Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Perancangan Sistem Kontrol dan Algoritma Untuk Penyempurnaan Gerakan Dan Kestabilan Pada Robot Humanoid T1 612009034 BAB II

BAB II
DASAR TEORI
Pada bab ini akan dibahas beberapa teori pendukung yang digunakan sebagai acuan
dalam merealisasikan sistem. Teori-teori yang digunakan dalam pembuatan skripsi ini
terdiri dari
2.1. Kajian Pustaka
a. Implementasi Dynamic Walking pada Humanoid Robot Soccer [1] (Donny
Suryawan, Feri Apriyanto, dan Faisal Arif Nurgesang 2013)
Pada jurnal ini penulis merancang sebuah robot pemain sepak bola dengan
menggunakan metode dynamic walking. Metode dynamic walking adalah metode
berjalan dimana robot berjalan secara tegap dan menyerupai manusia. Metode ini
membuat robot dapat berjalan lebih cepat dibandingkan metode berjalan static
walking karena dengan berjalan dengan postur tegap, robot akan memiliki
langkah yang lebih lebar.
Kelebihan lain yang ditemukan penulis dari penggunaan metode dynamic
walking adalah kecepatan berjalan robot tidak lagi tergantung pada surface
pijakan, karena friksi atau gesekan akan dikurangi dengan mengatur tinggi
langkah robot saat berjalan. Kekurangan metode berjalan secara dynamic walking
yang sampai saat ini masih menjadi kendala adalah kestabilan robot mudah
terganggu, dimana langkah yang lebar dan cukup tinggi akan menghasilkan
momentum yang membuat keseimbangan robot terganggu, untuk itu perlu

penelitian lebih lanjut agar robot mampu menjaga keseimbangan saat mengalami
gangguan kestabilan. Kompensasi yang harus di tanggung dalam penggunaan
metode dynamic walking adalah robot cenderung kurang stabil dan mudah jatuh,
untuk itu pengendalian aktuator harus dilakukan secara cermat dengan
memperhatikan faktor-faktor lain yang membuat robot kehilangan kestabilan.
Kendala yang muncul dalam pengujian adalah sampai saat ini belum ada
rumus umum untuk membuat sebuah robot bisa berjalan dengan stabil
5

menggunakan metode dynamic walking. Sehingga pengujian harus dilakukan
secara trial and error pada robot. Pengujian secara trial and error jelas
membutuhkan waktu yang cukup lama untuk mencapai tingkat kestabilan robot
yang baik.

b. Robot Humanoid Pemain Bola [2] (Muliady ST.,MT., Drs. Zaenal Abidin,
M.Eng, Christian Hadinata, dan Mario Kusuma 2012)
Pada jurnal ini penulis merancang sebuah robot humanoid yang mempunyai
20 sendi dengan sensor CMUCam3 yang digunakan untuk sistem penglihatan
robot. Sensor percepatan DE-ACCM3D yang digunakan untuk mengetahui
kondisi robot ketika terjatuh. Otak dari robot menggunakan pengontrol mikro

ATMEGA128 dan pengontrol servo SSC-32 untuk mengatur pergerakan servo.
Setiap gerakan pada robot humanoid diatur secara manual dengan
memperhatikan posisi COG (Center of Gravity) yang harus selalu berada pada
support polygon. Dengan gerakan omnidirectional, robot humanoid dapat
mengatur arah dari setiap langkah sehingga pada saat akan menendang bola, letak
bola dapat searah dengan letak gawang. Robot humanoid ini gagal menendang
bola ke gawang ketika posisi bola dipindahkan ke area yang berbeda terhadap
gawang.
Kelancaran robot humanoid pada saat berjalan lurus adalah 100% dengan
waktu rata – rata pada saat menempuh jarak 100 cm adalah 112.8 detik,
kelancaran robot pada saat berjalan arah kanan sejauh 100 cm adalah 100%
dengan waktu rata – rata 139.4 detik, kelancaran robot pada saat berjalan arah kiri
sejauh 100 cm adalah 90% dengan waktu rata – rata 137.2 detik.
2.2. Humanoid Robot
Robot humanoid adalah robot yang penampilan keseluruhannya dibentuk berdasarkan
tubuh manusia, mampu melakukan interaksi dengan peralatan maupun lingkungan yang
dibuat untuk manusia. Secara umum robot humanoid memiliki tubuh dengan kepala, dua
buah lengan dan dua kaki, meskipun ada pula beberapa bentuk robot humanoid yang hanya

6


berupa sebagian dari tubuh manusia, misalnya dari pinggang ke atas. Beberapa robot
humanoid juga memiliki wajah, lengkap dengan mata dan mulut.
Robot humanoid digunakan sebagai alat riset pada beberapa area ilmu pengetahuan.
Periset perlu mengetahui struktur dan perilaku tubuh manusia (biomekanik) agar dapat
membangun dan mempelajari robot humanoid. Di sisi lain, upaya mensimulasikan tubuh
manusia mengarahkan pada pemahaman yang lebih baik mengenai hal tersebut. Kognisi
manusia adalah bidang studi yang berfokus kepada bagaimana manusia belajar melalui
informasi sensori dalam rangka memperoleh keterampilan persepsi dan motorik.
Pengetahuan ini digunakan untuk mengembangkan model komputasi dari perilaku manusia
dan hal ini telah berkembang terus sepanjang waktu [3].
Robot humanoid yang digunakan R2C adalah robot versi KHR-3HV. Robot ini
adalah robot dari jepang. R2C menggunakan robot ini karena harga robot ini masih
terjangkau meskipun masih memiliki banyak kekurangan. KHR-3HV memiliki 16 degree
of freedom, dengan rincian 5 di setiap kaki dan 3 di setiap lengan. Servo yang dipilih adalah
servo yang memiliki torsi tinggi dengan gear berbahan metal dan yang mampu untuk
mengembalikan nilai, seperti sudut, beban, torsi, dll.
Kesulitan memprogram robot ini dikarenakan software yang digunakan untuk
memprogram robot ini masih berbahasa jepang sehingga hal ini membuat pemrogram
kesulitan karena tidak semua orang di Indonesia dapat memahami bahasa jepang.


Gambar 2.1. Robot Humanoid Kondo KHR-3HV [4]
7

Faktor penting dalam merancang robot humanoid adalah faktor keseimbangan. Secara
sederhana kestabilan dapat dicapai dengan menyeimbangkan (membuat jadi nol) semua
gaya - gaya yang bekerja. Titik pada posisi jumlah semua gaya - gaya yang bekerja menjadi
nol disebut titik keseimbangan atau center of gravity. Keseimbangan dicapai dengan
merancang postur stabil dari setiap gerakan robot humanoid. Kestabilan robot paling
banyak dipengaruhi oleh bagian kaki. Salah satu teknik yang baik untuk membuat robot
seimbang ketika berjalan adalah teknik support polygon. Support polygon adalah daerah
berbentuk segi banyak yang merupakan daerah di antara kedua kaki dengan bantuan garis
lurus yang ditarik dari siku luar masing-masing kaki. Prinsip dari teknik ini adalah
menempatkan proyeksi vertikal dari titik keseimbangan dari robot humanoid untuk selalu
berada di dalam support polygon ditunjukan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Support Polygon [2]
Terdapat 2 macam support polygon yang dapat terbentuk pada robot humanoid, yaitu :
- Double Support Polygon
Double Support Polygon adalah kondisi pada saat robot bertumpu pada kedua kaki nya

tetapi tidak harus kedua permukaan kaki nya menempel penuh pada dasar. Gambaran
Double Support Polygon ini dapat dilihat pada Gambar 2.3(a) dan 2.3(b).
- Single Support Polygon
Single Support Polygon adalah kondisi pada saat robot hanya bertumpu pada salah satu
telapak kaki seperti pada Gambar 2.3(c).

8

Gambar 2.3. Support Polygon dengan warna abu-abu: (a) Double Support Polygon, (b)
Double Support Polygon (Pre-Swing), (c) Single Support Polygon [2]
2.3. Gerakan Omnidirectional
Gerakan omnidirectional pada pemain bola sangatlah penting karena pemain bola
selalu mengejar letak bola yang senantiasa berubah posisi. Pola gerakan yang pada
umumnya terdapat pada robot humanoid pemain bola adalah gerakan berjalan lurus,
bergerak ke samping dan memutar tetapi tidak dapat mengkombinasikan ketiga gerakan
tersebut. Gerakan omnidirectional adalah bentuk gerakan ke segala arah seperti gerakan
kurva yang mengkombinasikan ketiga gerakan tersebut. Gerakan omnidirectional dalam
robot humanoid ini ada pada gerakan kaki sehingga robot dapat menentukan arah dan jarak
langkah ketika berjalan. Pola langkah kaki dari gerakan omnidirectional ini dapat dilihat
pada Gambar 2.4.


Gambar 2.4. Pola Langkah Kaki Gerakan Omnidirectional [5]

9

Terdapat banyak teknik untuk dapat melakukan gerakan omnidirectional dengan
mempertimbangkan keseimbangan dari robot humanoid seperti teknik kontrol Fuzzy dan
Preview Controller dengan kriteria kestabilan ZMP (Zero Moment Point). ZMP adalah titik
yang memiliki keseimbangan antara momentum yang bekerja pada robot dengan
momentum yang dilawan oleh dasar tumpuan. Jika titik ini berada pada support polygon
robot maka dapat dipastikan robot tidak akan jatuh. Semua teknik kontrol yang digunakan
selalu mengutamakan pada keseimbangan robot agar dapat bertumpu pada single support
polygon sehingga rotasi pada kaki lain dapat dilakukan [5].

2.4. Metode Static Walking
Metode berjalan static walking adalah metode yang paling umum digunakan dalam
robot humanoid. Pola dasar dari metode ini adalah berjalan dengan memposisikan robot
sedikit menjongkok. Metode ini banyak digunakan karena memiliki keunggulan dimana
kestabilan robot akan lebih terjaga karena mekanisme langkah kakinya cukup kecil dan
mengangkat kakinya cenderung rendah. Namun hal tersebut menyebabkan metode berjalan

secara static walking tampak kaku dan terlihat seperti hanya menggesek-gesek lantai atau
surface pijakan.
Dengan metode berjalan seperti itu tentunya pergerakan robot akan sangat tergantung
dengan surface tempat robot berjalan, dimana perbedaan surface akan menghasilkan
kecepatan berjalan yang berbeda, juga kestabilan robot tentunya akan berbeda saat berada
dalam surface yang halus dan kasar. Selain dua hal tersebut, kekurangan dari metode
berjalan secara static walking adalah langkah robot yang terbatas, dimana sudut langkah
yang dihasilkan terlalu kecil untuk bisa berjalan cepat, sehingga untuk mempercepat
langkah perlu menaikkan kecepatan aktuator, sehingga metode jalan secara static walking
kurang effisien [6].

10

Gambar 2.5. Pola Dasar Static Walking [6]
2.5. Metode Dynamic Walking
Metode berjalan yang sampai saat ini masih dalam tahap pengembangan untuk
memperbaiki mekanisme berjalan static walking adalah metode dynamic walking, dimana
pergerakan robot dibuat menyerupai gerakan berjalan manusia. Yaitu dengan berjalan
secara tegap. Dengan metode ini sudut langkah yang dihasilkan saat berjalan lebih besar
daripada mekanisme static walking. Sudut langkah yang dihasilkan saat berjalan menjadi

lebih maksimal sehingga langkah kaki robot bisa dibuat lebih lebar dan lebih tinggi
dibandingkan dengan metode static walking. Dengan langkah yang lebih lebar tentunya
robot akan bergerak lebih jauh di tiap langkahnya sehingga menjadi lebih cepat saat
berjalan dengan kecepatan aktuator yang kecil.
Kelebihan lain dari penggunaan metode dynamic walking adalah kecepatan berjalan
robot tidak lagi tergantung pada surface pijakan, karena friksi atau gesekan akan dikurangi
dengan mengatur tinggi langkah robot saat berjalan. Kekurangan metode ini yang sampai
saat ini masih menjadi kendala adalah kestabilan robot mudah terganggu, dimana langkah
yang lebar dan cukup tinggi akan menghasilkan momentum yang membuat kestabilan robot

11

terganggu, untuk itu perlu penelitian lebih lanjut agar robot mampu menjaga keseimbangan
saat mengalami gangguan kestabilan.
Pola dasar dari metode dynamic walking dibuat berdasarkan pola berjalan pada
manusia. Pola berjalan dengan kaki tegap, berbeda dengan pola berjalan dari metode static
walking yang memposisikan robot agak jongkok saat berjalan.
Pada pola berjalan dynamic walking, tinggi atau panjang kaki akan sangat
berpengaruh terhadap jangkauan maksimal yang dapat dicapai dalam setiap langkah,
sedangkan pada pola static walking, tinggi atau panjang kaki hampir tidak akan

berpengaruh terhadap jangkauan langkah saat berjalan. Hal itu disebabkan oleh
keterbatasan dari pola static walking untuk membentuk sudut langkah yang besar saat
berjalan.
Kompensasi yang harus di tanggung dalam penggunaan metode dynamic walking
adalah robot cenderung kurang stabil dan mudah jatuh, untuk itu pengendalian aktuator
harus dilakukan secara cermat dengan memperhatikan faktor-faktor lain yang membuat
robot kehilangan kestabilan [6].

Gambar 2.6. Pola Dasar Dynamic Walking [6]
12

Dokumen yang terkait

Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Perancangan Sistem Kestabilan pada Tubuh Robot Humanoid R2C-R9 Berbasis Kontrol PID T1 612012014 BAB I

0 0 2

Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Perancangan Sistem Kestabilan pada Tubuh Robot Humanoid R2C-R9 Berbasis Kontrol PID T1 612012014 BAB II

0 1 10

Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Perancangan Sistem Kestabilan pada Tubuh Robot Humanoid R2C-R9 Berbasis Kontrol PID T1 612012014 BAB IV

0 0 19

Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Perancangan Sistem Kestabilan pada Tubuh Robot Humanoid R2C-R9 Berbasis Kontrol PID T1 612012014 BAB V

0 0 2

Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Perancangan Sistem Kestabilan pada Tubuh Robot Humanoid R2C-R9 Berbasis Kontrol PID

0 0 9

Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Optimalisasi Pergerakan dan Algoritma Robot Humanoid sebagai Kiper T1 612010022 BAB II

0 0 9

Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Perancangan Sistem Kontrol dan Algoritma Untuk Penyempurnaan Gerakan Dan Kestabilan Pada Robot Humanoid

0 0 13

Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Perancangan Sistem Kontrol dan Algoritma Untuk Penyempurnaan Gerakan Dan Kestabilan Pada Robot Humanoid T1 612009034 BAB I

0 0 4

Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Perancangan Sistem Kontrol dan Algoritma Untuk Penyempurnaan Gerakan Dan Kestabilan Pada Robot Humanoid T1 612009034 BAB IV

0 0 16

Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Perancangan Sistem Kontrol dan Algoritma Untuk Penyempurnaan Gerakan Dan Kestabilan Pada Robot Humanoid T1 612009034 BAB V

0 0 2