## PELATIHAN IMPLEMENTASI ROBOTIKA MANUFAKTUR UNTUK PENGUATAN KEMAMPUAN OTOMASI INDUSTRI 4.0 ALUMNI JURUSAN TEKNIK MESIN
Marsono 1 , Riana Nurmalasari 2 , Yoto 3 1,2,3 Universitas Negeri Malang E-mail: marsono.ft@um.ac.id ; riana.nurmalasari.ft@um.ac.id; yoto.ft@um.ac.id
Abstrak. Robotika  menjadi  bagian  penting  dalam  kemajuan  teknologi  dan  peradaban  dunia. Perkembangan  teknologi  robotika  yang  kian  pesat  telah  terjadi  di  semua    bidang  kehidupan, mulai  dari  bidang  manufaktur,  industri,  kesehatan,  pendidikan  bahkan  di  bidang  militer.  Dari perkembangan  robot  di  industry  tersebut,  alumni  jurusan  Teknik  mesin  sangat  urgen  untuk segera  mendapatkan  pengetahuan  ataupun  kemampuan  tambahan  sehingga  tidak  ketinggalan perkembangan  otomasi  manufaktur  terutama  dalam  bidang  penggunaan  robot  manufaktur  di industri.  Permasalahan  yang  mendasar  pada  alumni  jurusan  Teknik  mesin  terkait  dengan pengetahuan robotika yaitu belum semuanya paham terkait aplikasi pemrograman robot untuk pengerjaan produk manufaktur. Selain itu, alumni Teknik mesin masih kebingungan bagaimana mereka  meningkatkan  skills  mereka  tentang  pemrograman  robotika  dimana  banyak  industri sekarang sudah menggunakan ataupun menempatkan robot pada alur industri. Oleh karenanya diperlukan  pelatihan  implementasi  robotika  manufaktur.  Hasil  yang  dicapai  pada  pelaksanaan pelatihan robotika bagi para alumni adalah mampu memberikan pengetahuan dan keterampilan terkait  robotika  guna  dimanfaatkan  di  dunia  industri  maupun  di  SMK  tempat  para  alumni bekerja.  Hasil  pemahaman  peserta  pelatihan  robotika  dianalisis  secara  terpisah  dan  juga menyeluruh. Adapun materi yang disampaikan dalam pelatihan robotika ini yaitu konsep dasar robotika,  teknik  desain  robot,  sistem  kendali  robot,  kinematika  robot,  teknik  pemrograman robot dengan arduino, konsep humanoid robot di dunia industri, program arm robot, dan cara menjalankan program.
Kata Kunci: pelatihan, robotika, alumni, teknik mesin.

## I. PENDAHULUAN
Robotika  menjadi  bagian  penting  dalam  kemajuan  teknologi  dan  peradaban  dunia.  Teknologi robotika  berperan  penting  dalam  meningkatkan  produktivitas  suatu  pekerjaan,  pekerjaan  yang sulit dan berbahaya yang awalnya menggunakan tenaga manusia kini telah diganti dengan berbagai robot sehingga bisa lebih mudah dan aman (Budiharto, 2010). Perkembangan teknologi robotika yang kian pesat telah terjadi di semua bidang kehidupan, mulia dari bidang manufaktur, industri, kesehatan, pendidikan bahkan di bidang militer. Sedangkan robot merupakan suatu sistem atau alat mekanik yang dapat melakukan sebuah kegiatan atau gerakan secara otomatis sesuai dengan program yang telah diberikan.
Dalam dunia industri, interaksi antara manusia dan robot menjadi penting (Arifin, 2014). Tingkat ketergantungan  robot  terhadap  manusia  juga  akan  mempengaruhi  tingkat  otomatisasinya. Semakin sedikit tingkat ketergantungan robot kepada manusia, maka tingkat otomatisasinya juga semakin tinggi. Hal ini akan membuat robot dapat mengerjakan suatu pekerjaan secara otomatis, sehingga jumlah tenaga manusia dan biaya yang harus dikeluakan bisa diminimalisir.
Interaksi  paling  umum  antara  manusia  dan  robot  menempatkan  manusia  sebagai  pengendali robot  sepenuhnya.  Dalam  interaksi  ini,  robot  tidak  dapat  melakukan  aktivitas  secara  otomatis, sehingga  masih  memerlukan  manusia  sebagai  pengendali  penuh.  Robot  yang  digunakan  dalam interaksi  ini  masih  belum  dilengkapi  dengan  sensor-sensor  dan  pergerakannya  dapat  dideteksi
menggunakan  visual  secara  langsung  (Bradley,  1991).  Sistem  ini  juga  sering  dikenal  dengan pengendalian robot menggunakan remot control (Budiharto, 2005).
Dari perkembangan robot di industry tersebut, alumni jurusan Teknik mesin sangat urgen untuk segera  mendapatkan  pengetahuan  ataupun  kemampuan  tambahan  sehingga  tidak  ketinggalan perkembangan  otomasi  manufaktur  terutama  dalam  bidang  penggunaan  robot  manufaktur  di industri.
Permasalahan  yang  mendasar  pada  alumni  jurusan  Teknik  mesin  terkait  dengan  pengetahuan robotika  yaitu  belum  semuanya  paham  terkait  aplikasi  pemrograman  robot  untuk  pengerjaan produk  manufaktur.  Selain  itu,  alumni  Teknik  mesin  masih  kebingungan  bagaimana  mereka meningkatkan  skills  mereka  tentang  pemrograman  robotika  dimana  banyak  industri  sekarang sudah menggunakan ataupun menempatkan robot pada alur industri.
Disisi lain, banyak alumni yang sudah dihubungi merasa ingin sekali meningkatkan ketrampilan robotika-nya akan tetapi mereka mengalami keterbatasan terkait dengan pembiayaan. Untuk biaya pelatihan robotika dirasa masih cukup mahal dengan waktu yang hanya 1 atau 2 kali pertemuan dan  dirasa  masih  sedikit  yang  bisa  didapatkan.  Dengan  demikian  para  alumni  banyak  yang menanyakan apakah ada pelatihan terkait pemrograman robotika lebih lanjut.
Dari 3 utama permasalahan mitra tersebut, dengan adanya program PPKB ini harapannya mereka dapat meningkatkan kembali skills robotika nya terutama dalam pemrograman robot manufaktur. Dengan  harapan,  setelah  ikut  pelatihan  ilmunya  dapat  langsung  diterapkan  di  tempat  kerjanya ataupun diberikan kepada siswa-siswa SMK bagi yang mengajar di SMK.
Solusi  yang  ditawarkan  Tim  Pengabdian  Kepada  Masyarakat  Universitas  Negeri  Malang  untuk menguatkan  kemampuan  otomasi  industry  4.0  yaitu  dengan  melakukan  pelatihan  implementasi robotika manufaktur. Dalam hal ini yaitu mengadakan kuliah secara daring dan luring selama 6 bulan efektif secara terstruktur dan berkesinambungan.
Pelatihan implementasi robotika manufaktur ini dimaksudkan agar para alumni mengetahui basic robotika,  pemrograman,  dan  implementasinya  melalui  studi  kasus  pergerakan  robot  dalam pengerjaan  suatu  produk.  Pelatihan  juga  diberikan  pemahaman  bagaimana  merakit  robot manufaktur,  software  yang  digunakan  untuk  pemrograman,  serta  modul/buku  untuk pembelajaran secara mandiri.

## II. METODE
Program  kemitraan  kepada  masyarakat  pada  skema  PPKB  ini  dilaksanakan  dengan  beberapa tahap diantaranya adalah:

## Analisis permasalahan dan kebutuhan alumni
Analisis permasalahan dan kebutuhan dilakukan untuk mengetahui permasalahan yang dihadapi dalam program PPKB yang akan dilaksanakan. Hal ini sangat penting karena dengan mengetahui kondisi  riil  secara  langsung,  permasalahan  yang  perlu  penyelesaian  dan  juga  mengetahui kebutuhan skills apa yang perlu menjadi concern dalam pelatihan program PPKB ini.

## Penyelarasan silabus dan RPP
Penyelarasan  silabus  dan  RPP  dilakukan  untuk  mensingkronkan  kebutuhan  IDUKA  terkait dengan pelatihan implementasi robotikan manufaktur yang akan dilaksanakan. Dengan demikian, pelatihan  yang  akan  dilaksanakan  benar-benar  menjawab  dari  kebutuhan  alumni  terkait  dengan pemrograman robot serta aplikasinya untuk memenuhi kebutuhan industry 4.0.

## Penyusunan sumber belajar pelatihan
Setelah  silabus  dan  RPP  di  selaraskan  dengan  kebutuhan  industry,  maka  Langkah  selanjutnya yaitu membuat sumber belajar yang sesuai dengan target luaran pelatihan yang akan dilaksanakan. Adapun sumber belajar yang disusun menggunakan sumber belajar yang sudah dimiliki instruktur dan laboratorium mekatronika dan robotika di jurusan Teknik mesin.

## Pelatihan Pembuatan Robot Manufaktur
Pelatihan  pembuatan  robot  manufaktur  merupakan  bagian  dari  program  pelatihan.  Hal  ini dilakukan  untuk  memberikan  pemahaman  alumni  tentang  bagian-bagian  robot  manufaktur, bagaimana mebelinya, dan cara membedakan komponen dari robot manufaktur itu sendiri.

## Pelatihan Pemrograman Robot Manufaktur
Setelah robot manufaktur selesai dibuat, tahapan pelatihan berikutnya yaitu pemrograman robot tersebut sesuai dengan kebutuhan aplikasi di industry. Peserta pelatihan akan membuat program dari  studi  kasus  industry  dalam  pergerakan  bagian-bagian  robot  tersebut  sesuai  dengan  alur produksi industri.

## Monitoring dan Evaluasi
Monitoring  dilakukan  selama  pelaksanaan  pelatihan  berjalan  dari  awal  tengah  dan  akhir pelaksanaan.  Setelah  itu  dilaksanakan  evaluasi  keterlaksanaan  program.  Dengan  demikian program PPKB ini dapat berjalan dengan lancar dan sesuai dengan luaran yang diharapkan.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  yang  dicapai  pada  pelaksanaan  pelatihan  robotika  bagi  para  alumni  adalah  mampu memberikan pengetahuan dan keterampilan terkait robotika guna dimanfaatkan di dunia industri maupun  di  SMK  tempat  para  alumni  bekerja.  Hasil  pemahaman  peserta  pelatihan  robotika dianalisis secara terpisah dan juga menyeluruh. Adapun materi yang disampaikan dalam pelatihan robotika  ini  yaitu  konsep  dasar  robotika,  teknik  desain  robot,  sistem  kendali  robot,  kinematika robot,  teknik  pemrograman  robot  dengan  arduino,  konsep  humanoid  robot  di  dunia  industri, program arm robot, dan cara menjalankan program.
Tabel 1 Hasil Tes Pemahaman Pelatihan Robot
NO INDIKATOR PRE-TEST (%) POS-TEST (%) PENING- KATAN (%) 1 Konsep dasar robotika 68 91 23 2 Teknik desain robot 65 87 22 3 Sistem kendali robot 66 84 18 4 Kinematika robot 66 92 26 5 Teknik pemrograman robot dengan arduino 69 81 12 6 Konsep humanoid robot di dunia industri 71 88 17 7 Program arm robot 70 83 13 8 Menjalankan program 71 89 18 Pemahaman terkait robotika 68,25 86,87 18,62
Dari  Tabel  1  dapat  dijelaskan  bahwa  pemahaman  peserta  pelatihan  robotika  adalah  sebagai berikut: Sebelum dilakukan pelatihan,  pemahaman  para alumni terkait robotika adalah 68,25%
(kategori  cukup  memahami).  Setelah  dilakukan  pelatihan,  pemahaman  alumni  terkait  robotika menjadi 86,87% (kategori sangat memahami). Dengan adanya kegiatan pelatihan  robotika bagi para  alumni,  terdapat  kenaikan  pemahaman  dan  keterampilan  antara  sebelum  pelaksanaan pelatihan dengan sesudah pelaksanaan pelatihan, yaitu dengan kenaikan sebesar 18,62%.
Robotika  merupakan  suatu  cabang  ilmu  di  bidang  teknologi  yang  membahas  tentang  desain, kontruksi,  pemrograman,  pembuatan  robot  hingga  kecerdasan  buatan  (Jalil,  2016).  Sedangkan robot  merupakan  suatu  sistem  atau  alat  mekanik  yang  dapat  melakukan  sebuah  kegiatan  atau gerakan  secara  otomatis  sesuai  dengan  program  yang  telah  diberikan  (Pitowarno,  2006).  Robot harus memiliki 4 komponen penting yaitu sensor, aktuator, kontroler dan sumber daya (Marsono, 2021).  Sejarah  dan  perkembangan  teknologi  robot  terbagi  menjadi  dua  periode,  yaitu  periode robot  klasik  dan  periode  robot  modern.  Periode  robot  klasik  merupakan  zaman  dimana  robot merupakan sistem mekanika atau automata yang belum dilengkapi dengan sistem sensor sehingga belum  memungkinkan  robot  untuk  bekerja  secara  otomatis.  Sedangkan  periode  robot  modern telah dimulai sejak munculnya teknologi elektronika. Keberadaan robot yang mampu melakukan aktivitas  sehari-hari  di  lingkungan  manusia  dikenal  dengan  istilah  interaksi  manusia  dan  robot (human-robot  interaction)  (Ibrahim,  2016).  Interaksi  manusia  dan  robot  terbagi  menjadi  3 tingkatan  yaitu:  manusia  sebagai  kontroler  robot  sepenuhnya,  manusia  sebagai  manager  dari operasi robot, manusia dan robot berada dalam kesetaraan.
Dalam  teknik  perancangan  robot,  terdapat  beberapa  komponen  yang  digunakan  yaitu  struktur mekanik, transmisi tenaga, penerapan sensor, kontroler, dan actuator (Jatmiko, 2012). Kontroler memiliki peran sebagai pengolah sinyal yang diberikan oleh sensor yang kemudian akan diubah menjadi gerakan mekanik oleh aktuator. Dalam bidang robotika, sistem mekanik yang terdiri dari beberapa sistem gerak disebut dengan istilah Mekanik Robot. Gerakan pada robot disusun dalam 4  konfigurasi  yaitu  cartesian  robot,  cylindrical  robot,  spherical  robot,  SCARA  dan  articulated robot  (Jaya,  2016).    Sistem  sensor  merupakan  suatu  peralatan  atau  komponen  yang  mampu mendeteksi  dan  memberikan  infomasi  tentang  keadaan  disekitar  lingkungannya.  Aktuator merupakan  komponen  elekromekanik  yang  mampu  mengubah  energi  listrik  menjadi  energi mekanis  yang  berfungsi  untuk  menggerakkan  suatu  mekanisme  pada  robot.  Dalam  teknik perancangan robot terdapat beberapa jenis aktuator yang sering digunakan, yaitu aktuator elektrik, pneumatik dan hidrolik.
Selanjutnya dalam robotika terdapat sistem kendali. Sistem kendali pada robot merupakan sebuah sistem pengendali pergerakan robot dengan menggunakan pulse witdth modulation (PWM) untuk mengontrol sebuah motor servo (Muis, 2011). Sistem kendali terbuka atau dikenal dengan istilah umpan  maju  (feedforward  control)  merupakan  sistem  kontrol  yang  outputnya  tidak diperhitungkan  ulang  oleh  kontroler.  Sistem  kendali  tertutup  merupakan  sistem  kontrol  yang bekerja dengan umpan balik dari output yang dihasilkan. Pengendalian tegangan yang masuk ke dalam motor DC akan mempengaruhi kecepatan putar poros dalam rpm (revolution per minute) dinamakan  dengan  kendali  kecepatan.  Sedangkan  kendali  posisi  adalah  gerakan  robot  atau gerakan bagian robot pada sendi atau lengan yang berorientasi pada perpindahan posisi. Dalam ilmu robotika, terdapat mekanisme umpan balik yang disebut dengan kontroler P (proportional), I  (integral),  dan  D  (Derivative).  Active  force  Control  (AFC)  adalah  suatu  konsep  kontrol  yang dapat secara efektif mengkompensasi (compensate), menolak (reject) atau membatalkan (cancel) sinyal gangguan torsi yang mengenai output daripada aktuator berdasarkan pada error feedback dari  akselerasi  aktual.  Dalam  ilmu  robotika,  sensor  dapat  dibagi  menjadi  2  jenis  yaitu  low-level control dan high-level control.
Selama  prosesnya,  dalam  robotika  dapat  menggunakan  Arduino.  Arduino  merupakan  papan rangkaian  elektronik  yang  bersifat  open-source  yang  didalamnya  terdapat  chip  mikrokontroler
dengan  jenis  AVR  (Supriyanto,  2010).  Arduino  uno  memiliki  beberapa  komponen  utama  yaitu jack power suply, usb, digital pin I/O, ATMega 328, dan analog input pin. Software arduino yang digunakan  adalah  driver  dan  Integrated  Development  Environment  (IDE).  Langkah-langkah yang harus dilakukan untuk melakukan instalasi software arduino IDE pada komputer atau laptop adalah instalasi software, instalasi driver, instalasi complier, dan menambahkan file library. Bahasa pemrograman  dasar  arduino  terdiri  dari  struktur,  sintaksis,  variabel,  operator  matematika, operator perbandingan, struktur pengaturan, digital, dan analog. Program atau rangkaian robotika menggunakan arduino, terdapat beberapa masalah dari software ataupun hardware dari arduino itu sendiri.
Berdasarkan  kegiatan  pelatihan  yang  telah  dilakukan  terkait  robotika  diharapkan  para  alumni dapat  meningkatkan  pengetahuan  dan  kompetensinya.  Sehingga  dapat  digunakan  pada  dunia industri maupun dunia Pendidikan tempat para alumni bekerja.
Gambar 1. Pelatihan robotika dengan alumni TM FT UM
Gambar 2. Pendampingan pelatihan robotika dengan alumni TM FT UM

## V. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  analisis  diperoleh  kesimpulan  sebagai  berikut:  sebelum  dilakukan  pelatihan, pemahaman    para  alumni  terkait  robotika  adalah  68,25%  (kategori  cukup  memahami).  Setelah dilakukan  pelatihan,  pemahaman  alumni  terkait  robotika  menjadi  86,87%  (kategori  sangat memahami).  Dengan  adanya  kegiatan  pelatihan    robotika  bagi  para  alumni,  terdapat  kenaikan pemahaman dan keterampilan antara sebelum pelaksanaan pelatihan dengan sesudah pelaksanaan pelatihan, yaitu dengan kenaikan sebesar 18,62%.

## VI. UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan  terimakasih  kami  tujukan  kepada  seluruh  pihak  yang  telah  turut  serta  dalam  kegiatan pengabdian kepada masyarakat ini serta LP2M dan PNBP UM 2021.

## VII. DAFTAR RUJUKAN
Arifin,  S.,  &  Wicaksono,  A.  2014.  Rancang  Bangun  Robot  Otomatis  Loy  Krathong  Berbasis Mikrokontroler  Atmega  128  Pada  Kasus  KRI  2011.  Jurnal  Ilmiah  Teknologi  dan Informasi ASIA, 8(1).
Bradley, D., Dawson, D., Burd, N. & Loader, A. 1991. Mechatronics: Electronics in products and processes. London: Chapman & Hall.
Budiharto, W. 2005. Belajar Sendiri: Membuat Robot Cerdas. Jakarta: Elex Media Komputindo. Budiharto, W. 2010. Robotika: Teori & Implementasi. Yogyakarta: Andi Offset. Ibrahim,  A.,  Alexander,  R.,  Sanghar,  M.  &  D’souza  R.  2016.  Control  Systems  in  Robotics:  A Review. International Journal of Engineering Inventions, 5(5), 29-38, ISSN: 2319-6491. Jalil,  A.  2016.  Rancang  Bangun  Robot  Humanoid.  Konferensi  Nasional  Ilmu  Komputer (KONIK), Pascasarjana Magister Sistem Komputer STMIK Handayani, Makassar, 2016. Jatmiko, W., Mursanto, P., Tawakal, P., Alvisalim, S. & Hafidth, A. 2012. Robotika: Teori dan Aplikasi. Depok: Universitas Indonesia.
Jaya, H. 2016. Desain dan Impelementasi Sistem Robotika Berbasis Mikrokontroller.  Makassar:
Mitra Grafika.
Marsono dkk. 2021. Design and Programming of 5 Axis Manipulator Robot with GrblGru Open Source  Software  on  Preparing  Vocational  Students’  Robotic  Skills.  Journal  of  Robotics and Control. 2(6): 539-545.
Muis, S. 2011. Prinsip Dasar Cara Kerja Robot. Yogyakarta: Graha Ilmu.
Pitowarno,  E.  2006.  Robotika  Desain,  Kontrol  dan  Kecerdasan  Buatan.  Yogyakarta:  Andi Publisher.
Supriyanto,  R.,  Hustinawati,  Nugraini,  W.,  Kurniawan,  A.,  Permadi,  Y.,  &  Abdurrachman,  S.
2010. Robotika. Jakarta: Universitas Gunadarma.