Rancang Bangun Mekanisme Stabilisasi Single Gyroscope Pada Segway

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