Interaksi Manusia-Robot dengan Aktivasi Gaya pada Cable-Driven Parallel Robot

Nugraha, Brian (2026) Interaksi Manusia-Robot dengan Aktivasi Gaya pada Cable-Driven Parallel Robot. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007221205-Undergraduate_Thesis.pdf Restricted to Repository staff only Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Tugas akhir ini bertujuan untuk merancang sistem aktivasi trajektori berbasis gaya interaksi manusia pada Cable-Driven Parallel Robot (CDPR) berkonfigurasi empat kabel fully-constrained dengan dua derajat kebebasan. Selain itu, dilakukan analisis wrench feasible workspace (WFW) sebagai area operasi yang aman serta memvalidasi trajektori yang dirancang di dalam workspace tersebut. Sistem CDPR dikembangkan menggunakan empat motor stepper NEMA23 sebagai aktuator dan rotary encoder quadrature sebagai sensor untuk mengetahui perubahan panjang kabel. Analisis WFW dilakukan dengan batas tension minimal dan maksimal sebesar 1 N dan 17,3 N. Perancangan trajektori dilakukan dengan menggunakan metode polynomial orde ke-5 untuk menghasilkan trajektori dengan lintasan yang stabil. Adapun metode aktivasi yang dilakukan untuk menjalankan trajektori gaya interaksi yang diberikan user terhadap end-effector. Hasil validasi yang dilakukan terhadap perubahan panjang kabel selama melintasi trajektori menunjukkan bahwa RMSE terdapat pada rentang nilai 0,061-0,512 mm dan NRMSE dibawah 0,04% FS. Hal ini menunjukkan kesesuaian antara model kinematika dan implementasi. Analisis wrench feasible workspace dilakukan pada sekitar batas workspace dan menunjukkan adanya fenomena slack cable pada saat kondisi tegangan kabel < 2N berdasarkan distribusi tegangan simulasi. Selain itu, gaya interaksi yang didapatkan berdasarkan konsep impuls-momentum untuk aktivasi sebesar 1,194 x 10^-2 N hingga 4,921 x 10^-6 N. Hal ini menunjukkan bahwa metode aktivasi trajektori berbasis estimasi gaya berhasil diimplementasikan pada sistem CDPR tanpa memerlukan sensor gaya tambahan. Pendekatan ini memungkinkan terwujudnya interaksi manusia–robot yang sederhana dan ekonomis, sekaligus menunjukkan potensi pengembangan metode estimasi gaya dan strategi kontrol interaktif yang lebih akurat pada penelitian selanjutnya.
===============================================================================================================================
This final project aims to develop a trajectory activation mechanism based on human interaction force for a Cable-Driven Parallel Robot (CDPR) configured with four fully constrained cables and two degrees of freedom. In addition, a wrench feasible workspace (WFW) analysis was conducted to define a safe operating area and to validate the trajectory designed within the workspace. The CDPR system was developed using four NEMA23 stepper motors as actuators and quadrature rotary encoders as sensors to detect changes in cable length. The WFW analysis was performed with minimum and maximum cable tension limits of 1 N and 17.3 N, respectively. The trajectory was designed using a fifth-order polynomial method to generate a stable trajectory. The activation method was implemented by utilizing the interaction force exerted by the user on the end-effector to initiate the trajectory. The validation results based on changes in cable length throughout the trajectory showed RMSE values ranging from 0.061 to 0.512 mm and NRMSE values below 0.04% FS. These results indicate good agreement between the kinematic model and the experimental implementation. The wrench feasible workspace analysis conducted near the workspace boundary revealed the occurrence of cable slack when the cable tension was below 2 N, based on the simulated tension distribution. Furthermore, the interaction force estimated using the impulse-momentum concept for trajectory activation ranged from 1,194 x 10^-2 N to 4,921 x 10^-6 N. These results demonstrate that the force-estimation-based trajectory activation method was successfully implemented in the CDPR system without requiring additional force sensors. This approach enables simple and cost-effective human–robot interaction while demonstrating the potential for further development of more accurate force estimation methods and interactive control strategies in future research.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Cable-Driven Parallel Robot, wrench feasible workspace, slack cable, trajectory generation, impuls-momentum, RMSE
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ211 Robotics. T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ211.4 Robot motion
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Brian Nugraha
Date Deposited:	04 Aug 2026 03:36
Last Modified:	04 Aug 2026 03:36
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/143003

Actions (login required)

View Item