The oceans are an essential global resource for all living organisms but especially for us humans. However, year after year we continue to neglect proper recycling of our waste, resulting in litter ending up in our oceans. The majority of said litter comes from single use plastic items. Through fragmentation and erosion, the plastic dissolves  to smaller pieces, once they are no larger than 5 mm theyare classified as micro- and nanoplastics. Little is known about these small plastic particles impact on marine life and marine environment. As a step towards understanding this, the robot PlaCo was created. PlaCo stands for plastic collecting which is exactly what the robot does. With the help of three filters PlaCo gathers marine debris, such as plastic, from the water in which it operates. The filters have decreasing mesh size resulting in the microplastics being caught in the last one. Once emptied, the finds can be examined and logged for future referencing. With the help of a sensor, blockages of the filters can be monitored and if detected, notice will be given to the user through a LED. In order for PlaCo to move forward and for water to travel through the filters, the robot was provided with two DC motors. A microcontroller, Arduino Uno, was used to regulate PlaCo’s functions. The performance of two different sensors, an IR-sensorand an ultrasonic sensor, were investigated as well as the robot's water cleaning capacity. The results indicate that the latter of the two sensors would be preferable due to its high reliability. However, the robot’s water cleaning capacity could not be measured due to the chosen motors not being powerful enough. In future iterations of PlaCo, thiswould need to be rectified. / Globalt sett är världens hav en viktig resurs för alla levande organismer men inte minst för människan. Trots detta fortsätter vi att, år efter år, försumma återvinningen av vårt avfall vilket resulterar i att skräp i stället hamnar i haven. Majoriteten av de sopor som hamnar där är resultatet av förbrukade engångsprodukter i plast. Genom sönderfall och erosion skapas allt mindre och mindre bitar av plast. Detta resulterar i att så kallade mikro- och nanoplaster skapas. De är mindre än 5 mm i bredd och om deras påverkan på det marina djurlivet och den marina miljön vet vi mycket lite om. För att minska kunskapsluckorna och för att få en bättre förståelse för deras påverkan har nu därför PlaCo konstruerats. Med hjälp av tre sorters filter kan PlaCo samla upp marintskräp, så som plast, i vattnet där den arbetar. Filtrens finhet varierar, där det första är mycket grovt medan det sista är fint nog att klara av att samla upp mikroplaster. När PlaCo sedan töms kan mikroplasterna undersökas och dokumenteras. När en tömning behöver göras indikeras detta för användaren med hjälp utav en LED. Roboten är försedd med en sensor som läser av hur fulla filtren är. För att driva PlaCo framåt och för att underlätta filtreringsprocessen är den också försedd med två 6 V DC-motorer. Allt detta styrs med hjälp av mikrokontrollern Arduino Uno. För att uppnå bästa tänkbara funktion hos roboten undersöktes två olika sensortyper, en IR-sensor och en ultraljudssensor. Det visade sig att ultraljudssensorn var betydligt mer pålitlig än IR-sensorn och därför valde man att använda denna. Det var även av intresse att ta reda på hur mycket vatten PlaCo kunde rena per sekund. Tyvärr skulle det visa sig att de valda motorerna inte var kraftfulla nog att driva PlaCo i vattnet. Det är därför något som behöver åtgärdas i en framtida version av PlaCo.

The concept of a robotic manipulator is widely used throughout many industries. In this project, a manipulator of the type SCARA, selective compliance articulated robot arm, is constructed. The aim was to examine how such a robot could be constructed using 3D-printing and how accurate it would be. Other than 3D-printing, parts in the form of guiding rods, lead screw, bearings, pulleys and timing belts were used. Together with a microcontroller, the robot operates using three stepper motors. In the end it resulted in a SCARA with reasonable accuracy considering the methods used, more specifically the largest average error was 3.6cm in the X direction and 2.3 cm in the Y direction. The largest drawback of the final construction was the negative balance between tightening the belts and friction in the inner joint. Tightening the belts meant larger friction and thereby undesired movement properties. Doing the opposite meant that the belts could start slipping and enabled backlash. / Konceptet av en robotarm används brett inom många industrier. Detta projekt syftar till att konstruera en robot avtypen SCARA, selective compliance articulated robot arm. Målet var att undersöka hur en sådan robot kan 3D-printas och dess precision. Förutom 3D-printade delar användes även guidestänger, kullager, kamremmar och remskivor. Robotens rörelser styrs tillsammans med en mikrokontroller och tre stegmotorer. Med tillvägagångssätten i åtanke resulterade projektet in en SCARA med rimlig precision. Mer specifikt var medelfelet 3.6 cm i X-led och 2.3 cm i Y-led. Den största nackdelen med den slutgiltiga konstruktionenvar den negativa jämvikten mellan att spänna kamremmarna och friktionen i den inre armleden. Att spänna kamremmarna innebar en ökning i friktion och därmed oönskade rörelseegenskaper. Att göra tvärtom innebar att bältena löpte större risk att glida ur och möjliggjorde dödgång.

CNC machines are used with plenty of different implementations, one of which is in this project where a polar CNC machine was used to draw mesmerizing patterns on a table with fine sand. This construction read G-code and converted it to polar coordinates. The capabilities of what the plotter could draw were tested, everything from ODE plots to custom-made patterns and drawings with the help of Sandify. Although the patterns were drawn properly with small errors the ODE was too difficult to draw because it required a smaller magnetic ball and an even more precise system than what was used. This machine also generated noise at roughly 33 dB when it was in use. / CNC-maskiner används med massor av olika implementationer, en av dem är i det här projektet där en polar CNC maskin användes för att rita fascinerande mönster på ett bord fylld med fin sand. Denna konstruktion läste in G-kod och konverterade det till polära koordinater. Förmågan av vad maskinen kunde rita testades, allt från ODE grafer till specialtillverkade mönster och ritningar med hjälp av Sandify. Aven om de olika mönstren ritades ordentligt men med mindre små fel var ODE för svårt att rita på grund av att det krävde en mindre magnetisk kula och ännu mer noggrannhet jämfört med detta system. Denna maskin alstrade också ljud på cirka 33 dB under användning.

3D printing has risen in popularity due to its capabilities which enable rapid prototyping and printing structures that were impossible to produce before and partially because of technological development in recent years. Most low-cost printers, based on the fused filament fabrication process, are capable of printing a single filament at a time that limits and complicates multicolor and multi-material 3D printing. Therefore, investigating and building a multicolor 3D printer have been chosen as a degree project in order to provide an understanding for multicolor 3D printing. The project was started with an investigation of different possibilities and potential solutions. After that, a visual CAD model was created in Solid Edge, and a virtual model was constructed by using Acumen. Lastly, accumulated ideas were implemented into creating a prototype. Construction of the prototype was accomplished successfully, and several experiments were executed to determine its capabilities and limitations. The results showed that the printer has high precision in XY-plane and is less precise in Z-axis. The printer was able to print 45 different colored objects, of which only 24 were chosen as distinct colors that the human eye could distinguish. One of the main challenges with a single nozzle multicolor 3D printing compared to a single-color printing is constant heatsink clogging. Another challenge is to create a well-integrated system where hardware and software comply perfectly in a manner that desired prints are obtained. / Se dokumentfil

Syftet med arbetet bakom den här rapporten var att bygga en fungerande konstruktion för en sfäriskt formad robot med ett externt bihang, likt roboten BB-8 från Star Wars filmerna. Bihanget, eller ”huvudet”, var menat att förbli förbunden med sfären då denne sattes i rullning utan att falla av under rörelsens gång. Efter undersökning av tidigare konstruktioner av sfäriska robotar valdes en princip för sfärens drivsystem som modifierades utefter projektets mål och begränsningar. Drivsystemet som konstruerades är fristående från sfären och bygger på att få sfären att rulla enligt samma princip som en springande hamster i ett hamsterhjul. Med två DCmotorer och omni-hjul drivs enheten via en mikrokontroller som gjorts styrbar via Bluetooth. I drivsystemet sitter en mast med magneter som möjliggör förband med huvudet genom sfären. Efter en analyseringsprocess som byggde på trial-and-error blev resultatet en fungerande konstruktion vars funktion var starkt beroende av viktfördelning, acceleration, sfärens ytjämnhet samt åkytans underlag. / The purpose of the work behind this thesis was to build a working structure for a spherically shaped robot with an appendage added to the sphere, much like the popular Star Wars character BB-8. The appendage, or ”head”, was meant to remain connected to the sphere when the sphere was set in motion without falling off during the course of the movement. After examining previous designs of spherical robots, a principle was chosen for the sphere’s drive system, which was modified according to the project’s goals and limitations. The drive system that was designed is independent of the sphere and is based on getting the sphere to roll according to the same principle as a running hamster in a hamster wheel. With two DC-motors and omni-wheels, the unit is powered by a microcontroller made controllable via Bluetooth. The drive system houses a mast with magnets that enable connection with the head through the sphere. Following an analysis process based on trial-and-error, the result became a functioning design whose function was strongly dependent on weight distribution, acceleration, the sphere’s surface evenness and the surface of the ride.

The demand for automated home solutions is growing and it has created a market for automated blinds. For now most of these solutions seem to focus on fully opening and closing, either rolling blinds or slat blinds, with different electronic solutions. There doesn’t seem to be many solutions for continuously regulating light inlet based on ambient light. This project examined the possibilities of continuously regulating the amount of natural light let through a window. This was tested by measuring ambient light on one side of the blind with light dependant resistors (LDR’s) and regulating a Venetian blind based on measured light intensity. A feed-forward controller was implemented, programmed on an Arduino Uno board, to control sensors and actuators that regulate the blind. A prototype unit was built on a window-resembling wooden frame to evaluate the performance of the controller. The light sensitivity of LDR’s were sufficient for measuring differences in ambient light in different conditions where an automated blind could be used. The final prototype could be set to adjust light inlet in increments for changes in ambient light, thereby opening up to uses beyond simply closing and opening a light inlet. Future improvements could be to implement a feedback controller (e.g. a PID controller). The controller could be set to a certain reference as preferred ambient lighting in a room, thereby letting the controller adjust the blinds towards that reference value while conditions outside and inside change during the day. This could also be implemented in already existing smart home solutions. / Efterfrågan på automatiserade hemmalöningar är växande och det har skapat en marknad för automatiserade persienner. För nuvarande verkar det de flesta lösningarna fokusera på att helt öppna eller stänga, antingen rullgardiner eller persienner, med olika elektriska lösningar. Det verkar inte finnas många lösningar med kontinuerlig justering av inkommande omgivningsljus. Detta projekt utforskar möjligheterna för kontinuerlig justering av mängden naturligt ljus som släpps igenom ett fönster. Detta gjordes genom att mäta omgivande ljus på ena sidan av persiennen med fotoresistorer och reglera persiennen baserat på den uppmätta ljusintensiteten. Framkopplad styrning implementerades, programmerad på en Arduino Uno, för att styra sensorer och ställdon som reglerar persiennen. En prototypenhet byggdes på en fönsterliknande träram för att utvärdera prestandan av styrenheten.  Ljuskänsligheten i fotoresistorerna var tillräcklig för att mäta skillnader i omgivningsljus för de olika förhållanden där automatiserade persienner skulle kunna användas. Den slutgiltiga prototypen kunde ställas in att justera ljusinsläppet stegvis för skillnader i omgivningsljus, vari nya användningsområden öppnas upp utöver att endast stänga och öppna ett ljusinsläpp.  Framtida förbättringar skulle kunna vara att implementera en återkopplande styrning (t.ex. PID-styrning). Styrenheten skulle kunna ställas in till ett specifikt referensvärde på önskat omgivande ljus i ett rum, vari kontrollern justerar persiennerna för att hålla det önskade referensvärdet medan förhållanden utomhus och inomhus varierar under dagen. Detta skulle även kunna implementeras i redan befintliga smarta lösningar för hemmet.

The industry for autonomous vehicles is growing. According to studies nine out of ten traffic accidents are due to the human factor, if the safety can get good enough in autonomous cars they have the potential to save thousands of lives every year. But obstacle detecting autonomous robots can be used in other situations as well, for example where the terrain is inaccessible for humans because of different reasons. In this project, a self navigating obstacle detecting robot was made. The robot uses ultrasonic sensors to detect obstacles and avoid them. An algorithm of the navigation of the robot was created and implemented to the Arduino. For driving the wheels, two servo motors were used. The robot consisted of three wheels, two in the back to which the servo motors were attached and one caster wheel in the front. This made it possible to implement differential drive which enabled quick and tight turns. Tests were performed which showed that the robot could successfully navigate in a room with various obstacles placed out. The placement of the sensors worked good considering the amount of sensors that was used. Improvements in detection of obstacles could have been made if more sensors had been used. The tests also confirmed that ultrasonic sensors works good for this kind of task. / Industrin för självkörande fordon växer. Enligt studier beror nio av tio trafikolyckor på den mänskliga faktorn, om säkerheten kan bli tillräckligt bra i självkörande bilar har de potential att rädda tusentals liv varje år. Men hinderupptäckande självkörande robotar kan användas i andra situationer också, till exempel i terräng som är otillgänglig för människor av olika anledningar.  I det här projektet har en självnavigerande hinderupptäckande robot byggts. Roboten använder ultraljudssensorer för att upptäcka hinder och unvika dem. En algoritm för navigationen av roboten skapades och implementerades i Arduinon. För drivningen av hjulen användes två servomotorer. Roboten hade tre hjul, två i den bakre änden till vilka servomotorerna var fästa och ett länkhjul fram. Det möjliggjorde differentialstyrning vilket också tillät snabba och snäva svängar.  Tester genomfördes som visade att roboten kunde navigera i ett rum med olika hinder utplacerade utan större problem. Placeringen av sensorerna fungerade bra med tanke på det antal sensorer som användes. Förbättringar av hinderupptäckningen hade kunnat göras om fler sensorer hade använts. Testerna bekräftade också att ultraljudssensorer fungerar bra för denna typ av uppgift.

In this project a cube was constructed with the intent for it to balance on one of its edges by regulating the speed of a reaction wheel. To be able to do this, a research was done to understand the mechanics of the system and to know what components were required for the project. A brushed DC motor was used with one reaction wheel on each end of its shaft, using the moment of inertia to convert the torque from the motor to an angular acceleration of the cube. A control system was implemented to regulate the speed of the motor depending on the angular offset of the cube. This control system was chosen to be a proportional–integral–derivative (PID) controller, and a number of different tuning methods were used to determine the parameters of said controller to create a stable system. Despite the different methods used, the cube did not successfully balance for a longer period of time. / Under detta projekt har en kub konstruerats med syfte att balansera på en av sina kanter genom att reglera hastigheten på ett reaktionshjul. En undersökning genomfördes för att få en bra förståelse för det mekaniska systemet samt för att ta reda på vilka komponenter som var väsentliga för projektet. En borstad likströmsmotor användes tillsammans med ett reaktionshjul på varsin sida av motorns drivande axel vars tröghetsmoment utnyttjades för att överföra momentet från motorn till en vinkelacceleration på kuben. En regulator implementerades för att styra hastigheten på reaktionshjulen beroende på vinkelavvikelsen från jämviktsläget. Regulatorn som valdes var en proportionell, integrerande och deriverande (PID) regulator och flera olika metoder användes för att bestämma regulatorns parametervärden som avgör dess egenskaper. Trots att olika metoder prövades lyckades inte kuben balansera under en längre period.

Our society has become more and more digitized and futuristic in the service sector. The urge of efficiency in order to maintain a stable income and profit is increasing in various businesses. One such business is the hotel and restaurant business which heavily relies on staff members being efficient. The purpose of this report is to evaluate how automation and efficiency can be combined and integrated into this branch. The main reason being to release employees in this branch from repetitive tasks and put the focus on delivering high quality customer service instead. The main goal in this report will be on dispensing a variety of both carbonated and non-carbonated drinks using an autonomous system that strives to have the same accuracy and skill as a dispenser operated by a human. To achieve this goal an autonomous liquid dispenser consisting of two ultrasonic sensors had to be constructed. It should be able to detect when a glass needs to be filled with liquid, decrease the foam by tilting the glass and replace it to it’s original state. The system was evaluated using three different experiments, where two of them measured the accuracy of the construction. The results from the two experiments concluded that the constructed system is of high accuracy. The result from the third experiment tested the speed for one dispensation cycle and the conclusion was that improvements can be made. / Automatisering och digitalisering av olika sorters arbetsuppgifter har ökat mer och mer sedan 70-talet och fortsätter att öka. Detta för att kunna effektivisera arbetsprocesser och därmed öka lönsamheten i verksamheten. Syftet med denna rapport är att utvärdera huruvida denna effektivisering och automatisering kan tillämpas i en barmiljö. Detta för att frigöra tid från personalen från repetitiva uppgifter och därmed tillåta dem att fokusera mer på andra mer krävande arbetsuppgifter. Fokuset i denna rapport är på upphällningen av olika drycker med kolsyra och hur detta kan göras av ett autonomt system med samma precision och skicklighet som hos en människa. Detta utförs genom att tillverka en prototyp som med hjälp av en ultraljudssensor känner av att ett glas ställs på rätt plats, för att sedan vinkla glaset samtidigt som det fylls med den önskade vätskan. När glaset sedan är fyllt med önskad mängd vätska så vinklas plattformen tillbaka och uppgiften ¨ar klar.  Systemet utvärderades senare utifrån tre tester. Där två av dem testade precisionen i konstruktionen. Resultatet i dessa två tester var att precisionen i systemet är godkänd. Resultatet från det tredje testet som kollade på tiden det tar för systemet att utföra en cykel var att detta behöver arbetas vidare med och detta resultat analyseras mer i Chapter 5.

The purpose of this project was to study how hand gesture control can be implemented on a vehicle that utilizes mecanum wheels in order to move in all directions. Furthermore, it was investigated how the steering of such a vehicle can be made wireless to increase mobility. A prototype vehicle consisting of four mecanum wheels was constructed. Mecanum wheels are such wheels that enable translation in all directions. By varying rotational direction of each wheel, the direction of the resulting force on the vehicle is altered, making it move in the desired direction. Hand gesture control was enabled by constructing another prototype, attached to the hand, consisting of an IMU (Inertial Measurement Unit) and a transceiver. With the IMU, the hand’s angle against the horizontal plane can be calculated and instructions can be sent over to the vehicle by making use of the transceiver. Those instructions contain a short message that specifies in what direction the vehicle should move. The vehicle rotates the wheels in the desired direction and move thereafter. The results show that wireless hand gesture based control of an omnidirectional vehicle works without any noticeable delay in the transmission and the signals that are sent contain the correct information about moving directions. / Syftet med detta projekt var att studera hur handstyrning kan implementeras på ett fordon som utnyttjar mecanumhjul för att röra sig i alla riktningar. Vidare undersöktes också hur styrningen av sådant fordon kan genomföras trädlöst för ökad mobilitet. En prototypfarkost bestående av fyra mecanumhjul konstruerades. Mecanumhjul är sådana hjul som möjliggör translation i alla riktningar. Genom att variera rotationsriktningen på vardera motor ändras riktningen av den resulterande kraften på farkosten, vilket gör att den kan förflytta sig i önskad riktning. Handstyrning möjliggjordes genom att konstruera en till prototyp, som fästs i anslutning till handen, bestående av en IMU och en transceiver. Med IMU:n kan handens vinkel gentemot horisontalplanet beräknas och instruktioner kan skickas över till farkosten med hjälp av transceivern. Dessa instruktioner innehåller ett kort meddelande som specificerar i vilken riktning farkosten ska röra sig i. Resultaten visar på att trädlös handstyrning av en farkost fungerar utan märkbar tidsfördröjning i signalöverföring och att signalerna som skickas till farkosten innehåller korrekta instruktioner gällande rörelseriktningar.