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.

Sudoku is a popular puzzle game where the aim is to fill a board with numbers from one to nine with some mathematical rules to obey. The difficulty level of a Sudoku is affected by the amount of digits in the beginning, called clues. Mathematically there exists different algorithms and methods to solve a Sudoku. In this project some of the methods are investigated and compered to each other in time to find the fastest and most suitable for this project. A construction was built to be able to print out a non solved puzzle. Due to the current situation in society with Covid-19, the project has been affected negatively. The construction became very time consuming due to lack of tools and material. That affected the finished construction and the implementation of the code written in Python. After all the robot was able to print a Sudoku puzzle that can be solved. The printing time was decreased to 3 minutes after some tests with different delays. All the research questions were answered and the goal of the project which was to be able to print a Sudoku was reached. / Sudoku är ett populärt pussel där målet är att fylla i ett rutnät med siffror från ett till nio med vissa matematiska regler att följa. Svårighetsgraden av ett sudoku påverkas av antalet siffror från början, ledtrådar. Matematiskt finns det olika algoritmer och metoder för att lösa ett sudoku. I det här projektet undersöktes några metoder och jämfördes tidsmässigt med varandra för att hitta den snabbaste och mest passande för det här projektet. En konstruktion byggdes för att kunna skriva ut ett icke löst pussel. På grund av den rådande situationen i samhället med Covid19 så har projektet påverkats negativt. Konstruktionen blev väldigt tidskrävande på grund av brist på verktyg och material. Detta påverkade den slutgiltiga konstruktionen och implementeringen av koden skriven i Python. Trots allt så kunde roboten skriva ut ett Sudoku som kan lösas. Tiden att skriva ut ett Sudoku minskades till 3 minuter efter ett antal tester med olika fördröjningar. Alla forskningsfrågor kunde besvaras och målet med projektet som var att kunna skriva ut ett Sudoku nåddes.

Examensarbetets syfte var att skapa ett generellt mät- och styrsystem som är möjligt att fjärrstyra över Internet. Systemet består av en kontrolldator och ett antal separata moduler, vilka var och en realiserar någon typ av mät- eller styrfunktion. Användningsområdet för ett sådant system är brett; det kan exempelvis användas inom automation av bostäder, för process-övervakning och styrning inom tillverkningsindustrin, eller inom under-hållningsbranschen.Eftersom ett fullt utbyggt system kan bestå av ett drygt 100-tal olika mo-duler, är det här examensarbetet av praktiska skäl begränsat till att rea-lisera en handfull av dessa. Då systemet är enkelt att skala upp, är den be-gränsningen i antalet realiserade moduler i prototypsystemet inget som påverkar de erhållna resultaten. Exempel på storheter som kan övervakas är temperatur, avstånd, lufttryck och ljusstyrka. Styrning kan ske av bland annat servomotorer, lampor och allmänna digitala utgångar.På kontrolldatorn körs en webbserver och styrning och avläsning av de anslutna modulerna sker från en ansluten webbklient. På webbservern finns även en webbkamera, vilken kan visa resultaten av de kommandon som ges från webbklienten.Resultaten från användningen av prototypsystemet visar att konstruk-tionerna fungerar och att systemets fördröjningar är relativt små. Att styra snabba realtidsförlopp är dock inte möjligt, men processer och system med blygsammare hastighetskrav är högst lämpade kandidater att styras och kontrolleras av detta system. / The purpose of this thesis work was to create a general measurement and control system, which is remotely controlled using Internet. The system comprises a controlling computer and several separate modules, each one realizing one or more measurement and control tasks. The possibilities of such a system are wide. It could be used for home automation, industrial process control or by the entertainment business. For example, the system can implement measurement of temperature, distance, pressure and light and control servos, lamps and general digital outputs.A fully implemented system comprises over 100 separate modules, so for practical reasons this thesis work was restricted to only implementing and demonstrating a few of those modules. Since the system is easily scalable, this was a minor restriction, which did not negatively affect the results.The results show that the system works and in general the latency is low. Fast real time processes will not work, but most applications with more moderate timing demands are ideally suited for this system.