KENDALI PADA POLA GERAK KESEIMBANGAN KETIKA MENENDANG BOLA PADA ROBOT HUMANOID
FAJAR ANANG SAPUTRA, Dr. Andi Dharmawan, S.Si., M.Cs.
2025 | Skripsi | ELEKTRONIKA DAN INSTRUMENTASI
Robot humanoid adalah robot dengan
struktur servo yang dirancang menyerupai tubuh manusia, yang mampu
meniru berbagai aktivitas, termasuk menendang bola. Tantangan utama dalam
gerakan menendang adalah menjaga keseimbangan agar pusat massa (CoM) tetap
berada dalam area support polygon. Pergeseran CoM yang signifikan
dapat menyebabkan ketidakstabilan dan meningkatkan risiko robot terjatuh.
Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan
mengimplementasikan sistem kendali keseimbangan berbasis full-state feedback
(FSF) menggunakan metode Linear Quadratic Regulator (LQR). Metode ini
dipilih karena kemampuannya mengelola sistem multi-input, multi-output
(MIMO), yang sesuai untuk mengatur dinamika keseimbangan pada sumbu x dan y.
Dengan penalaan matriks Q dalam persamaan keadaan sistem, nilai penguatan
optimal diperoleh untuk mempertahankan stabilitas robot selama gerakan
menendang.
Hasil terbaik diperoleh pada konfigurasi Q1
= 300, dengan matriks umpan balik Kx = 1,96; 2,96; 2,45; dan
nilai Ky = 4,47; 1,78; 2,45. Kombinasi ini efektif menjaga
stabilitas CoM dan Zero Moment Point (ZMP) dalam area support
polygon sepanjang gerakan. Dengan pendekatan ini, robot humanoid
mampu melakukan gerakan menendang secara mulus tanpa kehilangan keseimbangan,
membuktikan keandalan metode kendali LQR.
Humanoid robots are
robotic systems designed with servo structures that replicate the human body,
allowing them to perform tasks such as kicking a ball. A major challenge in
executing a kicking motion is maintaining balance by keeping the center of mass
(CoM) within the support polygon. Significant deviations in CoM can lead to
instability and increase the likelihood of falling.
This study aims to
develop a balance control system using full-state feedback (FSF) with the
Linear Quadratic Regulator (LQR) method. The LQR is chosen for its capability
to handle multi-input, multi-output (MIMO) systems, making it ideal for
managing balance dynamics along the x and y axes. By tuning the Q matrix in the
state-space model, optimal gain values are obtained to ensure stability during
the kicking motion.
The best results are obtained at configuration Q1
= 300, with feedback gains Kx = 1,96; 2,96; 2,45; and Ky
= 4,47; 1,78; 2,45. This combination effectively maintains CoM and Zero Moment
Point (ZMP) stability within the support polygon area throughout the motion.
With this approach, the humanoid robot is able to perform a smooth kicking
motion without losing balance, proving the reliability of the LQR control
method.
Kata Kunci : Robot humanoid, gerak menendang, keseimbangan, LQR, support polygon
