mekatronika

Mekatronika adalah sebuah kata baru yang lahir di Jepang pada awal tahun 1970-an yang merupakan gabungan antara 2 kata yaitu mekanika dan elektronika. Sekarang dapat dilihat di sekeliling kita, barang-barang mekatronika seperti robot, mesin bubut NC, kamera dijital, printer,mesin cuci dan lain sebagainya.

Persamaan prinsip dari barang-barang mekatronik ini adalah bahwa objek yang dikendalikan adalah gerakan mesin. Jika dibandingkan dengan gerakan mesin konvensional maka gerakan mesin tersebut lebih bersifat fleksibel dan lebih memiliki kecerdasan. Hal ini dimungkinkan karena memanfaatkan kemajuan bidang micro-electronics. Yang berarti, dengan bantuan peralatan micro-electronics mesin dapat bergerak dengan lebih cerdas. Jika seseorang memberikan sebuah perintah, lalu semua dapat dipasrahkan ke mesin yang dapat bergerak secara otomatis. Ini sangat membantu menciptakan mesin atau alat yang praktis dan mudah digunakan. Sehingga sumber daya pada manusia seperti waktu dan otak dapat dipakai untuk pekerjaan yang lain untuk lebih menciptakan nilai tambah.

Defenisi Mekatronika

Menurut IEEE (IEEE Mechatronics Transaction, 1996), definisi mekatronika adalah sebagai berikut: Mechatronics is the synergistic integration of mechanical engineering with electronics and intelligent computer control in the design and manufacturing of industrial products and processes. Definisi ini dilengkapi dengan ilustrasi perkembangan mekatronika dalam bentuk diagram.Seperti terlihat pada gambar di bawah ini:

Gambar: Difinisi dan keterkaitan ilmu di mekatronika

Dari definisi-definisi di atas, dapat disimpulkan beberapa bidang ilmu yang menyumbangkan peranannya dalam perkembangan ilmu mekatronika, adalah:

a. Sistem Mekanika

b. Sistem Elektronika

c. Sistem Kontrol, dan

d. Sistem Komputer

Penggabungan beberapa bidang di atas, menghasilkan beberapa ilmu baru, yaitu: Elektro-mekanika yang merupakan penggabungan ilmu mekanika dan elektronika, Kontrol Elektronika yang memadukan ilmu elektronika dengan sistem kontrol, Sistem Kontrol Digital yang mempertemukan ilmu sistem kontrol dengan sistem komputer dan Mekanika CAD (Computer Aided Design) yang merupakan perpaduan ilmu mekanika dengan sistem komputer. Kemudian, integrasi keseluruhan ilmu tersebutlah yang menjadi akar dari perkembangan bidang mekatronika.

Sistem mekatronika

Sistem mekatronika terdiri dari beberap bagian sebagaimana digambarkan dalam blok diagram Sistem Mekatronik di Gambar di bawah ini. Dari gambar tersebut, sistem mekatronika terdiri dari: Aktuator, Sensor, Pengkondisian Signal dan Antarmuka, Pengendalian serta Display.

Pertama adalah blok Aktuator. Aktuarot merupakan unsur penggerak sistem mekanik dari keseluruhan sistem. Sistem ini terdiri dari motor-motor, solenoida, dan komponen-komponen penggerak lainnya, baik yang digerakkan oleh elektronik, hidrolik atau pneumatik.

Gambar: Blok Diagram Sistem Mekatronika

Manfaat Sistem Mekatronika

Beberapa manfaat penerapan mekatronik adalah sebagai berikut:

1. Meningkatkan fleksibilitas

Manfaat terbesar yang dapat diperoleh dari penerapan mekatronik adalah meningkatkan fleksibilitas mesin dengan menambahkan fungsi-fungsi baru yang mayoritas merupakan kontribusi mikro-prosesor. Sebagai contoh, lengan robot industri dapat melakukan berbagai jenis pekerjaan dengan merubah program peranti lunak di mikro-prosesornya seperti halnya lengan manusia. Ini yang menjadi faktor utama dimungkinkannya proses produksi produk yang beraneka ragam tipenya dengan jumlah yang sedikit-sedikit.

2. Meningkatkan kehandalan

Pada mesin-mesin konvensional (manual) muncul berbagai masalah yang diakibatkan oleh berbagai jenis gesekan pada mekanisme yang digunakan seperti: keusangan, masalah sentuhan, getaran dan kebisingan. Pada penggunaan mesin-mesin tersebut diperlukan sarana dan operator yang jumlahnya banyak untuk mencegah timbulnya masalah-masalah tersebut. Dengan menerapkan switch semikonduktor misalnya, maka masalah-masalah akibat sentuhan tersebut dapat diminimalkan sehingga meningkatkan kehandalan. Selain itu, dengan menggunakan komponen-komponen elektronika untuk mengendalikan gerakan, maka komponen-komponen mesin pengendali gerak bisa dikurangi sehingga meningkatkan kehandalan.

3. Meningkatkan presisi dan kecepatan

Pada mesin-mesin konvensional (manual) yang sebagian besar menggunakan komponen-komponen mesin sebagai pengendali gerak, tingkat presisi dan kecepatan telah mencapai garis saturasi yang sulit untuk diangkat lagi. Dengan menerapkan kendali dijital dan teknologi elektronika, maka tingkat persisi mesin dan kecepatan gerak mesin dapat diangkat lebih tinggi lagi sampai batas tertentu. Batas ini misalnya adalah rigiditas mesin yang menghalangi kecepatan lebih tinggi karena munculnya getaran. Hal ini melahirkan tantangan baru yaitu menciptakan sistem mesin yang memiliki rigiditas lebih tinggi.

Pengaplikasian Bidang Mekatronika

Sangat banyak pengaplikasian di bidang mektaronika dewasa ini,seperti hal sebagai berikut:

1. Otomotif

2. Aerospace

3. Medikal

4. Xerografi

5. Sistem Pertahanan

6. Produk-produk Konsumen

7. Manufaktur

8. Pemprosesan Material

Beberapa contoh dari aplikasi mekatronika adalah sebagai berikut:

1.Otomotif

Sebagai contoh sistem mekatronik pada kendaraan bermotor adalah sistem rem ABS ( Anti-lock Breaking system) atau sistem pengereman yang menghindari terkuncinya roda sehingga mobil tetap dapat dikendalikan dalam pengereman mendadak, ESP ( Elektronik Stability Programm), ABC ( Active Body Control) dan Motor-Managemen-System.

Gambar: Mekatronika pada sistem otomotif

2.Teknologi Penerbangan

Dalam teknologi penerbangan modern digunakan Comfort-In-Turbulence System sehingga dapat meningkatkan kenyamanan penumpang walau ketika terjadi turbulensi. Gust Load Alleviation serta banyak contoh lainnya.

Gambar: Blok Diagram Confor In Turbulance System pada Pesawat

3. Teknik Produksi

Contoh dalam teknik produksi adalah penggunaan sensor pada robot. Sistem kendali umpan balik pada elektromotor berkecepatan rotasi tinggi dengan ‘pemegang as’ tenaga magnet.

4. Alat-alat Perkantoran

Seperti pemutar CD, Harddisk serta mesin pencetak berkecepatan tinggi, atau alat-alat elektronika yang biasa kita gunakan sehari-hari aplikasi mekatronika akan sangat sering kita jumpai.