Article Details

REGULASI COM-ZMP DENGAN KOMPENSASI GRAVITASI DAN KENDALI POSTUR BERDASARKAN STRATEGI RASIO PINGGUL-PERGELANGAN KAKI PADA ROBOT BIPEDAL

Oleh   Riyanto [33215017]
Kontributor / Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Carmadi Machbub;Dr. Ir. Hilwadi Hindersah;Dr. Widyawardana Adiprawita, S.T., M.T.;
Jenis Koleksi : S3-Disertasi
Penerbit : STEI - Teknik Elektro dan Informatika
Fakultas : Sekolah Teknik Elektro dan Informatika (STEI)
Subjek :
Kata Kunci : robot bipedal, regulasi CoM-ZMP, pembangkit pola berjalan, strategi pinggul-pergelangan kaki, estimasi gangguan, fusi sensor
Sumber :
Staf Input/Edit : Irwan Sofiyan  
File : 1 file
Tanggal Input : 2020-01-30 10:49:26

Kemampuan robot berkaki dua untuk berjalan stabil di lingkungan dengan kondisi heterogen menjadi jaminan tambahan bahwa robot berkaki dua mampu beroperasi di lingkungan manusia. Lingkungan manusia merupakan tantangan terbesar bagi robot yang menyerupai manusia, karena lingkungan berjalan manusia memiliki hambatan dan rintangan yang rumit seperti jenis permukaan dan tingkat kemiringan yang sangat heterogen. Tantangan robot berkaki dua yang lain adalah untuk mengatasi adanya gangguan tambahan berupa dorongan maupun tarikan yang disebabkan oleh lingkungan maupun disebabkan karena tugas yang harus dilakukan oleh robot. Regulasi CoM-ZMP merupakan penggunaan posisi pusat massa (CoM) dan titik moment nol (ZMP) pada robot sebagai parameter pembangkit pola berjalan pada robot bipedal, dan selisih hasil pengukuran terhadap nilai referensi yang direncanakan digunakan sebagai parameter kendali keseimbangan robot bipedal selama berjalan. Pada penelitian ini regulasi CoM-ZMP digunakan pada pembangkit pola berjalan RB yang dibangun oleh penulis. Kompensasi gravitasi merupakan pemberian nilai koreksi terhadap dampak dari gravitasi terhadap postur dan gerak berjalan robot bipedal. Perencanaan nilai kompensasi gravitasi dalam penelitian ini dilakukan pada postur berjalan robot bipedal yang telah dibangun, berupa nilai koreksi sudut torso terhadap beban permanen tubuh yang selanjutnya disebut sebagai kompensasi gravitasi jenis 1, dan berupa modifikasi lintasan ayunan kaki dengan melakukan pemutaran lintasan telapak kaki yang berupa fungsi sikloid terhadap sumbu-x untuk menghindari terjadinya penumpukan telapak kaki yang sedang mengayun terhadap telapak kaki yang sedang bertumpu yang disebut sebagai kompensasi gravitasi jenis 2. Kendali postur merupakan pemeliharaan atau pengaturan keseimbangan selama postur statis maupun aktivitas dinamis apa pun untuk menjaga stabilitas dan orientasi. Strategi kendali postur yang digunakan dalam penelitian ini merupakan kombinasi dari strategi pinggul dan pergelangan kaki dengan perbandingan kontribusi sebesar 25% : 75% terhadap gangguan eksternal berupa perubahan tingkat kemiringan permukaan jalan dan penambahan beban tarikan pada torso. Estimasi nilai masukan pada kendali postur memanfaatkan penggabungan sensor- sensor pada robot, yaitu berupa sebuah sensor IMU pada bagian pelvis robot dan sensor posisi yang terdapat pada setiap aktuator robot. Kendali berjalan robot bipedal pada penelitian ini terdiri dari dua sub sistem kendali, yaitu bagian pertama pembangkit pola berjalan yang sekaligus sebagai pengendali keseimbangan dengan regulasi posisi CoM dan ZMP robot, serta bagian kedua berupa kendali postur yang memanfaatkan nilai estimasi kemiringan permukaan jalan sebagai masukan kendali yang diperoleh dengan fusi sensor, dan keluarannya berupa pemberian koreksi pada sendi pinggul dan pergelangan kaki robot pada bidang sagittal dengan rasio tertentu. Strategi pinggul dan pergelangan kaki juga dilengkapi dengan strategi waktu jeda dan strategi kecepatan untuk menambah kehandalan robot bipedal dalam rangka menolak gangguan eksternal. Fokus pada penelitian ini adalah untuk membangun sebuah metode yang membuat robot berkaki dua mampu mengatasi tantangan lingkungan kerja sehingga robot berkaki dua sanggup berjalan stabil pada permukaan rata maupun permukaan miring dan dengan maupun tanpa adanya beban tambahan. Metode ini kemudian diujicobakan pada robot berkaki dua yang tersusun dari 12 derajat kebebasan yang terdiri dari sebuah torso dengan dua buah kaki yang masing-masing dilengkapi dengan lutut dan telapak kaki yang dinamakan sebagai RB. Dengan sistem yang dibangun, robot mampu berjalan tanpa terjatuh pada lantai rata berupa keramik dan papan kayu dengan waktu langkah 1,09 detik per satu set langkah serta mencapai kecepatan berjalan 6,8 cm/detik, dan mampu berjalan pada permukaan jalan miring dari papan kayu dengan kemiringan hingga 12,5 derajat, serta mampu membawa beban tarikan tambahan pada bagian belakang torso hingga 1,7 kali berat robot.