Perancangan Kontrol Kestabilan Vertikal Pada Robot Beroda Satu Menggunakan Konsep Pendulum Terbalik

Abstract

Abstrak Robot beroda satu merupakan robot yang dirancang untuk dapat menjaga keseimbangan berat badan robotnya, dalam hal ini terfokuskan dalam satu sumbu (pitch). Sistem robot beroda satu dapat diasumsikan sebagai sistem pendulum terbalik. Pendulum terbalik merupakan sistem yang labil dan untuk mendapatkan keseimbangan bisa didapatkan dengan berusaha mendapatkan posisi titik berat berada di atas titik tumpunya. Dikarenakan sistem pendulum terbalik ini merupakan sistem yang tidak stabil, maka diperlukan suatu pengontrolan untuk mengatur agar sistem tersebut dapat menjaga posisi vertikal terhadap posisi acuan. Pada penelitian ini, metode PID akan digunakan sebagai pengontrolan sistem dengan memanfaatkan perbedaan nilai set point dan nilai present value dari sensor MPU6050 untuk dapat menstabilkan keseimbangan robot. MPU6050 merupakan sebuah sensor yang berfungsi membaca nilai sudut yang ditimbulkan akibat berotasinya badan robot. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa robot dapat seimbang ketika tanpa beban maupun diberikan variasi beban. Pemberian beban ini bertujuan untuk melihat sejauh mana sistem dapat menjaga kestabilannya ketika dalam keadaan terbebani. Kondisi tanpa beban merupakan respon yang paling stabil dengan settling time sekitar 0,79 detik, error steady state 1,6% dan rasio osilasi sebesar 0,99375%. Kondisi pada 29 gram adalah beban maksimal yang dapat diberikan pada robot dengan settling time sekitar 1,21 detik, error steady state 2,067% dan rasio osilasi sebesar 1%. Ketika diberikan beban 33 gram, robot memperlihatkan pergerakan dinamis yang sangat besar sehingga melewati wilayah pengujian dengan nilai settling time sekitar 2,42 detik, error steady state 1,76% dan rasio osilasi sebesar 0,998%. Kata Kunci: Robot beroda satu, pendulum terbalik, kendali PID. Abstract A one-wheeled robot is a robot designed to keep the robot’s weight equilibrium which focuses in one direction (back and forth). The implementation of the one-wheeled robot can be assumed as an inverted pendulum. The inverted pendulum is an unstable system and an equilibrium can be obtained by trying to get the center of gravity position above the fulcrum. Due to the unstable system of this inverted pendulum, a control is needed to set so that the system can keep vertical position against the reference position. In this research, the PID control will be used as a system control utilizes the difference of setpoint value and the present value of an MPU6050 sensor to stabilize the robot equilibrium. MPU6050 is a sensor which serves to read the angle values caused by the rotating body robot. In this research obtained that robot can balanced when without load and given load variaton. Giving the load aims to see to what extent the system can maintain stability when burdened. Without load condition is the most stable response with settling time 0,79 second, error steady state 1,6% and oscillation ratio 0,99375%. Condition at 29 grams is maximum load that can be given to robot with settling time 1,21 second, error steady state 2,067 % and oscillation ratio 1%. When given load of 33 grams, the robot shows very large dynamic movement so that it pass through the test area with settling time 2,42 second, error steady state 1,76% and oscillation ratio 0,998%. Keyword : single wheel robot, inverted pendulum, control PID.