This bachelor thesis is about the design and construction of a self-stabilizing platform. The purpose of this system is to balance objects placed upon the platform by keeping the platform level regardless of how the mechanism itself is rotated. Its uses include stabilization of sensors, cameras and vehicle cockpits. The prototype was constructed using 3D printing and basic machining. It uses two DC motors, an inertial measurement unit, an Arduino Uno microcontroller and a motor driver. The inertial measurement unit acts as an accelerometer and gyroscope, it measures the change in position and angle relative to its starting position. The controller algorithm processes the sensor signal and calculates an appropriate output signal. This output signal regulates the two DC motors in such a way that compensates for any angle changes in the platform. This project is based on, and is the continuation of the work by J. Larsson, titled ”Gimbal stabilizer for cockpit bases of terrain vehicle or combat boat: A proof of concept”. The task is to develop it to a functioning physical prototype and implement a control system which is fast, responsive and precise. The controller tuning process involved a trial and error approach, using binary search between parameters that give a performance that is too slow and a performance that is too fast and unstable. A satisfactory performance was achieved and the platform could effectively stabilize objects that weigh 400 grams at its center, 200 grams at its edges and 100 grams at its corners. This takes 100 milliseconds on average. Besides bearing loads, the platform could also compensate for sudden forced angle changes and any tilting of the mechanism the platform is attached to. / Det här kandidatexamensarbetet handlar om konstruktionen och framtagningen av en prototyp för en självstabiliserande plattform med ändamålet att hålla ett objekt horisontellt stabil. Det innebär att oberoende av hur mekanismen vrids eller rör sig kommer plattformen alltid vara parallell med marken. Appliceringsområden för plattformen kan vara att stabilisera kameror och sensorer, samt att hålla förarkabinen i en båt horisontellt stabil oavsett hur vattnet runtomkring rör sig. Prototypen består av en 3D-printad mekanism med två likströmsmotorer, en tröghetssensor, Arduino och motordrivare. Tröghetssensorn fungerar som en accelerometer och gyroskop - den avläser hur mycket plattformen ändrar sitt läge och vinkel relativt de ursprungliga. Data från tröghetssensorn bearbetas i en Arduino Uno-mikrokontroller med hjälp av reglerteknik, där en så kallad PID-regulator beräknar utsignal beroende på insignal. Arduinon skickar sedan utsignalen till motordrivaren som reglerar likströmsmotorerna för att kompensera för eventuella vinkeländringar. Detta projekt ¨ar ett utvecklingsarbete av ett tidigare masterexamensarbete av J. Larsson, med titeln ’ ’Gimbal stabilizer for cockpit bases of terrain vehicle or combat boat: A proof of concept”. Målet är att gå från ett koncept till en praktisk och verklighetsbaserad prototyp, samt att designa en regulator med god precision, stabilitet och responstid. För att bestämma hur regulatoralgoritmen ska fungera användes binärsökning för att hitta vilka P, I och D-värden PID-regulatorn ska ha. Det innebär att man ständigt tar ett medelvärde av en för långsam regulator och en som är för snabb och aggressiv tills önskad prestanda uppnås. Den slutgiltiga prestandan ansågs vara tillräcklig och plattformen kunde effektivt stabilisera 400 gram i mitten på den, 200 gram på dess sidor och 100 gram på dess hörn på ungefär 100 millisekunder. Vidare kunde den kompensera för plötsliga påtvingade vinkeländringar och för lutning hos mekanismen som den sitter fast i.

Self-stabilizing systems can be found in many contexts. They are used in aircraft and camera gimbals to name a few. In this project, a self-stabilizing container was constructed. The construction consists of three parts. An inner ring which rotates around the Z-axis, an outer ring which rotates around the Y-axis and a handle with space for three DC motors and a microcontroller. In this project an Arduino Nano was used. To detect inclination an IMU (Inertial Measurement Unit) was deployed. An IMU is a sensor consisting of three gyroscopes and three accelerometers, one for each coordinate axis. The software for the construction consists of four parts; angle reading, a Kalman filter, two PID-controllers and a motor controller. When a container is inserted into the construction the four-part system keeps the container horizontal and stable. Experimental data shows that in 84% of the tests the construction could stabilize the container. / Självstabiliserande system kan man finna i många olika sammanhang. Några exempel på självstabiliserande system är flygplan och kamerastabilisatorer. I detta projekt konstruerades en självstabiliserande behållare. Konstruktionen består av tre delar. En ring som kan rotera runt Z-axeln, en ring som kan rotera runt Y-axeln och ett handtag med plats för likströmsmotorer och mikrokontroller. I detta projekt användes Arduino Nano. För att avläsa vinklarna användes en tröghetsmäatare. En tröghetsmätare är en sensor som består av tre gyroskop och tre accelerometrar, en för varje axel. Mjukvaran i konstruktionen består av fyra delar; vinkelavläsning, ett Kalmanfilter, två PID-regulatorer och motorkontroller. Beroende på vilken vinkel konstruktionen har kommer någon av motorerna att korrigera vinkeln på behållaren. Testerna visade att konstruktionen kunde stabilisera behållaren i 84% av alla tester.

Control theory and its applications are crucial when operating within the area of dynamic systems. Compensating for disturbances and external actions imposed on a given system being inherently unstable or semi-stable. Through the physical construction of a apparatus as a demonstrator of the theory further comparing the factual physical and computer simulated results derived from Newtonian mechanics. To enable comparison, designing a satisfactory controller capable of fulfilling the requirements set for the system is necessary. With regards to apparatus and control, the introduction of a proportional-integralderivative controller for a system balancing a ball on a platform. Further allowing for analysis to determine the limitations when stabilizing a naturally unstable or semi-stable system. Also, examine how these dier from the theoretical expectations. The control applied throughout the thesis is of the type linear, exclusively being able to operate properly within the linear spectrum of control. Using standard components and a microcontroller, a apparatus is constructed to maintain a ball on a platform. This is executed through programming with Arduino libraries and open source code. Hence, for research purposes, to see if the apparatus can operate satisfactory within the linear domain of control. With the aforementioned stated, this thesis will first cover the theoretical model of the ball on platform scenario through computer aided programs. Then compare the theoretical results with the results acquired from a physical construction. Further examine why dierences occur considering control theory and system implementation. / Reglertekniken och dess applikationer är centrala för att kontrollera dynamiska system och möjliggör för kompensering av störningar i system som är naturligt instabila eller semistabila. Genom konstruktion av en apparat som demonstrerar reglerteknisk teori kan vidare jämförelser mellan resultat från apparaten och datorsimuleringar, erhållna från Newtonsk mekanik, tillhandahållas. Syftet är vidare att utveckla en regulator som uppfyller de krav som sätts upp för systemet. Med hänsyn till apparaten och regulatorn, introduceras en proportionell-integrerande-deriverande regulator för en bollbalanserande plattform. På så sätt kan begränsningarna vid stabilisering av ett naturligt instabilt eller semistabilt system bestämmas. Vidare studeras hur dessa skiljer sig från de teoretiska förväntningarna. Endast linjär kontroll kommer att användas i detta projekt, därav en apparat som enbart är välfungerande inom ett linjärt domän. Genom användning av standardkomponenter och en mikrokontroll konstrueras en apparat för att bibehålla en boll på en plattform. Detta möjliggörs genom programmering med Arduinos bibliotek och öppen källkod. Således är, ur forskningssynpunkt, anordningens förmåga att fungera väl inom den linjära domänen av intresse. Utifrån detta kommer examensarbetet först att redogöra för den teoretiska modellen av en boll balanserande på en plattform genom användandet av datorprogram. För att sedan jämföra de teoretiska resultaten med de resultat som erhålls från den fysiska bollbalanserande konstruktionen. Vidare undersöks varför skillnader uppstår med hänsyn till reglerteknik och systemimplementering

I denna undersökning analyserar vi hur game juice och tid kan påverka en användares upplevelse av att öppna en loot box. Vi undersöker detta med mål att kvantifiera vilka faktorer som kan påverka användarens upplevelse och vilken typ av påverkan dessa faktorer kan ha. Vi undersöker detta genom en fysisk gestaltning av en låda som styrs av fyra knappar, där tid och game juice närvarar i olika grader baserat på vilken knapp som trycks ned. Genom kvalitativa intervjuer fann vi att game juice verkar ha en tydlig påverkan på användarens upplevelse, samt att närvaron av game juice till stor del upplevdes som positiv. Tid hade större variation av resultat då färre upplevde att tid påverkat deras upplevelse, och de som upplevde att tid påverkat upplevelsen angav att tid haft både positiv och negativ påverkan. Vår förhoppning är att detta arbete kan leda till mer diskussion kring hur loot boxes upplevs samt mer utforskning av andra faktorer som kan ha betydelse för användarens upplevelse. / This study aims to analyse how game juice and time may affect a user’s experience of opening a loot box. Our aim in this study is to identify factors that may affect a user’s experience, and to quantify the type of effect these factors may have. We study this by creating a physical artifact in the form of a loot box controlled via four buttons, whereby the amount of time and game juice present are modulated based on which button is pressed by a user. Through qualitative interviews we found that game juice appears to have a significant effect on the user experience, and that the presence of game juice was largely perceived to infer a positive effect on the overall experience. Time as a factor had a greater variation of results due to fewer interviewees believing that time had had any effect on their experience, and those who did describe any difference believed this difference to have a partially positive, but also partially negative impact on their experience. We hope that this study may lead to an expanded discussion regarding the experience of the loot box itself as opposed to its contents, but also further study and exploration that may help further identify factors that may be significant to a user’s experience.

The objective of this project is to produce a prototype hydroponic farming solution with improved robustness from external fault factors. This means that the plants will not be grown in soil, but instead in water with a majority of its parameters being monitored and regulated. This with the aim of producing a more efficient and automatic system than traditional farming principles. Using less water and other harmful pesticides. The particular type of hydroponic system will be a NFT system (Nutrient Film Technique) which traditionally operates with a pump constantly feeding water to the plants. The main objective then is to find a way to reduce the reliance on this pump and make the system more robust. The result was a prototype hydroponic system that successfully could monitor and maintain predetermined growth parameters. It was also operate with a constant water flow without the need for constant pump usage. / Målet med detta projekt är att framställa en prototyp av ett hydroponiskt odlingssystem med förbättrad robusthet mot externa faktorer. Det innebär att växterna inte planteras i jord utan i vatten, där en majoritet av relevanta parametrar kan övervakas och kontrolleras. Detta med syftet att skapa ett mer effektivt och automatiserat system, jämfört mot traditionella jorbruksmetoder. Där mindre vatten används och helt utan bekämpningsmedel under växt processen. Det specifika hydroponiska odlingssystemet som kommer användas är ett NFT system (eng. Nutrient Film Technique) vilket traditionellt fungerar genom att konstant låta en pump bevattna växterna. Det primära målet är därför att minska beroendet på pumpen och göra systemet mer robust. Resultatet blev en prototyp av ett hydroponiskt system som kan mäta och styra faktorer som identifierats som viktiga för plantornas växtprocess. Systemet lyckades även med att hålla ett stabilt vattenflöde, utan användandet av en pump.

Unmanned surface vehicles (USVs) are vehicles of various levels of autonomy which can be made for a large variety of purposes, for instance ferriage and surveying. USV shave technically been around for about 80 years, however, it is only within fairly recent years developments in miniaturization of components and computers have allowed for the construction of USVs of a small size. The primary benefit of USVs is that they can perform otherwise costly and tedious tasks originally done by manned vehicles. They can also run on electric batteries; thus limiting the effect on the environment compared to the fossil fuels used in traditional vehicles. In this project, performed at the Swedish Maritime Robotics Center at KTH Stockholm, a small USV meant to perform depth measurements of waterways was developed. It can be steered via remote control and has the hardware required to navigate autonomously. This report goes through the multiple steps the project group undertook to develop the USV. The project included studying of previous works, selection and ordering of components, creating a schematic, developing the programming, and testing. 11 components were installed while several planned ones were not included due to time constraints. Testing of the remote control and GNSS logging was successful. / Obemannade ytfarkoster (engelska USV) är fordon med olika nivåer av autonomi som kan tillverkas för en mängd olika ändamål, till exempel för färjor och hydrografi. USV har tekniskt sett funnits i cirka 80 år, men det är först inom de relativt senaste åren utvecklingen inom miniatyrisering av komponenter och datorer har möjliggjort konstruktion av USV:s av en liten storlek. Den främsta fördelen med USV är att de kan utföra annars kostsamma och mödosamma uppgifter som ursprungligen utfördes av bemannade fordon. De kan också köras på elektriska batterier; vilket begränsar effekten på miljön jämfört med de fossila bränslen som används i traditionella fordon. I detta projekt, utfört på Swedish Maritime Robotics Center vid KTH Stockholm, utvecklades en liten USV för att utföra djupmätningar av vattendrag. Den kan styras via fjärrkontroll och har den hårdvara som krävs för att navigera självständigt. Denna rapport går igenom de steg som projektgruppen tog för att utveckla USV:n. I projektet ingick att studera tidigare arbeten, välja och beställa komponenter, skapa tekniska diagram, utveckla programmeringen och testning. 11 komponenter installerades medan flera planerade inte ingick på grund av tidsbrist. Testning av fjärrkontrollen och GNSS-loggningen var lyckade.

Some individuals and older adults have trouble remembering when to take their medication. A medication dispenser machine is one suggested solution to this problem. The purpose of this thesis is to design a prototype of a wireless machine for storing and releasing patients’ medication dosages at a certain time. The user can insert the medication schedule through a platform connected to the machine via wireless technology. In order to achieve the purpose, a literature study was conducted to gather and analyze information about wireless communication technologies to determine the most appropriate wireless technology for the thesis end device. The Arduino MKR NB 1500 is the core component of the prototype of the wireless system. Several types of tests were conducted on the system to evaluate its performance, as well as to determine NB-IoT coverage in real-world scenarios. The NB-IoT technology was proven to be the more suitable technology for the wireless pill dispensing machine and for other IoT applications. Moreover, the system performed satisfactorily in solving the defined problem. Despite this, the system could be improved in terms of design, mechanisms, and hygiene system of medicines. / Vissa människor eller äldre vuxna har svårighet att komma ihåg att ta sin medicin och hantera dem själva. En medicindispenser maskin är den föreslagna lösningen för detta problem. Syftet med detta examensarbete är att designa en prototyp av en trådlös maskin för att lagra och frigöra patienternas läkemedelsdoser vid en viss tidpunkt. Användaren kan infoga medicinschemat via en plattform ansluten till maskinen med hjälp av en lämplig trådlös teknik. För att uppnå syftet genomfördes en litteraturstudie för att samla in och analysera information om trådlös kommunikationsteknik för att bestämma den mest lämpliga trådlösa tekniken för arbetets slut enhet. Arduino MKR NB 1500 är kärnkomponenten i prototypen av det trådlösa systemet. Flera typer av tester utfördes på systemet för att utvärdera dess prestanda, samt för att fastställa NB-IoT-täckning i verkliga scenarier. NB-IoT tekniken har visat sig vara den mer lämpliga tekniken för den trådlösa medicindispenser maskinen och för andra IoT-applikationer. Dessutom fungerade systemet tillfredsställande för att lösa det definierade problemet. Trots detta skulle systemet kunna förbättras när det gäller design, mekanismer och hygiensystem för läkemedel.

Detta kandidatexamensarbete som utförts på uppdrag av ST-läkare i urologi Per Nordlund hade målet att bygga en urinflödesmätare. Eftersökta mätvärden att registrera var tidpunkt för miktionstillfället, mängden urin per tidsenhet (ml/s), flödesmönster, total mikterad volym (ml) samt miktionstid (sek). Urinflödesmätaren syftar till att förbättra initial bedömning samt uppföljning av personer med vattenkastningssvårigheter, en vanlig orsak till sjukvårdskontakt hos svenska män. För utvärdering av patienters vattenkastning ombeds patienten idag själv registrera och mäta urinvolym, en metod som ofta innebär besvär för patienten och kan innehålla inkomplett och felaktig data. Vid urologmottagningar ges möjligheten att elektroniskt mäta urinflöde och volym. Då en stor variation över dygn och miktionstillfälle föreligger kan en felaktig bild över symtom presenteras. Detta har gett upphov till idén att skapa en urinflödesmätare vars uppgift är att automatisera mätningsprocessen i hemmet.  Arbetet utfördes genom att programmera en Arduino mikrokontroller samt användning av en flödessensor. Flödessensorns konstruktion bestod av en magnet, halleffektsensor samt en turbin. Halleffektsensorns uppgift var att mäta det elektriska fältet som uppstår då magneten som sitter på flödessensorns turbin roterar. Genom att utnyttja turbinrotationen kan bland annat volym beräknas. Arbetet har även inneburit användning av Python med syftet att spara det mätvärde från mikrokontrollern i en CSV fil som kan öppnas av en vårdgivare med applikationer som Excel. / This bachelor's degree project which was carried out on behalf of Per Nordlund, urology resident, had the goal of building a urine flow meter. The sought-after values to register each time of the micturition; the amount of urine per unit time (ml/ s), flow pattern, total micturized volume (ml) and micturition time (sec). The urine flow meter aims to improve initial assessment and follow-up of people with urination difficulties, a common cause of medical contact in Swedish men. Today, when evaluating patients urination, the patient is asked to register and measure urine volume themselves, a method that often causes problems for the patient and may contain incomplete and incorrect data. At urology clinics, individuals are given the opportunity to electronically measure urine flow and volume. When there is a large variation over day and occasion of micturition, an incorrect picture of symptoms can be presented. This has given rise to the idea of creating a urine flow meter whose task is to automate the measurement process in the home.  The work was performed by programming an Arduino microcontroller and using a flow sensor. The design of the flow sensor consisted of a magnet, a hall-effect sensor and a turbine. The task of the hall-effect sensor was to measure the electric field that arises when the magnet attached on the flow sensor's turbine rotates. By utilizing the turbine rotation, volume can be calculated. The work has also involved the use of Python with the aim of saving the output values from the microcontroller in a CSV file that can be opened by a healthcare provider with applications such as Excel.

The purpose of this project is to design and construct a portable lightweight elevator for transportation of goods to rooftops. The elevator should be easy to transport, assemble and disassemble, it should also be useful at various heights and for a wide range of roof inclinations. The elevator contains a railway consisting of four separable modules. A carriage rides the railway and is pulled to the top with a winch powered by a DC-motor. The carriage starts and stops using a Rocker switch and a Hall sensor that detects magnets placed at the end and beginning of the railway. After performing tests with the elevator the conclusion is that the elevator is practical to assemble and transport, but the carriage derails too easily when the railway has angular changes. / Målet med projektet är att designa och konstruera en portabellättviktshiss som kan transportera gods från marknivå till hustak. Den ska vara lätt att transportera och att montera ner och upp, den ska också gå att anvåanda för olika höjder och på hus med olika taklutningar. Hissen består av en räls som går att ta isär i fyra olika delar. En vagn åker på fyra hjul uppför rälsen och lyftkraften kommerfrån en vinsch som drivs av en likströmsmotor. Vagnen kan starta och stanna med hjälp av en knapp, den stannar även automatisk då en hallsensor på vagnen känner av magneter som är placerade vid början och slutet av rälsen. En arduino Uno skickar signaler mellan de elektriska komponenterna och motorn får ström via en H-brygga, vilket gör att den kan rotera i båda riktningarna. Efter att hissen testats kan det konstateras att konstruktionen är enkel att bygga ihop och smidig att fästa vid olikavinklar och höjder. Däremot spårar vagnen ofta ur då hissen körs med för branta vinklar mellan de olika delarna av rälsen.

Robotic arms and hands come in all shapes and sizes, they can be general purpose or task-specific. They can be pre-programed by a computer or controlled by a human operator. There is a certain subsection of robotic hands which try to mimic the shape, movement and function of the human hand, these are sometimes known as biomimetic robotics. This project explores the human robot interaction by creating an anthropomorphic robotic hand with an accompanying exoskeleton. The hand, which consists of a 3D-printed body and fingers, is connected to a forearm where the servos that control the fingers are housed. The exoskeleton connects to the operator's hand allowing finger tracking through a set of potentiometers. This setup allows the operator to intuitively control a robotic hand with a certain degree of precision. We set out to answer research questions in regard to the form and function of a biomimetic hand and the exoskeleton. Along the way, a multitude of problems were encountered such as budgetary issues resulting in only half the fingers having movement. Despite this, good results were gathered from the functioning fingers and our research questions were answered. / Robotarmar och händer finns många former och storlekar, de kan vara för allmänna ändamål eller uppgiftsspecifika. De kan programmeras av en dator eller styras av en mänsklig operatör. Det finns en viss typ av robothänder som försöker efterlikna formen, rörelsen och funktionen hos den mänskliga handen, och brukar kallas biomimetisk robotik. Detta projekt utforskar interaktionen mellan människa och robot genom att skapa en antropomorf robothand med tillhörande exoskelett. Handen, som består av en 3D-printad kropp och fingrar, är ansluten till en underarm där servormotorerna som styr fingrarna sitter. Exoskelettet ansluts till operatörens hand vilket möjliggör spårning av fingrarnas rörelse genom ett antal potentiometrar. Detta tillåter operatören att intuitivt styra en robothand med en viss grad av precision. Vi valde att besvara ett antal forskningsfrågor med avseende på form och funktion av en biomimetisk hand och exoskelettet. Under projektets gång påträffades en mängd problem såsom budgetproblem som resulterade i att bara hälften av fingrarna kan kontrolleras. Trots detta fick vi bra resultat från de fungerande fingrarna och våra forskningsfrågor kunde besvaras.