Simulation of mechanical systems like walking robots, is an essential part in developingnew and more applicable solutions in robotics. The increasing complexity of methodsand technologies is a key challenge for common languages. That problem creates a needfor flexible and scalable languages. The thesis concludes that an equation-based toolusing the Euler-Lagrange can simplify the process cycle of modeling and simulation. Itcan minimize the development effort, if the tool supports derivatives. Regretfully, it isnot common to use equation-based tools with this ability for simulation of humanoidrobots.The research in this thesis illustrates the comparison of equation-based tools to commonused tools. The implementation uses the Euler-Lagrange method to model andsimulate nonlinear mechanical systems. The focus of this work is the comparison ofdifferent tools, respectively the development of a humanoid robot in a stepwise mannerbased on the principle of passive walking. Additionally, each developed model has givenan informal argument to its stability. To prove the correctness of the thesis statementthe equation-based tool called Acumen is evaluated in contrast to a common used tool,MATLAB.Based on the achieved results, it can be concluded that the use of equation-based toolsusing Euler-Lagrange formalism is convenient and scalable for humanoid robots. Additionally,the development process is significantly simplified by the advantages of suchtools. Due to the experimental nature of Acumen further research could investigatethe possibilities for different mechanical systems as well as other techniques.

In the last years, simple service robots such as autonomous vacuum cleaners and lawn mowers have become commercially available and increasingly common. The next generation of service robots should perform more advanced tasks, such as to clean up objects. Robots then need to learn to robustly navigate, and manipulate, cluttered environments, such as an untidy living room. In this thesis, we focus on representations for tasks such as general cleaning and fetching of objects. We discuss requirements for these specific tasks, and argue that solving them would be generally useful, because of their object-centric nature. We rely on two fundamental insights in our approach to understand environments on a fine-grained level. First, many of today's robot map representations are limited to the spatial domain, and ignore that there is a time axis that constrains how much an environment may change during a given period. We argue that it is of critical importance to also consider the temporal domain. By studying the motion of individual objects, we can enable tasks such as general cleaning and object fetching. The second insight comes from that mobile robots are becoming more robust. They can therefore collect large amounts of data from those environments. With more data, unsupervised learning of models becomes feasible, allowing the robot to adapt to changes in the environment, and to scenarios that the designer could not foresee. We view these capabilities as vital for robots to become truly autonomous. The combination of unsupervised learning and dynamics modelling creates an interesting symbiosis: the dynamics vary between different environments and between the objects in one environment, and learning can capture these variations. A major difficulty when modeling environment dynamics is that the whole environment can not be observed at one time, since the robot is moving between different places. We demonstrate how this can be dealt with in a principled manner, by modeling several modes of object movement. We also demonstrate methods for detection and learning of objects and structures in the static parts of the maps. Using the complete system, we can represent and learn many aspects of the full environment. In real-world experiments, we demonstrate that our system can keep track of varied objects in large and highly dynamic environments.​ / Under de senaste åren har enklare service-robotar, såsom autonoma dammsugare och gräsklippare, börjat säljas, och blivit alltmer vanliga. Nästa generations service-robotar förväntas utföra mer komplexa uppgifter, till exempel att städa upp utspridda föremål i ett vardagsrum. För att uppnå detta måste robotarna kunna navigera i ostrukturerade miljöer, och förstå hur de kan bringas i ordning. I denna avhandling undersöker vi abstrakta representationer som kan förverkliga generalla städrobotar, samt robotar som kan hämta föremål. Vi diskuterar vad dessa specifika tillämpningar kräver i form av representationer, och argumenterar för att en lösning på dessa problem vore mer generellt applicerbar på grund av uppgifternas föremåls-centrerade natur. Vi närmar oss uppgiften genom två viktiga insikter. Till att börja medär många av dagens robot-representationer begränsade till rumsdomänen. De utelämnar alltså att modellera den variation som sker över tiden, och utnyttjar därför inte att rörelsen som kan ske under en given tidsperiod är begränsad. Vi argumenterar för att det är kritiskt att också inkorperara miljöns rörelse i robotens modell. Genom att modellera omgivningen på en föremåls-nivå möjliggörs tillämpningar som städning och hämtning av rörliga objekt. Den andra insikten kommer från att mobila robotar nu börjar bli så robusta att de kan patrullera i en och samma omgivning under flera månader. Dekan därför samla in stora mängder data från enskilda omgivningar. Med dessa stora datamängder börjar det bli möjligt att tillämpa så kallade "unsupervised learning"-metoder för att lära sig modeller av enskilda miljöer utan mänsklig inblandning. Detta tillåter robotarna att anpassa sig till förändringar i omgivningen, samt att lära sig koncept som kan vara svåra att förutse på förhand. Vi ser detta som en grundläggande förmåga hos en helt autonom robot. Kombinationen av unsupervised learning och modellering av omgivningens dynamik är intressant. Eftersom dynamiken varierar mellan olika omgivningar,och mellan olika objekt, kan learning hjälpa oss att fånga dessa variationer,och skapa mer precisa dynamik-modeller. Något som försvårar modelleringen av omgivningens dynamik är att roboten inte kan observera hela omgivningen på samma gång. Detta betyder att saker kan flyttas långa sträckor mellan två observationer. Vi visar hur man kan adressera detta i modellen genom att inlemma flera olika sätt som ett föremål kan flyttas på. Det resulterande systemet är helt probabilistiskt, och kan hålla reda på samtliga föremål i robotens omgivning. Vi demonstrerar även metoder för att upptäcka och lära sig föremål i den statiska delen av omgivningen. Med det kombinerade systemet kan vi således representera och lära oss många aspekter av robotens omgivning. Genom experiment i mänskliga miljöer visar vi att systemet kan hålla reda på olika sorters föremål i stora, och dynamiska, miljöer. / <p>QC 20171213</p>

The purpose of this bachelor thesis was to evaluate and propose a solution for how the material handling of steel rods produced by a metal cutting machine could be automated. The intention of the automation was to meet an increasing demand and to ensure that the quality requirements set are met. These quality requirements are defined by a removal of the small steel edge which occurs on the rod after the cutting process, as well as making sure that the rods meet the specified length tolerances. Initially, a data collection and status analysis of the process was carried out, where problem areas were identified and a requirements specification was formulated. Based on these findings, several solution proposals were generated. The proposed solutions were evaluated and used as a basis on which further development of automation solutions were conducted. During this development, a software simulation environment was used to simulate and evaluate the resulting concepts. Included with these concepts were drawings of necessary constructed equipment, simulation models and cost estimates. The work resulted in two concepts based on the use of industrial robotics. The concept that was considered most suitable for the task is based on an implementation of an ABB IRB 1600 industrial robot with a magnetic gripping tool, a stand-alone station for removing remaining steel edges from the rod, and a measuring arrangement to make sure that the tolerance requirements are met. / Detta examensarbete utfördes med syftet att undersöka om och hur materialhanteringen vid en kallsåg för stålstänger kunde automatiseras. Detta för att hantera en ökad efterfråga och säkerställa att de kvalitetskrav som ställs blir uppfyllda. Kvalitetskrav avser här att kvarvarande grader som uppstår på stängerna vid kapning ska vara borttagna och att stängerna ska uppfylla specificerade längdtoleranser. I arbetet genomfördes inledningsvis en datainsamling och nulägesanalys av processen där problemområden identifierades och en kravspecifikation formulerades. Utifrån dessa genererades sedan flera lösningsförslag. De framställda lösningsförslagen utvärderades och utgjorde sedan en grund för vidareutveckling av automationslösningar. Under vidareutvecklingen användes en robot simuleringsmjukvara för att simulera och utvärdera koncept. Till dessa koncept framställdes tillhörande konstruktioner, simuleringsmodeller och kostnadsuppskattningar. Arbetet resulterade i två koncept för automation baserade på ett användande av industrirobotar. Det koncept som bedömdes som mest lämpat för uppgiften bygger på en implementering av en ABB IRB 1600 industrirobot med ett magnetiskt gripverktyg, en fristående station för avgradning av stänger samt en mätanordning för att kontrollera att toleranskrav uppfylls.

The aim of this thesis was to describe how a manual assembly process of polycarbonate sheets for heat exchangers can be automated with an industrial robot. The objectives were to design suitable robot cell concepts and simulate them to describe how the automated process could be done and to present which machines and equipment that could be used. Additionally, productivity rates and investment costs was to be calculated.The project started with a situation assessment and a literature review. Experts and suppliers of robotic equipment were consulted, and the results served as a basis for the concept generation process. Several concept ideas were evaluated, and three ideas using adhesive for the assembly were chosen for further studies and simulation. Existing products and machines were used in the designs when possible. By modeling and simulating the cells in simulation software, feasible cell designs was created, and cycle times were measured.The three proposed solutions all utilize an industrial robot, a vacuum gripper and adhesive as the assembly method. Two of the concepts has the robot attending different adhesive dispensing machines; one gantry and one conveyor. In the third concept, the robot applies the adhesive. The cell design that achieved the lowest cycle time in the simulations was the conveyor concept, with a cycle time of 21 seconds per sheet. The conclusion of the study is that investing in a robot cell would increase productivity. / Syftet med detta arbete var att designa en robotcell anpassad för tillverkning av värmeväxlarpaket i moduler. Målet var att besvara hur tillverkningen av värmeväxlare kan automatiseras samt vilken robot och övriga verktyg och maskiner som kan användas. Vidare skulle den möjliga produktionstakten och investeringskostnaden för designförslagen beräknas. Arbetet inleddes med en nulägesanalys och en litteraturstudie. Ett flertal experter och leverantörer inom automationsområdet konsulterades. Resultaten från detta låg till grund för en konceptgenereringsprocess i vilken ett flertal designidéer togs fram. Tre av dessa designförslag valdes ut för vidare studier och simulering. Genom att modellera och simulera robotcellerna kunde de utformas realistiskt och möjliga cykeltider beräknas. De tre designförslagen använder alla en robotarm, ett vakuumgripdon samt lim som metod för monteringen. Två av koncepten består av en medelstor robotarm som betjänar en limappliceringsmaskin. I ena konceptet är det en kartesisk robot med limbord som används för limappliceringen, i det andra är det ett transportband som för plastskivan under ett antal limpistoler. Det tredje designförslaget låter en större robot, utrustad med verktygsväxlare, utföra alla moment i processen genom att den byter verktyg mellan vakuumgripdon och limpistol. Det koncept som uppnådde den lägsta cykeltiden i simuleringarna var lösningen med rullbandet, med en cykeltid på 21 sekunder per skiva. Studiens slutsats är att en investering i en robotcell skulle leda till ökad produktivitet jämfört med manuell produktion.

Robotics and Automation field is booming in today´s scenario. Researchers and Technologist comes up with new ideas in the robotics field to achieve a higher productivity, flexibility and efficiency. To achieve the above goals, it shall be required that human and robot share their work space with each other and works in a collaborative nature. Safety is a main concern and in focus. Robot should not injure the operator in any way during working in robotic cell. In this master thesis main focus is to create a various test plans and validate them to ensure the safety level in robotic cell. The test plan should be validated in a real robot environment. The test plans consist of functional and individual verification of safety devices which are being used in a robotic cell at PTC which is known as smart automation lab. Apart from that it includes design simulation of robotic cells with manikins to ensure validation of safety in virtual environment. Design simulation of robotic cell with manikins are created in RobotStudio 6.06. However, smart components, trap routines, SafeMove and offline program in RAPID have been created. Various test results are incorporated in the results section to ensure the verification and validation of safe human robot collaboration of virtual environment in RobotStudio 6.06.

The estimated position of an industrial robot’s end-effector is crucial for its performance. Contemporary methods for doing the estimation is limited in certain aspects, and alternative methods are in high demand. This work builds on a method previously introduced where an Inertial Measurement Unit (IMU) device is combined with the robot’s system via sensor fusion. The IMU must be calibrated before its signal is used in sensor fusion and this work implements and builds on current cutting-edge methods for calibration. Sensor fusion is a crucial part of the method and here a complementary filter is used. The finished estimation is then used with Iterative Learning Control (ILC) to investigate if the accuracy can be further improved and also test its viability. Results from ILC show that the IMU can indeed be used to estimate the end-effector's trajectory but that sensor fusion is mandatory. Further research could be done to allow the estimation to be done online instead of offline and ILC could be tested more extensively.

I takt med att marknaden för robotgräsklippare ökar så är pressen högre på företag att deras produkt ska vara robust. Detta kan uppnås genom att testerna som görs på robotgräsklipparen testas så fort som möjligt. Genom att skapa en simulering där alla tester genomförs istället för att köra testerna på en fysisk robotgräsklippare kan detta uppnås och utifrån detta utformades forskningsfrågan. För att skapa simuleringen undersöktes först mjukvaror vilket ansågs lämpliga för att utveckla en simulator, detta gjordes via en fallstudie. Dessa har sedan analyserats och jämförts för att till slut bestämma de som ansetts bäst att använda. Med hjälp av de så startade en utveckling av en simulator där hjul- och kollisionsdata hämtades från en fysisk robotgräsklippare och skickades till en virtuell robotgräsklippare. Den färdigställda simulatorn utvärderades vid slutet av arbetet med hjälp av experiment där författarna observerade och jämförde rörelsen hos den fysiska och virtuella robotgräsklipparen. För att utföra denna uppgift så tillämpade arbetet metoden Design science research där det arbetades iterativt vid utvecklingen av simulatorn. Resultatet visar på att det är möjligt att skapa en simulator med de valda mjukvarorna ROS och Gazebo där man kan genomföra simulerade tester. Arbetet visar på ökad kunskap där data från en fysisk robotgräsklippare kan implementeras i 3D-simulatorn Gazebo via ramverket ROS. Studien kan användas som riktlinje i liknande projekt när det kommer till val av mjukvaror och om de är lämpliga. Arbetet begränsas till enbart hjul- och kollisionsdata från den fysiska robotgräsklipparen.

Robot manipulators are getting more and more attention nowadays. This is due to their high precision and the speed they provide while executing their tasks. The desires for such high standards are increasing exponentially due to the extended workspace that manipulators provide. Therefore, a safe controller is needed to make it possible for the robot to work alongside people considering the safety precautions. These safety preconditions are widely spread, even when the needs for better human-friendly robots are rising. This thesis will introduce and explain a way to model a 6-axis robot by using its dynamical properties as well as the development of a joint space inverse dynamic controller. The controller will be tested in various different ways. Firstly by adding noise to the measured data. Then testing the robustness of the control model, while the simulated model includes properties different from those used for the controller itself. The different properties would for example be payloads and the inertia of the links. Thereafter, evaluating the precision of a followed path that is given by an operational space trajectory. The outcome of these experiments show promising results. The results show that the controller is able to manage a noise in both the joint angle and joint velocity. It also shows that an error in the payload data will give a small error in the joint angles, sequentially that gives an acceptable error for the end-effector in the operational space. Furthermore, the controller manages to keep the maximum errorin the joint angle low, while it is following a trajectory in the operational space.

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.

The purpose of this thesis is to explore the value co-creation opportunities for an autonomous cleaning robot, in the context of a cleaning service, by using several prototyping methods. Assuming a service perspective, with an exploratory, multi-stakeholder, and collaborative approach, a case study of an autonomous cleaning robot currently in development is conducted. With the methodological approach of sequentially and iteratively going through the phases of Mapping and Ideation, Conceptualization, Prototyping, and Data analysis, a total of 10 co-creative, stakeholder-centric workshops were conducted, using various prototyping methods e.g. Contextual value network mapping and Desktop walkthrough. Findings show that the value that an autonomous cleaning robot can bring different stakeholders in the context of a cleaning service is multi-facetted and can be divided in to eight different Aspects, where each value carries a different implication at the level of the individual and the level of the system. Furthermore, a list of seven different Design parameters and four different Design problems are presented, which should be used as guidelines when further developing a cleaning service that uses an autonomous cleaning robot. Finally, the implications of the findings are put into a broader perspective through discussion, with topics such as the impact of more robots in society.