Syamlan, Adlina Taufik (2020) Mechanical Modeling and Control of Suspended Cable Driven Parallel Robot (CDPR) for Search and Rescue Operation. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Preview |
Text
02111850080010-Master_Thesis.pdf Download (3MB) | Preview |
Abstract
Indonesia berada di zona rawan bencana alam, dinamai ring of fire. Daerah ini adalah daerah dengan aktivitas vulkanik dan seismik terkuat di bumi. Saat bencana alam terjadi, banyaknya energi yang dilepaskan dapat menghancurkan gedung-gedung, sehingga banyak korban yang dapat terperangkap di dalam. Operasi pencarian dan penyelamatan saat ini sangat bergantung pada manusia dan mesin berat, yang keduanya memiliki kekuatan dan mobilitas yang terbatas. Hal ini memperlambat proses penyelamatan, sehingga tingkat kematian meningkat. Oleh karena itu, solusi yang menggabungkan mobilitas dan kekuatan diperlukan untuk membantu proses tersebut. Salah satu alternatif solusi dari masalah ini adalah dengan menggunakan Cable-Driven Parallel Robot (CDPR). Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan CDPR untuk robot pencarian dan penyelamatan dalam hal perilaku dinamis dan sistem kontrol. Penelitian ini memperkenalkan CDPR yang terdiri dari 4 kabel menghubungkan rangka fixed cube di satu ujung, dan cube platform yang bergerak di ujung lainnya. Setiap kabel melewati katrol yang dapat dikonfigurasi ulang dan terhubung ke motor stepper sebagai penggerak dan terletak di setiap sisi bawah rangka fixed cube. Setiap motor dilengkapi dengan winch. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengamati perilaku CDPR di bawah trajektori dinamis, di bawah pengaruh mekanisme katrol dengan dua set susunan kabel. Untuk setiap susunan kabel, robot akan disimulasikan melalui tiga trajektori untuk mendapatkan distribusi tegangan, sudut, error, dan kecepatan kabel. Pengetahuan ini kemudian digunakan untuk merancang skema kontrol yang cocok (dinamakan model-based). Kontrol tersebut disimulasikan untuk melihat respons dan apakah kompensator diperlukan (disebut error – compensation). Untuk tahap awal, konfigurasi ulang katrol tidak ditampilkan. Dari simulasi, terlihat bahwa katrol yang dapat dikonfigurasi ulang dapat memastikan kelayakan dinamis robot. Kemampuan CDPR untuk mengikuti trajektori dinamis meningkat secara signifikan, terutama untuk susunan kabel standar. Hasil yang hampir identik terlihat antara katrol yang tetap dan yang dikonfigurasi ulang saat menggunakan susunan kabel silang. Adapun skema kontrolnya, secara umum, skema kontrol model-based berperforma lebih baik di sumbu x dan y, tetapi tidak di sumbu z. Skema error compensation menghasilkan kinerja lebih baik daripada menggunakan model – based, dengan mengurangi error untuk semua lintasan, terutama pada sumbu z.
===========================================================================================================
Indonesia sits in the natural disaster-prone zone, named the ring of fire. The ring is home to the strongest recorded volcanic and seismic activities on earth. On such events, the sheer amount of energy released can destroy buildings, risking of victims being trapped inside. The current search – and – rescue operation relies heavily on manual labor and heavy machinery. Both have limited power and mobility. This hindrance slows the rescue process, increasing the fatality rate. Therefore, a solution that combines both mobility and power is needed to aid the process. One of the alternatives is by using a Cable-Driven Parallel Robot (CDPR). This research aims to develop a CDPR for search and rescue robot in terms of its dynamic behavior and control system. This research introduces a suspended CDPR which consists of 4 cables attached to the top sides of a cube fix frame in one end, and a cube moving platform at another end. Each cable is guided by reconfigurable pulleys and is actuated by a stepper motor at the bottom side of the fixed frame. Each motor is equipped with a winch. The objective of this research is to observe the behavior of CDPR under a dynamic trajectory, under the influence of pulley mechanisms with two sets of cable arrangements. With each cable arrangement, the robot will be simulated through three trajectories to find tension distributions, along with the angles, errors, and velocity. This knowledge is then used to design a suitable control scheme (termed model-based control). It is simulated to see the response and to see whether a compensator is required (termed error compensation control). Due to complexity, the reconfigurability is not displayed. It is observed that the reconfigurable pulleys can ensure the dynamic feasibility of the robot. The ability of CDPR to follow dynamic trajectory is significantly improved, especially for the standard cable arrangement. An almost identical result is seen between fixed and reconfigurable pulleys when using crossing cable arrangement. As for its control scheme, in general, the model-based control scheme performs better in both x and y-axis, but not in the z-axis. The error compensation scheme can perform better than the model-based ones, reducing error for all trajectories, noticeably in the z-axis.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Uncontrolled Keywords: | cable robot, reconfigurable pulleys, kinematic, robot control, dynamic, trajectory planning, search – and rescue,cable robot, konfigurasi ulang katrol, kinematika, kontrol robot, dinamika, perencanaan trajektori, trajectory planning, pencarian dan penyelamatan |
| Subjects: | T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ211 Robotics. |
| Divisions: | Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21101-(S2) Master Thesis |
| Depositing User: | Adlina Taufik Syamlan |
| Date Deposited: | 24 Aug 2020 04:22 |
| Last Modified: | 17 May 2023 01:21 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/79513 |
Actions (login required)
 |
View Item |