According to the study [1] several firefighters are killed in action each year. This happens naturally in various ways. One of the major factors is that firefighters often do not know how the environment looks like, for example that a building in an industrial area contains hazardous gas cylinders. Without a solution, fire-fighters will continue to die in duty. It is therefore important to solve this problem so that we can minimize the risks and save lives.The goal of this project was a control system for pneumatic artificial muscles. To demonstrate that the desired functions of pneumatic artificial muscles worked properly, we created a simple arm with three degrees of freedom, with two muscles at each degree of freedom. The work consists mainly of pneumatic muscle, valves, programming and wireless communications. The focus was on controlling the robot arm using pneumatic artificial muscles.In order to achieve the arm to move to the desired position, we used wireless communication, the transmitter and receiver, and the pneumatic artificial muscles. This includes also programming, which was created on the programming language Spin.

Målet med uppsatsen är att skapa en användarstyrd robotarm med många frihetsgrader. Ämnen som studeras är elektronik, reglerteknik, datateknik, samt 3D modellering. I rapporten tas det upp allt från teoretiska delar, till montering, samt testning. Den färdiga robotarmen har elva frihetsgrader och kan greppa och hantera lättareobjekt, med viss stabilitet.

This thesis project investigated whether or not the use of an embedded system could help blackjack players to improve their game. This was done by designing and building a robot, that plays blackjack according to a card counting strategy. A robot prototype was built successfully, using a USB-camera to detect the cards and servo-motors to signal its playing decisions via hand gestures. Tests showed that the robot has a 1.4% edge over the house on average. However, due to high variance in the outcomes, the positive return found is non-significant. Recommendations of future work is proposed, including how both players and casinos can benefit from this project. / Detta examensarbete undersökte om ett inbyggt system kan hjälpa blackjackspelare att förbättra sitt spel. Detta gjordes genom att konstruera och bygga en robot, som spelar blackjack enligt en korträkningsstrategi. En robotprototyp byggdes med hjälp av en USB-kamera för att läsa av spelkorten, och servomotorer för att signalera spelbeslut genom handgester. Tester visade att roboten har i genomsnitt 1.4% fördel över huset. Dock är denna positiva avkastning icke-signifikant på grund av hög varians i utfallen. Rekommendationer om framtida arbete föreslås, som inkluderar hur både spelare och casinon kan dra nytta av detta projekt.

In recent decades human workers in manufacturing and overall industry have largely been replaced with robots and automated machines, but there are still plenty of tasks where human cognition is necessary. This paper presents the development of a wireless robotic arm controlled by a human arm, allowing both for the combination of a robotic arms strength to be combined with a humans cognition, and also for a human to execute dynamic tasks without being present. An application suited for work in toxic or otherwise harmful environments. This was accomplished by using a controller in the form of an exo-skeleton attached to the operators right arm and connected to the robotic arm through a transmitter. The controller measures the movements in each joint using potentiometers and the robotic arm mimics these movements. A glove with a flex sensor on the index finger was then attached to the controller to measure the finger motions. All the information containing the angle of rotations are sent wirelessly to the robotic arm using Arduino Uno and transceiver modules. The robotic arm received the information through another set of Arduino Uno and transceiver module which made each servomotor on the robotic arm to move accordingly. The result showed that the robotic arm could imitate the operator’s arm very well and was able to grab and move dierent objects with dierent weight and surfaces. The wireless control was reliable and could control the robotic arm while being in a dierent room, making it possible to use this robot for harmful environments for humans. / Under senare årtionden har mänskliga arbetare inom tillverkning och industri över lag i stor utsträckning ersatts av robotar och automatiserade maskiner, men det finns fortfarande uppgifter som kräver mänsklig tankeförmåga. Denna rapport presenterar utvecklingen av en trådlös robotarm styrd av en människas arm, vilket möjliggör både att kombinera en maskins styrka med en människas intelligens, samt för en människa att utföra dynamiska uppgifter utan att vara närvarande. En applikation lämplig för arbete i farliga miljöer. Detta uppnåddes med en styrenhet i form av ett exo-skelett fastsatt på operatörens högra arm och kopplad till robotarmen genom en sändare. Styrenheten mäter rörelserna i varje led med potentiometrar och robotarmen härmar dessa rörelser. En handske med en flexsensor på pekfingret fästes sedan på styrenheten för att mäta fingerrörelsen. All information som innehåller vinklar skickas trådlöst till robotarmen med hjälp av Arduino Uno och transceiver moduler. Robotarmen mottog informationen via en annan uppsättning Arduino Uno och transceiver modul som fick varje servomotor på robotarmen att rotera i enlighet. Resultatet visade att robotarmen kunde imitera operatörens arm väl och kunde bära olika föremål med olika vikter och ytor. Den trådlösa styrningen var pålitlig och kunde styra robotarmen från ett annat rum, vilket gör det möjligt att använda denna robot i skadliga miljöer för människor.

The purpose of this project was to create a model of a robotic arm with 4-DOF equipped with a gripper that is able to move an object to a predetermined area. This thesis investigated the robotic arm’s accuracy by repeating the same predetermined movement and measure the error. The error was measured based on the objects displacement from the target area after a series of repeated movements by the arm. After constructing the robotic arm, an experiment was set up to measure the accuracy and repeatability of the arm. The robot achieved 2.506 mm to 0.922 mm for accuracy and 5.995 mm to 4.059 mm for repeatability depending on speed. / Syftet med detta projekt var att skapa en modell av en robotarm med 4 frihetsgrader och en klo för att kunna flytta ett objekt till ett förbestämt område. Denna avhandling har undersökt robotens noggrannhet genom att upprepa enförbestämd rörelse och mäta felet. Felet bestämdes genomatt flytta ett objekt till en förbestämd plats och mäta objektets position i förhållande till målet. Den färdigkonstruerade roboten har en noggrannhet på 2.506 mm till 0.922 mm och en repeterbarhet på 5.995 mmtill 4.059 mm beroende på hur fort roboten rör sig.

Today’s society is facing a large increase of automation and smart devices. Everything from coffee machines to fridges include some kind of electronics and embedded systems. The focus of this Bachelor’s thesis was to dive deeper into how these automated devices can be controlled and more specifically a robot arm. The main purpose revolved around constructing a robotic arm that could be controlled through three different methods using MATLAB. These three were manual control, numerical analysis control and with a neural network based control. The prototype was created by assembling six servo motors onto 3D-printed parts. The arm consisted of three main parts which were a base, an arm and a gripper. The system was controlled by an Arduino micro-controller connected to a computer. The results show that the manual control method was easy to implement, fast and reliable. It allows control of all the angels for each servo motor, which also means controlling each individual degree of freedom. The numerical way, using Newton-Raphson’s method, broadened the abilities to control the arm but was slower. The third and final solution was to use fuzzy-logic. This ended up being a powerful method allowing for great control with low latency. While unreliable, the method showed great potential and with refinement could surpass the others. The conclusion was that the neural network method was the overall best method for controlling and manoeuvring the robot arm using MATLAB. / Dagens samhälle står inför en stor ökning av automatisering och smarta produkter. Allt från kaffemaskiner till kyl och frys innehåller någon form av elektronik och inbäddade system. Det huvudsakliga syftet med detta kanditatexamensarbete var att gräva djupare i hur dessa automatiserade produkter kan kontrolleras och mer specifikt i detta fall, en robotarm. Projektet handlade om att konstruera en robotarm som kunde styras och kontrolleras genom tre olika metoder i programmet MATLAB. Dessa tre har vi valt att kalla manuell kontroll, numerisk kontroll och neuralt nätverksbaserad kontroll. Prototypen tillverkades genom att montera sexservomotorer på 3D-utskrivna delar. Armen bestod av tre huvuddelar, en bas, en arm och en gripklo. Systemet styrdes av en Arduino mikrokontroll ansluten till en dator. Resultaten visar att den manuella kontrollmetoden var enkel att implementera, snabb samt var tillförlitlig. Den gav precis styrning av alla vinklar för varje servomotor, vilket också innebar att den gav god styrning av varje frihetsgrad. Den numeriska metoden, mer bestämt Newton Raphson’s metod, vidgade möjligheterna att kontrollera armen men var långsammare. Den tredje och sista lösningen var att använda ett neuralt nätverk, fuzzy logic. Detta visade sig vara ett kraftfullt sätt att styra roboten med låg latens. Det neurala nätverket visade sig dock vara opålitligt, men metoden visade stor potential för vidare utveckling och kan då prestera mycket bättre än de andra två metoderna. Slutsatsen var att det neurala nätverket var den generellt bästa metoden för att kontrollera och manövrera robotarmen via programmeringsprogrammet MATLAB.

Industrial robot programs are usually created with the programming language that the manufacturer provides. These languages are often limited to cover the common usages within the industry. However, when a more advanced program is needed, then third-party programs are often used to, e.g., locating objects using vision systems, applying correct force with force torque sensors, etc. Instead of using both the language of the robot and third-party programs to create more advanced programs, it is preferable to have one system that can fully control the robot. Such systems exist, e.g., Robot Operating System (ROS), Yet Another Robot Language (YARP), etc. These systems require more time to fully set up, but once they are set up supposedly they can be used for a lot of different applications and can be used on several industrial robots from different manufacturers. Currently, University of Skövde have robots from Universal Robots (UR) with several peripheral equipment which has limited control because the built-in language does not support it. Therefore, they need help with both investigating which robot system could be used and implementing that robot system. This thesis will prove the suitability of using ROS to control aforesaid hardware, fulfilling all the requirements. It will be also demonstrated the feasibility of ROS in the long-term, according to the future plans for this equipment in University of Skövde.

This thesis covers the design, construction and programming of an automated tic-tac-toe game with robotic control and image processing. Research shows that robotic systems, over time, have transitioned from manufacturing tools to service tools with a large focus on human interaction, a central aspect- of this project. The research questions of the project are centered around the use of inverse kinematics and difficulties with using color recognition to identify player moves. Furthermore, a theoretical analysis of forward and inverse kinematics, image processing, the minimax algorithm and electrical components is presented. The prototype was developed using a Raspberry Pi, servo motors and a camera module to identify player moves. Multiple tests with regards to speed, accuracy and reliability were performed to evaluate the performance of the prototype. The accuracy tests showed minor positional deviations in the movement of the prototype. Additionally, the tests of the image processing algorithm showed that lighting is important to attain reliable color recognition. The project resulted in a fully functional prototype that enables a game of tic-tac-toe to be played against an automated opponent. Potential future work includes an improved design, more efficient methods to determine the optimal move and alternative image processing algorithms. / Detta arbete omfattar design, konstruktion och programmering av ett automatiserat tre-i-rad spel med robotstyrning och bildbehandling. Forskning visar att robotsystem med tiden har övergått från tillverkningsverktyg till hjälpmedel med ett stort fokus på mänsklig interaktion, en central aspekt i detta projekt. Forskningsfrågorna som behandlas i projektet innefattar användning av inverterad kinematik och svårigheter med att använda färgigenkänning för att identifiera spelardrag. Dessutom utförs en teoretisk analys av framåt- och inverterad kinematik, bildbehandling, minimax algoritmen och elektriska komponenter. Prototypen utvecklades med hjälp av en Raspberry Pi, servomotorer samt en kameramodul för att identifiera spelardrag. Flertalet tester kring hastighet, noggranhet och pålitlighet genomfördes för att utvärdera prototypens prestanda. Noggranhetstesterna visade på små positionavvikelser i prototypens rörelse. Testerna av bildbehandlingalgoritmen indikerade att belysning är en viktig aspekt för att uppnå en tillförlitlig färgigenkänning. Projektet resulterade i en fullt fungerande prototyp som gör det möjligt att spela tre-i-rad mot en automatiserad motståndare. Potentiella framtida förbättringar inkluderar en förbättrad design, effektivare metoder för att bestämma optimala spelardrag samt alternativa bildbehandlingsalgoritmer.

As the world rapidly propels further through the ever-evolving field of automation, there is also an increased demand for properly regulated robots. While the use of automated machines is nothing new, the industry remains in a continuous effort to develop systems that both push the number of manageable inputs and the limits of optimization. One of the most foundational parts of many automated machines is the robotic arm. During this project, a self-regulating robot arm with the ability to maintain a desired position based on multiple inputs was constructed and tested. The resulting design managed to maintain a set height with varying levels of flow and precision, enabling further development and optimization with stronger components. / I takt med att världen snabbt genomgår det ständigt föränderliga automationsområdet, finns det också en ökad efterfrågan på korrekt reglerade robotar. Även om användningen av automatiserade maskiner inte är något nytt, fortsätter branschen att arbeta kontinuerligt med att utveckla system som både ökar mängden hanterbar indata och tänjer på gränserna för optimering. En av de mest fundamentala delarna i många automatiserade maskiner är robotarmen. Under detta projekt konstruerades och testades en självreglerande robotarm med förmågan att bibehålla en önskad position baserat på flera insignaler. Den resulterande designen lyckades bibehålla en inställd höjd med varierande nivåer av jämnhet och precision, vilket möjliggör vidareutveckling och optimering med starkare komponenter.

Robots are increasingly being used in personal households for service-related tasks such as floor cleaning, lawn mowing or entertainment. However, there is still a lack of household robots performing tactile service-related tasks that requires human-robot interaction. This bachelor’s thesis considers the possible improvement of a robotic head massager performing a head massage by using feedback from a distance sensor. The construction consists of a robot arm with two degrees of freedom. The robot arm is holding a head massager that is implemented with a distance sensor. The distance sensor is used to explore the possible improvement of the safety of the product by stopping the massage whenever the distance to the head was less or equal to 3 cm. The embedded system was controlled by an Arduino Uno that was connected to a computer. The results showed that the distance sensor can in fact improve the safety of the robotic head massager, however it did not always work which opened up a discussion about counter productivity to claim the product as safer. / Användandet av robotar ökar mer och mer i privata hushåll för service-relaterade uppgifter såsom dammsugning, gräsklippning och underhållning. Emellertid finns det fortfarande en brist på hushållsrobotar som utför taktila service-relaterade uppgifter som kräver människa-robot interaktion. Den här kandidatuppsatsen undersöker en möjlig förbättring av en robotarm som utför huvudmassage med hjälp av en huvudkliare och återkoppling. Konstruktionen består av en robot arm med två frihetsgrader. Robotarmen håller en huvudkliare som är implementerad med en distanssensor. Distanssensorn används för att undersöka möjligheten att förbättra säkerheten hos produkten genom att stoppa massagen när avståndet till huvudet var mindre eller lika med 3 cm. Det inbyggda systemet kontrolleras av en Arduino Uno som är kopplad till en dator. Resultaten visar att en distanssensor faktiskt kan förbättra säkerheten hos robot-kliaren, däremot fungerar den inte varje gång vilket öppnar upp för diskussion gällande kontraproduktivitet att benämna produkten som mer säker.