The purpose of this study is to examine the parameters influencing the signal to noise ratio in surface electromyography as well as the signals usability as a means of control in mechatronical applications. Electromyography refers to the electrical signals detected in the muscles during activation. Receiving a reliable signal presents a number of challenges as the signals are to their nature very weak. There is also a large amount of ambient noise which will drown the signal if left unprocessed. Removal of the noise was performed by using a series of amplifiers and filters to gradually increase the signal to noise ratio. The processed signal was forwarded to a microcontroller for posttreatment, calculation and presentation. A demonstrator was built in order to underline the validity of the theory presented in the report. The project resulted in a fully functional circuit for registering sEMG-signals and forwarding them to an Arduino microcontroller. The signal to noise ratio was satisfactory given the scope of the project. The motor-control using the signal as reference was also successfully performed. In sum, this points towards that sEMG is a strong option for a control signal in mechatronical applications already at a small-scale level of integration. / Syftet med denna studie är att undersöka de parametrar som påverkar signal-brusförhållandet i ytelektromyografi samt signalens användbarhet som styrsignal i mekatroniska system. Elektromyografi syftar på de elektriska signaler som uppstår i musklerna när dessa befinner sig i aktivt tillstånd. Att registrera en tillförlitlig signal är i sig en utmaning då signalerna till sin natur är mycket små. Därtill förekommer en stor mängd störningar i omgivningen som tenderar att dränka den önskade informationen i signalen om de lämnas obehandlade. Filtrering av störningarna utfördes genom att signalen skickades genom en serie av förstärkare och filter för att förbättra signal-brusförhållandet. Därefter vidarebefordrades den förbehandlade signalen till en mikrokontroller för efterbehandling, beräkningar och presentation. En prototyp byggdes för att styrka validiteten i den teori som presenteras i rapporten. Projektet resulterade i en fullt fungerande krets för insamling och analys av sEMG-signaler med fokus på den utvalda muskeln. Även motorkontroll genomfördes med lyckat resultat med EMG-signalen som styrsignal. Detta visar på att sEMG som metod för att generera styrsignal i mekatroniska applikationer är fullt genomförbart, även på mindre skala.

I detta kandidatexamensarbete utvecklas en produkt från ide till verklighet successivt med hjälp av metoder inom tekniskt design. Produkten kallas ”BananaCharge” vars syfte är att förse svenska folket med en bekväm lösning för att ladda sina bärbara produkter (främst mobiltelefoner) i farten utan att behöva vara begränsat till ett uttag. Upp emot 30 procent av stockholmsborna är villiga att betala för en tjänst som förser deras mobiler med ström vid  nöd.Växande storstäder gör att fler åker längre sträckor från punkt A till B, vilket gör att folk inte alltid hinner ladda sin mobila enhet hemma. BananaCharges vill lösa detta problem genom att placera ett flertal av dessa stationer runt omkring Stockholm, därför startades detta projekt vars mål är att placera obemannade laddningsstationer på diverse knutpunkter. Vid projektstarten utfördes en förstudie för att få bredare kunskap om obemannade stationer, detta utfördes på centralstation Stockholm. När förstudien var utförd gjordes en kundundersökning, stationen anpassades utifrån kundens krav och önskemål. Därefter gjordes en konkurrensanalys för att hitta existerande ”state of the art” lösningar på marknaden idag. Konkurrensanalysen resulterade i att Mobilequbes är dagens ”state of the art” lösning och blev en referenspunkt för BananaCharge under projektets gång. Metoden ”svarta lådan” användes för klargöra vad stationens uppgift är och hur den ska gå till väga för att lösa problemet, utifrån metoden ”svarta lådan” valdes trådlös laddning som slutgiltig lösningsmetod där ”state of the art” produkter användes. Ett flertal metoder användes inom konceptframtagningsprocessen bland annat form- och strukturvariationer samt morfologisk matris. Tillslut valdes tre koncept som BananaCharge valde att gå vidare med. De tre koncepten utvärderades under konceptutvärderingsfasen med hjälp av ett flertal metoder som elimineringsmatris och relativ beslutsmatris, detta resulterade till att koncept 3 blev vald och följde de bestämda kraven bäst, den fick namnet BananaCharge (alfa). Konceptet utvecklades under konceptutvecklingsprocessen. Under utvecklingsprocessen noterades respektive problemområde ner och analasyredas, dessa löstes för respektive komponent genom att bygga en prototyp och testa olika lösningar, resultatet gav en funktionsduglig mekanism placerad i en väldesignad station. Slutkonceptet dimensionerades där verktyg som Solid Edge och Matlab användes, även en kostnadsanalys gjordes på alla ingående delar genom att kontakta återförsäljare. Slutsatsen blev att byggandet av stationen är fullt möjligt men att det kommer kosta mer än det önskade tillverkningspriset, en djupare kostnadskalkyl kan göras för att få en volymbaserad kostnad. Den använda stegmotorn för mekanismen bör bytas ut mot en servomotor för mer precis förflyttning eller att en ”encoder” kopplas till stegmotorn och det glidande  spåret behöver merfriktion i form av gummimatta. Slutligen kan det diskuteras ifall större avgränsning av arbetet borde ha gjorts då låsmekanismen, stationen samt batterimekanismen var för mycket jobb under den korta arbetstiden. / In this bachelor's thesis a product was developed gradually from idea to reality using methods in technical design. The final product is called " Banana Charge" whose purpose is to provide the Swedish people with a convenient solution for charging their portable products (mainly mobile phones) on the go, without having to be limited to a socket. Up to 30 percent of Stockholm residents are willing to pay for a service that provides their mobiles with power when they are in need. The expansion of cities allows people to travel longer distances from point A to B, which means that people do not always have time to recharge their mobile device at home. BananaCharges want to solve this problem by placing a number of these stations around Stockholm, therefore they started this project where the aim is to place numerous unmanned charging stations at key locatons. At the start of the project a feasibility study was conducted to gain wider knowledge of unattended stations, this was performed in Central station Stockholm. A customer survey started once the feasibility study was conducted, the station was adapted according to the customer requirements. This was followed by a competitive analysis to find the existing "state of the art ' solutions on the market today. Competition analysis resulted in Mobilequbes being today's " state of the art " solution and became a reference point for Banana Charge during the project. The method of "black box" was used to clarify what the station's task is and how to go about solving those tasks. Wireless charging was selected as a final solution (based on the method  of "black box") where " state of the art " products were used. Several methods were used in the concept development process including shape- and structural variations and morphological matrix. Banana Charge eventually chose three concepts to continue with. The three concepts were evaluated during the concept evaluation phase with the help ofseveral methods among them was eliminate matrix and relative decision matrix, this resulted to concept 3 being selected which followed the customer requirements best. The concept was named Banana Charge (alpha) and was improved during the concept development process. Each problem area was noted down during the development process and was analyzed,  theproblem where solved after prototyping and testing each component, the results gave a working mechanism located in a well-designed station. The final design was dimensioned with the help of tools such as Solid Edge and Matlab, a cost analysis was done on all of the parts after contacting retailers It was concluded that the construction of the station is possible but it will cost more than the desired production cost, a deeper cost estimate can be made with a volume-based cost. The stepper motor for the mechanism should be replaced with a servomotor for more precise movement or an encoder could be attached for more precision, a rubber mat could be used to increase the friction in the sliding track. Finally, it can be discussed if a more precise definition of the workload should have been done when the locking mechanism, the station and the battery mechanism was too much work for the short time span.

Detta examensarbete ckService Design Thinking är ett framväxande användarcentrerat förhållningssätt som traditionellt används för att utveckla tjänster, men som även kan användas för andra syften. Syftet med detta arbete var att identifiera Tobii Pros akademiska kunders behov, upplevelser och trösklar genom att använda Service Design Thinking. Vidare var syftet även att utvärdera om förhållningssättet Service Design Thinking för den sortens utredningar var passande på högteknologiska produktföretag liksom Tobii Pro. Utredningarna utfördes genom att utforska sex övergripande metoder som ingår i förhållningssättet för Service Design Thinking: semi-strukturerade intervjuer, customer experience mapping, kontextuella intervjuer, co-creation genom en pilotstudie, workshop och fokusgrupp. Metoderna genomfördes, analyserades och evaluerades iterativt och parallellt. Sammanfattningsvis visade resultatet av metoderna på följande resultat: explicita behov, upplevelser och trösklar för att börja använda eye-tracking i sin forskning. De akademiska kundernas upplevelser, vilka indikerades vara mestadels positiva, visualiserades i form av customer experience maps. De upptäckta kundbehoven visade sig vara exempelvis att ta sig tid för att lära sig att använda utrustningen och behov av att diskutera med andra forskare innan implementering av eye-tracking i egen forskning. Trösklar för att börja använda eyetrackingutrustning visade sig vara problem relaterade till tid - vid planerandet av ny forskning, pengar - vid finansiering av nya studier och kunskap - att tillgodogöra sig den kunskap som krävs för att kunna tolka eye-trackingdata. Därefter diskuterades och föreslogs koncept för att lösa dessa frågor; exempelvis ett forskarforum för kunskapsutbyte, en instruktionsposter och korta instruktionsguider i videoformat. Slutsatsen av detta arbete indikerar att förhållningssättet Service Design Thinking är passande för att extrahera användarinsikter på högteknologiska företag liksom Tobii Pro. Samtliga utvärderade metoder indikerade på önskvärda resultat, även om mer forskning bör utföras för att säkerställa det. Slutligen rekommenderas Tobii Pro att implementera och fortsätta testa metoder från Service Design Thinking för att erhålla fler insikter om deras kunder som kan användas i alla delar av deras utvecklingsarbete. / This master thesis project tests a Service Design Thinking approach for learning more about Tobii Pro’s customers’ needs and experiences. Service Design Thinking is an emerging usercentered interdisciplinary approach that is traditionally used for service development, but can also be implemented for other purposes. This thesis is performed at Tobii Pro, a division of  TobiiAB, a company that develops and sells products within the field of eye-tracking. The aim of this thesis was to investigate which needs, experiences and thresholds Tobii Pro’s academic customers could be discovered by using a Service Design Thinking approach, and what could be done in order to meet them. Further, the aim was to evaluate if the tested Service Design approach is suitable for identifying the customer needs and experiences, and which methods are appropriate for this kind of investigation at high-technology companies such as Tobii Pro. The investigations were performed by designing a framework of six main methods included in Service Design Thinking approach: semi-structured interviews, customer experience mapping, contextual interviews, co-creation in a pilot study, workshop and focus group. The methods were executed, analysed and evaluated iteratively and parallelly. In summary, the methods implemented provided the desired outcome: needs, experiences and thresholds of the academic users.The experiences of the academic customers, which were indicated to be mostly positive, were visualized in customer experience maps. The needs that were discovered included acquisition of theoretical knowledge about eye-tracking, time to learn how to use the equipment and possibilities to talk to other researchers, before implementing eye-tracking in research. Thresholds for starting to use the eye-tracking equipment were amongst other discovered to be, issues related to time - when planning new research, money - application for funding, or knowledge - acquisition of technical knowledge for interpreting eye-tracking data. Solutions for solving these matters were discussed and an online forum for knowledge exchange, a quick start instructions poster and video tutorials were proposed. To conclude, the results of this thesis indicate that the Service Design Thinking approach is suitable in the purpose of gaining more insights about the users for high-technology product companies such as Tobii Pro. All of the methods tested indicated to provide desired results, even though more research needs to be conducted for evidencing. Finally, Tobii Pro was recommended to incorporate and further test methods from the Service Design Thinking approach to achieving more insights about their users.

During the past years, new production processes have been developed which build adding step by step layers on the previous ones. These techniques are referred to as 3D printing or Additive Manufacturing (AM). The introduction of metals among the materials available to manufacture parts led to revolutionary developments in the manufacturing field. The first consequence of using such techniques is the freedom of design that can be assigned by the designer, thus implying the production of complex parts. Another benefit is the reduction of waste material. Aerospace and automotive industries are trying to exploit AM, to obtain high performance with weight and cost savings. Full potential of design freedom can be realised by making effective use of topology optimization (TO). It helps to reduce the weight of the structures while keeping the same performance, or even enhancing it. However, the potential of TO can be only exploited if combined with AM, since the results given by the topology optimization simulations are sometimes complex shapes, which can be produced only by the AM process regardless of the layout of the part being fabricated. In this project the optimization of an automotive upright is performed, in order to take advantage to reduce its weight. An investigation of topology optimization results carried out on Alumec 89 (the original material for the upright), titanium alloy Ti6Al4V and steel AISI 4142 is performed. The aim is to reduce weight and improve the performance by changing to titanium, but other aspects need to be taken into account. If the reduction of weight is not followed by effectiveness from the technical and economical point of views, the design option cannot be selected. The aim is to also investigate if an optimization on the aluminium component gives feasible results, or changing to steel can be an economical option even with an increase in the weight. In the first part of the present work topology optimization approach is presented. Then the advantages of combining TO and AM are highlighted. Following this the challenge in design of the upright is presented along with description of materials investigated for its design. In addition, the cost and environmental impact considerations are also discussed. In the second part, which is the experimental one, at first the software explored for performing the optimization are presented: Siemens NX 8.5, Inspire 2015, ParetoWorks 2016 within Solidworks, ANSYS 14.0, Within 2016. Afterwards the design analysis settings, along with the results coming from each software (benefits and limitations as well) are described. The best software will be chosen, according to the preset objectives. SolidThinking Inspire 2015 turned out to be the best TO software, since it is able to cover most of the steps through the concept of the design to the actual production of the component. In addition, the material that suits the most to this work is aluminium alloy. It can withstand the stress acting on the component (even after material reduction), it is a material with no high price and it can be easily recycled. / Under de förgångna åren har nya produktionsprocesser framkallats som bygger att tillfoga steg-för-steg lager på de föregående. Dessa tekniker kallas Friformsframställning (FFF). Inledningen av metaller bland de tillgängliga materialen som tillverkar delar som ledas till revolutionära utvecklingar i det fabriks- fältet. Den första följden av att använda sådana tekniker är friheten av designen, som kan tilldelas av disegneren som således antyder produktionen av komplexa delar. En annan fördel är förminskningen av förlorat material. Rymd och bilindustrier försöker att exploatera FFF, att erhålla hög kapacitet med vikt och att kosta besparingar. Full spänning av designfrihet kan realiseras, genom att göra effektivt bruk av topologioptimering (TO). Den hjälper att förminska vikten av strukturerna, medan hålla den samma kapaciteten eller förhöja även den. Hursomhelst, spänningen av TO kan endast exploateras, om kombinerat med FFF, sedan resultaten som ges av topologioptimeringsimuleringarna, är ibland komplexa former, som kan produceras endast av FFF-processen utan hänsyn till orienteringen av delen som fabriceras. I detta projekt utförs optimizationen av en automatisk styrspindel, för att ta fördel för att förminska dess vikt. En utredning av topologioptimeringresultat bar ut på Alumec 89 (det original- materialet av spindeln), titanlegeringen Ti6Al4V, och stål AISI 4142 utförs. Syftet är att förminska vikt och förbättra kapaciteten, genom att ändra till titan, men andra aspekter behöver tas in i konto. Om förminskningen av vikt inte följs av effektivitet från den tekniska och ekonomiska punkten av sikter, kan designalternativet inte vara utvalt. Syftet är också att utforska, om en optimization på den aluminium delen ger görliga resultat, eller att ändra till stål kan vara ett ekonomiskt alternativ även med en förhöjning i vikten. I den första delen av närvarande arbetstopologioptimering framläggas inställningen. Därefter markeras fördelarna av att kombinera TO och FFF. Efter detta framläggas utmaningen i designen av uprighten tillsammans med beskrivning av material som utforskas för dess design. I tillägg diskuteras kostnads- och miljöpåverkanövervägandena också. I den andra delen som är den experimentella, först framläggas programvaran som undersöks för att utföra optimering: Siemens NX 8,5, Inspire 2015, ParetoWorks 2016 inom Solidworks, ANSYS 14,0, Within2016. Därefter beskrivas designanalysinställningarna, tillsammans med resultaten som kommer från varje programvara (fördelar och begränsningar som väl). Den bästa programvaran ska väljas, enligt förinställningsmålen. SolidThinking Inspire 2015 som ut vänds för att vara det bästa TO programvara, sedan det är i stånd till att täcka mest av momenten till och med begreppet av designen till den faktiska produktionen av delen. I tillägg är materialet, som passar mest till detta arbete, den aluminium legeringen. Det kan motstå spänningen som agerar på delen (även efter materiell förminskning), det är ett material med inget högt pris, och det kan lätt återanvändas.

This thesis is part of a study to prove the feasibility of the logistics and production concept of a new production plant built by the business unit Building Infrastructure of the multicorporate enterprise Siemens in Zug, Switzerland. In order to perform this analysis the model of the factory built in the discrete-event simulation tool “Tecnomatix Plant Simulation” is used. Prior student works aimed at answering the question whether the internal logistics should be performed by a milkrun or a flexible transportation system (FTS). They proved that the FTS is more robust. However, their work did not fully prove the feasibility of the logistics concept and left two key questions unanswered. First, based on the high utilization of the FTS in the simulation the concern was raised whether the FTS could be the bottleneck of the system. Second, Siemens reduced the logistics area for the incoming and outgoing goods considerably and it needs to be determined whether the logistics area is large enough. To answer the first question a new demand oriented control for the FTS is developed and several load scenarios are applied. The new control proves that the FTS is not the bottleneck of the system and can channel substantially more material through the system than anticipated in the production forecast. The sensitivity analysis has also shown that the FTS can operate at considerably lower speeds that expected. In order to determine the space requirements for the logistics area all processes and material flows for this area are identified and implemented into the model. Based on the load scenarios and additional information it is determined that the provided area is too small. Furthermore, the simulation showed that the processes are sensitive to changes. Therefore, Siemens decided in a workshop based on the simulation to enlarge the area to provide additional capacity. Finally, it was decided to increase the area by 50%. By answering these two questions this thesis finalizes the feasibility analysis of the logistics concept. Furthermore, this work lays the foundation for analyzing the feasibility of the production concept by providing a detailed investigation into the new production concept of Siemens and by proposing a model for the production cells which complements the logistics simulation. / Denna rapport är en del av en studie för att säkerställa planeringen av ett logistik-  och produktionskoncept för en ny produktionsanläggning som byggts av affärsenheten Building infrastruktur av företaget Siemens i Zug, Schweiz. För att utföra denna analys har fabriken avbildats med hjälp av en simuleringsmodell i programvaran “Tecnomatix Plant Simulation”, baserat på diskret simulering. Tidigare studentarbeten har fokuserat på att besvara frågan om den interna logistiken bör utföras med hjälp av milkrun eller ett flexibelt transportsystem (FTS). Efter applicering av ett flertal scenarier i simuleringsmodellen har det bevisats att FTS är robustare än milkrun och därför har Siemens beslutat sig för att använda FTS. Tidigare arbeten har dock inte undersöktgenomförandet av logistikkonceptet och har därmed lämnat två viktiga frågor obesvarade. Den första frågan gäller den höga utnyttjandegraden av FTS, vilket gör det potentiellt möjligt att FTS kan vara flaskhalsen i systemet. I och med att FTS är en stödprocess är det viktigt att denna inte är flaskhalsen i de värdeskapande tillverkningsprocesserna. Den andra frågan gäller logistikområdet för inkommande och utgående gods som Siemens betydligt har minskat betydligt. Här måste det fastställas huruvida logistiken kan funktionera i det mindre utrymmet eller om området måste utvidgas. För att besvara den första frågan utvecklas en ny FTS styrning där flera lastscenarier tillämpas. Den nya styrningen bevisar att FTS inte är flaskhalsen i systemet och kan hantera betydligt mer materialflöden än förväntat. Sensibilitetsanalysen har även visat att FTS kan arbeta i betydligt lägre hastigheter än väntat. För att bestämma ytan för logistikområdet måste alla processer och materialflöden för detta område identifieras. Baserat på lastscenarier och ytterligare information kan det identifieras att det planerade området är för litet. Dessutom visar simuleringen att processerna är känsliga för förändringar. Därför beslutade Siemens under en workshop att utvidga detta områd för att klara ytterligare kapacitet. Det beslutades att öka arean med 50 %. Genom att svara på dessa två frågor säkerställer detta arbete genomförbarheten av det planerade logistikkonceptet. Vidare lägger detta arbete en grund för att analysera genomförbarheten av produktionskoncept genom att tillhandahålla en detaljerad undersökning av det nya produktionskoncept för Siemens och genom att föreslå en modell för produktionsceller som kompletterar logistiksimulering.

Detta projekt är inriktat på spillvärmepotentialer inom järn och stålindustrin. Högtemperaturvärme-pumpar för medelvarma temperaturkällor har modellerats. SSABs stålverk i Oxelusund har använts som exempel. Järn- och stålindustrin i Sverige är storkonsument av energi, tillsammans med pappers och massaindustrin. Det finns också en stor potential för spillvärmeåtervinning i stålindustrin. Det görs redan i Luleå t ex [1]. Järn och stålindustrins produktionsmetoder och spillvärmeåtervinning, speciellt i USA och Sverige har studerats genom en litteraturstudie. Dagens metoder och potentialer för spillvärmeåtervinning inom järn och stålindustrin i Sverige studerades speciellt. SSABs anläggning i Oxelösund, har i decennier planerat inte bara att värma Oxelösunds stad som idag, utan också expandera till näraliggande Nyköping bara 12 km bort [2]. Typiskt är den maximala framledningstemperaturen till Nyköpings fjärrvärmenät 110 °C den kallaste dagen. En spillvärme-värmepump når normalt inte upp till så höga temperaturer. Dock räcker 80 °C maximal framledningstemperatur från värmepumpen för att nyttiggöra spillvärmekällan kontinuerligt. Även en lägre temperatur som 75 °C skulle sannolikt räcka. Bara några få fjärrvärme-värmeväxlare i några hus skulle behöva bytas för att denna lägre temperatur skulle räcka till. De överskjutande graderna mellan 80 °C (75 °C) och 110 °C kan tas med värme från t ex existerande biobränslepannor lokalt i Nyköping. Att använda värmepumpar i detta sammanhang är inte självskrivet. Generellt är värmeflödena från ett stålverk så högtempererade att ingen värmpump behövs. Om man försöker komma åt dessa högtemperaturflöden i en gammal anläggning kan det bli väldigt dyrt och störa produktionen. Därför koncentrerades studien på medeltemperaturkällor (30 °C till 40 °C) och användande av högtemperaturvärmepumpar. Sådan värme dumpas nu med kyltorn. På så sätt kan 50 % av Nyköpings värmebehov tillgodoses med lätt tillgänglig spillvärme. Om man antar en värmefaktor på cirka 5, och lägger till värmepumpens förbrukade elektricitet blir det 62 % av Nyköpings fjärrvärmebehov. Oxelösundanläggningen är bara ett exempel och studien fokuseras på högtemperaturs-industriella värmepumpar HITIHP för sådana här och liknande användningar. Lämpliga komponenter och köldmedia har undersökts och generella konstruktionsprinciper av HITIHP föreslås. En litteraturstudie för att finna de bästa HITIHP-köldmedierna har gjorts. En tvåstegs högtemperaturvärmepump, som använder den tillgängliga värmekällans kapacitet och temperaturer tillsammans med fjärrvärmenätets krav, har modellerats och simulerats. Simuleringen har huvudsakligen gjorts med programmet EES. R245fa har t ex visat sig vara lämpligt som köldmedium i det andra steget av en högtemperaturvärmepump. Med R245fa kan till och med högre temperaturer än 90 °C uppnås till fjärrvärmesystemet. Tidigare skulle R134a ha använts i en sådan här applikation, men R245fa har t e lägre GWP (Global Warming Potential omkring 1000 istället för omkring 1300)[3]. Många olika köldmedia har simulerats i lågtemperatursteget av värmepumpen som initialt antogs vara en skruvkompressor-kaskad-värmepump. En större värmpump med två turbokompressorsteg och flashtank har också simulerats. Den gav också tillfredställande resultat. I det senare fallet studerades både R1234ZE(z) och R245fa som gav goda resultat men R1234ZE(z) ger mycket lägre GWP. Alla värmefaktorer (COP, energibehov, kondensortryck och tryckförhållanden (hög-/lågtryck) jämfördes. R245fa-R245fa och R600a-R245fa studerades noga i tvåstegs-kaskad-systemet med skruvkompressor. Dessa kombinationer gav bäst resultat. R717-R245fa var också bra men hade andra begränsningar. I tvåstegssystem med turbokompressorer och flashtank visade sig visade sig R1234ZE(z) ge gen bästa värmefaktorn. Man hade naturligtvis inte heller något temperaturfall i någon värmeväxlare mellan de två stegen. Om SSABs spillvärme av någon anledning inte skulle vara tillgängligt kan en sådan värmpump istället använda havsvatten som värmekälla. Begränsningen av koldioxidutsläppen är mycket svåra att beräkna. Detta kommer att bero mer på politisk övertygelse än på lättbevisade fakta. En mycket grov beräkning av kostnaden har också gjorts. Uppskattningsvis kommer projektet att kosta mellan 420 och 450 MSEK. Kostnadsuppskattningen inkluderar värmepumpen och en 12 km lång förbindelse till Nyköping. Kostnaden för värme levererad till Nyköping, kommer att variera mellan 0,2 kr/kWh och 0,65 kr/kWh när elpriset varieras mellan 0,5 och 2 SEK/kWh. Den högre värmkostnaden 0,65 kr/kWh beror också på att östersjövatten – inte spillvärme används som värmekälla. Värme från ett kyltorn kan återvinnas med en högtemperaturvärmepump. Den kan levereras från Oxelösund till Nyköping. De ekonomiska detaljerna har bar studerats översiktligt. Faktorer som om renovering den gamla pannan i Nyköping eller SSABs kyltorn kunde senareläggas, skulle kunna förbättra intresset för projektet. Ett spillvärmerör mellan Oxelösund och Nyköping har studerats sedan mitten av 70-talet av t ex Lars-Åke Cronholm [4]. Kan det vara dags nu? / This project was focused on waste heat potentials in the iron and steel industry. High temperature industrial heat pumps (HTIHP) for medium temperature, waste heat recovery were modelled. The SSAB iron and steel plant in Oxelösund was used as an example. The iron and steel industry in Sweden is a large energy consumer, together with the pulp and paper industry. There is also a large potential for waste heat recovery in the steel industry. This is already done in for instance Luleå [1]. Iron and steel production methods and waste heat recovery in the world, especially in the US and Sweden, have been reviewed in a literature study. Current methods and potentials of waste heat recovery in the iron and steel industry of Sweden were especially reviewed. The SSAB iron and steel plant in Oxelösund has been planning for decades, not only to heat the city of Oxelösund as today, but also to expand to the nearby city of Nyköping 12 km away [2]. Typically the maximum temperature entering the district heating network of Nyköping would be 110 °C on the coldest day. The heat pump output from a waste heat recovery plant generally does not have to reach such a high temperature. However, 80 °C maximum forward temperature would surely be enough to use recovered heat all the time. Even a lower temperature like 75 °C would probably be sufficient – as only a few heat exchangers in individual houses then would have to be changed, to accept that lower temperature. The extra degrees between 80 °C (75 °C) and 110 °C can be taken with heat from e.g. existing biofuel furnaces locally in Nyköping. Using heat pumps in this context is not self-evident. Generally the heat flows from a steel plant are available at such high temperatures that no heat pump ideally is needed. However collecting the heat at those high temperatures, in an old plant, can get very expensive and interfere with the processes. Therefore the study is focusing on medium temperature (30 – 40 °C) waste heat potentials implementing High Temperature Industrial Heat Pumps (HTIHP). The heat is now being rejected by a cooling tower. That way, easily available waste heat, can cover 50% of the total need from Nyköping. Assuming a COP of around 5 and adding the electricity needed to run the heat pump, the total will result in totally 62% of the energy need for Nyköping. The Oxelösund Plant is just an example and the study is really focusing on HITIHP for this and similar purposes. Appropriate components and refrigerants have been evaluated and the general layouts of proper HITIHP types are suggested. A literature study on the best choice of refrigerant in the high temperature heat pump has been done. A two stage high temperature heat pump has been modeled and simulated using the available heat sink capacity and temperature, together with the demanded temperatures in the district heating network. The simulation has mainly been performed using the EES software. R245fa is e.g. a good candidate as refrigerant in a second stage (high temperature stage) of a two stage cascade heat pump. With R245fa even higher temperatures than 90°C to the district heating can be achieved. Earlier, R134a would be used in this application but R245fa has e.g. a lower GWP (around 1000 instead of around 1300) [3]. Many different refrigerants have been simulated in the first of two stages of a smaller screw compressor driven cascade heat pump. Also a two stage turbo compressor throttling heat pump, using a flash tank, has been simulated, showing a good performance. In the latter case both, refrigerants R1234ze(z) and R245fa have good characteristics but R1234ze(z) has a much lower GWP. All COPs, compressor energy consumptions, condenser pressures, pressure ratios were compared. R245fa-R245fa and R600-R245fa were studied in the two stage cascade systems. They came out with the best results. R717-R245fa also showed a very good performance, but had other limitations. In two stage flash tank systems, R1234ze(z) had the best performance (COP) and no temperature loss between the two stages (like in the cascade systems). If SSAB Oxelösund’s blast furnace and cooling tower water would not be available, the turbo heat pump can produce the demanded heat, using sea water as heat source instead. The CO2 emission reduction is very hard to calculate. That will be more of a political conviction problem. A very rough cost estimation of the projects investment cost is also done. It will cost between 420 and 450 MSEK. This cost estimation includes a heat pump and 12 km pipe to Nyköping. The cost of heat delivered in Nyköping will vary between 0,2 and 0,65 SEK/kWh when the cost of electricity is varied between 0,5 and 2 SEK/kWh (include taxes). In that price the capital costs for the heat pump and pipe is included. The high cost level 0, 65 SEK/kWh assumes that sea water is used as heat source. A cooling towers waste heat can be recovered, using a high temperature heat pump. This heat can thus be delivered from Oxelösund to Nyköping. The economic viability of this idea is only superficially covered. Factors like if the old furnace in Nyköping needs upgrading, which could be postponed, could possibly tip the project into go. Maitenance cost, of the existing cooling tower, is another such factor, initiating the project. A waste heat pipe between Oxelösund and Nyköping has been studied at least since the middle of the 1970:s by e.g. Lars Åke Cronholm [4]. Could it be the right time now?

The retention of elderly workers by companies in industrialized nations, due to reasons of economic stagnation or changing demographics, is resulting in an increase of the average age of the workforce (Zaeh and Prasch, 2007). With the deterioration of physical human ability with age, the performance of man-power engaged in partially-automated work environments is likely to suffer as a result. Robotic automation serves as an alternative to the performance of tasks that are repetitive, hazardous and/or have requirements of high precision, speed of operation and/or strength. Human workers however, possess superior sensor-motoric and decision making capabilities, and are extremely flexible to change (Krüger, Lien & Verl, 2009). As full robotic automation is at times not possible to implement in certain situations due to issues of practicality and complexity, Human-Industrial Robot Collaboration (HIRC) may potentially enable the inclusion of an elderly workforce in value adding processes without compromising on productivity and at times even resulting in its improvement (Reinhart, Spillner & Shen, 2012). Presented in this thesis are two cases outside the traditional scope of HIRC assembly. Both industrial cases are from a heavy vehicle manufacturer and demonstrate the potential width of HIRC workstations. Case 1 simulates in machining environments, the assisted inspection of inline engine blocks and Case 2 simulates in logistics environments, material preparation for assembly line orders. Both manual cases were simulated with a DHM tool and the results evaluated with regard to ergonomics and productivity by observing the biomechanical load on the manikins and operation time through predetermined motion time system and stopwatch techniques respectively. HIRC solutions were proposed, analysed with the tools outlined above and compared with their manual counterparts. Given the limitations of the evaluation tools and simplification of simulations, preliminary results demonstrate the improvement of process ergonomics and cycle time in applications areas outside the traditional assembly scope of HIRC. / I dagens samhälle så är det inte ekonomiskt hållbart för en majoritet av befolkningen att gå i förtida pension. Detta driver på omställningen för att kunna behålla en åldrande personalstyrka fram till pensionsåldern. En åldrande arbetskraft skapar lätt en försämrad prestation på en arbetsplats på grund av människans natur. Att ta hjälp av robotar i det dagliga arbetet ges som ett klart alternativ till repetitiva och fysiskt tunga uppgifter. I vissa fall så är det inte möjligt att genomföra en full robotautomation på grund av antingen tekniska, praktiska eller komplexa. I dessa fall kan man använda sig av metoden Human-Industrial Robot Collaboration (HIRC). Detta möjliggör att man kan dra nytta av en åldrande arbetskraft utan att kompromissa med produktivitet, samt att det även i vissa fall kan förbättra produktiviteten(Reinhart, Spillner & Shen, 2012). I denna avhandling så visas två fall av HIRC inom montering och logistikområdet. Båda fallen kommer från en tungviktare inom fordonsindustrin och visar en stor bred potential med HIRC vid arbetsstationer. Det första fallet hanterar bearbetningsmiljöer med stöd av mänsklig inspektion av motorblocken. Efterföljande fall behandlar området inom logistik, mer specifikt inom materialförberedelser av drivaxel till montering. Båda fallen simuleras med hjälp av ett Digital Human Modeling (DHM) verktyg som sedan utvärderas beroende på ergonomi och produktivitet. Detta genom att observera belastningen på dockor genom Predetermined Motion Time System(PMTS) och stoppurstekniker. Diverse HIRC lösningar föreslogs, analyserades och jämfördes med deras manuella motsvarigheter. Dock med begränsningar i utvärderingsverktyg och viss förenkling av simuleringar så har de initiala resultaten visat en förbättring av både ergonomi och cykeltid. Detta i tillämpningsområden utanför den traditionella HIRC tekniken.

Analyses concerned with identifying optimal plant configurations of solar power plants can be expanded by implementing payment schemes where prices are unknown but daily occurring payment multipliers in the form of Time-of-Delivery (TOD) factors are known by enhancing the impact of financial conditions in optimal designs through the use of financial models. The hybridisation of solar technologies such as CSP with TES with photovoltaics (PV) and battery energy storage systems (BESS) have also been shown to offer promising synergies in terms of economy and design. The purpose of the present thesis was therefore to measure the impact of applying different TOD approaches on optimal plant configurations of combined PV-CSP, CSP-only plants as well as combined PV-BESS plants in the chosen market of California, United States. Multi objective optimisation studies was then carried out aimed at minimising capital expenditures (CAPEX) as well as a benchmark Power Purchase Agreement (PPA) tariff defined using a financial model. This allowed the impact of two identified TOD approaches from the local utilities Southern California Edison (SCE) and Pacific Gas & Electric (PG&E) to be evaluated for an identified case aimed at supplying power during peak demand periods in the state, which involved the development and implementation of a dynamic dispatch strategy allowing day-by-day determination of CSP plant dispatch. The main results show that the impact of varying the TOD factor during the day has little to no effect on optimal PV-BESS plants due to the minimisation of BESS in such a design caused by the high cost of integrating such a component, which disfavoured it in relation to the optimisation objectives. Simultaneously, the impact was noticeable on optimal PV-CSP and CSP-only plants where the low variability in TOD factor between the early-daytime Off-Peak period, and the early-afternoon On-Peak daily periods in the SCE case caused the PV-CSP plant to feature a small CSP plant and comparatively large PV plant while the CSP-only design featured a large design. The high variability between the early-daytime "Shoulder" period and the late-afternoon "Peak" period in the PG&E tariff scheme instead caused very similar PV-CSP and CSP-only designs, with the main difference that small amounts of PV were integrated in the former, resulting in comparable but lower PPA tariff value despite the increase in CAPEX. Overall, PV-only designs scored the lowest average PPA tariff values, while the highest power output during the peak demand periods was achieved by the CSP-only plants. However, the second best performance of the combined PV-CSP optimal plants in terms of the PPA tariff suggests that PV-CSP hybridisation is a feasible option in the studied market moving forward, especially if future cases involves requirements of firm power output as a technical objective together with financial objectives. / Tidigare tekniska och ekonomiska analyser med syfte att identifiera optimala solkraftverkskonfigurationer för specifika marknader har i stor utsträckning baserats på antagandet att försäljningspriser för el, exempelvis till följd av en inmatningstariff eller historiska data, är kända. Detta antagande kan dock inte helt återspegla effekterna av marknadsspecifika ekonomiska villkor på sådana optimala konfigurationer då det inte är förenligt med finansiella modeller som vanligen ligger till grund för avtal mellan uppköpare och försäljare av kraftproduktion. I dessa modeller sätts istället slutliga försäljningspriser på el från fall till fall baserat på specifika marknadsförutsättningar såsom avkastningskrav och betalningsscheman i form av betalningspremier för olika dagliga perioder relativt grundförsäljningspriset (s.k. leveranstidsfaktorer, eller TOD-faktorer). Hybridisering av koncentrerande solkraftverk (CSP) med integrerad termisk energilagring (TES) tillsammans med solcellskraftverk (PV) och elektriska batterilagringssystem (BESS) har samtidigt påvisats erbjuda lovande synergier i termer av både ekonomi och design. Syftet med denna studie var därför att mäta effekten av olika typer av TOD-betalningssystem på konfigurationen hos optimalt designade solkraftverk baserad på ohybridiserad CSP med TES, CSP med TES hybridiserad med PV (PV-CSP) samt PV hybridiserad med BESS (PV-BESS) för Kalifornien, som utgjorde den valda marknaden för studien. Detta gjordes genom en serie optimeringsstudier som syftade till att minimera den totala initiala investeringskostnaden (CAPEX) och samtidigt minimera jämviktsvärdet på en prisindikator (PPA-tariff) definierad via en finansiell modell och som motsvarade det lägsta möjliga baspriset på den sålda elektriciteten som också försäkrar att projektet inte går med förlust över sin livstid. Detta tillät effekten av två identifierade TOD-scheman hos de lokala elbolagen Southern California Edison (SCE) och Pacific Gas & Electric (PG&E) att bli utvärderad för ett fall där målet var att främst tillhandahålla elektricitet under perioder av definierat hög efterfrågan i de båda bolagens elnät. Detta involverade även utveckling och implementering av en dynamisk kontrollstrategi för CSP-kraftverken baserad på en framåtblickande daglig bestämning av kraftverkens produktionsstatus (på/av) för dygnets olika timmar. De huvudsakliga resultaten visar att effekten av att variera TOD-faktorer under dagtid i princip har obefintlig inverkan på optimala PV-BESS-kraftverk. Detta på grund av att kapaciteten hos den integrerade BESS-komponenten minimerades, orsakat av den höga kostnaden kopplad till integreringen av den med ett PV-kraftverk, vilket missgynnade den relativt optimeringsmålen. Samtidigt var effekten tydlig när det gällde de optimala PV-CSP- och CSP-kraftverken, där den låga variationen i TOD-faktorer funna i SCE-fallet under dagtid orsakade att PV-CSP-kraftverken innefattade ett till komponentstorlek sett mindre CSP-kraftverk och en relativt hög andel PV-moduler medan de ohybridiserade CSP-kraftverken relativt sett var betydligt större, framförallt sett till den termiska energilagringsenheten samt total solreflektorarea. Den höga variationen mellan TOD-faktorerna funna i PG&E-fallet under dagtid, med en betydligt lägre faktor under tidig dagtid och en betydligt högre faktor under timmarna med högst efterfrågan, orsakade istället en mycket snarlik design både för PV-CSP- och CSP-kraftverk. I det senare fallet låg den huvudsakliga skillnaden i att små mängder PV-moduler ändå integrerades på marginalen om möjligt, vilket ledde till ett jämförbart men något lägre värde i termer av PPA-tariffen trots högre initial investeringskostnad. Generellt sett ledde ohybridiserade PV-kraftverk till de lägsta värdena på PPA-tariffen, medan ohybridiserade CSP-kraftverk ledde till störst elektricitetstillgång under perioderna med högst efterfrågan. Synergierna som dock uppstod för CSP-kraftverken via hybridiseringen med PV-kraftverk, tillsammans med det faktum att elektriciteten från de hybridiserade PV-CSP-kraftverken kunde säljas till ett något lägre jämviktspris jämfört med de ohybridiserade CSP-kraftverken, antydde att integrering av PV-moduler tillsammans med CSP-kraftverk är ett gångbart alternativ i den studerade marknaden. Detta speciellt om framtida fall även tar hänsyn till optimering av tekniska krav såsom krävda tillgångsnivåer på elektricitet under specifika tider på dygnet.

Kommersiella fordon som använder dieselmotorer har hög bränsleeffektivitet men kräver dyra efterbehandlingssystem och ökade driftskostnader. Ottomotorer har fördelen att använda en enkel trevägskatalysator vilket gör ägande- och driftkostnader mycket attraktiva. Knack är en begränsande faktor för användning av bensin i ottomotorer vilket begränsar deras effektivitet. I turboöverladdade motorer med "direct injection spark ignition" (DISI) skulle biobränslen som alkoholer minska knackning (och därigenom förbättra effektiviteten) och bränslen innehållande syre skulle också bidra till att minska sotbildning. I denna studie undersöks de förändringar som krävs för att byta bränsle från diesel till alkoholer i DISI motorer. En numerisk analys används för att välja ingångsparametrar sådana som inlopp och avgasventil fasning, EGR, förtändningen och laddtryck krav för att uppnå bästa verkningsgrad. Inparametrarna optimeras genom en genetisk algoritm med en GT-Power modell av motor som körs på bensin, etanol och metanol. Vid toppbelastning, har det visat sig att alkoholerna ger något bättre termisk verkningsgrad än bensin (33% bensin, 34% etanol och 35% metanol vid 1000 rpm full belastning) på grund av lägre knack tendens. Laddtryck och EGR krav härleds och turbomatchning utförs genom att skala tabellerna från Diesel VGT turboladdaren. Det visade sig att etanol och metanolfallet skulle kräva en VGT turboladdare medan bensinfallet bara skulle behöva en wastegate turboladdare. Med hjälp av informationen från denna studie är det möjligt att validera denna modell på en encylindrig motor för vidare studier. / Commercial vehicles using diesel engines have high fuel efficiency but have a significant cost impact due to expensive aftertreatment system and increased running costs. Spark ignition engines have the advantage of using a simple three-way catalyst making cost of ownership and operation very attractive. Knock is a limiting factor for using gasoline spark ignition engines hence has poor efficiency. In turbocharged direct injection spark ignition (DISI) operation, bio-fuels like alcohols would reduce knock (thereby improving efficiency) and the oxygenated fuel would also help in reducing soot formation. In this study, the system modifications required to make a fuel change from diesel to alcohols in DISI mode is analysed. A numerical analysis is used to select input parameters such as inlet and exhaust cam phasing, EGR rate, spark advance and boost pressure requirements for best efficiency of the engine in full load operating conditions. The input parameters are optimised by a genetic algorithm in loop with a GT Power model of the engine with gasoline, ethanol and methanol. At peak load, it is found that the alcohols give slightly better thermal efficiency than gasoline (33% Gasoline; 34% Ethanol & 35% Methanol at 1000rpm full load) due to lower knock tendency. The boost pressure and EGR rate requirements are derived and turbo matching is performed by scaling diesel VGT maps. It was found that the ethanol and methanol case would require a VGT whereas gasoline would only need a wastegate turbocharger. Using the information from this study, a testing scheme on a single cylinder engine could be derived to validate this model for further study.

Detta projekt har genomförts på uppdrag av Naturskyddsföreningen som en del av Projekt Vitrygg. Projekt Vitrygg syftar till bevarandet av den akut utrotningshotade fågelarten Vitryggig Hackspett. Uppdraget från Naturskyddsföreningen bestod i att leverera en komplett utrustning för att kunna filma och livestreama den vitryggiga hackspetten, i första hand under dess häckning. Häckningen sker som regel högt upp i ett träd i ett område utan tillgång till det fasta elnätet. Tillsammans med en projektledare och en biolog på Naturskyddsföreningen togs en kravspecifikation fram och utifrån denna formulerades följande frågeställningar:   Vilken är utrustningens mest effektiva energiförsörjningsmetod ur ett ekonomiskt, praktiskt och miljömässigt perspektiv? Hur beräknas effekten som går att utvinna ur ett kraftverk utifrån förutsättningarna på den aktuella platsen? Och hur kan kraftverket optimeras?   Vilka åtgärder behöver vidtas för att inte störa den vitryggiga hackspetten eller andra arter utan att detta påverkar kamerans funktion negativt?   För att undersöka systemets behov genomfördes en litteraturstudie, intervjustudie samt en analys av väderstatistik från området. Baserat på litteraturen och intervjuerna utvecklades ett koncept där kameran skulle kunna fästas stabilt på mycket kort tid. Som energikälla valdes solkraft tillsammans med batterier som backup. Genom ytterligare beräkningar detaljeutvecklades konceptet och förbereddes för tillverkning. En prototyp framtogs genom att färdiga komponenter till systemet beställdes medan kamerafästet tillverkades i KTH’s verkstad Den valda kameran filmar i HD-kvalitet och hade ett effektkrav på 21 W. De två valda solpanelerna hade en märkeffekt på 260 W vardera och de två batterierna hade en full effekt om 163 Ah vardera. Baserat på väderstatistiken från området ska detta medföra en urladdnings risk om 0 % under häckningen. Kamerans fäste utformades för att på under fem minuter kunna monteras i ett träd med på förhand okänd diameter och form. Detta utan att störa fåglarna eller djur och natur i omgivningen. / This project was made as an assignment from the Swedish Society for Nature Conservation (SSNC) as a part of their work with Projekt Vitrygg. The aim for Projekt Vitrygg is the conservation of the critically endangered species White Backed Woodpecker. The assignment was to deliver a full, support free, equipment to be able to film and live stream the woodpecker, mainly during its breeding season. This would probably take place in a high tree with no connection to the power grid. Together with a project manager and a biologist at SSNC a requirement specification was designed and the following research questions were formulated:   Which is the most effective way to power supply the equipment from a pratctical, economical and environmental point of view? How is the power efficiency calculated? And how can this be optimized?   In what way must the equipment be designed not to disturb the woodpecker without any reduction in its performance?   To examine the needs of the system a literature and an interview study were made. Also whether data from the area was analyzed. Based on the literature and the interviews an idea was conceptualized where the camera would be able to be installed safely and stable. Solar panels with batteries as backup were chosen as the power source. Further calculations were made and the concept was designed in detail where after the production of the prototype was prepared. Ready made components were ordered and the camera tripod was made in the workshop of the Royal Institute of Technology. The chosen camera films in high definition and has a power demand of 21 W. The two chosen solar panels has a rated power of 260 W each and the two batteries an efficiency holding of 163 Ah each. Based on the weather statistics the risk for loss of load during the breeding season is 0 %.  The tripod was designed so that it could be successfully installed in less than 5 minutes without disturbing the woodpecker.