Implementasi Gait pada Robot Humanoid Menggunakan Algoritma Pattern Generator Berbasis Osilator Sinusoidal dalam Lingkungan Simulasi Webots

Rico Agustiawan, Dr. Ir. Fahmizal, S.T., M.Sc.

2025 | Tugas Akhir | D4 Teknologi Rekayasa Instrumentasi dan Kontrol

Lokomosi robot humanoid bipedal merupakan tantangan yang kompleks dan sangat bergantung pada serangkaian parameter gait yang harus disetel dengan cermat untuk mencapai gerakan yang stabil dan efisien. Penelitianini bertujuan untuk mengatasi masalah ketidakstabilan pada gaya berjalan standar robot humanoid, seperti osilasi yang berlebihan, gerakan tidak lurus, dan efisiensi yang rendah. Metodologi yang digunakan adalah tuning sistematis terhadap tujuh parameter kunci yang mengatur karakteristik langkah dan keseimbangan dinamis di dalam lingkungan simulasi Webots.

Kestabilan dievaluasi secara kuantitatif dengan menganalisis data dari sensor Giroskop untuk mengukur osilasi pada sumbu Roll dan Pitch, serta secara kualitatif melalui observasi visual terhadap kelurusan gerak robot pada lintasan acuan. Proses tuning dilakukan dalam dua tahap: optimisasi karakteristik langkah (period time, foot height, swing) diikuti oleh optimisasi keseimbangan dinamis (balance gain).

Hasil penelitian menunjukkan bahwa kombinasi parameter optimal berhasil ditemukan, dengan nilai period time 800 ms, foot height 68 mm, swing 20 mm, dan kombinasi balance gain yang tepat. Konfigurasi ini secara signifikan mengurangi osilasi pada sumbu Roll dan Pitch, serta berhasil mengatasi masalah gerak berbelok. Penelitian ini menyimpulkan bahwa pendekatan tuning sistematis yang menggabungkan analisis data sensor kuantitatif dengan observasi kualitatif merupakan metode yang efektif untuk menghasilkan gaya berjalan yang stabil dan lurus pada robot humanoid, dengan kecepatan maksimum stabil yang tercapai sekitar 0,170 m/s.

Bipedal humanoid locomotion is a complex challenge, highly dependent on a set of finely-tuned gait parameters to achieve stable and efficient motion. This research aims to address the instability issues present in a standard humanoid robot’s walking gait, such as excessive oscillation, path deviation, and overall inefficiency. The methodology involves the systematic tuning of seven key parameters, which govern gait characteristics and dynamic balance, within the Webots simulation environment. 

Stability was evaluated quantitatively by analyzing data from the Gyroscope sensor to measure oscillations on the Roll and Pitch axes, and qualitatively through visual observation of the robot’s ability to maintain a straight trajectory. The tuning process was conducted in two stages: first optimizing the gait characteristics (period time, foot height, swing), followed by the optimization of the dynamic balance (balance gain).

The results show that an optimal set of parameters was successfully identified, featuring a period time 800 ms, foot height 68 mm, swing 20 mm, and a specific combination of balance gain values. This configuration significantly reduced oscillations on the Roll and Pitch axes and successfully corrected the veering issue. This study concludes that a systematic tuning approach, combining quantitative sensor data analysis with qualitative observation, is an effective method for producing a stable and straight walking gait for a humanoid robot, achieving a stable maximum speed of approximately 0.170 m/s

Kata Kunci : Robot Humanoid, Kestabilan Berjalan, Gait, Webots