The research presented in this thesis regards walking of quadruped robots, and particularly the walking of the Warp1 robot. The motivation for the robot is to provide a platform for autonomous walking in rough terrain. The thesis contains six papers ranging from development tools to actuation of robot legs. The first paper describes the methods and tools made for control development. These tools feature: programming of the robot without low level coding (C-code); that the controller has to be built only once for simulation and experiments; and that names of variables and constants are unchanged through the chain of software Maple -- Matlab -- Simulink -- Real~Time~Workshop -- xPC--Target. Three controllers, each making the robot walk are presented. The first controller makes the robot walk using the crawl gait. The method uses static stability as method for keeping balance and the instantaneous trunk motions are given by a concept using the so called weight ratios. A method for planning new footholds based on the positions of the existing footholds is also proposed and the controller experimentally verified. The second walking controller shows that the robot also can walk dynamically using the trot gait. The method proposed uses information from ground contact sensors on the feet as input to control balance, instead of, which is common, inertial sensors. It is experimentally verified that Warp1 can trot from level ground onto a slope and turn around while staying balanced. The main ideas of these two walking controllers are fused in the third which enables smooth transitions between crawl and trot. The idea of using the ground contact sensors from the first controller is here used to estimate the position of the center of mass. This controller uses weight ratios in the gait crawl as well as in the dynamic gait trot. Hence, the method of using weight ratios is not only useful for static stability for which it was originally intended. The controller is experimentally verified on Warp1. The Warp1 robot weighs about 60 kg, has 0.6 m long legs with three actuated joints on each. The speed and strength is sufficient only for slow walking, even though the installed power indicates that it should be enough for faster walking. The reason is that a walking robot often needs to be strong but slow when the feet are on the ground and the opposite when in the air. This can not be achieved with the motors and transmissions currently used. A transmission called the passively variable transmission (PVT) is proposed which enhance motor capabilities of robot joints. It is elastic, nonlinear and conservative. Some general properties for elastic transmissions are derived such that they can be compared with conventional transmissions. The PVT gives strong actuation at large loads and fast actuation at small loads. The proposed transmission is compared to a conventional transmission for a specific task, and the result is that a smaller motor can be used. / QC 20100831

Examensarbetet "Utveckling av rollator" har utförts på institutionen för teknik och samhälle vid Högskolan i Skövde på uppdrag av Ahlberg Leber AB i ämnet integrerad produktutveckling.   Uppdraget började med en grundlig förstudie av rollatormarknaden och till viss del även närliggande marknader. En kundkedja togs fram över de personer som kommer i kontakt med rollatorn under dess livslängd och som därför kan anses som intressenter av hur produkten utformas. Därefter gjordes ett antal intervjuer och enkäter för att klargöra vilka egenskaper som ansågs som viktiga hos en rollator.   Utifrån detta skapades en objektiv kravspecifikation som diskuterades och modifierades något efter företagets krav.   Välkända metoder såsom t ex brainstorming och brainwriting har använts för att generera idéer till projektet. Idégenereringen genomfördes både inom projektgruppen och tillsammans med andra studenter. Under genereringen lades fokus på ett antal olika områden, som huvudform, tilläggsfunktioner, hopfällningar och helhetslösningar.   Efter att ha arbetat vidare på några olika idéer kunde olika konceptförslag skapas. Dessa diskuterades både med företaget och med experter inom framförallt lätta konstruktioner. Alla koncept bestod av hopfällningslösningar eftersom det ansågs vara en viktig del av utformningen.   Resultatet av examensarbetet blev ett slutgiltigt konceptförslag som utformats med fokus på kundernas behov. Den nya generationens rollator har en form som tilltalar ögat, hållfasthet som motsvarar framtidens krav och är ergonomiskt utformad för att passa dess brukare. Konceptet innebar en rollator som fälls ihop m h a två vinkelräta gångjärn eftersom det ansågs ha flest fördelar.

This projects aims to develop design automation in product development. Design automation causes increase in producibility and decrease in product cost and manufacturing lead time. The study at hand is proposed to provide a new method and to introduce procedure to the design of wiring pattern for a car seat heater for Kongsberg Automotive, KA. KA is a Norwegian company and a global provider of engineering, design, and manufacture for seat comfort, driver and motion control systems, fluid assemblies, and industrial driver interface products. The method that currently is used in the company to create a wiring pattern is neither sufficient enough nor automated. In order to design the wiring pattern, at first procedure is handled by the designer. Secondly, car seat heater 2D layout is imported and then, the dimensions of the elements are defined as constraints. Then VBA codes are opened and the program is run. The result will be a wiring pattern in different 2D layouts. To make the design process easier, we have modeled five different layouts; wiring pattern of one element, two elements, three elements, five elements (with two back sides) and one element trapezoidal 2D layout. The algorithm written in VBA (Visual basic for application) creates the pattern according to the dimensions of the elements which are used as inputs to define constrained parameters. The created macros are simple to use and easy to modify, independent from the programming knowledge. The user is only responsible with parameter input and running the program. The solution gives wiring pattern for a car seat heater.

<p>Examensarbetet "Utveckling av rollator" har utförts på institutionen för teknik och samhälle vid Högskolan i Skövde på uppdrag av Ahlberg Leber AB i ämnet integrerad produktutveckling.</p><p> </p><p>Uppdraget började med en grundlig förstudie av rollatormarknaden och till viss del även närliggande marknader. En kundkedja togs fram över de personer som kommer i kontakt med rollatorn under dess livslängd och som därför kan anses som intressenter av hur produkten utformas. Därefter gjordes ett antal intervjuer och enkäter för att klargöra vilka egenskaper som ansågs som viktiga hos en rollator.</p><p> </p><p>Utifrån detta skapades en objektiv kravspecifikation som diskuterades och modifierades något efter företagets krav.</p><p> </p><p>Välkända metoder såsom t ex brainstorming och brainwriting har använts för att generera idéer till projektet. Idégenereringen genomfördes både inom projektgruppen och tillsammans med andra studenter. Under genereringen lades fokus på ett antal olika områden, som huvudform, tilläggsfunktioner, hopfällningar och helhetslösningar.</p><p> </p><p>Efter att ha arbetat vidare på några olika idéer kunde olika konceptförslag skapas. Dessa diskuterades både med företaget och med experter inom framförallt lätta konstruktioner. Alla koncept bestod av hopfällningslösningar eftersom det ansågs vara en viktig del av utformningen.</p><p> </p><p>Resultatet av examensarbetet blev ett slutgiltigt konceptförslag som utformats med fokus på kundernas behov. Den nya generationens rollator har en form som tilltalar ögat, hållfasthet som motsvarar framtidens krav och är ergonomiskt utformad för att passa dess brukare. Konceptet innebar en rollator som fälls ihop m h a två vinkelräta gångjärn eftersom det ansågs ha flest fördelar.</p>

The project consisted of developing an office workstation specially designed to compete at the Spanish market. The assignment was received from the Daifuku Designs, a design company in Barcelona, Spain. Daifuku Designs are well experienced in various kinds of product and interior design, but has not designed office furniture earlier. The project’s purpose was to introduce the company to the branch of office furniture. The research phase consisted in three different parts, a survey concerning office work that was handed out to Swedish and Spanish office workers and cleaning staff, studies of the world leading companies in the branch of office furniture and educational visits at different showrooms and offices. The project resulted in a desk that is offering a flexible space dividing system and a unique cord solution. The space dividers can be put anywhere along the desktop and are easily moved by hand. All the cords and cables are hidden in the desk and computers, phones, e.g. can be installed anywhere on the desk. The desk can be used both separately and in big office landscape. Flexibility is a common sales argument and the demand of this kind of flexibility is constantly growing. The trends to hire personnel and to work in temporary project groups are two reasons to the growing demand. The office furniture needs to be able to be used in different ways when the constellation of the project group is changing. It is a big advantage if the same desks can be used for different occasions. / Projektet bestod av att utveckla ett kontorsskrivbord, designat för att marknadsföras på den spanska marknaden. Uppdragsgivare var Daifuku Designs, ett designföretag i Barcelona, Spanien. Daifuku Designs har stor erfarenhet i olika sorters produkt- och inredningsdesign men har ej designat kontorsmöbler tidigare. Projektets syfte var att introducera företaget på kontorsmöbelmarknaden. Researchfasen bestod av tre olika delar, en enkät om kontorsarbete som gavs ut till svenska och spanska kontorsarbetare samt städpersonal, studier av världsledande företag inom kontorsmöbelindustrin samt studiebesök på olika showrooms och kontor. Projektet resulterade i ett skrivbord som erbjuder ett flexibelt avskärmningssystem samt en unik sladdlösning. Avskärmningarna kan sättas vart som helst längs skrivbordet samt kan lätt flyttas för hand. Alla sladdar och kabeldosor är gömda i skrivbordet och datorer, telefoner, etc. kan installeras vartsomhelst på skrivbordet. Skrivbordet kan användas separat så väl som i ett större kontorslandskap. Flexibilitet är ett vanligt säljargument, behovet av denna typ av flexibilitet växer hela tiden. Trenden att hyra in personal samt att jobba i projektgrupper är två anledningar till det växande behovet. Kontorsmöbeln måste kunna användas i många olika grupperingar när konstellationen i projektgruppen förändras. Det är en stor fördel om skrivbordet kan användas för många olika tillfällen.

Volvo Powertrain, VPT, i Köping tillverkar idag växellådor för tunga fordon. Till medeltunga fordon köper Volvo växellådor från bland annat underleverantören ZF. Volvo vill undersöka scenariot att ta fram AMT - växellådor för medeltunga fordon. I-shift modellen AT2412, som är dimensionerad för en max belastning på 2400 Nm och anpassad för tunga lastbilar, skulle kunna fungera även i medeltunga fordon men är då överdimensionerad och onödigt tung. Med tanke på kommande utvecklingsprojekt behöver Volvo öka sin kunskap hur val av tillverkningsmetoder påverkar vikt och tillverkningskostnader. Det behövs för att öka förståelsen för hur olika prioriteringar ska göras med avseende på vikt och tillverkningskostnader. Examensarbetets syfte var att ge denna förståelse för hur olika tillverkningsprocesser påverkar en transmissions utformning med avseende på mått och vikt utifrån ett givet momentområde. Målet med examensarbetet var att påvisa samband mellan valet av tillverkningsmetoder för enskilda artiklar och hur mycket det kan påverka den kompletta transmissionens vikt samt tillverkningskostnad. Arbetet var avgränsat till att analysera modifierade kugghjul i baslådan. Första delen av arbetet bestod av att dimensionera nya kugghjul anpassade för max belastning på 1600 Nm, detta utifrån samma produktionsupplägg som för befintliga kugghjul som återfinns i bland annat AT2412. Den andra delen bestod av att ta fram faktorer för hur olika tillverkningsmetoder påverkar dimensioneringen och för varje enskilt kugghjul beräkna vikt och tillverkningskostnad då åtta kombinationer av tillverkningsmetoder används. Avslutningsvis gjordes en summering för att visa vilka varianter som ger en optimal växellåda utifrån minimal vikt respektive minimal tillverkningskostnad. Resultatet visar att valet av tillverkningsmetoder leder till att vikten på kugghjulen kan reduceras mer eller mindre. Generellt visar beräkningarna att kugghjul som slipas, kulpenas och manganfosfateras får lägst vikt och blir dyrast att producera. Lägsta tillverkningskostnad uppnås genom att vissa tillverkningsprocesser som kulpening och manganfosfatering utesluts men detta måste då kompenseras med ökad kuggbredd vilket leder till högre vikt. Om VPT väljer att ta fram en ny variant av I-shift där kugghjulen är dimensionerade för 1600Nm så kan växellådan göras 6-11 kg lättare och tillverkningskostnaderna för kugghjulen kan minska med ca 10 procent. / Volvo Powertrain, VPT, in Köping currently manufactures transmissions for heavy-duty vehicles. For medium-duty vehicles Volvo purchase transmissions from their parts supplier ZF. Volvo wants to investigate the scenario to develop AMT - gearboxes for medium-duty vehicles. The I-shift model AT2412, which is designed for a maximum load of 2400 Nm and adapted for heavy-duty vehicles, would be able to function even in the medium-duty vehicles, but would be oversized and excessively heavy. In view of future development Volvo need to increase their knowledge in how the choices of manufacturing methods affect the mass and the manufacturing costs. They need to increase the understanding to make the optimal priorities with respect to mass and manufacturing costs. This study aimed to provide this understanding of how different processes affect a transmission design with respect to mass and measures from a given torque range. The aim of the study was to demonstrate the influence of the choice of production methods for individual items and how much it can affect the complete transmission's mass and manufacturing cost. The work was limited to analyzing the modified gears in the base unit. The first part of the work consisted of designing new gears designed for a maximum load of 1600 Nm, based on the same list of operations as the existing gears, which are found in AT2412. The second part consisted of revealing the factors for the different processes affecting the design regarding to fatigue and structural strength. For eight combinations of manufacturing processes the mass and manufacturing cost was calculated for each gear. Finally, a summary was made to show which combination of manufacturing methods that would give the optimum transmission based on minimum mass and minimum manufacturing cost. The results show that the choice of production methods leads to more or less reduction of mass of the gears. Generally, the calculations show that the gear that is ground, shootpeened and manganese phosphated get the lowest mass and become the most expensive to produce. On the other hand, lower manufacturing cost can be achieved by excluding certain manufacturing operations as shootpeening and manganese phosphate, but this must be compensated by increased facewidth of the gear, leading to increased mass. If VPT decide to develop a new variant of the I-shift in which the gears are designed for 1600Nm then the gearbox can be 6-11 kg lighter and the manufacturing costs of the gears can be reduced by about 10 percent.