Position Control of the Single Spherical Wheel Mobile Robot by Using the Fuzzy Sliding Mode Controller

A spherical wheel robot or Ballbot—a robot that balances on an actuated spherical ball—is a new and recent type of robot in the popular area of mobile robotics. This paper focuses on the modeling and control of such a robot. We apply the Lagrangian method to derive the governing dynamic equations of the system. We also describe a novel Fuzzy Sliding Mode Controller (FSMC) implemented to control a spherical wheel mobile robot. The nonlinear nature of the equations makes the controller nontrivial. We compare the performance of four different fuzzy controllers: (a) regulation with one signal, (b) regulation and position control with one signal, (c) regulation and position control with two signals, and (d) FSMC for regulation and position control with two signals. The system is evaluated in a realistic simulation and the robot parameters are chosen based on a LEGO platform, so the designed controllers have the ability to be implemented on real hardware

Implementasi Pusat Tekanan (CoP) Untuk Kontrol Keseimbangan Postur Pada Robot Humanoid

Dalam perancangan robot humanoid, hal dasar yang perlu diperhatikan agar robot dapat melakukan pergerakan permainan sepak bola secara baik adalah pada bagian postur berdiri dan keseimbangan robot. Postur berdiri robot yang tepat akan menjadi parameter dalam perencanaan pergerakan robot dan juga sebagai penentuan keseimbangan robot. Untuk mendapatkan hal tesebut dapat diketahui dari nilai posisi Zero Moment Point (ZMP) pada robot. Salah satu cara untuk mengetahui ZMP adalah dengan mencari pusat tekanan (CoP) dengan menempatkan sensor tekanan pada alas kaki robot. Data informasi tersebut akan diperhitungkan hingga didapatkan posisi pusat tekanan dalam bentuk koordinat kartesian yang digunakan untuk penentuan postur berdiri dan keseimbangan robot. Robot dikatakan berada di posisi yang seimbang apabila berada di koordinat (0,0), yaitu tepat berada di pusat gravitasi robot. Robot humanoid yang dirancang dalam Tugas Akhir ini memiliki tinggi robot sebesar 843.94 mm dengan 20 jumlah derajat kebebasan. Pengujian dalam penelitian ini untuk mengetahui respon robot dalam pembangkitan postur berdiri dan keseimbangan robot. Pada pembentukan awal postur berdiri robot didapatkan data posisi pusat tekanan koordinat (-56,24) yang berada di kuadran II. Posisi tersebut menandakan bahwa robot berada di kondisi miring ke kiri dan ke depan. Dengan adanya koreksi dari posisi pusat tekanan, didapatkan postur berdiri baru dengan posisi pusat tekanan berada di koordinat (-5,4) yang mendekati posisi seimbang robot. Pada pengujian kemiringan robot, robot dapat bertahan berdiri sampai pada sudut kemiringan ±50 derajat. ================================================================= In the design of humanoid robots, the basic thing to note in order for the robot to perform the movement of soccer games well is on the stand-up posture and the balance of the robot. Appropriate posture of robot will be a parameter in the planning of robot movement and also as a determination of robot balance. To get it can be known from the position of Zero Moment Point (ZMP) on the robot. One way to find out ZMP is to look for a pressure center (CoP) by placing a pressure sensor on robot footstep. The information data will be calculated until the pressure center position is obtained in the form of cartesian coordinates used for the determination of standing posture and robot balance. Robots are in a balanced position when it has coordinates (0,0), which is exactly in the center of gravity of the robot. Humanoid robot designed in this Final Project has a robot height of 843.94 mm with 20 degrees of freedom. Tests in this final project to determine the robot response in the generation of standing posture and robot balance. In the initial formation of robot standing posture data center position of pressure is in coordinate (-56,24) in quadrant II. The position indicates that the robot is in a tilted condition to the left and forward.With the correction from the position of the center of pressure, a new standing posture with the center position of the pressure is located at the coordinates (-5.4) approaching the robot’s balanced position. In robotic slope testing, the robot can survive standing up to a ±50 degree angle