Operasi Gerak Quadrotor

robotics-university.com | Quadrotor memiliki arah gerakan dalam operasinya, yaitu pertama, gerakan maju/mundur dikenal sebagai gerakan roll, yaitu gerakan yang mengikuti koordinat x. Kedua, gerakan ke kiri/ke kanan dikenal sebagai gerakan pitch, yaitu gerakan yang mengikuti koordinat y. Ketiga, gerakan naik/turun dikenal sebagai gerakan yaw, yaitu gerakan yang mengikuti koordinat z.

Untuk memudahkan dalam memahami operasi gerak dasar quadrotor, maka pada gambar 1. motor yang diberi label angka 1 adalah motor depan (front), kemudian motor yang diberi label angka 3 adalah motor belakang (rear), selanjutnya motor yang diberi label angka 2 adalah motor samping kanan (right), dan motor yang diberi label angka 4 adalah motor samping kiri (left). Dengan demikian, dapat diambil kesimpulan bahwa gambar 1. merupakan gambar jenis quadrotor plus (+).

Gambar 1. Operasi gerak quadrotor (roll, pitch, yaw)

(Sumber: [Domingues, 2009])

Dalam operasinya, quadrotor digerakkan oleh komponen pengerak (actuator) berupa motor DC brushless (DCBL) yang berjumlah 4 buah. Besarnya daya dorong/tolak (thrust) tiap-tiap motor DCBL yang bekerja pada quadrotor adalah faktor yang paling menentukan dari sebuah quadrotor untuk mampu terbang dengan stabil ataukah tidak. Putaran motor DCBL dikendalikan dengan sinyal kendali putaran motor yang berupa sinyal pulse width modulation (PWM) yang dihasilkan oleh unit pengendali (controller). PWM adalah suatu sinyal kendali motor yang berupa gelombang sinyal digital dengan total siklus waktu kerja (duty-cycle) sebesar 100%, dimana siklus waktu tersebut terdiri atas siklus waktu kerja hidup (Ton) dan siklus waktu kerja mati (Toff). Lama terjadinya Ton dan Toff adalah berbanding lurus dengan kecepatan putar motor yang dikendalikan. Semakin lama Ton (dari Toff), maka putaran rotor motor yang dikendalikan akan semakin cepat, demikian juga sebaliknya.

Untuk menggerakkan quadrotor, duty cycle sinyal PWM yang diberikan kepada setiap aktuatornya adalah bergantung pada kebutuhan gerak yang diinginkan. Misalkan untuk gerak maju, duty cycle sinyal PWM tertinggi (Ton = 90-100%) diberikan pada motor belakang (motor 3). Hal ini harus dilakukan, karena untuk bergerak maju berarti harus ada gerak dorong yang cukup kuat dari arah belakang quadrotor. Selanjutnya motor samping kanan/kiri (Motor 2 dan 4) diberi sinyal PWM Ton = 50%, dengan sinyal PWM 50% berarti kecepatan putaran motor 2 dan 4 adalah rata-rata. Kemudian duty cycle yang paling kecil adalah pada motor depan (motor 1), dimana sinyal PWM yang diberikan hanya berkisar antara 5-20% (Ton).

Ilustrasi pengaturan duty cycle sinyal PWM dalam pengendalian kecepatan keempat motor penggerak quadrotor supaya bergerak maju dapat dilihat pada tabel 1. Selanjutnya untuk gerak mundur, gerak ke samping kanan, gerak ke samping kiri, gerak terbang naik, gerak terbang turun, gerak putar ke kanan, dan terakhir gerak putar ke kiri secara berurutan dapat dilihat pada tabel 2, tabel 3, tabel 4, tabel 5, tabel 6, tabel 7, dan tabel 8.

Tabel 1. Gerak quadrotor maju (roll)