Kursen ”Fördjupningsarbete i Mekatronik” är indelad tre delar. Under den första delen av kursen bekantade samtliga medlemmar sig med mikroprocessorn AVR ATmega16 genom att utföra tillgängliga laborationsuppgifter. Den andra delen bestod av en individuell specialisering där en fördjupning inom ett visst område utfördes. Del tre, som denna rapport behandlar, utgörs av ett grupparbete där gruppens medlemmar har valts ut utefter valda områden i del två av kursen. På så sätt skall gruppens medlemmar kunna integrera sina expertisområden i produkten. Projektets uppgift, som var att ta fram en robot till den svenska artisten Robyn, tillhandahölls av kursansvariga efter den individuella specialiseringens slut. Detta gjordes som en hyllning till Robyn, som sjunger om robotar och teknik m.m. Roboten som togs fram bestod av en klann-mekanism med åtta ben som används för att efterlikna rörelsemönstret av en krabba samtidigt som antalet motorer hålls nere för att minska komplexiteten. Ovanpå denna framdrivningsanordning återfinns en lysdiodkub som har möjligheten att ge betraktaren en upplevelse i tre dimensioner och utöver detta finns möjlighet att nyttja sociala medier för att påverka det intryck som förmedlas. Styrningen av roboten sker via en androidapplikation som hanterar val mellan ett antal färdiga scheman och kommunicerar detta via blåtand. / The advanced course in mechatronics consists of three parts. In the beginning of the course all the participants familiarized themselves with the microcontroller AVR ATmega16 with help from available exercises. The second part consisted of an individual specialization within a certain area. The last part, which this report refers to, was done in groups of five. All groups were chosen after each person’s individual specialization. The assignment was to develop a robot for the Swedish singer Robyn, who sings about robots and technology etc. During the project a robot in form of a Klann mechanism was developed. It consisted of eight legs that were used to resemble the movements of a crab. The number of motors was kept down to minimize the complexity. On top of the mechanism a light diode cube was placed which had the ability to give an experience in three dimensions. In additional to this, a way to use social media to effect the impression that is conveyed is available. An Android application was developed to control the robots movement and the animations on the LED-cube and communicates through Bluetooth.

Denna rapport beskriver ett grupprojekt som utförts inom ramen för kandidatexamensarbetet inom mekatronik. Den givna uppgiften var att bygga en robot. Uppdragsgivaren FamiljenPangea förmedlade att syftet med roboten var att den skulle befinna sig på scen tillsammans med artisten Robyn under hennes konserter. Robotens funktioner skulle på ett eller annat sätt bidra till showen och dess design skulle tilltala Robyn. Tidsramen för projektet var totalt 8 veckor och budgeten var 1 500 kronor. Arbetetsättet skedde agilt, där fokus låg på kontinuerliga avstämningsmöten snarare än detaljplanering av arbetet. Under projektets inledande fas ställdes ett antal krav på slutprodukten och de önskade funktionerna delades upp i olika moduler. Vem som skulle konstruera vad beslutades utifrån gruppmedlemmarnas förkunskaper inom de olika områdena. Modulerna kom att bli konstruktion, spänningsmatning, radiostyrning, motorstyrning, fjärrkontroll, LEDmatris, taktsensor och armstyrning. Den slutliga roboten är 90 cm hög och 60 cm bred. Som ansikte har den en LED-matris som kan byta mellan tre stycken tillstånd – ett ansikte, en strobe-effekt samt en rullande text. Robotens förflyttning styrs med hjälp av radiostyrning och bilderna på dess LEDmatris byts och dess armar styrs med en fjärkontroll utnyttjande IR-kommunikation. De två armarna rör sig likt en människas då roboten förflyttar sig framåt och lyfts upp och ned när en knapp på fjärrkontrollen trycks ned. Roboten har även ett hjärta av röda lysdioder placerat, likt platsen för en människas hjärta, på dess kropp. Hjärtat pulserar i takt med musiken med hjälp av robotens taktsensor. Slutprodukten uppfyllde samtliga ställda krav och ett av önskemålen. / This report is the result of a group project that has been a part of a bachelor thesis in mechatronics. The task was to build a robot and was given by the advertising agency FamiljenPangea, who stated that the purpose of the robot was to be on stage with the famous artist Robyn during her concerts. The robot’s features should contribute to the show in one way or another, and its design should preferably be appealing to Robyn. The project’s time frame was 8 weeks, and the budget was 1 500 Swedish kronor. Using an agile way of working, there was a focus on having meetings frequently rather than planning everything in detail. During the initial phase, a number of required features were defined and divided into different modules, such as design, motor control, radio control, LED matrix, IR remote control and beat sensor. As the group members had different skills in different areas, each member got their own field of responsibility. The final product measures 90 cm in height and has a cylindrical shape with a diameter of 60 cm at its widest part. It has a face that is made of an LED matrix that can change between three different states – a face, a strobe light effect and a scrolling text. The robot’s movement is radio controlled. The LED matrix states and some arm movement controlled using an infra-red remote control. As the robot is moving forward, its arms will move to make it look a bit more human. The robot also has a heart made of red LED:s that is pulsing to the beat of the music. The final product fulfilled all the required and one of the desired features.

Denna rapport beskriver, från idé till färdig prototyp, arbetsgången för att tillverka en robot i kommersiellt syfte. Tanken med roboten är att den ska stå på scen med den svenska artisten Robyn och interagera med henne, musiken och publiken. Interaktionen mellan robot och omgivning sker på två sätt; framsidan är uppbyggd av LED-remsor som känner av närhet och byter färg, baksidan reagerar till musik och blinkar i takt. Dessutom går det att styra roboten med en handske genom att vinkla den åt fyra olika håll. / This report describes the workflow for building a robot for commercial purposes. The idea for this robot is that it will stand on stage with the Swedish artist Robyn and interact with her, with the music and with the audience. The interaction between the robot and its environment happens in two ways; the front side of the robot is made up of LED-strips which act as proximity sensors and change colors according to closeness, the backside reacts to music by flashing to the beats. Moreover, it is possible to navigate the robot with a glove by angling it in four different directions.

Detta kandidatexamensarbete inom mekatronik behandlar många delar som kräver stort engagemang. Arbetet behandlar skapandet utav en scenrobot med interagerande och humanoida funktioner. Ett komplext arbete som nyttjar kunskaper inom flera mekatroniska discipliner. Skapandet av den humanoida scenroboten skulle göra det möjligt för Robyn att interagera med roboten och för roboten att interagera med publiken. Detta har uppfyllts genom att roboten blir levande vid rörelse, ögon och mun tänds tillsammans med ett bultande LED-hjärta. För att interagera med publiken kan roboten förmedla meddelanden genom en LED-matris. Roboten kan även röra sig vilket ger den ännu ett medium att interagera med sin omgivning på. Detta kan ses tillsammans med det klassiska humanoida robotansiktet och hjärtat som robotens fundamentala delar och är därigenom det viktigaste. / This Bachelor thesis in Mechatronics consists of many different parts which require great commitment. The following project report addresses the creation of an on-stage robot with humanoid functions and an ability to interact with its environment. The creation of the humanoid on-stage robot would make it possible for the artist Robyn to interact with the robot as well as her audience being able to interact with it. This is possible through a LED-display that communicates with the audience using written messages and a start-up sequence which involves Robyn. The start-up sequence consists of three stages, the first one being that Robyn touches the robot which initiates a string of LEDs that pulsates from Robyn’s arm towards the robot. When her string of LEDs reach the robot it wakes up and starts blinking. With the ability to move about the robot acquires yet another medium with which to interact with the audience. This, along with the classic humanoid robot face and the heart, can be viewed as the robots fundamental parts and therefore the most important ones.

Detta projekt avhandlar konstruktion och bygge av en robot som en hyllning till den världskände svenska artisten Robyn. Målet med roboten är att den ska kunna vara med på en konsert med Robyn och interagera med henne och publiken. Robyn har visat sitt teknikintresse genom flera låttexter så en robot för att spegla detta vore en passande hyllning. Roboten är konstruerad i metall och har en 16x16 LED-matris där ett flertal bilder kan demonstreras, lysdioderna kan blinka i takt till musiken. Roboten är stillastående men kan rotera med hjälp av en stegmotor samt röra två armar med varsin servomotor. Alla applikationer styrs med en fjärrkontroll. Denna rapport följer vägen från idé till en färdig robot redo för en konsert. / This thesis discusses the design and construction of a robot as a tribute to the world famous artist Robyn. The objective of the robot is to interact with Robyn and the audience. The robot is constructed by metal and has a 16x16 LED matrix. The LEDs can flash to the beat of the music. The robot can rotate the body with a stepper motor and move two arms with the help from two servo motors. A remote controller controls all the functions.

Syftet med denna rapport är att redovisa resultatet av ett kandidatexamesarbete vid Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm. Målet med projektet var att konstruera ett mekatroniskt system i form av en robot som kan interagera med en uppträdande musiker för att förstärka intycket av uppträdandet. Roboten kommer att göra detta genom att med hjälp av inbyggda sensorer analysera musik som spelas i närheten och anpassa sina rörelser efter den dominerande takten. Utseendemässigt kommer roboten att vara både mänsklig och mekanisk. Kandidatexamensarbetet utfördes av fem studenter som tidigare slutfört ett individuellt projektarbete där varje student fördjupade sig i ett på förhand utvalt teknikområde i syfte att skapa en ökad kompetens inom det valda området. Dessa projekt utgör den teoretiska bakgrunden till denna rapport och inkluderas som bilagor. Resultatet av projektet var en robot som nästan uppfyllde det ovan specificerade målet: den kunde röra sig men inte i takt med musik. / The purpose of this report is to present the result of a thesis project in mechatronics at the Royal Institute of Technology in Stockholm, Sweden. The objective of the project was to construct a mechatronic system in the shape of a robot capable of interacting with a performing musician to enhance the visual impression of the performance. The robot was supposed to do this by using its sensors to analyze nearby music and will adapt its movement to the most prominent frequency of the music, the beat. The goal of the appearance of the robot was to be both human and mechanical. The work of the project was carried out by a group of five students that had previously completed an individual project whose goal was to explore a specific field of technology to give each student a deeper knowledge of the specified field. These projects make up the theoretical background of this report and is included as supplements. The result of the project was a robot that nearly achieved the objective specified above: the robot was capable of moving the intended parts, but not adapt its movement to nearby music.

Denna rapport innefattar ett gruppkandidatexamensarbete inom området mekatronik som har utförts på KTH, Stockholm. Temat för arbetet var att konstruera en prototyprobot åt popartisten Robyn som hon och hennes publik ska kunna interagera med under föreställning. Innehållet beskriver framtagningsprocessen av roboten samt dess utseende, funktioner och tekniska lösningar. Målet för projektet har uppnåtts och en robot med ovanstående temakrav har utvecklats. Rapporten beskriver vilka tekniska lösningar som skapats samt behandlar hur de skulle kunna förbättras vid vidareutveckling. / This report consists of a bachelor thesis in mechatronics performed at KTH, Stockholm. The theme for the project was to develop a working robot prototype for the pop artist Robyn. The robot should be able to somehow interact with the artist and her crowd during a concert. The content describes the development process of the robot and the technical solutions that will make this possible. The goal has been reached and a robot that can interact with Robyn and her crowd has been built. The report describes the prototypes technical solutions and how they could be improved in the future.

In a way to explore the different ways a computer may discern information from its surroundings this is a thesis focusing on analysis of a live camera feed. The core is how to build a turret, a tower with rotating axes, using a single-card computer and a camera module and make it interact based on visual input. The interaction explored is to track an object in the live feed. The tracking is solved by using Python 2 with OpenCV’s color-filter and contour-finder to create color tracking used to find a predefined object and determine the vector which the turret will aim towards. The turret is mounted on a motor-controlled chassis for increased mobility. Additional research is made on the turret’s control system to find the most efficient and still reliable one if cycleskips of calculations are introduced for performance saving. Herein is a full construction of said turret and extended explanation of relevant theory. The final product is able to follow a pre-specified object with a distinct and homogenous color, with dependable certainty and is able to take user-defined actions based on the information. Cycleskips to increase performance is determined, through statistical experiments, not to be an efficient method. / I syfte att utforska olika sätt som en dator kan urskilja information från sin omgivning är detta ett projekt med fokus på analys av ett direkt kameraflöde. Grunden i projektet är hur man bygger ett kanontorn med roterande axlar med hjälp av en enkortsdator och kameramodul för att se till att systemet agerar baserat på visuell information. Det specifika interagerandet som utforskas är att spåra och följa ett objekt i kameraflödet. Spårningen löses med hjälp av Python 2 med OpenCVs färgfilter och konturfinnare för att tillsammans skapa färgsökning som används för att hitta ett fördefinierat föremål och bestämma vektorn som kanontornet kommer att sikta mot. Kanontornet är monterat påett motorstyrt chassi för ökad mobilitet. Utökad forskning görs på kanontornets styrsystem för att hitta det mest effektiva och fortfarande tillförlitliga styrsystem om cykelskippning införs över alla beräkningar för sparande av prestanda. Häri är en fullständig konstruktion av nämnda kanontorn och djupgående förklaring av relevant teori. Slutprodukten kan följa ett förbestämt objekt med en distinkt och homogen färg, med pålitlig säkerhet och klarar av att ta användardefinierade handlingar grundade på den givna informationen. Cykelskippning för att spara prestanda bevisas genom statistiska tester inte vara en effektiv metod.

This thesis is a demonstrator on the question if measurements of grass height of a lawn can be sampled with a custom;built sensor unit. These samples are put to validation on their accuracy and application. Applying theory and research on data accusation, hardware components and robot control, this thesis presents information regarding the necessary hardware and software to construct a platform fit for this task. Creation of a web service also facilitates as the control system for the demonstrator, which provides manual control, diagnostics and data output logging to the end user. The proposed design solution for the sensor uses optical infrared barriers to detect straws of grass and motion sensing circuits to provide feedback on object detection. This design solution was developed with requirements and specifications that derive from examination of the restrictions that accommodate commercial robotic lawnmowers. Results from the demonstrator shows that the required height resolution can be established with the design. The tolerances from the first functional tests conform throughout the validation and provide proof that the design solution is operational for the stated purpose. The height data output is discussed as feedback in scheduling and path planning of robotic lawnmowers, where more advanced control systems could enable more efficient use of resources in tomorrow’s appliances. / Detta examensarbete behandlar huruvida en gräsmattas höjd kan mätas med automatik av en egenkonstrueradgivare. Detta sker genom konstruktion och validering av mätdata och funktion. Genom att applicera informationssökning och presentera teori kring datainsamling, komponenter och robotstyrning ger detta arbete en beskrivning av hårdvara och mjukvara som krävs för att konstruera en prototypmodell som kan utföra uppgiften. En webbplattform skapas även för att möjliggöra fjärrstyrning och hantering av manuell styrning, diagnostisk och datainsamling från systemet. Det presenterade lösningsförslaget bygger på infraröd optisk teknik där grässtrån bryter ljuset och rörelsesensorer ger återkoppling om marknivån. Utvecklingen av lösningsförslaget sker i enlighet med en kravspecifikation som utgår ifrån begränsningarna hos en kommersiell robotgräsklippare. Arbetets resultat påvisar att lösningsförslagets prototyp uppfyller det etablerade toleranskravet på gräshöjden. Felgränserna från de inledande funktionella testerna förblir konstanta genom den efterföljande analysen. Sist diskuteras hur mätvärdena kan användas för återkoppling inom schemaläggning och rörelseplanering av robotgräsklippare, där mer avancerade styr och reglersystem kan möjliggöra ett effektivare utnyttjande utav resurserna hos morgondagens apparater.

Control theory is used in many fields of engineering and with a good understanding on how modelling, simulations and real world products differ more adequate controllers may be developed in the different fields of engineering. The intent of this thesis is to answer the question about how pole placement in a model change the behaviour of a real balancing system. The way the writers of this thesis tries to answer this question is by designing, simulating and constructing a self-balancing cube and then record its behaviour with different system poles. The cube used a reaction wheel for balance, and was controlled using state-space control theory. In this way the simulation of the cube could be compared to the actual data from the real cube for the intent of answering the question. 73 different positions of the poles were tested and the result shows that even if the model differs from the real system, a "sweet spot" which increases the time the cube remain on its edge can be found. The GitHub project can be found at: https://gits-14.sys.kth.se/davidten/standingCubeiii / Reglerteknik används inom många tekniska områden och med en bra förståelse kring hur modellering, simulering och verkligheten skiljer sig åt skulle mer lämpliga regulatorer för olika tekniska områden kunna utvecklas. Denna rapport försöker svara på hur polplacering med hjälp av en förenklad modell påverkar ett verkligt balancerande systems beteende. Författarna till denna rapport har försökt svara på detta genom att designa, simulera och konstruera en självbalanserande kub och sedan mäta dess beteende runt sin instabila nollpunkt givet olika polplaceringar. 73 olika polplaceringar testades och resultatet visar att det fastän modellen innehåller förenklingar så finns det alltid ett område som märkbart förbättrar tiden som kuben kan balansera. GitHub-projektet går att finna på: https://gits-14.sys.kth.se/davidten/standingCubev