Perpustakaan Digital ITB

Penelitian soft robot saat ini sedang berkembang pesat karena bahan dasarnya yang mudah untuk beradaptasi dan disesuaikan dengan kebutuhan. Pada bidang medis, soft robot memiliki keunggulan lebih dibandingkan robotika konvensional berbahan keras dari sisi keamanan material, kemiripan dengan struktur biologis, dan gerakan terlihat lebih alami. Penggunaan soft robot sudah banyak digunakan untuk kebutuhan medis seperti tangan bionik, alat rehabilitasi gerakan jari tangan, dan alat untuk endoskopi. Walaupun memiliki banyak keuntungan, soft robot memiliki sistem pengendalian gerakan yang lebih rumit dibandingkan dengan robotika konvensional. Hal tersebut karena soft robot tidak dapat menciptakan gaya gerak yang besar karena material dasarnya yang lunak dan membutuhkan analisis performansi gerakan yang lebih detail. Karena itu, pada penelitian ini dicoba untuk membuat sistem pengendali gerakan soft robot berbasis pneumatik dengan pengendali PID. Target dari penelitian ini adalah dihasilkan sistem kendali yang stabil dan linear sesuai dengan batasan dari komponen-komponen yang digunakan. Desain soft robot yang digunakan memiliki tipe fiber reinforced berbentuk jari dengan bahan dasar resin silikon ECOFLEX 00-30. Identifikasi karakteristik soft robot menunjukkan bahwa sistem aktuator bersifat linear dan marginally stable dalam kondisi open loop antara tekanan dan posisi pergerakan aktuator pada rentang tekanan yang terpisah, yaitu tekanan 0 – 21 KPa dan 21 – 36 KPa. Pengukuran tekanan dilakukan dengan menggunakan sensor tekanan udara analog MPX5500DP. Kemudian, sistem kendali soft robot dibuat dengan menggunakan rangkaian solenoid valve dengan masukan sinyal pulse width modulation (PWM). Pada penelitian ini, digunakan solenoid valve AIRTAC 2/2 dan solenoid valve SMC 3/2. Prinsip utama dari sistem kendali yang dibuat adalah memvariasikan persentase duty cycle masukan sinyal PWM dalam periode tertentu dan melihat nilai tekanan yang keluar dari rangkaian. Pada penelitian ini, digunakan periode sinyal PWM 30 ms. Dengan menggunakan metode identifikasi sistem, didapatkan bahwa sistem solenoid valve AIRTAC 2/2 dan SMC 3/2 yang digunakan merupakan sistem orde 2 yang bersifat linear dan marginally stable dalam kondisi open loop. Dengan menggunakan PID Tuner di aplikasi MATLAB, didapatkan nilai-nilai PID untuk percobaan yang akan diimplementasikan pada mikrokontroler Arduino MEGA 2560. Percobaan sistem kendali dengan pengendali PID menunjukkan bahwa sistem solenoid valve AIRTAC 2/2 mampu memiliki settling time ±3,2 detik pada setpoint tekanan dengan bentuk sinyal step. Sementara itu untuk solenoid valve SMC 3/2 memiliki settling time ±3,76 detik. Selain itu, sistem juga diuji menggunakan setpoint tekanan dalam bentuk sinyal sinusoidal dan segitiga selama 6 menit. Hasil percobaan menunjukkan sistem solenoid valve AIRTAC 2/2 memiliki nilai eror maksimal 4,19 KPa untuk sinyal sinusoidal dan 3,18 KPa untuk sinyal segitiga. Sementara itu, sistem solenoid valve SMC 3/2 memiliki nilai eror maksimal 4,31 KPa untuk sinyal sinusoidal dan 3,64 KPa untuk sinyal segitiga. Karena itu, pada penelitian ini, solenoid valve AIRTAC 2/2 menunjukan performa yang lebih baik dibandingkan dengan solenoid valve SMC 3/2. Kedua sistem juga bersifat marginally stable pada kondisi close loop berdasarkan hasil pengujian.