As the Internet of Things (IoT) is revolutionising and digitalising industry and the need for remote connectivity is increasing, there is an opportunity for new solutions for remotely controlled industrial equipment. One possible way of controlling industrial robot arms is by using a universal model arm input device of a different scale. The question this can lead to is, how a wireless IoT solution for a model-controlled robot arm can perform. This thesis realises this concept with a working demonstrator consisting of a model arm and a robot arm, connected through a third party IoT service. Tests, measuring the precision of the replicated motion and the time delay are used to evaluate the performance. The results lead to the conclusion, that the envisioned concept has merit, but is restricted by limitations such as the transmission interval of the used IoT service. Further, the conclusions and accomplishments of this thesis could serve as a basis for additional research on this method of remotely controlling industrial equipment. / Sakernas internet (IoT) revolutionerar och digitaliserar industrin, samtidigt som behovet av fjärranslutning ökar. Detta öppnar möjligheter till nya lösningar för fjärrstyrd industriell utrustning. Ett sätt att styra industrirobotar är att använda en universell modellarm i annan skala än robotarmen. Detta leder till frågan hur en trådlös IoT-lösning för en modellstyrd robotarm kan fungera. I detta projekt förverkligas konceptet med hjälp av en prototyp som består av en modellarm och en robotarm. Dessa är anslutna via en IoT-tjänst från en tredje part. Prestandan och precisionen av den återskapade rörelsen och tidsfördröjningen utvärderas genom tester. Slutsatsen dras att konceptet har fördelar, men begränsas av bland annat överföringsintervallet på grund av den valda IoT-tjänsten. Slutsatserna och resultaten från projektet skulle kunna användas för ytterligare forskning kring denna metod av fjärrstyrning.

The purpose of this thesis was to design, construct and control a robotic arm with six degrees of freedom. The arm should be able to do simple tasks such as pick and place with good accuracy and without using external sensors. This thesis investigates the precision and the strength of the constructed robot arm. The arm was constructed using 3D printed parts and commonly available hardware such as threaded rods, bearings, screws and nuts. Each axis uses a combination of pulleys and belts in order to achieve desired torque. A differential transmission was implemented in four of the axes in order to combine the power of the motors and reduce weight in the upper parts of the arm. The robot is driven by six stepper motors that are controlled by a combination of RAMPS 1.4 shield and Arduino Mega 2560 microcontroller. The user can manipulate each axis by sending commands to the Arduino through an USB cable. The commands are generated with the help of a simple user interface written in Python. Experiments have shown that the arm has an average error increase of 0.0289-0.1356 mm for each movement, depending on the chosen speed. The maximum amount ofweight that the arm can hold in the worst case scenario is 0.84 kg. / Syftet med denna avhandling var att designa, konstruera och kontrollera en robotarm med sex frihetsgrader. Armen ska kunna utföra enkla uppgifter som pick-and-place med god noggrannhet och utan användning av externa sensorer. Denna avhandling underosöker precisionen och styrkan hos den konstruerade robotarmen. Armen konstruerades med 3D-printade delar och läattillgänglig hårdvara som gängstänger, lager, skruvar och muttrar. Varje axel använder en kombination av kuggremskivor och kuggremmar för att uppnå önskat moment. En differentialväxel användes i fyra av axlarna för att kombinera motorernas moment och minska vikten i armens övre delar. Roboten drivs av sex stegmotorer som styrs av en kombinationav RAMPS 1.4-shield och Arduino Mega 2560 mikrokontroller. Användaren kan styra varje axel genom att skicka kommandon till Arduinon via en USB-kabel. Kommandona genereras med hjälp av ett enkelt användargränssnitt skrivet i Python. Experiment har visat att armen har en genomsnittlig felökning på 0,0289-0,1356 mm för varje rörelse, beroende på vald hastighet. Den högsta vikt som armen i värsta fallkan håalla är 0,84 kg.

3D-skrivare är inte längre något som endast stora företag har råd att använda sig av, utan någonting som har tagit sig ända till konsumentmarknaden. Detta har givit både hobbyanvändare och småföretag tillgång till ett kraftfullt verktyg för iterativ design. Det görs idag även stora framsteg inom robotik som ger upphov till möjligheter för tillämpningar av både industri- och konsumentrobotar i framtiden. Komplexiteten i robotar gör 3D-skrivare till användbara verktyg när det kommer till att ta fram robotprototyper. Målet med detta projekt var därför att analysera fördelar och nackdelar med 3D-skrivning i samband med prototypframtagning av en robotarm med sex axlar som kunde utföra enkla pick-and-place-rörelser. Roboten designades i Fusion360 och skrevs ut med 3D-skrivare i PETG. En Arduino MEGA användes till att styra stegmotorer i robotens axlar och styrningen implementerade en analytisk lösning till robotens kinematisk modell. Resultatet var en fungerande prototyp som kunde programmeras till att flytta och rotera föremål. Ett antal förbättringar av prototypen går att göra, till exempel går det att öka robotens rörlighet genom att designa om delar för att tillåta att axlar rotera längre och att implementera ytterligare funktionalitet i programmet som accelerationsrampning av stegmotorer och rörelse längs förvald bana. Utifrån analys av 3D-skrivningens inverkan på projektet framgick det att 3D-skrivning verkar användbart i prototypframtagning om dess möjlighet till iterativ design är önskvärd, men att det passar ännu bättre till mindre projekt då robotens storlek hindrade möjligheten till att utnyttja iterativ design till fullo och på så sätt hindrades även effektiviteten i 3D-skrivningsprocessen.

Indexator is a world-leading company that develops and manufactures hydraulic rotators and hose swivels. A hose swivel is a hose coupling that can rotate freely around its own axis. During production he hose swivel currently has a semiautomatic marking process, where an operator often must load a laser engraver. Indexator wishes to streamline this process. This study aims to develop a concept for a more efficient process through automation that will free personnel from non-value added activities. First, three concept proposals were developed based on theories of efficiency in industry, such as Toyota production systems, Lean, Six Sigma, and 5s. The concept proposals were limited to primarily developing the function of the process. In collaboration with Indexator, the three concept proposals were scored in a comparison table to choose one of the concepts to develop further. The concept proposal chosen for further development was one with a robot arm that loads the laser engraver and an automatic magazine that supplies the robotarm with hose swivels. The developed concept proposal will free the operator from the machine for one hour before the magazine needs to be refilled. Today’s process frees the operator for 2.5 min per load. The concept will also eliminate 75 min of non-value added work. The concepts magazine capacity is large enough to handle half of the average marking per day, which means that the magazine needs to be reloaded once per day. Compared to today´s process that requires to be loaded approximately 30 times a day because the process lacks a magazine. / Indexator är ett världsledande företag som utvecklar och tillverkar hydrauliska rotatorer och slangsvivlar. En slangsvivel är en slangkoppling som kan rotera fritt runt sin egen axel. Slangsviveln har idag en halvautomatiserad märkningsprocess under produktionen, där en operatör ofta måste ladda en lasergraverare. Indexator önskar att effektivisera denna process. Den här studien har till syfte att ta fram ett koncept på en effektivare märkningsprocess genom automation som skall frigöra personal från icke värdeskapande arbete. Först togs tre konceptförslag fram baserat på teorier för effektivisering inom industrin så som Toyota production systems, Lean, Six Sigma samt 5s. Konceptförslagen var avgränsade till att främst utveckla funktionen för processen. I samarbete med Indexator poängsattes de tre olika konceptförslagen i en jämförelsetabell för att välja ett konceptförslag att utveckla djupare. Det konceptförslag som valdes att vidareutvecklas är ett koncept baserat på en robotarm som laddar lasergraveraren samt ett automatiskt magasin som tillförser robotarmen med slangsvivlar. Det utvecklade konceptförslaget kan frigöra operatören från maskinen i en timme innan magasinet behöver fyllas på. Dagens process frigör operatören i 2.5 min per laddning. Konceptet eliminerar även 75 min av icke värdeskapande arbete per arbetsdag. Konceptets magasinkapacitet är tillräckligt stort för att klara halva den genomsnittliga märkningen per dag vilket innebär att magasinet behöver laddas om en gång per dag. Jämfört med dagens process som kräver laddning av lasergraveraren ca 30 gånger per dag då processen inte har något magasin.

Robotic and control industry implements different control technique to control the movement and the position of a robotic arm. PID controllers are the most used controllers in the robotics and control industry because of its simplicity and easy implementation. However, PIDs’ performance suffers under noisy environments. In this research, a controller based on Artificial Neural Networks (ANN) called the model reference controller is examined to replace traditional PID controllers to control the position of a robotic arm in a noisy environment. Simulations and implementations of both controllers were carried out in MATLAB. The training of the ANN was also done in MATLAB using the Supervised Learning (SL) model and Levenberg-Marquardt backpropagation algorithm. Results shows that the ANN implementation performs better than traditional PID controllers in noisy environments. / Robotoch kontrollindustrin implementerar olika kontrolltekniker för att styra rörelsen och placeringen av en robotarm. PID-styrenheter är de mest använda kontrollerna inom roboten och kontrollindustrin på grund av dess enkelhet och lätt implementering. PID:s prestanda lider emellertid i bullriga miljöer. I denna undersökning undersöks en styrenhet baserad på Artificiell Neuralt Nätverk (ANN) som kallas modellreferenskontrollen för att ersätta traditionella PID-kontroller för att styra en robotarm i bullriga miljöer. Simuleringar och implementeringar av båda kontrollerna utfördes i MATLAB. Utbildningen av ANN:et gjordes också i MATLAB med hjälp av Supervised Learning (SL) -modellen och LevenbergMarquardt backpropagationsalgoritmen. Resultat visar att ANN-implementeringen fungerar bättre än traditionella PID-kontroller i bullriga miljöer.