugas yang berguna atau hanya untuk menghibur. Yang terakhir termasuk automata, yang populer di Eropa pada abad ke-17 dan ke-18, yang menampilkan figur-figur penari yang akan mengulangi tugas yang sama berulang kali; automata ini adalah contoh kontrol loop terbuka. Tonggak sejarah di antara umpan balik, atau perangkat kontrol otomatis "loop tertutup", termasuk pengatur suhu tungku yang dikaitkan dengan Drebbel, sekitar tahun 1620, dan pengatur bola terbang sentrifugal yang digunakan untuk mengatur kecepatan mesin uap oleh James Watt pada tahun 1788.

Dalam makalahnya tahun 1868 "On Governors", James Clerk Maxwell mampu menjelaskan ketidakstabilan yang ditunjukkan oleh governor flyball menggunakan persamaan diferensial untuk menggambarkan sistem kontrol. Hal ini menunjukkan pentingnya dan kegunaan model dan metode matematika dalam memahami fenomena yang kompleks, dan ini menandakan dimulainya kontrol matematika dan teori sistem. Elemen-elemen teori kontrol telah muncul sebelumnya tetapi tidak sedramatis dan meyakinkan seperti dalam analisis Maxwell.

Teori kontrol membuat langkah signifikan selama abad berikutnya. Teknik matematika baru, serta kemajuan dalam teknologi elektronik dan komputer, memungkinkan untuk mengontrol sistem dinamis yang jauh lebih kompleks daripada yang dapat distabilkan oleh pengatur bola terbang asli. Teknik matematika baru termasuk perkembangan dalam kontrol optimal pada tahun 1950-an dan 1960-an yang diikuti oleh kemajuan dalam metode kontrol stokastik, robust, adaptif, dan nonlinier pada tahun 1970-an dan 1980-an. Aplikasi metodologi kontrol telah membantu memungkinkan perjalanan ruang angkasa dan satelit komunikasi, pesawat yang lebih aman dan lebih efisien, mesin mobil yang lebih bersih, dan proses kimia yang lebih bersih dan lebih efisien.

Sebelum muncul sebagai disiplin ilmu yang unik, teknik kontrol dipraktikkan sebagai bagian dari teknik mesin dan teori kontrol dipelajari sebagai bagian dari teknik elektro karena sirkuit listrik sering kali dapat dengan mudah dijelaskan menggunakan teknik teori kontrol. Dalam hubungan kontrol yang pertama, output arus diwakili oleh input kontrol tegangan. Namun, karena tidak memiliki teknologi yang memadai untuk mengimplementasikan sistem kontrol elektrik, para perancang dibiarkan dengan pilihan sistem mekanis yang kurang efisien dan merespons dengan lambat. Pengontrol mekanis yang sangat efektif yang masih banyak digunakan di beberapa pembangkit listrik tenaga air adalah governor. Kemudian, sebelum elektronika daya modern, sistem kontrol proses untuk aplikasi industri dirancang oleh insinyur mekanik menggunakan perangkat kontrol pneumatik dan hidrolik, yang banyak di antaranya masih digunakan hingga saat ini.

Sistem kontrol

Sistem kontrol mengelola, memerintahkan, mengarahkan, atau mengatur perilaku perangkat atau sistem lain menggunakan loop kontrol. Sistem ini dapat berkisar dari pengontrol pemanas rumah tunggal yang menggunakan termostat yang mengendalikan ketel rumah tangga hingga sistem kontrol industri besar yang digunakan untuk mengendalikan proses atau mesin. Sistem kontrol dirancang melalui proses rekayasa kontrol.

Untuk kontrol termodulasi terus-menerus, pengontrol umpan balik digunakan untuk mengontrol proses atau operasi secara otomatis. Sistem kontrol membandingkan nilai atau status variabel proses (PV) yang sedang dikontrol dengan nilai yang diinginkan atau setpoint (SP), dan menerapkan perbedaannya sebagai sinyal kontrol untuk membawa output variabel proses pabrik ke nilai yang sama dengan setpoint. Untuk logika sekuensial dan kombinasional, logika perangkat lunak, seperti pada pengontrol logika yang dapat diprogram, digunakan.

Kemajuan Kontrol dalam Masa Kini

Pada awalnya, teknik kontrol adalah tentang sistem kontinu. Pengembangan alat kontrol komputer menimbulkan persyaratan rekayasa sistem kontrol diskrit karena komunikasi antara pengontrol digital berbasis komputer dan sistem fisik diatur oleh jam komputer. Padanan dari transformasi Laplace dalam domain diskrit adalah transformasi-Z. Saat ini, banyak sistem kontrol yang dikendalikan oleh komputer dan terdiri dari komponen digital dan analog.

Oleh karena itu, pada tahap desain, komponen digital dipetakan ke dalam domain kontinu dan desain dilakukan dalam domain kontinu, atau komponen analog dipetakan ke dalam domain diskrit dan desain dilakukan di sana. Metode pertama dari kedua metode ini lebih sering ditemui dalam praktiknya karena banyak sistem industri memiliki banyak komponen sistem kontinu, termasuk komponen mekanis, fluida, biologis, dan elektrik analog, dengan sedikit pengontrol digital.

Demikian pula, teknik desain telah berkembang dari desain manual berbasis kertas dan penggaris menjadi desain berbantuan komputer dan sekarang menjadi desain otomatis komputer atau CAD yang dimungkinkan oleh komputasi evolusioner. CAD dapat diterapkan tidak hanya untuk menyetel skema kontrol yang telah ditentukan, tetapi juga untuk pengoptimalan struktur pengontrol, identifikasi sistem, dan penemuan sistem kontrol baru, yang murni didasarkan pada persyaratan kinerja, tidak bergantung pada skema kontrol tertentu.

Sistem kontrol yang tangguh memperluas fokus tradisional yang hanya menangani gangguan yang direncanakan ke kerangka kerja dan mencoba untuk mengatasi berbagai jenis gangguan yang tidak terduga; khususnya, mengadaptasi dan mengubah perilaku sistem kontrol sebagai respons terhadap aktor jahat, mode kegagalan abnormal, tindakan manusia yang tidak diinginkan, dll.

Disadur dari: en.wikipedia.org/wiki 

BERLIN, KOMPAS.com - "Saya pas SMA enggak pinter-pinter amat, main bola juga enggak jago-jago amat, kalau melamar ke Perguruan Tinggi Negeri enggak mungkin masuk nih,"ujar Raffly Muhhamad, mahasiswa Indonesia yang kini sedang menempuh studi magister teknik fisika di Technische Universität Berlin di Jerman. Saat itu pilihan studi ke luar negeri pun mulai diliriknya. "Australia mahal, Singapura juga, saya akhirnya lirik Jerman, karena studinya kan gratis... tapi ya biaya hidupnya gede juga" guraunya. Jerman pun jadi pilihan sebagai negeri tujuan studinya. Tahun 2013 pertama kalinya Raffly Mohammad menginjakkan kakinya di Jerman. Saat itu ia diterima di salah satu "studienkolleg" di kota kecil Koethen untuk menjalani satu tahun persiapan studi sebelum lanjut ke universitas.

Meski menghadapi banyak penolakan dari universitas, keinginannya untuk melanjutkan studi ke ibu kota Jerman, Berlin, pun tercapai. Pada tahun 2014 dari Koethen dia meneruskan studi sarjananya di Technische Universität (TU) Berlin jurusan Fisika Teknik - Mekanika Fluida. "Jalannya enggak selalu mulus, keterima di TU Berlin, sebelumnya sudah banyak dapat penolakan. Cuma inget bapak udah investasi banyak untuk studi ke sini kalau enggak habis-habisan sia-sia semua, dari situ bangkit lagi,"jelas Raffly. Sembari berkuliah, ragam pekerjaan sampingan sebagai mahasiswa dilakukannya untuk bertahan hidup.

Dari bekerja sebagai petugas pembersih hotel, petugas pembersih di pabrik coklat, bekerja di dapur panti jompo, bekerja di tempat percetakan, hingga bekerja start-up dilakukannya dengan giat. Menyeimbangkan antara kerja, kuliah, bersosialisasi tentu tidaklah mudah. "Saya belajar sih dari buku The Art of Saying No gimana nolak yang enggak bukan fokus saya, yang penting saya seimbangkan kuliah, kerja, olahraga, dan ibadah," tegas Raffly.

Raffly mengakui untuk studi teknik di Jerman, bekal pintar tidaklah cukup. Mahasiswa harus tekun dan tahu betul apa fokus mereka, banyak tantangan untuk memulai kehidupan baru di suatu negara. "Kita itu harus kerja ekstra keras, dari bahasa jerman saja, bukan bahasa ibu kita kan, itu udah ekstra kerja dari dengar-paham-jawab. Belum tugas kuliahnya... Pintar aja enggak cukup," ujar Raffly. Pertama menginjakkan kaki di Jerman Raffly mengenal sekitar 40 mahasiswa Indonesia lainnya. Tapi banyak dari mereka yang kembali ke Indonesia sebelum menyelesaikan studinya,

Raffly dan Ide Teknologi Ramah Lingkungan

Raffly baru saja memenangkan sebuah kompetisi "Pitching Nation" yang diselenggarakan Earthling Indonesia dan KBRI Berlin 14 November 2020. Kompetisi ini mengajak para kaum muda Indonesia di Jerman untuk beradu ide membangun Indonesia yang berkelanjutan. Banyak wilayah yang belum terlistriki di Indonesia dengan pusat sumber energi yang masih tersentralisasi jadi fokus perhatian Raffly.

Dengan berbekal latar belakang studi mekanika fluida dan termodinamika, Raffly pun mencoba mengikuti perlombaan tersebut. Dia mengusulkan ide pembangkit listrik tenaga angin pesisir pantai. "Lewat kincir angin sederhana enggak usah yang seperti di Inggris-lah yang panjangnya 50 meter dan tinggi tower-nya 90 meter, ini kita coba buat pembangkit dengan bilah dua meter saja... dayanya bisa maksimal 5kW yang disesuaikan dengan kecepatan dan arah angin", jelas Raffly. Ia berharap beberapa kincir angin di lokasi terdepan, terluar, tertinggal (3T) bisa jadi solusi elektrifikasi yang solutif.

Penggunaan bahan bakar diesel sebagai sumber pembangkit listrik pun bisa dikurangi dan biaya mahal pembangunan jaringan PLN pun bisa dihindari. Ide realistis Raffly ternyata mendapat perhatian juri. "Elektrifikasi yang belum merata masih jadi keresahan kita bersama, dalam hal ini Raffly telah mentransmisikan idenya ke dalam sesuatu yang bisa kita implementasikan," jelas salah satu dewan juri Dimas Abdirama. Raffly pun membawa pulang hadiah uang tunai serta berkesempatan menjadi "duta besar" selama sehari.

Magang di Perusahaan Energi Ternama di Jerman

"Susah banget dapat slot untuk werkstudent (kerja paruh waktu sebagai mahasiswa), saya udah berkali-kali masukkan aplikasi - wawancara ditolak, lamar lagi wawancara lagi lalu ditolak lagi." "Saya coba lagi tapi yang terakhir ini dibilang ada kabar buruk - ditolak lagi, tapi kabar baik ada departemen lain yang sedang nyari, langsunglah bilang oke, langsung wawancara di departemen gas turbine Siemens Energy, eh langsung cocok dan diterima," jelas mahasiswa yang berasal dari Jakarta ini. Untuk bisa bekerja sampingan sembari kuliah di Siemens Energy, Raffly mengakui bahwa seseorang perlu membuktikan pengalaman mengerjakan proyek atau simulasi teknik.

Tak harus proyek besar - bisa saja tugas kuliah, di mana tugas ini dikerjakan dengan suatu software. Software seperti Matlab, Python, atau bahkan Excel bisa membantu mempermulus lamaran pekerjaan.  "Misalkan Excel saja, bukan sekedar bilang 'bisa' tapi harus bisa membuktikan sudah mengerjakan apa saja dengan Excel itu," ujar Raffly dengan semangat berbagi pengalamannya. Raffly pun menyempatkan waktu mengulik software, karena pengajaran di kelas tidaklah cukup.

Sejak tujuh bulan bergabung dengan Siemens, Raffly tak habis terpukau dengan teknologi yang Siemens miliki serta proyek energi yang digarap Siemens secara internasional. "Ngobrol sama mentor saja rasanya belajar banyak sekali. Dia berbagi kisah dengan ragam proyek instalasi yang ditangani di Jerman atau di luar negeri, jenis energi dil uar fossil fuel yang terus dikembangkan mereka seperti misalnya Hidrogen ... banyak sekali masukan yang bermanfaat," ungkap Raffly. Raffly menikmati masa belajar dan bekerjanya di Siemens, meski diakuinya berkomunikasi di perusahaan besar tidaklah mudah, berbeda dengan komunikasi yang akrab dan familiar saat dulu bekerja di start-up.

Seusai studi, Raffly berharap untuk bisa melanjutkan studinya ke jenjang lebih tinggi lagi dengan peminatan metode energi terbarukan. "Lebih lanjut lagi saya ingin mengulik lebih lanjut misalnya bagaimana mengurangi efek suara bising dari kincir angin, atau banyak tema lainnya dari energi terbarukan selain kincir angin," jelas Raffly.
 

Sumber: kompas.com

Customer Engineer Google Cloud Indonesia, Eryan Ariobowo yang juga alumni Teknik Fisika ITB angkatan 1996 menjelaskan tentang Peran Cloud Computing dalam Inovasi Teknologi dan Bisnis. Ia menjadi pembicara pada acara Knowledge Sharing, BK Teknik Fisika, Persatuan Insinyur Indonesia pada hari Rabu (16/2/2022).

Cloud computing atau komputasi awan adalah gabungan pemanfaatan teknologi komputer dan pengembangan berbasis internet. Awan adalah metafora dari internet, sebagaimana awan yang sering digambarkan di diagram jaringan komputer. Komputasi awan digunakan oleh berbagai industri dan berbagai jenis perusahaan mulai dari startup hingga organisasi pemerintah dalam membantu mereka berinovasi dan memberikan layanan yang lebih baik ke pengguna.

Kini, setiap industri mulai mengadopsi komputasi awan. “Pada tahun 2022, diproyeksikan 70 persen perusahaan akan mengintegrasikan manajemen cloud dengan menggunakan private dan public clouds. Di tahun 2024, lebih dari 50 persen perusahaan IT akan dianggarkan untuk transformasi dan inovasi digital. Pada tahun 2025, setidaknya 90 persen dari aplikasi perusahaan baru akan memanfaatkan artificial intelligence,” jelas Eryan.

Bukan hanya itu, penggunaan public cloud juga berdampak besar pada perekonomian Indonesia. Sebelum pandemi COVID-19, Boston Consulting Group memperkirakan dampak kumulatif adopsi public cloud terhadap perekonomian Indonesia selama 2019 hingga 2023 mencapai angka $36 Miliar. Selain itu, sekitar 345 ribu lapangan kerja baru tercipta di Indonesia karena terbentuknya stimulus ekonomi akibat adopsi public cloud.

“Secara rinci, 3 ribu pekerjaan muncul di industri IT, 20 ribu pekerjaan di industri digital yang mengadopsi cloud, 47 ribu pekerjaan di industri nondigital pengadopsi cloud, dan 275 ribu pekerjaan yang timbul akibat efek multiplier,” jelasnya.

Komputasi awan menjadi andalan di dunia digital karena memiliki berbagai karakteristik unik yang dapat memudahkan pekerjaan. “Pertama, tidak diperlukannya intervensi manusia untuk mencari sumber, dapat diakses di mana pun, dapat membagikan sumber secara luas pada konsumen, hanya perlu dibayar untuk fitur yang dipakai, dan dapat mencari sumber secara cepat,” jelas Eryan.

Terakhir, Eryan menjelaskan berbagai alasan mengapa banyak bisnis yang mulai berpindah dan mulai memanfaatkan Cloud Computing. “Mulai dari tujuan untuk mengurangi biaya infrastruktur, meningkatkan keandalan dan kelancaran sistem, mendapatkan lebih banyak data, untuk meningkatkan kecepatan pembuatan aplikasi baru, untuk menghubungkan berbagai layanan dari suatu platform bisnis, dan membuat perangkat lebih aman dan juga meningkatkan produktivitas pemakainya,” jelas Eryan.
 

Sumber: itb.ac.id

Himpunan Mahasiswa Teknik Fisika (HMFT) Institut Teknologi Bandung (ITB) mengadakan webinar HMFT Career Weekend Epsilon Vol. 2: The Role of Material Technologist in Electronics Industry, Minggu (19/09/20211). Narasumber pada webinar ini adalah Ikhtiar. Ia merupakan alumni Teknik Fisika ITB tahun 2005. Saat ini ia bekerja sebagai insinyur penelitian dan pengembangan di industri semikonduktor.

Engineering Physics Unfolded Professionally (Epsilon) diadakan untuk memberikan berbagai insight terkait dunia keprofesian teknik fisika. Epsilon Vol. 1 telah dilaksanakan pada 11 Juli 2021 dengan tema The Development and Practical Usage of Instrumentation and Control for Future Transportation. Rangkumannya dapat dibaca di instagram @berkembang.hmft.

Chip merupakan komponen utama dari segala jenis piranti yang melakukan fungsi komputasi seperti laptop dan hp. Umumnya piranti komputasi terusun atas tiga komponen, yaitu komponen processing (seperti CPU), memory dan storage (seperti SSD). “Piranti komputasi, itulah yang sebenarnya sebagai tulang punggung dunia digital sekarang,” jelas Ikhtiar.

Berdasarkan sifat hantarannya, material dibagi menjadi konduktor (menghantarkan listrik), insulator (tidak menghantarkan listrik), dan semikonduktor. Meskipun dikatakan sebagai produk semikonduktor, nyatanya tiga jenis material ini harus diproses secara bersamaan untuk menghasilkan satu chip agar dapat berfungsi sebagaimana mestinya.

Dalam satu chip, terdapat berbagai jenis material. Transistor yang komponen utamanya terbuat dari semikonduktor jumlahnya dapat mencapai milyaran dalam satu chip. Transistor-transistor ini dihubungkan satu sama lain dengan konduktor untuk mengirim sinyal 1 0 1 0. Agar short circuit tidak terjadi maka digunakan material insulator sebagai penyulubung material konduktor.

Sebagai representasi dari material technologist, Ikhtiar menjelaskan bahwa dalam industri semikonduktor pekerjaannya layaknya seperti koki, yaitu menyiapkan wafer atau chip dengan bumbu-bumbu dari tabel periodik. “Kita coba kombinasi, unsur-unsur ini, kita coba satu-satu secara sistematis. Kemudian, kita evaluasi yang paling berpotensi,” ujar lelaki kelahiran Palu ini.

Amerika Sekitar, negara Ikhtiar berada merupakan salah satu kiblat dunia dalam industri semikonduktor. Ikhtiar menjelaskan bahwa disana terdapat berbagi perusahaan yang menunjang industri semikonduktor ini. “Walaupun perusahaan semikonduktor seperti Intel membuat chipnya sendiri, terdapat industri penunjang yang menyediakan alat-alat manufaktur chip,” jelas Ikhtiar.

Selain perusahaan alat manufaktur, orientasi perusahaan industri penunjang lainnya adalah desain sirkuit dan pembuatan software untuk desain sirkuit. Perusahaan-perusahaan ini biasanya menjual software buatannya ke perusahaan besar seperti Intel.

“Proses pembuatan chip ini panjang sekali, dari riset, desain, manufaktur hingga akhirnya jadi produk di tangan kalian. Bisa dibilang saya bekerja di sisi eksplorasinya atau hulunya kalo saya pakai analogi migas,” jelas Ikhtiar.
 

Sumber: itb.ac.id