Sistem kendali jalan robot humanoid pada bidang tidak rata menggunakan LQR

CURIE HABIBA, Dr. Andi Dharmawan S.Si., M.Cs.

2023 | Tesis | MAGISTER ILMU KOMPUTER

Pengembangan robot humanoid memiliki keunggulan yaitu mobilisasi di lingkungan manusia yang baik karena strukturnya yang mirip manusia. Robot humanoid harus mampu berjalan seimbang pada bidang yang tidak rata. Bidang yang tidak rata menyebabkan adanya perubahan pola berjalan pada robot dan menybabkan robot terjatuh. Berbagai penelitian mengemukakan bahwa robot humanoid akan stabil berjalan ketika COM atau ZMP dari robot tetap berada di area telapak kaki. Kondisi tersebut dapat diwujudkan dengan menanamkan sistem kendali pada robot humanoid. Pada setiap variasi bentuk bidang jalan, robot akan memerlukan perlakuan yang berbeda. Pada penelitian ini diterapkan kendali LQR dan strategi pengenalan bidang jalan untuk robot humanoid ketika berjalan pada bidang tidak rata. Metode LQR dipilih karena performa yang robust. Strategi pengenalan bidang yang digunakan adalah dengan menggunakan inverse kinematic untuk menghitung posisi bidang tapak dan membaca sudut pada telapak kaki robot untuk membaca kemiringan bidang serta sensor IMU untuk mengendalikan orientasi torso robot. Pengujian dilakukan dengan menelaah respon robot yang berjalan pada permukaan tidak rata dengan variasi kemiringan dan ketinggian dan mencari penguatan kendali yang optimal. Pengujian berhasil mendapatkan respon sistem yang memnuhi kriteria keseimbangan ZMP dan robot dapat berjalan di permukaan tidak rata tanpa terjatuh.

The development of a humanoid robot has the advantage of good mobilizing in human environment because of its human-like structure. Humanoid robots must be able to walking stably on an uneven terrain. The uneven surface causes change in the walking pattern of the robot and causes the robot to fall. Various studies suggest that humanoid robots will walk stably when the COM projection or ZMP of the robot remains in the soles of the feet. This condition can be realized by embedding a control system on a humanoid robot. The robot need different treatment for each variation of the terrain. This research applies LQR control and surface recognition strategy to a humanoid robot when walking on an uneven terrain. The LQR method is chosen for its robust performance. The recognition strategy uses inverse kinematics to calculate the position of the foot contact point and read the angle on the robot's foot to determine the slope of the surface, as well as using an IMU sensor to control the robot's torso orientation. Testing is carried out by examining the robot's response when walking on an uneven surface with variations in slope and height, and tuning the optimal control gain. The testing successfully obtains a system response that meets the ZMP balance criteria, and the robot can walk on an uneven surface without falling.

Kata Kunci : LQR, Humanoid, ZMP, stabil, kendali, biped