Mekatronika Ditinjau Secara Ontologi
Ontologi kerap kali diidentikkan dengan metafisika. Ontologi merupakan cabang ilmu filsafat yang berhubungan dengan hakikat apa yang terjadi. Ontologi menjadi pembahasan yang utama dalam filsafat, dimana membahas tentang realitas atau kenyataan. Pada dasarnya ontologi berbicara asas - asas rasional dari yang ada atau disebut suatu kajian mengenai teori tentang “ada”, karena membahas apa yang ingin diketahui dan seberapa jauh keingintahuan tersebut.
Mekatronika (Jerman: Mechatronik, Inggris: Mechatronic) berasal dari kata mekanika, elektronika, dan informatika. Dengan melihat asal katanya dapat dengan mudah dipahami, bahwa ilmu ini menggabungkan atau mensinergikan disiplin ilmu Mekanika, ilmu Elektronika, dan Informatika. Pada awalnya, secara khusus tidak ada disiplin iptek mekatronika. Untuk menggabungkan beberapa disiplin iptek tersebut, mekatronika memerlukan teori kendali dan teori sistem.
Secara sempit pengertian mekatronika mengarah pada teknologi kendali numerik yaitu teknologi mengendalikan mekanisme menggunakan aktuator untuk mencapai tujuan tertentu dengan memonitor informasi kondisi gerak mesin menggunakan sensor, dan memasukkan informasi tersebut ke dalam mikro-prosesor. Ini menyumbangkan kemajuan yang spektakuler jika dibandingkan dengan kontrol otomatis menggunakan instrumen analog, karena dapat merubah skenario kontrol secara fleksibel dan dapat memiliki fungsi pengambilan keputusan tingkat tinggi.
Struktur mekatronik dapat dipilah menjadi 2 buah dunia yaitu dunia mekanika dan dunia elektronika, yang pada gambar ini dipisahkan oleh sebuah garis batas yang terputus-putus. Di dunia mekanika terdapat mekanisme mesin sebagai objek yang dikendalikan. Di dunia elektronika terdapat beberapa elemen mekatronika yaitu: sensor, kontroler, rangkaian penggerak, aktuator dan sumber energi. Panah blok ke arah kanan menunjukkan fungsi pengendalian sedangkan panah blok ke arah kiri menunjukkan fungsi monitoring. Tanda panah tipis menunjukkan alur informasi dan tanda panah tebal menunjukkan alur energi. Elemen-elemen mekatronik pada gambar ini dapat dijelaskan sebagai berikut.
Mekanisme mesin, yaitu objek kendali yang bisa berupa lengan robot, mekanisme penggerak otomotif, generator pembangkit listrik dan lain sebagainya. Kontroler Mekanisme Mesin Aktuator Sensor Dunia Mekanika Dunia Elektronika Fungsi pengendalian Fungsi monitoring Sumber energi Rangkaian penggerak Referensi Hasil kendali Alur energi Alur informasi. Garis batas 2 dunia.
Sensor, yaitu elemen yang bertugas memonitor keadaan objek yang dikendali. Sensor ini dilengkapi dengan rangkaian pengkondisi sinyal yang berfungsi memproses sinyal listrik menjadi sinyal yang mengandung informasi yang bisa dimanfaatkan.
Kontroler, yaitu elemen yang mengambil keputusan apakah keadaan objek kendali telah sesuai dengan nilai referensi yang diinginkan, dan kemudian memproses informasi untuk menetapkan nilai komando guna merefisi keadaan objek kendali.
Rangkaian penggerak, yaitu elemen yang berfungsi menerima sinyal komando dari kontroler dan mengkonversinya menjadi energi yang mampu menggerakkan aktuator untuk melaksanakan komando dari kontroler. Elemen ini selain menerima informasi dari kontroler juga menerima catu daya berenergi tinggi.
Aktuator, yaitu elemen yang berfungsi mengkonversi energi dari energi listrik ke energi mekanik. Bentuk konkrit aktuator ini misalnya: motor listrik, tabung hidrolik, tabung pnematik, dan lain sebagainya.
Sumber energi, yaitu elemen yang mencatu energi listrik ke semua elemen yang membutuhkannya. Salah satu bentuk konkrit sumber energi adalah batere untuk sistem yang berpindah tempat, atau adaptor AC-DC untuk sistem yang stasionari (tetap di tempat). Berikut ini adalah gambar Struktur mekatronika:
Gambar Struktur Mekatronika
Struktur mekatronik yang digambarkan di sini dari segi teori kendali disebut sistem umpan balik (closed loop). Sistem umpan balik ini menyerupai makhluk hidup yang dalam melakukan kegiatan selalu merevisi tindakannya berdasarkan informasi umpan balik yang dikirim oleh indra ke otak. Analogi sistem mekatronik dan manusia sebagai contoh makluk hidup ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Gambar Analogi Mekatronika dengan Manusia
Mekatronika Ditinjau Secara Epistemologi
Epistemologi diartikan sebagai cabang filsafat yang berhubungan dengan hakikat dan lingkup pengetahuan, dasarnya, serta penegasan bahwa seseorang memiliki pengetahuan. Azyumardi Azra menambahkan bahwa epistemologi sebagai ilmu yang membahas tentang keaslian, pengertian, struktur, metode, dan validitas ilmu pengetahuan. Jadi, epistemologi adalah sebuah ilmu yang mempelajari tentang hal - hal yang berkaitan dengan pengetahuan dan dipelajari secara substantif. Ketika ontologi berusaha mencari secara reflektif tentang yang ada, epistemologi berupaya membahas tentang terjadinya dan kebenaran ilmu. Landasan epistemologi memiliki arti yang sangat penting bagi bangunan pengetahuan, karena menjadi tempat berpijak dimana suatu pengetahuan yang baik ialah yang memiliki landasan yang kuat.
Pertanyaan yang dapat diajukan untuk mengetahui epistimologi mekatronika adalah apakah mekatronika adalah benar-benar dapat disebut ilmu? Jawabannya tentunya ya, benar. Mengapa? Karena Mekatronik adalah teknologi atau rekayasa yang menggabungkan teknologi tentang mesin, elektronika, dan informatika untuk merancang, memproduksi, mengoperasikan dan memelihara sistem untuk mencapai tujuan yang diamanatkan.
Istilah Mechatronik (Mechanical Engineering-Electronic Engineering) pertama kali dikenalkan pada tahun 1970an oleh perusahaan jepang Yaskawa Electric Cooperation. Awalnya berkembang dalam bidang Feinwerktechnik, yaitu cabang dari teknik yang mengedepankan aspek ketelitian. Misalnya pada pembuatan jam, alat optik dan sebagainya. Lalu ditambahkan setelah munculnya Informatik sebagai disiplin ilmu baru.
Latar belakang lahirnya mekatronik dapat ditinjau dari dua sudut pandang, yaitu: sudut pandang sumber daya atau bibit dan sudut pandang kebutuhan atau permintaan. Dari sudut pandang bibit sedikitnya ada 3 buah bibit yang mendorong lahirnya mekatronik yaitu: (1) lahirnya device 4 bit pada tahun 1971 yang berkembang dengan pesat menjadi mikro-prosesor yang memiliki kemampuan yang semakin tinggi dan harga yang semakin rendah, (2) lahirnya motor listrik ukuran kecil yang memiliki torsi besar yang menggunakan permanen magnet rear-earth yang merupakan hasil sampingan program litbang luar angkasa NASA, dan (3) hasil-hasil teori kendali dijital. Dari sudut pandang kebutuhan sedikitnya ada 2 buah tarikan kebutuhan yaitu: (1) pada awal lahirnya mekatronik terdapat tarikan kebutuhan dari konsumen terhadap adanya sistem produksi yang mampu menjawab kebutuhan dengan tipe yang beraneka ragam dalam jumlah yang sedikit-sedikit, dan (2) tarikan kebutuhan akan barang-barang atau alat-alat pemroses informasi yang memiliki kecepatan tinggi dengan dimensi kecil untuk menjawab berkembangan masyarakat informasi yaitu masyarakat dimana peranan informasi menjadi semakin penting.
Mekatronika Ditinjau Secara Aksiologi
Salah satu cabang filsafat ilmu yang mempertanyakan bagaimana manusia menggunakan ilmunya disebut aksiologi. Aksiologi mencoba untuk mencapai hakikat dan manfaat yang ada dalam suatu pengetahuan. Diketahui bahwa salah satu manfaat dari ilmu pengetahuan yaitu untuk memberikan kemaslahatan dan kemudahan bagi kehidupan manusia. hal ini yang menjadikan aksiologis memiliki peran sangat penting dalam suatu proses pengembangan ilmu pengetahuan, karena ketika suatu cabang ilmu tidak memiliki nilai aksiologis akan lebih cenderung mendatangkan kemudharatan bagi kehidupan manusia bahkan tidak menutup kemungkinan juga ilmu yang bersangkutan dapat mengancam kehidupan sosial dan keseimbangan alam.
Hingga saat ini mekatronika dipandang sebagai hubungan antara ilmu Mekanik, Elektronik dan Informatik. Dalam masa yang akan datang, aplikasi mekatronika akan digunakan hampir disemua bidang, seperti Otomotif, Pemutar CD, Stasiun luar angkasa atau pada fasilitas produksi. Mekatronika dikategorikan oleh Majalah Technology Review (Diarsipkan 2007-09-30) di Wayback Machine. pada tahun 2003 sebagai 10 Teknologi yang dalam waktu dekat dapat mengubah hidup. Berikut ini adalah manfaat ilmu Mekatronika:
Meningkatkan fleksibilitas.
Manfaat terbesar yang dapat diperoleh dari penerapan mekatronik adalah meningkatkan fleksibilitas mesin dengan menambahkan fungsifungsi 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.
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 komponenkomponen mesin pengendali gerak bisa dikurangi sehingga meningkatkan kehandalan.
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.
Contoh klasik barang mekatronik adalah lengan robot dan mesin bubut kontrol numerik. Barang-barang ini dapat melakukan pekerjaan-pekerjaan yang berbeda-beda dengan cara merubah program mereka sesuai kondisi yang diminta, karena telah ditambahkan kemampuan kendali aktif yang canggih terhadap mekanisme yang telah ada.
Gambar Lengan Robot pada Industri
Manfaat Mekatronika Bagi Penulis
Mempelajari mekatronika merupakan hal yang menyenangkan bagi saya. Dengan mempelajari mekatronika, saya dapat membuat sebuah produk otomatisasi. Produk yang pernah saya buat antara lain: Washtafel Otomatis, Mobile Robot Berbasis Internet of Things, Jam Sholat Digital, Running Text, dll.
No comments:
Post a Comment