Today many tasks are executed by robots, but one business is not affected much by this, that is the restaurant business, and in more particular the bartender business. This project takes on the challenge to build an Open Source bartender robot with cheap parts and research how good precision can be achieved. The project does not take account for different viscosities of the liquids or abnormal temperatures. The key component for this project is the peristaltic pump, which is used to transport the liquid. The pump is an Open Source 3D-printable pump distributed through Thingiverse® and can be modified parametrically in the software OpenSCAD. Other components used in this project are an ArduinoTM Uno and a tachometer. These are put together to a demonstrator which is controlled by a feedback control. A graphical user interface is also constructed using an object based model-view-controller architecture which runs on the programing language PHP on a Raspberry Pi. The testing of the demonstrator shows that the robot has an error of 5 percent when pumping small amounts of liquid. The total cost for this project is 1930 SEK, but it can be dropped lower if a cheaper engine is chosen, resulting in a slower machine. / Idag används robotar inom många branscher i världen. En bransch som inte påverkats mycket av robotindustrin är restaurangbranschen och ännu mer specifikt bartenderbranschen. Det här projektet handlar om att utveckla en bartenderrobot med öppen källkod som använder billiga komponenter och sedan undersöka hur bra precision det det går att få. Projektet tar inte hänsyn till olika viskositeter på vätskorna eller ovanliga temperaturer. Den viktigaste komponenten för detta projekt är den peristaltiska pumpen som används för att transportera vätskan. Pumpen kan 3D-printas, den har en öppen källkod och går att ladda ner ifrån Thingiverse®. Den är parametriserad i programmet OpenSCAD så den är lätt att modifiera. Andra komponenter som används i detta projekt är ArduinoTM Uno och en varvräknare som sätts ihop till en prototyp som styrs via ett återkopplat system. Även ett grafiskt gränssnitt är byggt på en objektbaserad model-view-controller arkitektur som körs i programspråket PHP på en Raspberry Pi. Tester av prototypen visar att det maximala felet är 5 procent när små volymer pumpas. Den totala kostnaden för detta projekt blev 1930 SEK men det går att få en lägre kostnad om en annan motor väljs. Detta gör dock att det tar längre tid att hälla upp vätska.

The thesis is a study about pixel density of a 3D projection, projected by a spinning ring with LED attached to its surface and which parameters impact the pixel density. A theory of when and how the 3D projection occurs was developed. The theory is based on the works of Max Wertheimer in 1912 on the subject of ϕ-movement. A demonstrator is built to prove that the concept works in reality. The demonstrator and the theory is then evaluated and the results showed that to to get the highest pixel density, the number of LED configurations should be increased and the RPM of the ring decreased. The number of LED:s is a scaler factor to increase the pixel density but compromises the systems stability margins. / Rapporten behandlar en studie av pixeltätheten hos en tredimensionell projektion och vilka parametrar som påverkar pixeltätheten. Projektionen projiceras av en snurrande ring med lysdioder fästa på ytan. En teori om när och hur den tredimensionella projektionen uppstår utvecklades. Teorin är baserad på arbete gjort av Max Wertheimer år 1912 på ämnet ϕ-rörelse. En demonstrator byggdes för att bevisa att konceptet fungerar i verkligheten. Demonstratorn och teorin utvärderades och resultaten visade att för att få den största pixeltätheten, ska varvtalet minska och antal LED konfigurationer ska öka. Antalet LED:ar är en skalär faktor som ökar pixeltätheten men minskar systemets stabilitetsmarginaler.

In the last decade, the open source community has expanded to make it possible for people to build complex products at home. [13] In this thesis a two-wheeled self-balancing robot has been designed. These types of robots can be based on the physical problem of an inverted pendulum [12]. The system in itself requires active control in order to be stable. Using open source microcontroller Arduino Uno and reliable angular and positional data the system can be made stable by implementing a controller. A modern and efficient controller is the LQR - Linear Quadratic Regulator [12]. Being a state space feedback controller the model has to be a good representation of reality since the output signal depends on the model. In this thesis, the validation process was performed using a PID-regulator. The results showed that the model is not yet reliable. The reasons for this are discussed and recommendations for future development are listed. / Öppen källkod har under senaste årtiondet möjliggjort för intresserade att bygga avancerade produkter hemma [13]. I denna rapport avhandlas konstruktion och reglering av en tvåhjulig självbalanserande robot. Denna kategori av robotar kan baseras på problemet för en inverterad pendel[12]. Systemet är i sig självt instabilt och kräver reglering för att balansera. Genom mikrokontrollern Arduino Uno och pålitlig vinkel- och positionsdata kan systemet regleras för att uppnå stabilitet. En modern och effektiv kontroller är LQR - Linear Quadratic Regulator [12]. Eftersom denna bygger på tillståndsåterkoppling måste modellen av systemet vara pålitlig då utsignalen baserar sig på modellen. I denna rapport har valideringsprocessen genomförts genom implementation av en PID-kontroller. Resultaten visade att modellen ännu inte är pålitliig. Anledningen till detta diskuteras och rekommendationer för fortsatt utveckling listas.

A quadrotor is a helicopter with four rotors placed at equal distance from the crafts centre of gravity, controlled by letting the different rotors generate different amount of thrust. It uses various sensors to stay stable in the air, correct readings from these sensors are therefore critical. By reducing vibrations, electromagnetic interference and external disturbances the quadrotor’s stability can increase. The purpose of this project is to analyse the feasibility of a quadrotor camera surveillance system by optimizing the handling of vibrations, video signal and external disturbances for a quadrotor. The quadrotor will be flown through first person view and should be able to hover at 10 meters altitude in a radius of 3 meters. Only sensor readings will be optimized, not data processing. The flight controller used will be a MultiWii Pro which has an accelerometer, a gyroscope, a magnetometer, a GPS and a barometer. By balancing motors and applying vibration dampening material between the motors and the frame vibrations were reduced by 73 %. Electromagnetic interference to the magnetometer was made negligible when the magnetometer had a distance of 3 cm from the power circuit. Video signal was improved by applying a LC-filter. Isolating the barometer improved calculations for the altitude. The quadrotor’s position could be locked within a radius of 4 meters and its altitude could be locked in an interval of 2 meters. The quadrotor cannot be considered stable enough for automatic camera surveillance, however with software improvement it could be. / En quadrotor är en helikopter med fyra rotorer placerade på lika avstånd från farkostens masscentrum, kontrollerad genom att låta de olika rotorerna generera olika mycket lyftkraft. Den använder sig av flera olika sensorer för att hålla sig stabil i luften, korrekt avläsning från sensorerna är därför kritiskt. Genom att reducera vibrationer, elektromagnetisk störning och externa störningar kan quadrotorns stabilitet öka. Syftet med detta projekt är att analysera möjligheten för ett quadrotorkameraövervakningssystem genom att optimera vibrationer, videosignal och externa störningar för en quadrotor. Quadrotorn ska styras genom FPV (First Person View) och kunna hovra på 10 meters höjd inom en radie av 3 meter. Endast sensorläsning kommer att optimeras, inte hantering av data. Microcontrollern som används är MultiWii Pro som har en accelerometer, ett gyroskop, en magnetometer, en GPS och en barometer. Genom att balansera motorer och lägga på vibrationsdämpande material mellan motorer och ram kunde vibrationerna minskas med 73 %. Elektromagnetisk störning på magnetometern gjordes försumbar med ett avstånd på 3 cm från kretskortet. Videosignal förbättrades genom att filtrera strömtillförseln till kamerasystemet med ett LC-filter. Isolering av barometern gjorde att höjdberäkningarna förbättrades. Quadrotorns position kunde låsas inom en radie på 4 meter och dess höjd kunde låsas inom ett intervall på 2 meter. Quadrotorn kan inte anses vara tillräckligt stabil för automatisk kameraövervakning, men med förbättring på mjukvaran skulle den kunna bli det.

This thesis considers a human detecting outdoor lock which can be controlled from a distance with the use of a web browser. Focus was on optimizing detection of possible visitors, i.e. eliminating non-human objects and people passing by with the use of a passive infrared sensor, an ultrasonic sensor and capture them on camera. A proposal of an algorithm and an actual implementation of it was made, taking the time a person is in the range of the sensors into account. Moreover, the position of the sensors were determined as well as the positionand angle of the camera which took a photograph when a visitor was detected. The results indicated on accurate detection of motionless bodies, including non-humans, and an accurate non-detection of bypassing objects. However, the process time varied due to measurement errors by the ultrasonic sensor. Thus in order to detect possible visitors more precisely, methods of eliminating non-human objects and ultrasonic sensor errors must be investigated further. / Arbetet syftar att utveckla ett ytterlås som upptäcker människor i dess närhet. Låset ska vidare kunna kontrolleras från godtyckliga avstånd med hjälp av en webbläsare. Fokus under arbetet var att optimera upptäckandet av potentiella besökare och på så sätt eliminiera förbigående och icke-mänskliga objekt med hjälp av en passiv infraröd sensor och en ultraljudssensor. Detta genomfördes genom implementering och optimering av en algoritm som tog hänsyn till människans position från sensorerna och antalet millisekunder han eller hon måste vara stillastående för att räknas som en besökare. Även sensorernas positioner bestämdes samt positionen och vinkeln på den kamera som användes för att fotografera den upptäckta människan. Resultatet tydde på ett korrekt upptäckande av stillastående objekt (dock även icke-mänskliga) och att förbigående objekt inte upptäcktes. Tiden för att fullborda processen, från att en människa står framför sensorerna till att en bild visas på hemsidan, varierade på grund av felmätningar av ultraljudssensorn. Detta innebär att fortsatta studier på metoder att eliminera icke-mänskliga objekt samt ultraljudssensorns felavläsningar måste utföras för att upptäckandet av potentiella besökare ska vara mer korrekt.

This report describes the development of a robot that follows a transmitter within a chosen distance using ultrasonic technology. The purpose of the report is to investigate how the chosen distance affects the robots ability to react to changes in speed and direction. Two ultrasonic modules are placed on the robot and a third one is used as a transmitter. The transmitter sends out a burst of ultrasonic sound that the modules on the robot detect. Each of the two modules on the robot calculates the distance to the transmitter and this data is then used to determine the transmitter’s position. To allow a communication between the robot and the transmitter, they will be connected with a long wire. This is needed for the ultrasonic modules on the robot to start listening for a signal at the same time as the transmitter emits it. Two Arduino Unos are used to control the different components (one for the transmitter and one for the robot). This report describes the development process of the robot prototype and explains the theory behind the project. The results showed a relationship between the chosen distance and the robot's performance. / Den här rapporten beskriver utvecklandet av en robot som följer en sändare inom ett givet avstånd. Syftet med rapporten är att undersöka hur det valda avståndet påverkar robotens förmåga att reagera på förändringar i hastighet och riktning. Två ultraljudsmoduler är placerade på roboten och en tredje används som sändare. Sändaren skickar ut en puls med ultraljud som sedan upptäcks av mottagarna på roboten. Båda modulerna på roboten räknar ut avståndet till sändaren och den informationen används sedan för att bestämma sändarens position. För att sändaren och roboten ska kunna kommunisera med varandra kopplas de ihop med en lång sladd. Detta behövs för att ultraljudsmodulerna på roboten ska börja lyssna efter en signal samtidigt som sändaren sänder ut den. Två Arduino Uno används för att styra de olika komponenterna, en för sändaren och en för roboten. Den här rapporten beskriver utvecklingsprocessen av prototyproboten och förklarar teorin bakom projektet. Resultatet visar att det finns ett samband mellan det valda avståndet och robotens prestanda.

Indoor navigation for autonomous vehicles and robots is an area of research and development with great promises for both current and future applications. Examples include robots assisting humans in indoor tasks, and industrial applications such as warehouse management using autonomous robots [Jensen, 2001]. This project examines the possibilities and limitations of navigating an autonomous vehicle in an enclosed area with the aid of visual recognition software and distancing sensors. The navigation works by using two sets of references: the distance and the relative angle to a point of origin that in this project is a visual reference attached to a flat and visually clean background. The autonomous vehicle is constructed with open source hardware and utilizes already available visual recognition software and all control software is written in Python 2.7. The scope of the project limits the navigation of the robot on a flat surface with no obstacles and with access to a nearby flat wall with a visual reference. A demonstrator was built and empirically tested for its navigational accuracy. The positional accuracy was found to have a mean deviation of ± 1 and ± 4.5 centimeters for the x and y-axis respectively. / Navigering och lokalisering inomhus är ett hett forskningsområde både inom vetenskapen och ingenjörstillämpningar. Exempel på system som kan förbättras med sådan teknik är robotar som assisterar människor i hemmet samt automatisering av industrirobotar som är fria att röra sig över golvytor [Jensen, 2001]. Detta kandidatexamensprojekt undersöker möjligheterna och begränsningarna av navigering inomhus för en autonom robot med hjälp av färg-igenkännande bildbehandling och avståndssensorer. Navigeringen sker med hjälp av två riktmärken: en visuell referens monterad på en plan vägg och avståndet mellan robot och vägg. Robotens interna styrelektronik, sensorer samt mjukvara är alla open source. Bredden av projektet begränsas av villkoren att navigationen sker på en plan yta utan hinder samt tillgång till en plan vägg med en visuell referens. Slutgiltiga systemets navigationssäkerhet kontrollerades och mättes empiriskt och uppskattades till att ha en medelavvikelse på ± 1 cm och ± 4.6 cm för x respektive y-axeln.

In this report the significance of the number of degrees of freedom for walking robots is evaluated. To test this, a robot of two functioning legs with 3 degrees of freedom for each leg and two stiff support legs is built. This robot is then capable of walking with one of the two algorithms programed; one algorithm corresponds to one gait. The first gait utilizes 3DoF to walk and turn and the second gait uses only 2DoF while having one of the joints locked. The robot is then tested by measuring the time it takes to walk a set distance for three different scenarios. These scenarios are walking downhill, walking uphill and walking on a flat surface all without turning. The 2DoF gait resulted in being slower and having higher energy consumption but the data was inconclusive and more tests should have been made to further come to a complete conclusion. / I denna rapport disskuteras vikten av antalet frihetsgrader för en gående robot. För att testa detta byggdes en robot med tre frihetsgrader per ben. Roboten kan gå med en av de två algoritmer som programerats och där varje algoritm motsvarar en gångstil. Den första gångstilen använder sig av alla de tre frihetsgrader per ben för att gå och svänga och den andra gångstilen använder enbart två frihetsgrader genom att låsa en av lederna. Robotens två gångstilar är sedan testade genoam att mäta den tid det tar att gå ett fixt avstånd i tre olika förhållanden. Dessa är gå upp för en backe, ner för en backe och på plant golv. Gångstilen som bara använder två frihetsgrader slutade med att vara långsammare och ha högre energikonsumtion. Resultaten tagna från testerna visade sig vara icke övertygande för att komma fram till en bra slutsats.

In industrial production, automatization is a common concept utilized in a range of applications where time dependency is a key factor. The robotic arm is one of the tools applied in the area and its extension, such as a robotic claw, affects the execution and the accuracy of the robotics. This paper researches whether infrared- or ultrasonic sensors are best suited for the automation of a robotic claw, created out of 3D-printing and wooden material; in terms of time delay and object-size prediction. With help of a simple physical model and a sphere in motion the resulting time delay could be determined to be larger in ultrasonic sensors, while both were unable to provide accurate object measurement predictions. The research proved the infrared sensor better abilities in motion based automation. / Inom industriall produktion är automatisering ett vanligt utnyttjat koncept i ett urval applikationer där tidsberoendet är en nyckelfaktor. Robotarmen är ett av verktygen som uttnyttjas inom området och dess förlängning, såsom en robotklo, påverkar utförandet och noggrannheten hos robotiken. Den här uppsatsen undersöker huruvida infraröda- eller ultraljuds sensorer är bäst lämpade för automatisering av en robotklo, skapad via en 3D-printer och trämaterial; gällande tidsfördröjning och förutseendet av objektets storlek. Med hjälp av en simpel fysisk modell och en sfär i rörelse; kunde den resulterande tidsfödröjningen bekräftas större med ultrasonisk sensor, medan ingen utav sensorerna kunde ytföra noggranna beräkningar av objektet. Undersökningen kunde bevisa att infraröda sensorer innehar bättre egenskaper inom rörelsebaserad automation.

The purpose of this project is to create a self-aligning platform for solar panels for better utilization of the renewable solar energy source that is available. The difference between present self-aligning solutions and the proposed one is its two repositioning modes to find the optimal position which implies higher efficiency in terms of harnessing the solar energy. The movement is based on two axes rotation. The objective is to compare the final prototype with a stationary support structure, which will demonstrate an improved efficiency with the self-aligning platform. The achieved results demonstrate a slight improvement in efficiency. This report has the purpose to explain how the construction work during the project has been done and, at the same time, the result of a Bachelor’s degree project in Mechatronics at The Royal Institute of Technology. / Syftet med detta projekt är att skapa en självjusterande plattform för solpaneler som bättre utnyttjar den förnyelsebara solenergi som finns tillgänglig. Skillnaden mot nuvarande självjusterande lösningar är dess två positioneringsfaser för att finna den optimala positioneringen vilket resulterar i en högre verkningsgrad. Positioneringen är baserad på två axlig rotation. Avsikten är att jämföra den slutgiltiga prototypen med en stationär konstruktion vilket kommer att påvisa en ökad effektivitet med den självjusterande konstruktionen. Resultatet som har uppnåtts demonstrerar en marginell förbättring i verkningsgrad. Den här rapporten har som avsikt att avhandla hur konstruktionsarbetet har utförts under projektetarbetet och är på samma gång resultatet av ett kandidatexamensarbete inom mekatronik vid Kungliga Tekniska Högskolan.