RoboRally is a board game where the goal is to drive a small robot from a start position to a goal across a dynamic board with different types of obstacles. The robots in this game aren’t real robots, they are small plastic figures which are moved by hand during the game. Our vision is to research a solution for implementing the game with real robots. In order to do this, precise positioning is key. The purpose of this project was therefore to create a local positioning system that allows a robot to find its position in a defined space and change it on a user command with good precision. The built positioning system is based on the time of flight technique using infrared light and ultrasound. The system uses two transmitters and one receiver to calculate two planar distances which can be converted to a coordinate within the board. To assess the system performance in a RoboRally application a small robot was built and multiple tests conducted. The first result was that a one-dimensional distance calculation using the time of flight technique achieved a mean error of 3,2 mm for distances shorter than 1 m. The next result was that the positioning system achieved a 90 x 70 cm rectangle field of view with an accuracy between 1 and 6 cm within this area. The last result was that the robot was able to move a specified distance with a precision of  ± 1 mm and then verify its position successfully at a rate of 97 %. The final conclusion of the project is that the positioning system is accurate enough for a RoboRally application but needs improvements on its field of view. / RoboRally är ett brädspel som går ut på att köra en robot från en startpunkt till ett mål över en dynamisk spelplan med olika typer av hinder. Robotarna i detta spel är inte riktiga robotar, det är små figurer av plast som flyttas för hand under spelets gång. Vårt mål är att undersöka en lösning för att implementera spelet med riktiga robotar. För att lyckas med detta så är det viktigt med noggrann positionering. Syftet med detta projekt var att skapa ett positioneringssystem som gör att en robot kan hitta sin egen position inom en yta och ändra den på kommando med god precision. Positioneringssystemet som tagits fram är baserat på time of flight teknik med hjälp av infrarött ljus och ultraljud. Systemet använder två sändare och en mottagare för att räkna ut två avstånd som sedan kan omvandlas till en koordinat på spelplanen. För att bedömma systemets prestanda i RoboRally sammanhang så har en liten robot byggts och flera tester utförts. Det första resultatet är att en endimensionell av-ståndsberäkning med time of flight tekniken kunde uppnå ett medelfel på 3,2 mm för avstånd kortare än 1 m. Nästa resultat var att positionssystemet uppnådde ett 90 x 70 cm rektangulärt synfält med en noggrannhet mellan 1 och 6 cm inom detta område. Det sista resultatet var att roboten kan förflytta sig en bestämd sträcka med en noggrannhet p°a ± 1 mm och sedan verifiera sin position korrekt 97 % av försöken. Projektets slutsats är att positionssystemet har tillräckligt bra noggrannhet för att kunna användas för RoboRally men att det behöver förbättrat synfält.

How can we improve the living standards of the visually impaired using an Arduino? Living with visual impairment could potentially be one of the hardest things one could do. Constantly having to worry about obstacles and carrying a stick to feel your way forward. In order to combat this difficulty, we have designed Vision for the Blind. One of the usages of ultrasonic sensors are to measure the distance from objects using sound waves. These sensors, in combination with Piezo buzzers, have been used in Vision for the Blind to warn the user of incoming obstacles by emitting sound from the buzzers. The volume of the buzzers is controlled by using a digital potentiometer and varies depending on the measured distance. All three are connected to an Arduino which has been coded to perform the given task. / Hur kan vi öka levnadsstandarden för visuellt nedsatta människor med hjälp av en Arduino? Att leva med visuell nedsättning är självklart ett stort problem som medför svårigheter, att alltid vara orolig över hinder som kan finnas i vägen eller bära en pinne med sig för att hitta sin väg. För att bekämpa de här svårigheterna har vi konstruerat Vision for the Blind. Ultraljudsbaserade sensorer använder ljudvågor för att mäta avstånd från ett objekt. Dessa sensorer har använts i Vision for the Blind i kombination med Piezo sumrar för att varna användaren om inkommande hinder genom att emittera ljud från sumrarna. Ljudvolymen kontrolleras med hjälp av en digital potentiometer och varierar med det uppmätta avståndet. Alla tre är kopplade till en Arduino som är kodad för att utföra det givna uppdraget.

Being able to fly has always been one of humanities greatest dreams, and today anyone can purchase a Radio-Controlled (RC) airplane or helicopter and learn how to fly. Experienced RC pilots perform stunts such as “prop hanging”. This is when an airplane flies vertically while maintaining its position with the propeller being the only motive force. In this thesis, the first steps towards converting a manually controlled hovering airplane to an autonomous one are taken by using one single accelerometer to measure differences in acceleration as input data for a height regulator. A built prototype with the height regulator implemented is tested in a test rig. The finished regulator is able to adjust and keep the airplane stable when exposed to small to medium disturbances. The regulator’s biggest weakness is the lack of input data regarding the velocity. Big disturbances result in a constant velocity, which gives zero acceleration input data, and an airplane flying away from its equilibrium position. / Att kunna flyga har alltid varit en av mänsklighetens största drömmar och idag kan vem som helst köpa ett radiostyrt flygplan eller helikopter och lära sig att flyga. Erfarna piloter som flyger radiostyrda flygplan utför konster som att ”hänga i propellern”, vilket innebär att flygplanet flyger vertikalt samtidigt som den behåller sin position där propellern är den enda drivkraften. I den här avhandlingen tas det första steget att konvertera ett manuellt styrt hovrande flygplan till ett autonomt genom att använda en enda accelerometer för att mäta skillnaden i acceleration som indata för en höjdregulator. Ett byggt prototypflygplan med höjdregulatorn implementerad testas i en testställning. Den färdiga regulatorn fungerar och kan justera och hålla flygplanet stabilt när den utsätts för små till medelmåttiga störningar. Regulatorns största svaghet är bristen på indata av hastigheten. Stora störningar resulterar i konstant hastighet, vilket ger noll acceleration som indata och ett flygplan som flyger ifrån sitt jämviktsläge.

How can we improve the living standards of the visuallyimpaired using an Arduino?Living with visual impairment could potentially be oneof the hardest things one could do. Constantly having toworry about obstacles and carrying a stick to feel your wayforward. In order to combat this difficulty, we have designedVision for the Blind.One of the usages of ultrasonic sensors are to measurethe distance from objects using sound waves. These sensors,in combination with Piezo buzzers, have been used inVision for the Blind to warn the user of incoming obstaclesby emitting sound from the buzzers. The volume of thebuzzers is controlled by using a digital potentiometer andvaries depending on the measured distance. All three areconnected to an Arduino which has been coded to performthe given task. / Hur kan vi öka levnadsstandarden för visuellt nedsattamänniskor med hjälp av en Arduino?Att leva med visuell nedsättning är självklart ett stortproblem som medför svårigheter, att alltid vara orolig överhinder som kan finnas i vägen eller bära en pinne med sigför att hitta sin väg. För att bekämpa de här svårigheternahar vi konstruerat Vision for the Blind.Ultraljudsbaserade sensorer använder ljudvågor för attmäta avstånd från ett objekt. Dessa sensorer har använtsi Vision for the Blind i kombination med Piezo sumrarför att varna användaren om inkommande hinder genomatt emittera ljud från sumrarna. Ljudvolymen kontrollerasmed hjälp av en digital potentiometer och varierar med detuppmätta avståndet. Alla tre är kopplade till en Arduinosom är kodad för att utföra det givna uppdraget.

RoboRally is a board game where the goal is to drive a smallrobot from a start position to a goal across a dynamic boardwith different types of obstacles. The robots in this gamearen’t real robots, they are small plastic figures which aremoved by hand during the game. Our vision is to researcha solution for implementing the game with real robots. Inorder to do this, precise positioning is key. The purposeof this project was therefore to create a local positioningsystem that allows a robot to find its position in a definedspace and change it on a user command with good precision.The built positioning system is based on the time offlight technique using infrared light and ultrasound. Thesystem uses two transmitters and one receiver to calculatetwo planar distances which can be converted to a coordinatewithin the board.To assess the system performance in a RoboRally applicationa small robot was built and multiple tests conducted.The first result was that a one-dimensional distancecalculation using the time of flight technique achieveda mean error of 3,2 mm for distances shorter than 1 m. Thenext result was that the positioning system achieved a 90x 70 cm rectangle field of view with an accuracy between1 and 6 cm within this area. The last result was that therobot was able to move a specified distance with a precisionof ± 1 mm and then verify its position successfully at a rateof 97 %.The final conclusion of the project is that the positioningsystem is accurate enough for a RoboRally applicationbut needs improvements on its field of view. / RoboRally är ett brädspel som går ut på att köra en robot från en startpunkt till ett mål över en dynamisk spelplan med olika typer av hinder. Robotarna i detta spel är inte riktiga robotar, det är små figurer av plast som flyttas för hand under spelets gång. Vårt mål är att undersöka en lösning för att implementera spelet med riktiga robotar. För att lyckas med detta så är det viktigt med noggrann positionering. Syftet med detta projekt var att skapa ett positioneringssystem som gör att en robot kan hitta sin egen position inom en yta och ändra den på kommando med god precision. Positioneringssystemet som tagits fram är baserat på time of flight teknik med hjälp av infrarött ljus och ultraljud. Systemet använder två sändare och en mottagare för att räkna ut två avstånd som sedan kan omvandlas till en koordinat på spelplanen. För att bedömma systemets prestanda i RoboRally sammanhang så har en liten robot byggts och flera tester utförts. Det första resultatet är att en endimensionell avståndsberäkning med time of flight tekniken kunde uppnå ett medelfel på 3,2 mm för avstånd kortare än 1 m. Nästa resultat var att positionssystemet uppnådde ett 90 x 70 cm rektangulärt synfält med en noggrannhet mellan 1 och 6 cm inom detta område. Det sista resultatet var att roboten kan förflytta sig en bestämd sträcka med en noggrannhet på ± 1 mm och sedan verifiera sin position korrekt 97 % avförsöken. Projektets slutsats är att positionssystemet har tillräckligtbra noggrannhet för att kunna användas för RoboRally men att det behöver förbättrat synfält.

The aim of this project is to examine the feasibility andreliability of the use of a low cost computer vision system totrack and intercept a thrown object. A stereo vision systemtracks the object using color recognition and then guides amobile wheeled robot towards an interception point in orderto capture it. Two different trajectory prediction modelsare compared. One model fits a second degree polynomialto the collected positional measurements of the object andthe other uses the Forward Euler Method to construct theobjects flight path.To accurately guide the robot, the angular position of therobot must also be measured. Two different methods ofmeasuring the angular position are presented and their respectivereliability are measured. A calibrated magnetometeris used as one method while pure computer vision isimplemented as the alternative method.A functional object tracking and interception system thatwas able to intercept the thrown object was constructed usingboth the polynomial fitting trajectory prediction modelas well as the one based on the Forward Euler Method.The magnetometer and pure computer vision are both viablemethods of determining the angular position of therobot with an error of less than 1.5°. / I detta projekt behandlas konstruktionen av och pålitligheteni en bollfånganderobot och dess bakomliggande lågbudgetkamerasystem.För att fungera i tre dimensioner användsen stereokameramodul som spårar bollen med hjälpav färgigenkänning och beräknar bollbanan samt förutspårnedslaget för att ge god tid till roboten att genskjuta bollen.Två olika bollbanemodeller testas, där den ena tar hänsyntill luftmotståndet och nedslaget beräknas numeriskt ochden andra anpassar en andragradspolynom till de observeradedatapunkterna.För att styra roboten till den tänkta uppfångningspunktenbehövs både robotens position, vilket bestäms med kameramodulen,och robotens riktning. Riktningen bestäms medbåde en magnetometer och med kameramodulen, för attundersöka vilken metod som passar bäst.Den förslagna konstruktionen för roboten och kamerasystemetkan spåra och fånga objekt med bådadera de testademodellerna för att beräkna bollbana, dock så är tillförlitligheteni den numeriska metoden betydligt känsligare fördåliga mätvärden. Det är även möjligt att använda sig avbåde magnetometern eller endast kameramodulen för attbestämma robotens riktning då båda ger ett fel under 1.5°.

Being able to fly has always been one of humanities greatestdreams, and today anyone can purchase a Radio-Controlled(RC) airplane or helicopter and learn how to fly. ExperiencedRC pilots perform stunts such as “prop hanging”.This is when an airplane flies vertically while maintainingits position with the propeller being the only motive force.In this thesis, the first steps towards converting a manuallycontrolled hovering airplane to an autonomous one aretaken by using one single accelerometer to measure differencesin acceleration as input data for a height regulator.A built prototype with the height regulator implementedis tested in a test rig. The finished regulator is able toadjust and keep the airplane stable when exposed to smallto medium disturbances. The regulator’s biggest weaknessis the lack of input data regarding the velocity. Big disturbancesresult in a constant velocity, which gives zeroacceleration input data, and an airplane flying away fromits equilibrium position. / Att kunna flyga har alltid varit en av mänsklighetens störstadrömmar och idag kan vem som helst köpa ett radiostyrtflygplan eller helikopter och lära sig att flyga. Erfarna pilotersom flyger radiostyrda flygplan utför konster som att”hänga i propellern”, vilket innebär att flygplanet flygervertikalt samtidigt som den behåller sin position där propellernär den enda drivkraften. I den här avhandlingen tasdet första steget att konvertera ett manuellt styrt hovrandeflygplan till ett autonomt genom att använda en endaaccelerometer för att mäta skillnaden i acceleration som indataför en höjdregulator. Ett byggt prototypflygplan medhöjdregulatorn implementerad testas i en testställning. Denfärdiga regulatorn fungerar och kan justera och hålla flygplanetstabilt när den utsätts för små till medelmåttigastörningar. Regulatorns största svaghet är bristen på indataav hastigheten. Stora störningar resulterar i konstanthastighet, vilket ger noll acceleration som indata och ettflygplan som flyger ifrån sitt jämviktsläge.

Because communication has always been difficult for people who are deaf-blind, The Smith-Kettlewell Eye Research Institute (SKERI), in conjunction with the California Polytechnic State University Mechanical Engineering department, has commissioned the design, construction, testing, and programming of a robotic hand capable of performing basic fingerspelling to help bridge the communication gap. The hand parts were modeled using SolidWorks and fabricated using an Objet rapid prototyper. Its fingers are actuated by 11 Maxon motors, and its wrist is actuated by 2 Hitec servo motors. The motors are controlled by Texas Instruments L293D motor driver chips, ATtiny2313 slave microcontroller chips programmed to act as motor controllers, and a master ATmega644p microcontroller. The master controller communicates with a computer over a USB cable to receive sentences typed by a sighted user. The master controller then translates each letter into its corresponding hand gesture in the American Manual Alphabet and instructs each motor controller to move each finger joint into the proper position.

Telepresence describes technologies that allow users to remotely experience the sensation of being present at an event without being physically present. An avatar exists to represent the user whilst in a remote location and is tasked to collect stimuli from its immediate surroundings to be delivered to the user for consumption. With the advent of recent developments in Virtual Reality technology, viz., head-mounted displays (HMDs), new possibilities have been enabled in the field of Telepresence. The main focus of this thesis is to develop a solution for visual Telepresence, where an HMD is used to control the direction of a camera‟s viewpoint, such that the user‟s head is tracked by the avatar, while providing visual feedback to the user. The design and development of the device follows a mechatronic approach, where a real time operating system (RTOS) is used in conjunction with a microcontroller for mechanical actuator control. The first-generation prototype, HOG-1 (HMD-Operated Gimbal, rev. 1), developed for this thesis serves as a foundation for study; the implementation and analysis of the prototype contributes to the state of the art by providing a clearer glimpse of hardware and software requirements that are necessary to construct an improved model. Additionally, qualitative and quantitative measurements are developed in the process of this research.

The production and approval process for the various labels used in clinical trials wastes significant time and resources through the need to outsource label production or rely on large reams of pre-cut label stock for each revision throughout the process. An in-house, on-demand label printing and cutting system is a potential remedy to this waste. Previous work by Cheadle et al. resulted in a functional electomechanical prototype of the label cutting aspect of this research, capable of rudimentary linear cuts. In this continued research, emphasis was placed on improved label cutting capabilities and creating PC control software for label design. Cutting operations were enhanced through the development of an algorithm for circular cuts, proportional motor control, and a prototype graphical user interface (GUI) for simple user control. The changes to cutting methods have improved linear cutting precision to an average of 0.00402-in (s = 0.00602-in, n=26) at minimum. The new method for circular cuts has an average precision of 0.04384-in (s = 0.01471-in, n=26). The target precision for cuts is 0.040-in, suggesting that linear cuts are satisfactory, but circular cuts must still be refined. The prototype user interface developed for this research is capable of driving the label cutting system through RS232 communication and exposes all functionality of the system to date. Overall, this research has enhanced the capabilities of the label cutting system significantly, but further work is required to realize a complete label production solution.