ipa(mikroskopi)

Mikroskopi

Silia pada permukaan sel bagian dalam trakea mamalia dilihat dengan SEM (perbesaran 10.000 kali pada berkas aslinya).

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Mikroskop

Mikroskop berperan dalam kajian tentang sel sejak awal penemuannya. Jenis mikroskop yang digunakan para ilmuwan Renaisans dan yang kini masih banyak digunakan di laboratorium ialah mikroskop cahaya. Cahaya tampak dilewatkan menembus spesimen dan kemudian lensa kaca yang merefraksikan cahaya sedemikian rupa sehingga citra spesimen tersebut diperbesar ketika diproyeksikan ke mata pengguna mikroskop. Namun demikian, mikroskop cahaya memiliki batas daya urai, yaitu tidak mampu menguraikan perincian yang lebih halus dari kira-kira 0,2 µm (ukuran bakteri kecil). Pengembangan teknik penggunaan mikroskop cahaya sejak awal abad ke-20 melibatkan usaha untuk meningkatkan kontras, misalnya dengan pewarnaan atau pemberian zat fluoresen. Selanjutnya, biologi sel mengalami kemajuan pesat dengan penemuan mikroskop elektron yang menggunakan berkas elektron sebagai pengganti cahaya tampak dan dapat memiliki resolusi (daya urai) sekitar 2 nm. Terdapat dua jenis dasar mikroskop elektron, yaitu mikroskop elektron transmisi (transmission electron microscope, TEM) dan mikroskop elektron payar (scanning electron microscope, SEM). TEM terutama digunakan untuk mengkaji struktur internal sel, sementara SEM sangat berguna untuk melihat permukaan spesimen secara rinci.^[72]

ipa(siklus sel)

Siklus sel

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Siklus sel

Video yang dipercepat menggambarkan pembelahan sel bakteri E. coli

Setiap sel berasal dari pembelahan sel sebelumnya, dan tahap-tahap kehidupan sel antara pembelahan sel ke pembelahan sel berikutnya disebut sebagai siklus sel.^[65] Pada kebanyakan sel, siklus ini terdiri dari empat proses terkoordinasi, yaitu pertumbuhan sel, replikasi DNA, pemisahan DNA yang sudah digandakan ke dua calon sel anakan, serta pembelahan sel.^[66] Pada bakteri, proses pemisahan DNA ke calon sel anakan dapat terjadi bersamaan dengan replikasi DNA, dan siklus sel yang berurutan dapat bertumpang tindih. Hal ini tidak terjadi pada eukariota yang siklus selnya terjadi dalam empat fase terpisah sehingga laju pembelahan sel bakteri dapat lebih cepat daripada laju pembelahan sel eukariota.^[67] Pada eukariota, tahap pertumbuhan sel umumnya terjadi dua kali, yaitu sebelum replikasi DNA (disebut fase G₁, gap 1) dan sebelum pembelahan sel (fase G₂). Siklus sel bakteri tidak wajib memiliki fase G₁, namun memiliki fase G₂ yang disebut periode D. Tahap replikasi DNA pada eukariota disebut fase S (sintesis), atau pada bakteri ekuivalen dengan periode C. Selanjutnya, eukariota memiliki tahap pembelahan nukleus yang disebut fase M (mitosis).
Peralihan antartahap siklus sel dikendalikan oleh suatu perlengkapan pengaturan yang tidak hanya mengoordinasi berbagai kejadian dalam siklus sel, tetapi juga menghubungkan siklus sel dengan sinyal ekstrasel yang mengendalikan perbanyakan sel. Misalnya, sel hewan pada fase G₁ dapat berhenti dan tidak beralih ke fase S bila tidak ada faktor pertumbuhan tertentu, melainkan memasuki keadaan yang disebut fase G₀ dan tidak mengalami pertumbuhan maupun perbanyakan. Contohnya adalah sel fibroblas yang hanya membelah diri untuk memperbaiki kerusakan tubuh akibat luka.^[66] Jika pengaturan siklus sel terganggu, misalnya karena mutasi, risiko pembentukan tumor—yaitu perbanyakan sel yang tidak normal—meningkat dan dapat berpengaruh pada pembentukan kanker

ipa(bagian" sel)

Komponen subseluler

Membran

Membran sel terdiri dari lapisan ganda fosfolipid dan berbagai protein.

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Membran sel

Membran sel yang membatasi sel disebut sebagai membran plasma dan berfungsi sebagai rintangan selektif yang memungkinkan aliran oksigen, nutrien, dan limbah yang cukup untuk melayani seluruh volume sel.^[7] Membran sel juga berperan dalam sintesis ATP, pensinyalan sel, dan adhesi sel.
Membran sel berupa lapisan sangat tipis yang terbentuk dari molekul lipid dan protein. Membran sel bersifat dinamik dan kebanyakan molekulnya dapat bergerak di sepanjang bidang membran. Molekul lipid membran tersusun dalam dua lapis dengan tebal sekitar 5 nm yang menjadi penghalang bagi kebanyakan molekul hidrofilik. Molekul-molekul protein yang menembus lapisan ganda lipid tersebut berperan dalam hampir semua fungsi lain membran, misalnya mengangkut molekul tertentu melewati membran. Ada pula protein yang menjadi pengait struktural ke sel lain, atau menjadi reseptor yang mendeteksi dan menyalurkan sinyal kimiawi dalam lingkungan sel. Diperkirakan bahwa sekitar 30% protein yang dapat disintesis sel hewan merupakan protein membran.^[37]

Nukleus

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Inti sel

Nukleus dan bagian-bagiannya.

Nukleus mengandung sebagian besar gen yang mengendalikan sel eukariota (sebagian lain gen terletak di dalam mitokondria dan kloroplas). Dengan diameter rata-rata 5 µm, organel ini umumnya adalah organel yang paling mencolok dalam sel eukariota.^[38] Kebanyakan sel memiliki satu nukleus,^[39] namun ada pula yang memiliki banyak nukleus, contohnya sel otot rangka, dan ada pula yang tidak memiliki nukleus, contohnya sel darah merah matang yang kehilangan nukleusnya saat berkembang.^[40]
Selubung nukleus melingkupi nukleus dan memisahkan isinya (yang disebut nukleoplasma) dari sitoplasma. Selubung ini terdiri dari dua membran yang masing-masing merupakan lapisan ganda lipid dengan protein terkait. Membran luar dan dalam selubung nukleus dipisahkan oleh ruangan sekitar 20–40 nm. Selubung nukleus memiliki sejumlah pori yang berdiameter sekitar 100 nm dan pada bibir setiap pori, kedua membran selubung nukleus menyatu.^[38]
Di dalam nukleus, DNA terorganisasi bersama dengan protein menjadi kromatin. Sewaktu sel siap untuk membelah, kromatin kusut yang berbentuk benang akan menggulung, menjadi cukup tebal untuk dibedakan melalui mikroskop sebagai struktur terpisah yang disebut kromosom.^[38]
Struktur yang menonjol di dalam nukleus sel yang sedang tidak membelah ialah nukleolus, yang merupakan tempat sejumlah komponen ribosom disintesis dan dirakit. Komponen-komponen ini kemudian dilewatkan melalui pori nukleus ke sitoplasma, tempat semuanya bergabung menjadi ribosom. Kadang-kadang terdapat lebih dari satu nukleolus, bergantung pada spesiesnya dan tahap reproduksi sel tersebut.^[38]
Nukleus mengedalikan sintesis protein di dalam sitoplasma dengan cara mengirim molekul pembawa pesan berupa RNA, yaitu mRNA, yang disintesis berdasarkan "pesan" gen pada DNA. RNA ini lalu dikeluarkan ke sitoplasma melalui pori nukleus dan melekat pada ribosom, tempat pesan genetik tersebut diterjemahkan menjadi urutan asam amino protein yang disintesis.^[38]

Ribosom

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Ribosom

Ribosom merupakan tempat sel membuat protein. Sel dengan laju sintesis protein yang tinggi memiliki banyak sekali ribosom, contohnya sel hati manusia yang memiliki beberapa juta ribosom.^[38] Ribosom sendiri tersusun atas berbagai jenis protein dan sejumlah molekul RNA.
Ribosom eukariota lebih besar daripada ribosom prokariota, namun keduanya sangat mirip dalam hal struktur dan fungsi. Keduanya terdiri dari satu subunit besar dan satu subunit kecil yang bergabung membentuk ribosom lengkap dengan massa beberapa juta dalton.^[41]
Pada eukariota, ribosom dapat ditemukan bebas di sitosol atau terikat pada bagian luar retikulum endoplasma. Sebagian besar protein yang diproduksi ribosom bebas akan berfungsi di dalam sitosol, sementara ribosom terikat umumnya membuat protein yang ditujukan untuk dimasukkan ke dalam membran, untuk dibungkus di dalam organel tertentu seperti lisosom, atau untuk dikirim ke luar sel. Ribosom bebas dan terikat memiliki struktur identik dan dapat saling bertukar tempat. Sel dapat menyesuaikan jumlah relatif masing-masing ribosom begitu metabolismenya berubah.^[38]

Sistem endomembran

Sistem endomembran sel.

Berbagai membran dalam sel eukariota merupakan bagian dari sistem endomembran. Membran ini dihubungkan melalui sambungan fisik langsung atau melalui transfer antarsegmen membran dalam bentuk vesikel (gelembung yang dibungkus membran) kecil. Sistem endomembran mencakup selubung nukleus, retikulum endoplasma, badan Golgi, lisosom, berbagai jenis vakuola, dan membran plasma.^[38] Sistem ini memiliki berbagai fungsi, termasuk sintesis dan modifikasi protein serta transpor protein ke membran dan organel atau ke luar sel, sintesis lipid, dan penetralan beberapa jenis racun.^[42]

Retikulum endoplasma

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Retikulum endoplasma

Retikulum endoplasma merupakan perluasan selubung nukleus yang terdiri dari jaringan (reticulum = 'jaring kecil') saluran bermembran dan vesikel yang saling terhubung. Terdapat dua bentuk retikulum endoplasma, yaitu retikulum endoplasma kasar dan retikulum endoplasma halus.^[42]
Retikulum endoplasma kasar disebut demikian karena permukaannya ditempeli banyak ribosom. Ribosom yang mulai mensintesis protein dengan tempat tujuan tertentu, seperti organel tertentu atau membran, akan menempel pada retikulum endoplasma kasar. Protein yang terbentuk akan terdorong ke bagian dalam retikulum endoplasma yang disebut lumen.^[43] Di dalam lumen, protein tersebut mengalami pelipatan dan dimodifikasi, misalnya dengan penambahan karbohidrat untuk membentuk glikoprotein. Protein tersebut lalu dipindahkan ke bagian lain sel di dalam vesikel kecil yang menyembul keluar dari retikulum endoplasma, dan bergabung dengan organel yang berperan lebih lanjut dalam modifikasi dan distribusinya. Kebanyakan protein menuju ke badan Golgi, yang akan mengemas dan memilahnya untuk diantarkan ke tujuan akhirnya.
Retikulum endoplasma halus tidak memiliki ribosom pada permukaannya. Retikulum endoplasma halus berfungsi, misalnya, dalam sintesis lipid komponen membran sel. Dalam jenis sel tertentu, misalnya sel hati, membran retikulum endoplasma halus mengandung enzim yang mengubah obat-obatan, racun, dan produk sampingan beracun dari metabolisme sel menjadi senyawa-senyawa yang kurang beracun atau lebih mudah dikeluarkan tubuh.^[42]
tahap, sehingga komponen sel yang semakin lama semakin kecil terkumpul dalam pelet yang berurutan.

ipa(sejarah ditemukannya sel)

Mikroskop rancangan Robert Hooke menggunakan sumber cahaya lampu minyak.^[9]

Penemuan awal

Mikroskop majemuk dengan dua lensa telah ditemukan pada akhir abad ke-16 dan selanjutnya dikembangkan di Belanda, Italia, dan Inggris. Hingga pertengahan abad ke-17 mikroskop sudah memiliki kemampuan perbesaran citra sampai 30 kali. Ilmuwan Inggris Robert Hooke kemudian merancang mikroskop majemuk yang memiliki sumber cahaya sendiri sehingga lebih mudah digunakan.^[10] Ia mengamati irisan-irisan tipis gabus melalui mikroskop dan menjabarkan struktur mikroskopik gabus sebagai "berpori-pori seperti sarang lebah tetapi pori-porinya tidak beraturan" dalam makalah yang diterbitkan pada tahun 1665.^[11] Hooke menyebut pori-pori itu cells karena mirip dengan sel (bilik kecil) di dalam biara atau penjara.^[10][12] Yang sebenarnya dilihat oleh Hooke adalah dinding sel kosong yang melingkupi sel-sel mati pada gabus yang berasal dari kulit pohon ek.^[13] Ia juga mengamati bahwa di dalam tumbuhan hijau terdapat sel yang berisi cairan.^[9]

Gambar struktur gabus yang dilihat Robert Hooke melalui mikroskopnya

Pada masa yang sama di Belanda, Antony van Leeuwenhoek, seorang pedagang kain, menciptakan mikroskopnya sendiri yang berlensa satu dan menggunakannya untuk mengamati berbagai hal.^[10] Ia berhasil melihat sel darah merah, spermatozoid, khamir bersel tunggal, protozoa, dan bahkan bakteri.^[13][14] Pada tahun 1673 ia mulai mengirimkan surat yang memerinci kegiatannya kepada Royal Society, perkumpulan ilmiah Inggris, yang lalu menerbitkannya. Pada salah satu suratnya, Leeuwenhoek menggambarkan sesuatu yang bergerak-gerak di dalam air liur yang diamatinya di bawah mikroskop. Ia menyebutnya diertjen atau dierken (bahasa Belanda: 'hewan kecil', diterjemahkan sebagai animalcule dalam bahasa Inggris oleh Royal Society), yang diyakini sebagai bakteri oleh ilmuwan modern.^[10][15]
Pada tahun 1675–1679, ilmuwan Italia Marcello Malpighi menjabarkan unit penyusun tumbuhan yang ia sebut utricle ('kantong kecil'). Menurut pengamatannya, setiap rongga tersebut berisi cairan dan dikelilingi oleh dinding yang kokoh. Nehemiah Grew dari Inggris juga menjabarkan sel tumbuhan dalam tulisannya yang diterbitkan pada tahun 1682, dan ia berhasil mengamati banyak struktur hijau kecil di dalam sel-sel daun tumbuhan, yaitu kloroplas.^[10][16]

Teori sel

Beberapa ilmuwan pada abad ke-18 dan awal abad ke-19 telah berspekulasi atau mengamati bahwa tumbuhan dan hewan tersusun atas sel,^[17] namun hal tersebut masih diperdebatkan pada saat itu.^[16] Pada tahun 1838, ahli botani Jerman Matthias Jakob Schleiden menyatakan bahwa semua tumbuhan terdiri atas sel dan bahwa semua aspek fungsi tubuh tumbuhan pada dasarnya merupakan manifestasi aktivitas sel.^[18] Ia juga menyatakan pentingnya nukleus (yang ditemukan Robert Brown pada tahun 1831) dalam fungsi dan pembentukan sel, namun ia salah mengira bahwa sel terbentuk dari nukleus.^[16][19] Pada tahun 1839, Theodor Schwann, yang setelah berdiskusi dengan Schleiden menyadari bahwa ia pernah mengamati nukleus sel hewan sebagaimana Schleiden mengamatinya pada tumbuhan, menyatakan bahwa semua bagian tubuh hewan juga tersusun atas sel. Menurutnya, prinsip universal pembentukan berbagai bagian tubuh semua organisme adalah pembentukan sel.^[18]
Yang kemudian memerinci teori sel sebagaimana yang dikenal dalam bentuk modern ialah Rudolf Virchow, seorang ilmuwan Jerman lainnya. Pada mulanya ia sependapat dengan Schleiden mengenai pembentukan sel. Namun, pengamatan mikroskopis atas berbagai proses patologis membuatnya menyimpulkan hal yang sama dengan yang telah disimpulkan oleh Robert Remak dari pengamatannya terhadap sel darah merah dan embrio, yaitu bahwa sel berasal dari sel lain melalui pembelahan sel. Pada tahun 1855, Virchow menerbitkan makalahnya yang memuat motonya yang terkenal, omnis cellula e cellula (semua sel berasal dari sel).^[20][21]

Perkembangan biologi sel

Antara tahun 1875 dan 1895, terjadi berbagai penemuan mengenai fenomena seluler dasar, seperti mitosis, meiosis, dan fertilisasi, serta berbagai organel penting, seperti mitokondria, kloroplas, dan badan Golgi.^[22] Lahirlah bidang yang mempelajari sel, yang saat itu disebut sitologi.
Perkembangan teknik baru, terutama fraksinasi sel dan mikroskopi elektron, memungkinkan sitologi dan biokimia melahirkan bidang baru yang disebut biologi sel.^[23] Pada tahun 1960, perhimpunan ilmiah American Society for Cell Biology didirikan di New York, Amerika Serikat, dan tidak lama setelahnya, jurnal ilmiah Journal of Biochemical and Biophysical Cytology berganti nama menjadi Journal of Cell Biology.^[24] Pada akhir dekade 1960-an, biologi sel telah menjadi suatu disiplin ilmu yang mapan, dengan perhimpunan dan publikasi ilmiahnya sendiri serta memiliki misi mengungkapkan mekanisme fungsi organel sel.^[25]

Struktur

Semua sel dibatasi oleh suatu membran yang disebut membran plasma, sementara daerah di dalam sel disebut sitoplasma.^[26] Setiap sel, pada tahap tertentu dalam hidupnya, mengandung DNA sebagai materi yang dapat diwariskan dan mengarahkan aktivitas sel tersebut.^[27] Selain itu, semua sel memiliki struktur yang disebut ribosom yang berfungsi dalam pembuatan protein yang akan digunakan sebagai katalis pada berbagai reaksi kimia dalam sel tersebut.^[5]
Setiap organisme tersusun atas salah satu dari dua jenis sel yang secara struktur berbeda: sel prokariotik atau sel eukariotik. Kedua jenis sel ini dibedakan berdasarkan posisi DNA di dalam sel; sebagian besar DNA pada eukariota terselubung membran organel yang disebut nukleus atau inti sel, sedangkan prokariota tidak memiliki nukleus. Hanya bakteri dan arkea yang memiliki sel prokariotik, sementara protista, tumbuhan, jamur, dan hewan memiliki sel eukariotik.^[7]

Sel prokariota

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Prokariota

Gambaran umum sel prokariota.

Pada sel prokariota (dari bahasa Yunani, pro, 'sebelum' dan karyon, 'biji'), tidak ada membran yang memisahkan DNA dari bagian sel lainnya, dan daerah tempat DNA terkonsentrasi di sitoplasma disebut nukleoid.^[7] Kebanyakan prokariota merupakan organisme uniseluler dengan sel berukuran kecil (berdiameter 0,7–2,0 µm dan volumenya sekitar 1 µm³) serta umumnya terdiri dari selubung sel, membran sel, sitoplasma, nukleoid, dan beberapa struktur lain.^[28]
Hampir semua sel prokariotik memiliki selubung sel di luar membran selnya. Jika selubung tersebut mengandung suatu lapisan kaku yang terbuat dari karbohidrat atau kompleks karbohidrat-protein, peptidoglikan, lapisan itu disebut sebagai dinding sel. Kebanyakan bakteri memiliki suatu membran luar yang menutupi lapisan peptidoglikan, dan ada pula bakteri yang memiliki selubung sel dari protein. Sementara itu, kebanyakan selubung sel arkea berbahan protein, walaupun ada juga yang berbahan peptidoglikan. Selubung sel prokariota mencegah sel pecah akibat tekanan osmotik pada lingkungan yang memiliki konsentrasi lebih rendah daripada isi sel.^[29]
Sejumlah prokariota memiliki struktur lain di luar selubung selnya. Banyak jenis bakteri memiliki lapisan di luar dinding sel yang disebut kapsul yang membantu sel bakteri melekat pada permukaan benda dan sel lain. Kapsul juga dapat membantu sel bakteri menghindar dari sel kekebalan tubuh manusia jenis tertentu. Selain itu, sejumlah bakteri melekat pada permukaan benda dan sel lain dengan benang protein yang disebut pilus (jamak: pili) dan fimbria (jamak: fimbriae). Banyak jenis bakteri bergerak menggunakan flagelum (jamak: flagela) yang melekat pada dinding selnya dan berputar seperti motor.^[30]
Prokariota umumnya memiliki satu molekul DNA dengan struktur lingkar yang terkonsentrasi pada nukleoid. Selain itu, prokariota sering kali juga memiliki bahan genetik tambahan yang disebut plasmid yang juga berstruktur DNA lingkar. Pada umumnya, plasmid tidak dibutuhkan oleh sel untuk pertumbuhan meskipun sering kali plasmid membawa gen tertentu yang memberikan keuntungan tambahan pada keadaan tertentu, misalnya resistansi terhadap antibiotik.^[31]
Prokariota juga memiliki sejumlah protein struktural yang disebut sitoskeleton, yang pada mulanya dianggap hanya ada pada eukariota.^[32] Protein skeleton tersebut meregulasi pembelahan sel dan berperan menentukan bentuk sel.^[33]

Sel eukariota

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Eukariota

Gambaran umum sel tumbuhan.

Gambaran umum sel hewan.

Tidak seperti prokariota, sel eukariota (bahasa Yunani, eu, 'sebenarnya' dan karyon) memiliki nukleus. Diameter sel eukariota biasanya 10 hingga 100 µm, sepuluh kali lebih besar daripada bakteri. Sitoplasma eukariota adalah daerah di antara nukleus dan membran sel. Sitoplasma ini terdiri dari medium semicair yang disebut sitosol, yang di dalamnya terdapat organel-organel dengan bentuk dan fungsi terspesialisasi serta sebagian besar tidak dimiliki prokariota.^[7] Kebanyakan organel dibatasi oleh satu lapis membran, namun ada pula yang dibatasi oleh dua membran, misalnya nukleus.
Selain nukleus, sejumlah organel lain dimiliki hampir semua sel eukariota, yaitu (1) mitokondria, tempat sebagian besar metabolisme energi sel terjadi; (2) retikulum endoplasma, suatu jaringan membran tempat sintesis glikoprotein dan lipid; (3) badan Golgi, yang mengarahkan hasil sintesis sel ke tempat tujuannya; serta (4) peroksisom, tempat perombakan asam lemak dan asam amino. Lisosom, yang menguraikan komponen sel yang rusak dan benda asing yang dimasukkan oleh sel, ditemukan pada sel hewan, tetapi tidak pada sel tumbuhan. Kloroplas, tempat terjadinya fotosintesis, hanya ditemukan pada sel-sel tertentu daun tumbuhan dan sejumlah organisme uniseluler. Baik sel tumbuhan maupun sejumlah eukariota uniseluler memiliki satu atau lebih vakuola, yaitu organel tempat menyimpan nutrien dan limbah serta tempat terjadinya sejumlah reaksi penguraian.^[34]
Jaringan protein serat sitoskeleton mempertahankan bentuk sel dan mengendalikan pergerakan struktur di dalam sel eukariota.^[34] Sentriol, yang hanya ditemukan pada sel hewan di dekat nukleus, juga terbuat dari sitoskeleton.^[35]
Dinding sel yang kaku, terbuat dari selulosa dan polimer lain, mengelilingi sel tumbuhan dan membuatnya kuat dan tegar. Fungi juga memiliki dinding sel, namun komposisinya berbeda dari dinding sel bakteri maupun tumbuhan.^[34] Di antara dinding sel tumbuhan yang bersebelahan terdapat saluran yang disebut plasmodesmata.^[36]

ipa (sel-sel)

Dalam biologi, sel adalah kumpulan materi paling sederhana yang dapat hidup dan merupakan unit penyusun semua makhluk hidup.^[1][2] Sel mampu melakukan semua aktivitas kehidupan dan sebagian besar reaksi kimia untuk mempertahankan kehidupan berlangsung di dalam sel.^[3][4] Kebanyakan makhluk hidup tersusun atas sel tunggal,^[5] atau disebut organisme uniseluler, misalnya bakteri dan ameba. Makhluk hidup lainnya, termasuk tumbuhan, hewan, dan manusia, merupakan organisme multiseluler yang terdiri dari banyak tipe sel terspesialisasi dengan fungsinya masing-masing.^[1] Tubuh manusia, misalnya, tersusun atas lebih dari 10¹³ sel.^[5] Namun demikian, seluruh tubuh semua organisme berasal dari hasil pembelahan satu sel. Contohnya, tubuh bakteri berasal dari pembelahan sel bakteri induknya, sementara tubuh tikus berasal dari pembelahan sel telur induknya yang sudah dibuahi.
Sel-sel pada organisme multiseluler tidak akan bertahan lama jika masing-masing berdiri sendiri.^[1] Sel yang sama dikelompokkan menjadi jaringan, yang membangun organ dan kemudian sistem organ yang membentuk tubuh organisme tersebut. Contohnya, sel otot jantung membentuk jaringan otot jantung pada organ jantung yang merupakan bagian dari sistem organ peredaran darah pada tubuh manusia. Sementara itu, sel sendiri tersusun atas komponen-komponen yang disebut organel.^[6]
Sel terkecil yang dikenal manusia ialah bakteri Mycoplasma dengan diameter 0,0001 sampai 0,001 mm,^[7] sedangkan salah satu sel tunggal yang bisa dilihat dengan mata telanjang ialah telur ayam yang belum dibuahi. Akan tetapi, sebagian besar sel berdiameter antara 1 sampai 100 µm (0,001–0,1 mm) sehingga hanya bisa dilihat dengan mikroskop.^[8] Penemuan dan kajian awal tentang sel memperoleh kemajuan sejalan dengan penemuan dan penyempurnaan mikroskop pada abad ke-17. Robert Hooke pertama kali mendeskripsikan dan menamai sel pada tahun 1665 ketika ia mengamati suatu irisan gabus (kulit batang pohon ek) dengan mikroskop yang memiliki perbesaran 30 kali.^[4] Namun demikian, teori sel sebagai unit kehidupan baru dirumuskan hampir dua abad setelah itu oleh Matthias Schleiden dan Theodor Schwann. Selanjutnya, sel dikaji dalam cabang biologi yang disebut biologi sel.

Sel selaput penyusun umbi bawang bombai (Allium cepa) dilihat dengan mikroskop cahaya. Tampak dinding sel yang membentuk "ruang-ruang" dan inti sel berupa noktah di dalam setiap ruang (perbesaran 400 kali pada berkas aslinya).

cara membuat robot sederhana

Kali ini kita akan share cara sederhana untuk membuat robot yaitu cara membuat robot dengan menggunakan bahan-bahan yang sederhana, cara cepat membuat robot dengan menggunakan alat-alat yang ada & cara membuat robot dengan limbah-limbah elektronik disekitar kita.

Okel langsung saja, bahan dan alat-alat yang perlu dipersiapkan adalah:

1. Tempat Battre ukuran 2 battre (Battre Holder) 1 buah, bisa dibeli di toko elektronik dengan harga Rp. 1000
2. SPDT Switch/Micro Switch 2 buah, bisa dibeli di toko elektronik dengan harga Rp. 1500 (2 buah Rp. 3000)
3. Klip kertas secukupnya
4. Konektor terminal kabel (bisa juga tidak menggunakannya)
5. Dinamo (motor) mainan 2 buah, bisa kita dapatkan dari mainan yang rusak seperti mini 4WD (tamiya). Tapi dengan catatan dinamotor tersebut masih berfungsi/berputar/tidak rusak.

Langkah Pertama:
Letakan kedua SPDT Switch di atas tempat battre, kemudian dilem menggunakan lem power (1).

• Setelah itu kaki SPDT Switch paling atas kedua-duanya saling menyentuh kemudian kita solder.
• Berikutnya kaki tengah kedua-duanya kita sambung dengan kawat lalu di solder.
• Tempelkan kedua dinamo pada samping tempat battre menggunakan lem power atau lem bakar, menempelkannya agak miring.

Lihat gambar dibawah ini:


Langkah Kedua:
Hubungkan kaki paling bawah SPDT Switch kiri dengan kaki dinamo bagian kiri, begitu juga dengan bagian kanan dengan menggunakan kawat lalu disolder:

• Setelah itu hubungkan kaki dinamo bagian kiri dengan kaki dinamo bagian kanan menggunakan kabel

Lihat gambar dibawah ini:


Langkah Ketiga:
Sambungkan kabel dari dinamo kebagian belakang tempat battre dengan cara di solder, jangan terlalu lama menyoldernya karena akan mengakibatkan plastik tempat battre meleleh, lakukan dengan cepat

• Setelah itu sambungkan kabel merah tempat battre ke kaki atas SPDT Switch dan kabel hitam tempat battre ke kaki tengah SPDT Switch dengan cara di solder

Lihat gambar berikut:



Langkah Keempat:
Buat roda bagian belakang dengan menggunakan klip caranya klip diluruskan kemudian dilipat menggunakan tang dan masukan klip tersebut kedalam lubang butiran kemudian tempelkan dibagian belakang tempat battre dengan menggunakan lem. Lihat gambar:


Langkah Kelima:
Buat antena dengan menggunakan klip kertas, caranya klip tersebut kita luruskan dengan tang, setelah lurus kita lengkungkan perlahan-lahan. Setelah itu kita masukan klip yang sudah dilengkungkan kedalam konektor terminal jepit dengan tang agar kencang

• Masukan kedalam besi SPDT Switch
• Bisa juga tidak memakai konektor terminal langsung di lem klip kertasnya ke SPDT menggunakan lem power

Lihat gambar berikut:



Langkah ke enam:
Buat badan robot dengan menggunakan tutup botol plastik, bisa di cat tutup botol plastik tersebut sesuai dengan warnanya (misalkan kumbang). Lihat gambar berikut ini:



Langkah Ketujuh:
Selesai..
Mudahkan, memang mudah asalkan ada kemauan. Sekarang ayo kita mainkan pasti sangat menyenangkan, robot akan berjalan dan ketika antena menyentuh dinding atau penghalang maka robot kumbang tersebut akan membelokan arahnya, menghindari penghalang tersebut. Wuih, seru robotnya bisa bermanuver .

ips (globe)

Globe
GLOBE adalah tiruan bola bumi dalam bentuk yang diperkecil.


PENGGUNAAN GLOBE
a. Untuk menunjukkan bentuk bola bumi yang sebenarnya.
b. Untuk menunjukkan sistem garis bujur dan garis lintang.
c. Globe dibantu dengan media lain dapat digunakan untuk menunjukkan proses gerhana matahari dan gerhana bulan.
d. Untuk menghitung pembaian daerah waktu di bumi berdasarkan garis bujurnya.
e. Untuk memperagakan terjadinya siang dan malam

KEDUDUKAN GLOBE
Kedudukan globe condong 66 1/2 derajat terhadap bidang datar.

SKETSA
SKETSA adalah sebuah gambaran kasar yang menunjukkan sebuah wilayah dari suatu peta.

Unsur- unsur dalam sketsa adalah sebagai berikut:
1. Land mark : bangunan atau benda yang terlihat selama pengamatan.
2. Path : Jalan yang menghubungkan satu tempat ke tempat lain.
3. Node : Titik temu antara jalur jalan, contohnya perempatan dan pertigaan.
4. Edges : Batas wilayah yang membedakan antara wilayah yang satu dengan yang lain, contohnya daerah yang di batasi sungai, pagar, dan lain-lain.
5. Distric : Wilayah seragam yang berbeda adri wilayah yang lain, contohnya pusat perdagangan atau perkantoran.

KONDISI GEOGRAFIS INDONESIA
1. LETAK
a. Indonesia merupakan salah satu negara yang berlokasi di benua Asia atau di kawasan Asia Tenggara
b. Indonesia memiliki batas:
~ Utara : malaysia, singapura, Filiphina, selat malaka, laut cina selatan, samudera pasifik.
~ barat : samudera hindia.
~ selatan : Australia, timor leste, samudra hindia, laut arafuru.
~ Timur : Papua Nugini.
c. Indonesia merupakan negara kepulauan (archipelago) dengan jumlah pulau besar dan kecil mencapai 17.508 buah.
Letak Geografis
adalah letak suatu wilayah atau daerah dilihat dari kenyataan di permukaan bumi.
Menurut letak geografisnya indonesia terletak:
"between asia continental and australia continental and between pasific ocean an hindia ocean"
Letak Astronomi
adalah letak suatu negara yang dilihat dari garis lintang dan garis bujur
Menurut letak astronomisnya indonesia terletak di
"6 derajat LU sampai dengan 11 derajat LS  dan 95 derajatBT sampai dengan 141 derajatBT"
Letak Geologi
adalah letak suatu daerah di lihat dari jenis batuan yang ada di prmukaan bumi.
Menurut letak geologinya indonesia terletak di antara dua jalur pegunungan muda:
"sebelah barat dilewati sirkum mediteran dan sebelah timur dilewati sirkum pasific"

ips (atlas)

ATLAS

Atlas adalah kumpulan peta dalam bentuk buku dan disusun secara sistematis.
~ Komponen Atlas:

• Judul atlas : judul mencerminkan isi atlas.
• Tahun Pembuatan atlas 
• Legenda : yaitu kolom keterangan dari simbol-simbol yang terdapat di peta.
• Daftar isi : merupakan petunjuk isi atlas secara urut dari tiap-tiap judul peta yang di muat dalam atlas
• indeks : indeks dibuat untuk memudahkan mencari nama tempat dalam atlas karena di lengkapi dengan nomor halaman, kolom dan baris, serta disusun berdasarkan abjad.daftar indeks yaitu daftar nama geografi yang ada pada atlas seperti nama sungai, kota, gunung dan lain-lain. Berikut adalah contoh daftar indeks pada peta.a. Bandung, Jawa Barat B318 artinya, KotaBandung terletak di Provinsi Jawa Barat pada atlas halaman 18 baris 3 kolom D. Jika kalian akan mencari Kota Bandung pada indeks, maka carilah kelompok kota yang berabjad B. Cianjur, Jawa Barat C319, artinya Kota Cianjur terletak di Propinsi Jawa Barat pada atlas halaman 19 baris 3 kolom C.

~ Jenis Atlas :

1. Berdasarkan Wilayah

>. Atlas Semesta : atlas yang di buat untuk menyajikan informasi keadaan alam semesta kaitanya dengan peta langit, rasi bintang, galaksi, atau susunan tata surya.

>. Atlas dunia ; atlas yang dibuat untuk menggambarkan keadaan dunia seutuhnya yang mencangkup benua, samudra, laut, pulau, atau kepulauan.

>.Atlas nasional : atlas yang berisikan peta-peta yang berorientasi pada negara pembuatnya, contohnya atlas indonesia berisi tentang semua wilayah indonesia.

>.Atlas regional : atlas yang menggambarkan aspek ke khususan bagian suatu negara.

>.Atlas kota ; atlas yang memuat tentang kota-kota

2. Berdasarkan isi

>. Atlas umum: atlas yang berisi peta-peta topografi atau peta umum yang menyajikan data bersifat umum dan memuat semua aspek geografi.

>. Atlas tematik : Atlas yang berisi peta-peta tematik.

ips (peta)

Materi IPS kelas 7 semester genap

1. Pengetian Peta

Peta adalah gambar wilayah permukaan bumi dengan berbagai penampakannya pada suatu bidang datar yang diperkecil menggunakan skala tertentu.

Map is a graphic of the earth's surface with various phenomena/features usually on a plane surface and at an established scale.

2. Fungsi Peta

• Penunjuk Arah, letak, luas, jarak, dan bentuk permukaan bumi
• Alat informasi
• Alat pembelajaran

3. Komponen Peta ( Components of map)

a. Judul (title)

   Title of map contains theme/topic and described area.

b. Skala Peta (scale)

   Scale of map is the ratio of a single unit of distance on the map to the corresponding distance on the ground.

c. Simbol ( symbol)

   Symbol of map is conventional signs on the map representing the condition of real object on the map.

d. penunjuk arah ( orientation)

e. Legenda ( legend)

   Legend is an explanatory table or list of the symbols appearing on a map or chart.

f. Garis Astronomis ( astronomic line)

   Astronomic line is a line that shows coordinate longitude (garis bujur) and latitude (garis lintang)  

g. Garis tepi ( marginal line of map)

h. inset

    if you see on the map a small map inserted or put in the corner of a main map is known as inset.

i. Sumber dan tahun pembuatan peta (publisher and date)

4. JENIS PETA

a. berdasarkan isi peta

- peta umum (general map) dan peta khusus ( thematic map)

• peta umum adalah peta yang menggambarkan segala penampakan yang ada di permukaan bumi. contohnya peta pulau sumatera 
• peta khusus adalah peta yang menggambarkan penampakan tertentu (khusus) di permukaan bumi, contohnya peta persebaran fauna di indonesia.

b. berdasarkan Objek peta

• Peta dinamis, yaitu peta yang menggambarkan objek yang tidak tetap atau selalu berubah, contohnya: peta kepadatan penduduk.
• Peta stationer, yaitu peta yang menggambarkan objek yang tetap, contohnya peta negara, provinsi.

c. Berdasarkan bentuk peta.

• Peta Datar, yaitu peta yang dibuat pada bidang datar seperti kertas, ataupun triplek. Perbedaan relief dipermukaan bumi pada peta ini digambarkan dengan perbedaan simbol warna.
• Peta Timbul, yaitu peta yang dibuat berdasarkan bentuk permukaan bumi yang sebenarnya, relief permukaan bumi dibuat seperti bentuk aslinya.
• Peta Digital, peta yang dibuat dengan program komputer yang ditampilkan di monitor.

d. Berdasarkan Skala Peta.

• Peta Kadaster, skala 1:100- 1: 5.000
• Peta Skala Besar, Skala 1: 5.000- 1: 250.000
• Peta skala sedang, skala 1: 250.000 - 1: 500.000
• Peta skala kecil, skala 1: 500.000- 1: 1000.000
• Peta skala geografi, skala lebih dr 1: 1000.000

5. Skala Peta 

skala adalah perbandingan jarak pada peta dengan jarak sesungguhnya di lapangan.
Jenis Skala:

• Skala Angka: perbandingan jarak di peta dengan jarak sebenarnya dalam bentuk angka sederhana. contohnya: 1: 600.000.
• Skala Tulisan : skala yang di jelaskan dengan tulisan. contohnya: 1 inch to two miles ( artinya 1 inci dipeta mewakili 2mil di lapangan.
• Skala Grafik atau garis.

Lembaga-lembaga yang memiliki tugas membuat peta

di antaranya adalah.

a. Badan Koordinasi Survei dan Pemetaan Nasional (Bakorsultanal).

b. Jawatan Topografi Angkatan Darat (Jantop TNI AD)

c. Badan Pertanahan Nasional (BPN).

asal-usul danau toba

Hari ini saya lagi pengen banget nulis and cerita'in kembali tentang cerita - cerita rakyat yang ada di kota - kota kita.Bukannya dengan menghargai cerita rakyat itu yang membuat adat istiadat budaya dan keanekaragaman yang ada di negeri kita tercinta ini bisa tetap lestari kan guys,So ayuk bareng saya simak cerita tentang Asal usul Danau Toba ini ya teman :

Alkisah berawal Di wilayah Sumatera hiduplah seorang petani yang sangat rajin bekerja. Ia hidup sendiri sebatang kara. Setiap hari ia bekerja menggarap lading dan mencari ikan dengan tidak mengenal lelah. Hal ini dilakukannya untuk memenuhi kebutuhannya sehari-hari.

Pada suatu hari petani tersebut pergi ke sungai di dekat tempat tinggalnya, ia bermaksud mencari ikan untuk lauknya hari ini. Dengan hanya berbekal sebuah kail, umpan dan tempat ikan, ia pun langsung menuju ke sungai. Setelah sesampainya di sungai, petani tersebut langsung melemparkan kailnya. Sambil menunggu kailnya dimakan ikan, petani tersebut berdoa,“Ya Alloh, semoga aku dapat ikan banyak hari ini”. Beberapa saat setelah berdoa, kail yang dilemparkannya tadi nampak bergoyang-goyang. Ia segera menarik kailnya. Petani tersebut sangat senang sekali, karena ikan yang didapatkannya sangat besar dan cantik sekali.
Setelah beberapa saat memandangi ikan hasil tangkapannya, petani itu sangat terkejut. Ternyata ikan yang ditangkapnya itu bisa berbicara. “Tolong aku jangan dimakan Pak!! Biarkan aku hidup”, teriak ikan itu. Tanpa banyak Tanya, ikan tangkapannya itu langsung dikembalikan ke dalam air lagi. Setelah mengembalikan ikan ke dalam air, petani itu bertambah terkejut, karena tiba-tiba ikan tersebut berubah menjadi seorang wanita yang sangat cantik.

“Jangan takut Pak, aku tidak akan menyakiti kamu”, kata si ikan. “Siapakah kamu ini? Bukankah kamu seekor ikan?, Tanya petani itu. “Aku adalah seorang putri yang dikutuk, karena melanggar aturan kerajaan”, jawab wanita itu. “Terimakasih engkau sudah membebaskan aku dari kutukan itu, dan sebagai imbalannya aku bersedia kau jadikan istri”, kata wanita itu. Petani itupun setuju. Maka jadilah mereka sebagai suami istri. Namun, ada satu janji yang telah disepakati, yaitu mereka tidak boleh menceritakan bahwa asal-usul Puteri dari seekor ikan. Jika janji itu dilanggar maka akan terjadi petaka dahsyat.

Setelah beberapa lama mereka menikah, akhirnya kebahagiaan Petani dan istrinya bertambah, karena istri Petani melahirkan seorang bayi laki-laki. Anak mereka tumbuh menjadi anak yang sangat tampan dan kuat, tetapi ada kebiasaan yang membuat heran semua orang. Anak tersebut selalu merasa lapar, dan tidak pernah merasa kenyang. Semua jatah makanan dilahapnya tanpa sisa.

Hingga suatu hari anak petani tersebut mendapat tugas dari ibunya untuk mengantarkan makanan dan minuman ke sawah di mana ayahnya sedang bekerja. Tetapi tugasnya tidak dipenuhinya. Semua makanan yang seharusnya untuk ayahnya dilahap habis, dan setelah itu dia tertidur di sebuah gubug. Pak tani menunggu kedatangan anaknya, sambil menahan haus dan lapar. Karena tidak tahan menahan lapar, maka ia langsung pulang ke rumah. Di tengah perjalanan pulang, pak tani melihat anaknya sedang tidur di gubug. Petani tersebut langsung membangunkannya. “Hey, bangun!, teriak petani itu.

Setelah anaknya terbangun, petani itu langsung menanyakan makanannya. “Mana makanan buat ayah?”, Tanya petani. “Sudah habis kumakan”, jawab si anak. Dengan nada tinggi petani itu langsung memarahi anaknya. "Anak tidak tau diuntung ! Tak tahu diri! Dasar anak ikan!," umpat si Petani tanpa sadar telah mengucapkan kata pantangan dari istrinya.
Setelah petani mengucapkan kata-kata tersebut, seketika itu juga anak dan istrinya hilang lenyap tanpa bekas dan jejak. Dari bekas injakan kakinya, tiba-tiba menyemburlah air yang sangat deras. Air meluap sangat tinggi dan luas sehingga membentuk sebuah telaga. Dan akhirnya membentuk sebuah danau. Danau itu akhirnya dikenal dengan nama Danau Toba.

3 cara agar tidak mengantuk saat belajar

Sering nih bagi para pelajar kalau kita lagi belajar di sekolah pastinya harus serius dan tetap fresh otak saat belajar agar kita mudah dalam menimba ilmu yang di kasih guru kepada kita,namun yang gk enaknya kalau kita sedang belajar di kelas kalau udah siang-siang nya bakalan ngantuk dan capek wihh, dh pastinya males tuh belajar.
nah saya akan memberikan tips-tips kepada kalian semua para pelajar agar tetap Fresh di saat sedang belajar dan tidak ngantuk yakni :

1.Usahakan kalau sarapan pagi jangan banyak-banyak makan itu bakalan membuat kalian kekenyangan dan pastinya ngantuk dong, jadi usahakan makan sedikit-sedikit saja.
2.bila tidur malam jangan terlalu larut malam nanti efeknya ngantuk di pagi hari dan ngantuk muluuuu. so tidur nya jangan larut malam kali yahh.
3.Serin-sering aktif di saat belajar biar semangat dan gk mudah bosan tentunya mengantuk dong hehehe.

Tips ini sangat berguna bagi para pelajar kalian semua, selamat mencoba

artikel robbot

Power source

Saat ini sebagian besar (lead-acid) baterai yang digunakan sebagai sumber listrik. Banyak jenis baterai dapat digunakan sebagai sumber daya untuk robot. Mereka berkisar dari baterai asam timbal yang aman dan memiliki umur pakai yang relatif panjang tapi agak berat untuk kadmium baterai perak yang jauh lebih kecil dalam volume dan saat ini jauh lebih mahal. Merancang robot bertenaga baterai perlu mempertimbangkan faktor-faktor seperti keamanan seumur hidup, siklus dan berat. Generator, sering beberapa jenis mesin pembakaran internal, juga dapat digunakan. Namun, desain seperti sering mekanis kompleks dan membutuhkan bahan bakar, membutuhkan disipasi panas dan relatif berat. Sebuah menambatkan menghubungkan robot untuk power supply akan menghapus catu daya dari robot seluruhnya. Ini memiliki keuntungan dari menghemat berat dan ruang dengan memindahkan semua pembangkit listrik dan komponen penyimpanan di tempat lain. Namun, desain ini tidak datang dengan kelemahan terus-menerus memiliki kabel yang terhubung ke robot, yang dapat sulit untuk mengelola [15] Potensi sumber daya bisa:

     pneumatik (gas terkompresi)
     hidrolika (cairan)
     penyimpanan energi roda gila
     organik sampah (melalui pencernaan anaerobik)
     kotoran (manusia, hewan); mungkin menarik dalam konteks militer sebagai kotoran kelompok tempur kecil dapat digunakan kembali untuk kebutuhan energi dari asisten robot (lihat proyek Slingshot DEKA ini mesin Stirling tentang bagaimana sistem akan beroperasi).

 

Actuation

Sebuah kaki robot didukung oleh otot udara

Aktuator adalah seperti "otot" dari robot, bagian-bagian yang mengubah energi disimpan ke dalam gerakan. Sejauh aktuator yang paling populer adalah motor listrik yang berputar roda atau gigi, dan aktuator linier yang mengendalikan robot industri di pabrik-pabrik. Tapi ada beberapa kemajuan terbaru dalam jenis alternatif aktuator, didukung oleh listrik, bahan kimia, atau udara.

Electric motors

 Sebagian besar robot menggunakan motor listrik, sering disikat dan brushless DC motor di robot portable atau AC motor di robot industri dan mesin CNC. Motor ini sering disukai dalam sistem dengan beban lebih ringan, dan di mana bentuk dominan dari gerak rotasi.

 

Linear actuators

 Berbagai jenis aktuator linier bergerak masuk dan keluar bukan dengan berputar, dan sering memiliki perubahan arah yang cepat, terutama ketika pasukan yang sangat besar yang diperlukan seperti dengan robotika industri. Mereka biasanya didukung oleh udara terkompresi (pneumatik aktuator) atau minyak (aktuator hidrolik).

 

Series elastic actuators

 A spring can be designed as part of the motor actuator, to allow improved force control. It has been used in various robots, particularly walking humanoid robots.^[16]

 

Air muscles

Main article: Pneumatic artificial muscles

Pneumatic artificial muscles, also known as air muscles, are special tubes that contract (typically up to 40%) when air is forced inside them. They have been used for some robot applications.^[17][18]

Muscle wire

Main article: Shape memory alloy

Muscle wire, also known as Shape Memory Alloy, Nitinol or Flexinol Wire, is a material that contracts slightly (typically under 5%) when electricity runs through it. They have been used for some small robot applications.^[19][20]

Electroactive polymers

Main article: Electroactive polymers

EAPs or EPAMs are a new plastic material that can contract substantially (up to 380% activation strain) from electricity, and have been used in facial muscles and arms of humanoid robots,^[21] and to allow new robots to float,^[22] fly, swim or walk.^[23]

Piezo motors

Main article: Piezoelectric motor

Recent alternatives to DC motors are piezo motors or ultrasonic motors. These work on a fundamentally different principle, whereby tiny piezoceramic elements, vibrating many thousands of times per second, cause linear or rotary motion. There are different mechanisms of operation; one type uses the vibration of the piezo elements to walk the motor in a circle or a straight line.^[24] Another type uses the piezo elements to cause a nut to vibrate and drive a screw. The advantages of these motors are nanometer resolution, speed, and available force for their size.^[25] These motors are already available commercially, and being used on some robots.^[26][27]

Elastic nanotubes

Further information: Nanotube

Elastic nanotubes are a promising artificial muscle technology in early-stage experimental development. The absence of defects in carbon nanotubes enables these filaments to deform elastically by several percent, with energy storage levels of perhaps 10 J/cm³ for metal nanotubes. Human biceps could be replaced with an 8 mm diameter wire of this material. Such compact "muscle" might allow future robots to outrun and outjump humans.^[28]

Sensing

Main article: Robotic sensing

Sensors allow robots to receive information about a certain measurement of the environment, or internal components. This is essential for robots to perform their tasks, and act upon any changes in the environment to calculate the appropriate response. They are used for various forms of measurements, to give the robots warnings about safety or malfunctions, and to provide real time information of the task it is performing.

Touch

Main article: Tactile sensor

Current robotic and prosthetic hands receive far less tactile information than the human hand. Recent research has developed a tactile sensor array that mimics the mechanical properties and touch receptors of human fingertips.^[29][30] The sensor array is constructed as a rigid core surrounded by conductive fluid contained by an elastomeric skin. Electrodes are mounted on the surface of the rigid core and are connected to an impedance-measuring device within the core. When the artificial skin touches an object the fluid path around the electrodes is deformed, producing impedance changes that map the forces received from the object. The researchers expect that an important function of such artificial fingertips will be adjusting robotic grip on held objects.
Scientists from several European countries and Israel developed a prosthetic hand in 2009, called SmartHand, which functions like a real one—allowing patients to write with it, type on a keyboard, play piano and perform other fine movements. The prosthesis has sensors which enable the patient to sense real feeling in its fingertips.^[31]

Vision

Main article: Computer vision

Computer vision is the science and technology of machines that see. As a scientific discipline, computer vision is concerned with the theory behind artificial systems that extract information from images. The image data can take many forms, such as video sequences and views from cameras.
In most practical computer vision applications, the computers are pre-programmed to solve a particular task, but methods based on learning are now becoming increasingly common.
Computer vision systems rely on image sensors which detect electromagnetic radiation which is typically in the form of either visible light or infra-red light. The sensors are designed using solid-state physics. The process by which light propagates and reflects off surfaces is explained using optics. Sophisticated image sensors even require quantum mechanics to provide a complete understanding of the image formation process. Robots can also be equipped with multiple vision sensors to be better able to compute the sense of depth in the environment. Like human eyes, robots' "eyes" must also be able to focus on a particular area of interest, and also adjust to variations in light intensities.
There is a subfield within computer vision where artificial systems are designed to mimic the processing and behavior of biological systems, at different levels of complexity. Also, some of the learning-based methods developed within computer vision have their background in biology.

Other

Other common forms of sensing in robotics use LIDAR, RADAR and SONAR.^{[citation needed]}

Manipulation

KUKA industrial robot operating in a foundry

Further information: Mobile manipulator

Robots need to manipulate objects; pick up, modify, destroy, or otherwise have an effect. Thus the "hands" of a robot are often referred to as end effectors,^[32] while the "arm" is referred to as a manipulator.^[33] Most robot arms have replaceable effectors, each allowing them to perform some small range of tasks. Some have a fixed manipulator which cannot be replaced, while a few have one very general purpose manipulator, for example a humanoid hand.
For the definitive guide to all forms of robot end-effectors, their design, and usage consult the book "Robot Grippers".^[34]

Mechanical grippers

One of the most common effectors is the gripper. In its simplest manifestation it consists of just two fingers which can open and close to pick up and let go of a range of small objects. Fingers can for example be made of a chain with a metal wire run through it.^[35] Hands that resemble and work more like a human hand include the Shadow Hand, the Robonaut hand,^[36] ... Hands that are of a mid-level complexity include the Delft hand.^[37][38] Mechanical grippers can come in various types, including friction and encompassing jaws. Friction jaws use all the force of the gripper to hold the object in place using friction. Encompassing jaws cradle the object in place, using less friction.

Vacuum grippers

Vacuum grippers are very simple astrictive^[39] devices, but can hold very large loads provided the prehension surface is smooth enough to ensure suction.
Pick and place robots for electronic components and for large objects like car windscreens, often use very simple vacuum grippers.

General purpose effectors

Some advanced robots are beginning to use fully humanoid hands, like the Shadow Hand, MANUS,^[40] and the Schunk hand.^[41] These are highly dexterous manipulators, with as many as 20 degrees of freedom and hundreds of tactile sensors.^[42]

Locomotion

Main articles: Robot locomotion and Mobile robot

Rolling robots

Segway in the Robot museum in Nagoya.

For simplicity most mobile robots have four wheels or a number of continuous tracks. Some researchers have tried to create more complex wheeled robots with only one or two wheels. These can have certain advantages such as greater efficiency and reduced parts, as well as allowing a robot to navigate in confined places that a four wheeled robot would not be able to.

Two-wheeled balancing robots

Balancing robots generally use a gyroscope to detect how much a robot is falling and then drive the wheels proportionally in the opposite direction, to counterbalance the fall at hundreds of times per second, based on the dynamics of an inverted pendulum.^[43] Many different balancing robots have been designed.^[44] While the Segway is not commonly thought of as a robot, it can be thought of as a component of a robot, when used as such Segway refer to them as RMP (Robotic Mobility Platform). An example of this use has been as NASA's Robonaut that has been mounted on a Segway.^[45]

One-wheeled balancing robots

Main article: Self-balancing unicycle

A one-wheeled balancing robot is an extension of a two-wheeled balancing robot so that it can move in any 2D direction using a round ball as its only wheel. Several one-wheeled balancing robots have been designed recently, such as Carnegie Mellon University's "Ballbot" that is the approximate height and width of a person, and Tohoku Gakuin University's "BallIP".^[46] Because of the long, thin shape and ability to maneuver in tight spaces, they have the potential to function better than other robots in environments with people.^[47]

Spherical orb robots

Main article: Spherical robot

Several attempts have been made in robots that are completely inside a spherical ball, either by spinning a weight inside the ball,^[48][49] or by rotating the outer shells of the sphere.^[50][51] These have also been referred to as an orb bot ^[52] or a ball bot.^[53][54]

Six-wheeled robots

Using six wheels instead of four wheels can give better traction or grip in outdoor terrain such as on rocky dirt or grass.

Tracked robots

TALON military robots used by the United States Army

Tank tracks provide even more traction than a six-wheeled robot. Tracked wheels behave as if they were made of hundreds of wheels, therefore are very common for outdoor and military robots, where the robot must drive on very rough terrain. However, they are difficult to use indoors such as on carpets and smooth floors. Examples include NASA's Urban Robot "Urbie".^[55]

Walking applied to robots

Walking is a difficult and dynamic problem to solve. Several robots have been made which can walk reliably on two legs, however none have yet been made which are as robust as a human. There has been much study on human inspired walking, such as AMBER lab which was established in 2008 by the Mechanical Engineering Department at Texas A&M University.^[56] Many other robots have been built that walk on more than two legs, due to these robots being significantly easier to construct.^[57][58] Walking robots can be used for uneven terrains, which would provide better mobility and energy efficiency than other locomotion methods. Hybrids too have been proposed in movies such as I, Robot, where they walk on 2 legs and switch to 4 (arms+legs) when going to a sprint. Typically, robots on 2 legs can walk well on flat floors and can occasionally walk up stairs. None can walk over rocky, uneven terrain. Some of the methods which have been tried are:

ZMP Technique

Main article: Zero Moment Point

The Zero Moment Point (ZMP) is the algorithm used by robots such as Honda's ASIMO. The robot's onboard computer tries to keep the total inertial forces (the combination of earth's gravity and the acceleration and deceleration of walking), exactly opposed by the floor reaction force (the force of the floor pushing back on the robot's foot). In this way, the two forces cancel out, leaving no moment (force causing the robot to rotate and fall over).^[59] However, this is not exactly how a human walks, and the difference is obvious to human observers, some of whom have pointed out that ASIMO walks as if it needs the lavatory.^[60][61][62] ASIMO's walking algorithm is not static, and some dynamic balancing is used (see below). However, it still requires a smooth surface to walk on.

Hopping

Several robots, built in the 1980s by Marc Raibert at the MIT Leg Laboratory, successfully demonstrated very dynamic walking. Initially, a robot with only one leg, and a very small foot, could stay upright simply by hopping. The movement is the same as that of a person on a pogo stick. As the robot falls to one side, it would jump slightly in that direction, in order to catch itself.^[63] Soon, the algorithm was generalised to two and four legs. A bipedal robot was demonstrated running and even performing somersaults.^[64] A quadruped was also demonstrated which could trot, run, pace, and bound.^[65] For a full list of these robots, see the MIT Leg Lab Robots page.

Dynamic balancing (controlled falling)

A more advanced way for a robot to walk is by using a dynamic balancing algorithm, which is potentially more robust than the Zero Moment Point technique, as it constantly monitors the robot's motion, and places the feet in order to maintain stability.^[66] This technique was recently demonstrated by Anybots' Dexter Robot,^[67] which is so stable, it can even jump.^[68] Another example is the TU Delft Flame.

Passive dynamics

Main article: Passive dynamics

Perhaps the most promising approach utilizes passive dynamics where the momentum of swinging limbs is used for greater efficiency. It has been shown that totally unpowered humanoid mechanisms can walk down a gentle slope, using only gravity to propel themselves. Using this technique, a robot need only supply a small amount of motor power to walk along a flat surface or a little more to walk up a hill. This technique promises to make walking robots at least ten times more efficient than ZMP walkers, like ASIMO.^[69][70]

Other methods of locomotion

Flying

A modern passenger airliner is essentially a flying robot, with two humans to manage it. The autopilot can control the plane for each stage of the journey, including takeoff, normal flight, and even landing.^[71] Other flying robots are uninhabited, and are known as unmanned aerial vehicles (UAVs). They can be smaller and lighter without a human pilot on board, and fly into dangerous territory for military surveillance missions. Some can even fire on targets under command. UAVs are also being developed which can fire on targets automatically, without the need for a command from a human. Other flying robots include cruise missiles, the Entomopter, and the Epson micro helicopter robot. Robots such as the Air Penguin, Air Ray, and Air Jelly have lighter-than-air bodies, propelled by paddles, and guided by sonar.

Two robot snakes. Left one has 64 motors (with 2 degrees of freedom per segment), the right one 10.

Snaking

Several snake robots have been successfully developed. Mimicking the way real snakes move, these robots can navigate very confined spaces, meaning they may one day be used to search for people trapped in collapsed buildings.^[72] The Japanese ACM-R5 snake robot^[73] can even navigate both on land and in water.^[74]

Skating

A small number of skating robots have been developed, one of which is a multi-mode walking and skating device. It has four legs, with unpowered wheels, which can either step or roll.^[75] Another robot, Plen, can use a miniature skateboard or roller-skates, and skate across a desktop.^[76]

Climbing

Several different approaches have been used to develop robots that have the ability to climb vertical surfaces. One approach mimics the movements of a human climber on a wall with protrusions; adjusting the center of mass and moving each limb in turn to gain leverage. An example of this is Capuchin,^[77] built by Stanford University, California. Another approach uses the specialized toe pad method of wall-climbing geckoes, which can run on smooth surfaces such as vertical glass. Examples of this approach include Wallbot ^[78] and Stickybot.^[79] China's "Technology Daily" November 15, 2008 reported New Concept Aircraft (ZHUHAI) Co., Ltd. Dr. Li Hiu Yeung and his research group have recently successfully developed the bionic gecko robot "Speedy Freelander". According to Dr. Li introduction, this gecko robot can rapidly climbing up and down in a variety of building walls, ground and vertical wall fissure or walking upside down on the ceiling, it is able to adapt on smooth glass, rough or sticky dust walls as well as the various surface of metallic materials and also can automatically identify obstacles, circumvent the bypass and flexible and realistic movements. Its flexibility and speed are comparable to the natural gecko. A third approach is to mimic the motion of a snake climbing a pole^{[citation needed]}.

Swimming (Piscine)

It is calculated that when swimming some fish can achieve a propulsive efficiency greater than 90%.^[80] Furthermore, they can accelerate and maneuver far better than any man-made boat or submarine, and produce less noise and water disturbance. Therefore, many researchers studying underwater robots would like to copy this type of locomotion.^[81] Notable examples are the Essex University Computer Science Robotic Fish,^[82] and the Robot Tuna built by the Institute of Field Robotics, to analyze and mathematically model thunniform motion.^[83] The Aqua Penguin, designed and built by Festo of Germany, copies the streamlined shape and propulsion by front "flippers" of penguins. Festo have also built the Aqua Ray and Aqua Jelly, which emulate the locomotion of manta ray, and jellyfish, respectively.