Rancang bangun robot beroda omni sebagai persiapan awal kontes robot sepak bola

Abstract

Roda omni memiliki dua sumbu putar yang membuatnya dapat bergerak ke segala arah atau holonomic. Robot yang menggunakan roda omni sebagai penggeraknya, dapat bergerak ke segala arah dan dalam berbagai orientasi. Namun, dibutuhkan sebuah sasis dan pengontrolan robot yang baik. Robot beroda omni memiliki banyak fungsi dan aplikasi, salah satunya adalah sebagai robot sepak bola karena kelincahannya untuk bermanuver pada lapangan. Sebelum masuk ke pengendalian robot, akan diturunkan persamaan kinematika maju dari robot, kinematika mundur, matriks rotasi, inverse matriks rotasi, model motor DC, model pengendalian PID, dan persamaan lain yang dapat membantu robot untuk dapat bergerak dengan baik. Kemudian akan dirancang sasis dari robot, bracket motor, wiring diagram, komponen-komponen elektronik yang akan digunakan, dan pemrograman robot. Tahapan yang dilakukan untuk untuk mengendalikan robot beroda omni agar pergerakannya dapat terarah menuju koordinat dan orientasi tujuan adalah menentukan selisih jarak antara koordinat robot dengan koordinat tujuan dan selisih orientasi robot dengan orientasi tujuan. Persamaan inverse matriks rotasi digunakan untuk memetakan jarak dan orientasi di KKG (kerangka koordinat global) menjadi jarak dan orientasi yang harus robot tempuh di KKL (kerangka koordinat lokal). Jarak dan orientasi yang harus ditempuh robot di KKL akan diubah menjadi target kecepatan robot di KKL dengan mempertimbangkan kemampuan motor DC. Inverse kinematik akan digunakan untuk mencari kecepatan masing-masing roda dari target kecepatan di KKL. Sistem PID akan digunakan untuk mengontrol kecepatan masing-masing roda agar sesuai dengan target. Feedback didapat dari sensor encoder untuk menghitung kecepatan putar roda yang sesungguhnya. Kinematika maju digunakan untuk mengubah kecepatan putaran roda dari feedback encoder menjadi kecepatan robot di KKL. Matriks rotasi digunakan untuk mengubah kecepatan robot di KKL menjadi kecepatan robot di KKG. Kecepatan robot di KKG akan diubah menjadi perubahan jarak dan orientasi dengan cara melakukan perkalian kecepatan KKG dengan sampling time. Perubahan jarak dan orientasi ini dijadikan kalibrasi posisi dan orientasi robot, dan siklus kembali terulang hingga titik dan orientasi tujuan tercapai. Robot yang dibuat memiliki beberapa keterbatasan. Penelitian ini hanya fokus pada bagian penggerak dan cara untuk mengontrol robot agar sampai pada koordinat dan orientasi yang diinginkan. Bagian pemegang bola dan pelempar bola tidak akan difokuskan dalam penelitian ini. Posisi dan orienatsi tujuan ditentukan diawal, dan tidak berubah-ubah. Robot beroda omni berhasil dikendalikan menuju koordinat dan orientasi tujuan dengan tingkat error rata-rata 0,205% jika mengacu pada feedback encoder saja. Jika divalidasi menggunakan kamera, maka koordinat dan orientasi yang ditempuh oleh robot beroda omni mengalami error rata-rata sebesar 12,23%. Variabel tuning PID yang digunakan adalah kP = 0, 48, kI = 11, 16, dan kD = 0.