Eurobot Open er en internasjonal robotkonkurranse for studenter og uavhengige organisasjoner, som arrangeres i Europa i mai hvert år. Institutt for teknisk kybernetikk har deltatt hvert år siden 2000, gjennom prosjekt- og diplomoppgaver i samarbeid med Eksperter i Team. I 2009 skal konkurransen foregå i La Ferté-Bernard, Frankrike, under tittelen ``Temples of Atlantis''. Robotens oppgave går i korte trekk ut på å plukke opp byggeklosser for å bruke disse til å bygge tempel, som senere kan plasseres på forskjellige poengområder med ulik høyde. Dette arbeidet har hatt til hensikt å fullføre roboten ved å utvikle og produsere de forskjellige systemene som trengs for å delta i konkurransen. Gjennom prosjektoppgaven høsten 2008 ble det det utviklet en del basisfunksjonalitet, både software og hardwaremessig, som det nå er bygget videre på. Det er utviklet et beaconbasert deteksjons- og posisjoneringssystem som gjør roboten i stand til å detektere motstanderrobotens posisjon til enhver tid, samt detektere vinkelen til tre posisjoneringstårn og en flyttbar dispenserbeacon med meget god oppløsning. Ved å kjenne til motstanderens posisjon er det tidligere utviklede antikollisjonssystemet tatt i bruk og gjør roboten i stand til å foreta meget smarte valg vedrørende kollisjonsunngåelse og rutevalg. Det er foretatt et omfattende arbeid i å utvikle en ny kombinert motordrivermodul for høyre og venstre motor- og odometrienhet. I tillegg til tidligere funksjonalitet innehar denne modulen hastighetsregulatorer til de respektive motorene ved hjelp av tilbakekobling fra motorakslingene. Dette har medført at robotens evne til å kjøre langs rette linjer har økt betrakelig da sideavvik fanges opp momentant. Det eksisterende rammeverket for kunstig intelligens er blitt brukt til å lage en ny implementasjon av strategisystemet som både har større funksjonalitet og er effektivt implementert. Ved å dele systemet inn i moduler og bruke høynivå funksjoner i strategiene er det enkelt å sette seg inn i virkemåten til systemet og videreutvikle dette. Det er også brukt en del ressurser på å vedlikeholde den generelle strukturen til programvaren og dokumentere eksisterende kode. Nytt konkurransebord har blitt produsert da tidligere versjon var av så dårlig forfatning at roboten stadig ble stående å spinne. På bakgrunn av tilstanden til det eksisterende bordet, ble det foretatt nødvendige designvalg som sørger for at det nyutviklede bordet kan brukes til formålet i mange år fremover. For å kunne teste navigasjonssystemet på et tidligere stadium enn foregående år, er det blitt tatt i bruk en tidligere utviklet testrobot. På denne måten har det vært mulig å bruke mer tid på utviklingen av konkurranseroboten uten at dette har medført tap av viktige og nødvendig testmuligheter. For å kunne sørge for at de utviklede modulene samt softwaren benyttet skal kunne forstås, reproduseres, samt videreutvikles, er det blitt nedlagt en del tid på å utvikle to dokumentasjonspermer, henholdsvis dokumentasjon av software og hardware. Dette er gjort siden dokumentasjonen fra tidligere utviklede system opp igjennom årene er av svært variabel art og spredd utover utallige prosjekt og diplomoppgaver. Det er lagt stor vekt på at alle moduler som er blitt utviklet skal være av god kvalitet, og at de skal kunne brukes videre i kommende eurobotkonkurranser. Dette gjelder både med tanke på håndtverk og design av modulene. Sett sammen med dokumentasjonsjobben som er gjort skal disse modulene kunne brukes videre slik de er, og være lett utskiftbare på grunn av den modulbaserte designen. Underveis har det vært en del administrativt arbeide, hovedsakelig koordinering av ti studenter fra faget Eksperter i Team, samt en fulltidsansatt mekanikerlærling. I tillegg kommer elementer som økonomi, reise, rekruttering, samt deltagelse på flere arrangementer for å promotere eurobot, samt bidra til å inspirere unge til å velge realfag. Det er også lagt ned en del arbeid i å integrere de ulike delene sammen på roboten på en god, robust og effektiv måte. Omfattende testing og resultater fra konkurransen viser at den utviklede roboten utfører de gitte oppgavene på en særdeles god måte. Roboten er i stand til å finne ledige poengområder og bygge templer som resulterer i svært høye poengsummer, samt unnvike motstanderroboten om denne skulle være i veien. Dette resulterte i at roboten, som den eneste med unntak av vinneren, gikk gjennom hele innledningsrunden uten å tape. Videre fortsatte den å seire både i åttendelsfinalen og kvartfinalen, slik at endelig plassering ble en meget sterk 4.plass av totalt 44 lag som hadde kvalifisert seg til den internasjonale finalen.

Det har blitt utviklet, produsert og testet et målesystem for måling av avstand mellom to enheter under vann basert på ultralyd, samt måling av dyp med trykksensorer. Enhetene er identiske og består av en piezotransduser og en trykksensor med tilhørende elektronikk og mikrokontroller. En av nodene konfigureres som sender og sender en akustisk puls gjennom sjøen samtidig med et spenningssignal via kabel. Den andre konfigureres som mottaker og vil da registrere tidsforskjellen mellom elektrisk og akustisk signal, og sender dette til en enhet på land. Ved hjelp av denne tidsforskjellen kan avstanden beregnes. Dybdemålingene og avstandsmålingene foregår syklisk og begge har vist å ha tilfredsstillende nøyaktighet, men før måleprinsippet kan tas i bruk, gjensår å lokalisere og eliminere en støykilde som detekterer for korte verdier i noen av målingene. Oppgaven er gjort som et steg på veien til å måle formen på en oppderttsmerd v.h.a. mange slike noder i et nettverk. Resultatene som er oppnådd tyder på at måleprinsippet kan brukes og at neste steg mot dette målet bør tas.

Denne oppgaven er gitt av Cyberlabs som er et firma som arbeider med å utvikle spill og programmer for å illustrere matematiske modeller av fysiske prinsipper. Når elever skal lære seg matematikk og fysikk kan de ofte ha vanskeligheter med å knytte det de lærer til virkeligheten. Ved å gi en grafisk fremstilling av hva ligningene de lærer om betyr i praksis, kan de lettere forstå sammenhengen mellom matematikken og virkeligheten. Cyberlabs har tidligere i hovedsak benyttet seg av 2-dimensjonale spill, men ønsker gjennom denne oppgaven å se på mulighetene for å utvikle 3-dimensjonale undervisningsspill som kan kjøres som en Java applet i en nettleser.Dataspill er i dag komplekse dataprogrammer som krever mye behandling av blant annet grafikk og nettrafikk. I og med at disse egenskapene er felles for dataspillene, kan denne funksjonaliteten samles i egne moduler. Disse modulene kalles spillmotorer. I denne oppgaven skal det velges ut en spillmotor som er tilgjengelig som åpen kildekode. Motoren skal kunne kjøre som en Java applet, og det velges derfor en Java-basert spillmotor. Forskjellige spillmotorer blir vurdert, og gjennom å sammenligne de mest aktuelle motorene har jeg kommet fram til at jMonkey Engine er best egnet. Dette er sammenfallende med hva Cyberlabs har antydet, men de ønsket en grundigere vurdering slik som er foretatt i denne oppgaven. For å vurdere spillmotoren videre blir det i denne oppgaven også utviklet et testspill. Cyberlabs har et ferdig modellsystem for en tank med innløp og utløp, der nivået i tanken kan styres. jMonkey Engine benyttes for å lage et spill rundt dette modellsystemet. Det ferdige spillet finnes på en cd som er vedlagt denne oppgaven. Spillet brukes også til å evaluere jMonkeys egnethet, og det konkluderes med at motoren kan benyttes, men at det fremdeles må jobbes med blant annet bedre integrasjon av fysikkmotoren.

Denne masteroppgaven tar utgangspunkt i Statoils robotlab for topside operasjoner som er under utvikling av SINTEF Anvendt Kybernetikk. Robotlaben består av to arbeidsroboter som kan utføre en rekke operasjoner på en ubemannet platform. Det er ønskelig å kunne benytte en av robotene i laben til å styre et autonomt kamera som viser et bilde av operasjonen den andre roboten utfører. Et autonomt kamera er ønskelig fordi det vil lette arbeidsoppgavene til operatøren som styrer arbeidsroboten og det vil kunne gi et bedre bilde enn om kameraet styres manuelt. Masteroppgaven beskriver først hvilke operasjoner som kan utføres i robotlaben, metoder for master/slave synkronisering av robotmanipulatorer og strategi for kamerastyring ut i fra hva som vises i kamerabildet. Deretter beskrives strategier for virtuell kamerastyring i spill og virtuelle filmmiljøer. En simulator for en arbeidsrobot og et virtuelt kamera er laget, og en strategi for autonom styring av et virtuelt kamera er implementert og testet i simulatoren. Et virtuelt kamera er valgt for å gjøre det mulig å teste strategier uten at man trenger å bekymre seg for begrensningene til en robotarm. Dette gjør den initielle utviklingen og implementasjonen enklere. Målet med simulatoren er å teste en av de beskrevne strategiene for styring av et autonomt virtuelt kamera. Implementasjonen ble gjort i C++ og simulatoren ble laget ved hjelp av et simuleringsbibliotek for stive legemer, og et 3D bibliotek for å vise visualisere simuleringen. Resultatene av simuleringen viser at det autonome virtuelle kameraet følger arbeidsroboten og holder arbeidsverktøyet til denne roboten innenfor kamerabildet under operasjonen.

Oppgaven består av følgende 4 punkter: 1.Foreta et litteratursøk for å se på forskjellige avbildningteknikker brukt i medisinsk sammenheng. Vurder disse ut fra et sanntids avbildningsbehov som vil være i forbindelse med knusing av nyrestein. Se også på underliggende teknikker knyttet til en eller flere metoder for sanntids posisjonsbestemming av nyrestein. 2. Foreslå en eller flere metoder for sanntids posisjonsbestemming av nyrestein. 3.Foreslå et design for sanntids avbilding / posisjonsbestemming av nyrestein. 4.Implementer og test ut (deler av) det foreslåtte designet.

This report describes the design and implementation of a prototype head-up display system, eventually to be installed in an NOV operator cabin. A head-up display is any transparent display being able to present information directly in the viewer’s field of view. In many applications, this can improve working conditions as operators may have information presented more conveniently than with traditional displays. The report is based on a previous project thesis, which looked into different head-up display technologies, and made a conclusion on which one of them to implement in an NOV operator cabin. Contact was established with a supplier of transparent displays at the end of the preceding project thesis. Their products seemed very promising to be integrated into a head-up display system. Therefore, cooperation was initiated towards delivery of custom made transparent displays in early 2010. Designing the display’s driver electronics was decided to be the most important subject of this Master thesis.This project has focused on designing driver electronics capable of controlling the professional transparent display, as well as a relatively transparent LED test display made as an additional part of this project. Development of software has been necessary in order to get the driver electronics to operate correctly. A PC program has also been made to remotely control the display, interfaced by a serial line. Problems occurred at the supplier of the transparent displays, which resulted in no delivery of professional displays. The LED test display has therefore got the important role of showing in practice what may be expected of a professional solution, and to inspire NOV to go further with this project. There is no doubt a transparent display favorably can be introduced to an operator cabin, as it very likely can ease monitoring of important variables.

The presence of clustered micro-calcifications is an important indicator of early stage breast cancers, and an efficient real-time ultrasound imaging support is needed for conducting needle biopsies. SURF is a dual-frequency band ultrasound technique capable of imaging nonlinear scattering using the superposition of a low-frequency pulse to manipulate the tissue characteristics and an imaging pulse to extract the informations. This new technique has already demonstrated its superiority in imaging high intensity nonlinear scatterers like ultrasound contrast agents compared to the classical methods. However, imaging lower intensity nonlinear scatterers like micro-calcifications requires the use of higher manipulation pressures, causing the apparition of complex distortions of the imaging pulse neglected hitherto. In order to achieve a sufficient level of tissue suppression and detect the micro-calcifications using SURF imaging, these nonlinear forward propagation effects must be characterized and corrected for. In this thesis, simulations have been conducted based on the geometry of the first manufactured prototypes of SURF probes, named Viglen and Okla. The nonlinear propagation effects were described as the regroupment of a nonlinear propagation delay due the average level of LF manipulation pressure experienced by the HF pulse, a mix of compressions/expansions of the imaging pulse resulting from the fluctuations of the LF manipulation pressure over the HF pulse, and a phenomenon of SURF aberration due to the difference in the focusing and diffraction pattern of the HF and LF beams. The build-up of these nonlinear propagation effects were shown to be fully characterized by the combination of the profiles of the LF beam and the phase-relation between the two pulses. The different beamforming strategies, with the superposition of a focused HF beam on a plane or co-focused LF beam, were also discussed: a net trade-off appears between the minimization of delays and SURF aberrations ensured by the co-focal configurations, and the minimization of compressions/expansions effects by using plane LF beams. A strategy to limit the nonlinear propagation effects would be the use of an especially designed transducer providing an excellent HF focusing in the study range and a sufficiently large LF aperture. A filter was then designed and tested to ensure a correction of the pulse-form distortions in the received signals. The filter improved the level of suppression of the linear scattering from tissue by 15 dB in the numerical simulations, allowing a theoretical detection of the micro-calcifications and raising the resolution of the imaging system up to 1 dB close to the noise floor. The same filter demonstrated a smaller suppression of only 7 dB with the experiments conducted on phantoms, 2 dB below the limit required for detecting the smallest micro-calcifications. Further work studying the pulse-form correction filter should be conducted to understand this difference in performances, along with a real-time implementation on the scanner, before achieving a correct detection of micro-calcification using SURF imaging.

Norsk Forening for Automatisering endret i 2009 sin visjon til ?Gjøre automatiseringtil et hovedtema i det offentlige rom.? Formålet med NFA-grillener å fremme visjonen om å gjøre automatisering til et hovedtema i det offentligerom. Det skal foregå ved å lage en automatisert pølsegrill som skaldoneres til TV-aksjonen.Oppgaven ledet frem til et ferdig produkt med dertilhørende valg av delsystemog teknologier. For å forsikre et best mulig resultat ble det utført enlitteraturstudie i forkant av det praktiske arbeidet.Arbeidet er utført ved hjelp av to ?underleverandører?, Arbeidsgruppe 6 iEksperter i Team-landsbyen ?Byggelandsbyen? og verkstedet ved Institutt forteknisk kybernetikk. Eksperter i Team-gruppa leverte reflektoren til grillenog verkstedet bidro med maskineringen av selve grillen.Det ble innhentet ekspertise fra Forskningssenteret for Miljøvennlig Energifor solcelleteknologi, ved Institutt for energiteknikk for produksjon av spesialtilpassetsolcellepanel til å produsere strøm til å drive aktuatorer og elektronikk.Som solfølgingsmetode ble det valgt å bruke GPS for å innhente posisjonsogtidsdata. Disse ble deretter brukt i en algoritme, SOLPOS utviklet avNREL, til å beregne solvektoren. For å vite grillens orientering ble et tilkompensertkompass med innebygget aksellerometer benyttet. Referansedata fraSOLPOS-algoritmen og måledata fra kompasset ble deretter benyttet i enreguleringsprosedyre som ved hjelp av to aktuatorer retter grillen mot sola.Det resulterende produktet fungerte etter formålet og oppnådde en nøyaktighetpå 0,8 grader som er innefor kravet som ble satt til én grad.

Shell Eco-marathon er en årlig internasjonal bilprototype-konkurranse mellom studentlag fra høyskoler og universiteter. Våren 2010 skal NTNU delta for 3. gang. Denne oppgaven går ut på å spesifisere krav, designe, lage og teste et komplett instrumenteringssystem for eco-marathon-bilen som deltar i konkurransen i 2010. Modulær oppbygning, samt velprøvd kommunikasjon basert på CAN-bus mellom moduler, danner grunnlaget for et stabilt og enkelt rekonfigurerbart system.Flere delkomponenter som ble benyttet i bilen foregående år, fungerte ikke ved overtakelse av bilen høsten 2009. På grunn av problemene med tidligere system, kombinert med ønsket om toveis kommunikasjon med alle moduler i bilen, ble det besluttet at et helt nytt system skulle utarbeides. Bilens instrumenteringssystem består i hovedsak av brenselcelleovervåkning og styring, kommunikasjon med en el-motordrift, brukergrensesnitt for sjåføren, utvendige lys og signalhorn.Brenselcellestyringen består av en galvanisk isolert måleløsning for individuelle cellespenningsmålinger, soneinndelt temperaturovervåkning, måling av hydrogentrykk og styring av hydrogenventiler, samt et sikkerhetssystem med automatisk avstengning ved gasslekkasje.Forskjellige måter å løse problemet med cellespenningsmålinger er undersøkt. Et fleksibelt og kompakt system er designet og implementert som håndterer funksjonene nevnt ovenfor.Utvendige lys på bilen med tilhørende driverkretser er basert på energieffektive og kraftige lysdioder som både har mulighet til å lyse opp veien foran bilen, og justeres ned i lysstyrke for å spare strøm. Alt kan enkelt betjenes via et menysystem på en lcd-skjerm i dashbordet. Et utvidbart og fleksibelt menysystem er implementert for å håndtere innstillinger og informasjon fra bilens systemer.Ettersom systemet er modulbasert, og hver CAN-bus-modul igjen er modulbasert, er det enkelt å rekonfigurere eller endre funksjonaliteten til systemet eller delmoduler. Å hekte på nye moduler for ny funksjonalitet er også veldig enkelt. Systemet kan også benyttes i andre sammenhenger enn bil-instrumentering. Brenselcellemodulen ble for eksempel benyttet på lab hele våren for test og utvikling av styringsalgoritmer for brenselcellestacken. Eksempler på andre bruksområder for deler av systemet kan være hus-automasjon eller styring og overvåkning av andre slags lab-oppstillinger.Selv om konkurranseresultat uteble på grunn av problemer med motorstyringen har elektronikken i styringssystemet stort sett fungert veldig bra under hele prosjektperioden. Det er gjort gode erfaringer med design og bestilling av profesjonelt produserte kretskort, samt innkapsling av elektronikk for å tåle røff håndtering og miljøpåvirkninger. Der problemer har oppstått, spesielt med kretsløsning og de integrerte kretsene benyttet for spenningsmåling på brenselcellestacken, er det nevnt hva som sannsynligvis er skyld i problemene og hva som kan gjøres med det.

Summary