Rancang Bangun Mekanisme Stabilisasi Single Gyroscope Pada Segway

Andreanto, Rico Abel (2017) Rancang Bangun Mekanisme Stabilisasi Single Gyroscope Pada Segway. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 2113100123-Undergraduate_Theses.pdf Restricted to Repository staff only Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Segway merupakan salah satu alat transportasi yang
dapat digunakan di luar ruangan maupun di dalam ruangan
karena menggunakan motor listrik sehingga tidak memiliki emisi
gas buang dan juga suara yang ditimbulkan kecil. Segway akan
sesuai jika digunakan di dalam pusat perbelanjaan, menjawab
kebutuhan manusia akan efisiensi waktu untuk mencapai suatu
tempat tanpa harus berjalan kaki. Segway dapat mempertahankan
posisi untuk tetap berdiri pada saat keadaan diam tidak bergerak.
Untuk menjaga keseimbangannya, segway menggunakan
gyroscope sebagai aktuator. Gyroscope merupakan suatu benda
padat yang mampu berputar dengan kecepatan sudut yang tinggi
terhadap suatu sumbu. Pada penerapannya, Gyroscope digunakan
untuk stabilisasi dinamis mobil roda dua. Dimana mengharuskan
torsi dari luar yang bekerja pada kendaraan dinetralkan oleh torsi
yang dihasilkan oleh gyroscope. Torsi dari luar yang bekerja pada
body disebabkan oleh gaya berat body karena gaya gravitasi,
sehingga menyebabkan body berputar terhadap sumbu putarnya.
Torsi yang digunakan untuk melawan torsi body dihasilkan oleh
gaya presesi flywheel. Gaya presesi dihasilkan oleh sudut presesi
flywheel karena momentum angular dari flywheel. Momentum
angular berbanding lurus dengan besar momen inertia flywheel
dan berbanding lurus dengan besar kecepatan sudut flywheel.
Pada penelitian ini, bertujuan untuk mengamati
karakteristik single gyroscope system pada penerapannya sebagai
stabilizer kendaraan roda dua. Penelitian ini menggunakan
segway sebagai model kendaraan penelitian. Untuk mendapatkan
ii
karakteristik gyroscope, dilakukan pengujian persamaan
matematis berdasarkan perumusan persamaan matematis
menggunakan Metode Lagrange untuk mendapatkan kecepatan
sudut flywheel yang dibutuhkan agar model kendaraan dalam
keadaan stabil dan grafik stabilisasi model kendaraan penelitian.
Kemudian dilakukan simulasi dinamis model kendaraan penelitian
untuk mendapatkan kecepatan sudut flywheel yang dibutuhkan
agar model kendaraan dalam keadaan stabil dan grafik stabilisasi
model kendaraan penelitian. Kemudian. Yang terakhir dilakukan
ekperimen untuk validasi hasil pengujian persamaan matematis
dan simulasi dinamis dengan input variasi sudut kemiringan
kendaraan yaitu 0 derajat, 1 derajat, 2 derajat, 3 derajat, 4 derajat,
dan 5 derajat.
Dari penelitian tugas akhir ini diperoleh hasil sebagai
berikut berdasarkan persamaan matematis, kecepatan flywheel
terendah 2196 RPM pada sudut kemiringan kendaraan 0 derajat
dan tertinggi adalah 3791 RPM pada sudut kemiringan kendaraan
5 derajat. Berdasarkan simulasi dinamis, kecepatan flywheel
terendah 2000 RPM pada sudut kemiringan kendaraan 1 derajat
dan tertinggi adalah 3400 RPM pada sudut kemiringan kendaraan
5 derajat. Kemudian berdasarkan eksperimen, kecepatan flywheel
terendah adalah 2400 RPM pada sudut kemiringan kendaraan 0
derajat dan tertinggi adalah 4200 RPM pada sudut kemiringan
kendaraan 5 derajat. Perbandingan hasil stabilisasi yang
didapatkan adalah kecepatan sudut flywheel meningkat seiring
dengan kenaikan sudut kemiringan kendaraan, waktu stabilisasi
meningkat seiring dengan kenaikan sudut kemiringan kendaraan,
dan osilasi meningkat seiring dengan kenaikan sudut kemiringan
kendaraan.
==============================================================================================
Segway is one of a transportation machine that can be used
either indoor or outdoor, due to the fact that it uses electric motors
which doesn't produce gas emission and also its low noise. Segway
will be appropriate to use in shopping centre, answering human
needs of time efficiency to reach a place without walking. Segway
can hold its user standing whether if it moves or not. To keep its
balance, segway uses gyroscope as its actuator. Gyroscope is a
solid object that can spin at a high angular speed towards certain
axis. In its application, Gyroscope is used for two-wheeled vehicle
dynamic stabilization, which enforces the outer torque that's
applied from the outside to be neutralized by the gyroscope's
torque. Outer torque that's applied to the body is a result of the
body weight due to gravity, which results iin the body spinning
towards its spinning axis. The torque that's being used to oppose
the body torque is produced by the flywheel. The precession force
is a result from the flywheel's precession angle due to flywheel's
angular momentum. Angular momentum is directly proportional to
the flywheel's inertia and also directly proportional with the
flywheel's angular speed.
This research aims to analyze the characteristic of single
gyroscope system in its application as a two-wheeled vehicle
stabilizer. This research uses segway as a research model vehicle.
To get the gyroscope's characteristics, a mathematical equation
test should be done based on mathematical equation using
Lagrange method to get the flywheel's angular speed needed for
the model vehicle to be stable and the stabilization graph for the
iv
research model vehicle. Then a dynamic simulation is done on the
research model vehicle to get the flywheel's angular speed needed
for the model vehicle to be in stable condition and the stabilization
graph for the research model vehicle. Lastly an experiment is done
to validate the mathematical equation test and the dynamic
simulation with the input having angle variation of 0 degree, 1
degree, 2 degree, 3 degree, 4 degree, 5 degree.
From this final project the result is obtained based on the
mathematical equation the lowest flywheel angular speed of 2196
RPM at the angle of the vehicle 0 degree and the highest is 3791
RPM at the angle of the vehicle 5 degree based on dynamic
simulation the lowest flywheel angular speed of 2000 RPM at the
angle of the vehicle 1 degree and the highest is 3400 RPM at the
angle of the vehicle 5 degrees, based on dynamic simulation the
lowest flywheel angular speed of 2000 RPM at the angle of the
vehicle 1 degree and the highest is 3400 RPM at the angle of the
vehicle 5 degrees then based on experiments the lowest flywheel
angular speed is 2400 RPM at the angle of the vehicle 0 degrees
and the highest is 4200 RPM at the angle of the vehicle 5 degrees.
The comparison of the obtained stabilization results is that the
speed of the flywheel increases with the inclination of the intial
condition vehicle angle, time of stabilization increases with the
inclination of the intial condition vehicle angle, and the oscillation
of the vehicle increases with the inclination of the intial condition
vehicle angle.

Item Type:	Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords:	Segway, simulasi dinamis, single gyroscope system, stabilisasi, dynamic simulation, stabilization
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ230 Machine design
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Rico Abel Andreanto
Date Deposited:	26 Jan 2018 03:52
Last Modified:	26 Jan 2018 03:52
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/45250

Actions (login required)

View Item