Manusia dengan Empat Lengan: Solusi Manusia Bekerja Secara Individu

Oleh: Dedy Mulianto

Pekerjaan manusia yang tidak ada habisnya mendorong kami mahasiswa Universitas Diponegoro (Undip), memanfaatkan kemajuan teknologi dengan menciptakan lengan tambahan robotik yang dapat menjalankan aktivitas selayaknya tangan manusia. Dimana lengan robotik ini dilengkapi dengan kecerdasan buatan (artificial intelligence).

Riset ini di bawah bimbingan dosen Teknik Mesin Undip Mochammad Ariyanto, ST, MT; Dr. Eng. Munadi, ST, MT dan Joga Dharma Setiawan, BSc., MSc., PhD. Melalui sinergi dan kolaborasi, alat yang mampu memudahkan pekerjaan manusia sehari-hari telah berhasil dirancang dan direalisasikan.

Gambar Supernumerary Robotic Arms^[1].

Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Bonilla dan H. Assada dari MIT (Massachusetts Institute of Technology) dimana masing-masing lengan robot memiliki lima derajat kebebasan (DOF), yang memungkinkan memiliki kontrol posisi penuh di ruang 3D. Pada gambar diatas menunjukkan sebuah robot di bahu (arms), yang disebut Supernumerary Robotic Arms dimana robot ini membantu pemakainya dalam memasang panel plafon. Pekerjaan seperti ini biasanya membutuhkan dua pekerja (manusia) untuk melakukan tugasnya, namun Supernumerary Robotic Arms di bahu memungkinkan satu pekerja untuk melaksanakan tugasnya secara terpisah^[1].

Pada tahun 2017 peneliti yang berasal dari Universitas Diponegoro berhasil menciptakan lengan robot, yang merupakan penelitian pertama di Indonesia. Dimana lengan robot sejenis ini juga berhasil lebih dahulu di ciptakan oleh universitas top dunia seperti; MIT (Massachusetts Institute of Technology)^[a], Georgia Institute of Technology^[b], University of Tokyo^[c], dan sebagainya. Berikut merupakan gambar lengan robot yang berhasil di ciptakan;

Dalam menciptakan alat ini peneliti terinspirasi dari Dr. Octopus dalam film Spiderman, dimana merupakan lengan (arms) tambahan yang berfungsi untuk membantu pengguna dalam menyelesaikan pekerjaan yang membutuhkan lebih dari dua tangan. Robot ini kontrol gerakannya dikendalikan menggunakan Neural Network, dengan kecerdasan buatan (neural network) dapat membuat sistem menjadi cerdas, serta sistem tersebut dapat belajar (learning) dari kondisi yang dialami untuk memutuskan suatu aksi. Robot lengan ini dapat membantu aktivitas manusia dalam bekerja secara indivudu, seperti; mengebor dengan bantuan lengan robot, membawa empat gelas sekaligus, membuka pintu secara individu, membaca koran sambal minum, dan sebagainya.

Lengan robot tersebut dapat membaca sensor IMU (Inertial Measurement Unit) yang diletakkan pada kedua tangan pengguna untuk menggerakkan lengan robot dan flex sensor yang terpasang pada jari kelingking untuk menggerakkan soft robotic gripper.

Gambar Soft Robotic Gripper 3D

Secara umum, struktur ANN (Artificial Neural Network) dapat dilihat pada gambar di bawah ini tampak bahwa struktur ANN terdiri dari input layer, hidden layer dan output layer. Tiap layer memiliki neuron – neuron, dimana pada penelitian ini menggunakan 5 neuron. Dalam penelitian ini, pengenalan pola fitur yang disebutkan sebelumnya diklasifikasikan menggunakan jaringan standar seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah. Jaringan standar yang digunakan untuk metode klasifikasi adalah jaringan umpan dua lapisan dengan fungsi transfer satline di hidden layer dan fungsi transfer purelin pada output layer^[2].

Gambar layer ANN (Artificial Neural Network)

Dengan mengubah besaran kecepatan putaran keempat buah servo maka Wearable Supernumerary Robotic Arms dapat bergerak atas, bawah, maju, mundur, kiri, kanan, dan rotasi. Pergerakan di atas tersebut lebih dikenal dengan istilah pitch (bergerak maju atau mundur), roll (bergerak kiri atau kanan), dan yaw (rotasi kiri atau rotasi kanan) ^[2]. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar arah sensor (roll, pitch dan yaw)

Cara kerjanya dapat dilakukan dengan cara melakukan gerakkan sensor IMU (Inertial Measurement Unit) yang di letakkan pada lengan manusia arah roll atau pitch sehingga lengan akan mengikutinya, dan menggunakan flex sensor untuk mengontrol gerakkan soft gripper dalam menggenggam objek serta flex sensor digunakan untuk mengunci gerakan sehingga tangan manusia dapat bebas bergerak saat lengan robot bekerja. Gambar arah gerakan sensor dan contoh aktivitas robot dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Aktivitas membaca koran sambal minum menggunakan bantuan lengan robot.

Mengebor secara individu dengan bantuan lengan robot.

Membawa empat gelas sekaligus dengan bantuan lengan robot.

Membuka pintu secara individu dengan bantuan lengan robot.

Aktivitas membuka koran sambal minum menggunakan bantuan lengan robot.

Referensi:

[1] Bonilla., & Asada, H. H. (2014). A Robot on the Shoulder: Coordinated HumanWearable Robot Control using Coloured Petri Nets and Partial Least Squares Predictions. IEEE International Conference on Robotics & Automation (ICRA): Hongkong.

[2] Ariyanto, M., dkk. (2017). Pengembangan Wearable Supernumerary Robotic Arms dengan Neural Network Regression yang Dilengkapi Soft Robotic Gripper. Tugas Akhir S1 Teknik Mesin Universitas Diponegoro: Semarang.