<p>Dagens industrirobotar är mycket mer komplexa än vad de var för några år sedan. Regleringen baseras på matematiska modeller och för att prestandan ska var lika bra eller bättre än förr krävs det att modellerna är anpassade till individen. Det krävs därför att modellparametrarna justeras för att stämma överens med den aktuella roboten.</p><p>Rapporten handlar om hur de flexibla modellparametrarna ska trimmas för robotens leder så att verktygets svängningar minskar. På grund av att en rörelse på en axel påverkar de övriga axlarna, blir detta ett sexdimensionellt minimeringsproblem. Detta kan dock lösas genom att låsa vissa leder i olika positioner och på så sätt delas minimeringen upp i flera steg med som mest tre variabler att minimera över. Målfunktionen beräknas som L2-normen över den del av momentsignalen som, enligt momentframkopplingen, ska var konstant. En dåligt trimmad robot svänger mycket vilket ger ett högt målfunktionsvärde. Genom att justera de flexibla modellparametrarna kan svängningen minimeras.</p> / <p>Industrial robots are more complex today than they were a few years ago. The control is based on mathematical models and in order to keep the performance or make it even better it is desirable to adjust the models so that they fit the individual robot. It is therefore necessary to adjust the model parameters.</p><p>The report deals with how to tune the model parameters, that affect the joint flexibility, to decrease the oscillation of the tool. A joint is dependent on the motion of the other joints and therefore it becomes a six-dimensional optimization problem. The problem can be simplified to a number of subproblems with at most three dimensions by selecting joint positions which minimizes the coupling between the joints. The objective function is calculated as the L2-norm over a sequence of the motor torque. The sequence is defined to be where the torque reference is constant. A robot which is poorly tuned oscillate a lot, which implies a large function value. The oscillation can be decreased by a careful tuning of the model parameters.</p><p> </p>

Dagens industrirobotar är mycket mer komplexa än vad de var för några år sedan. Regleringen baseras på matematiska modeller och för att prestandan ska var lika bra eller bättre än förr krävs det att modellerna är anpassade till individen. Det krävs därför att modellparametrarna justeras för att stämma överens med den aktuella roboten. Rapporten handlar om hur de flexibla modellparametrarna ska trimmas för robotens leder så att verktygets svängningar minskar. På grund av att en rörelse på en axel påverkar de övriga axlarna, blir detta ett sexdimensionellt minimeringsproblem. Detta kan dock lösas genom att låsa vissa leder i olika positioner och på så sätt delas minimeringen upp i flera steg med som mest tre variabler att minimera över. Målfunktionen beräknas som L2-normen över den del av momentsignalen som, enligt momentframkopplingen, ska var konstant. En dåligt trimmad robot svänger mycket vilket ger ett högt målfunktionsvärde. Genom att justera de flexibla modellparametrarna kan svängningen minimeras. / Industrial robots are more complex today than they were a few years ago. The control is based on mathematical models and in order to keep the performance or make it even better it is desirable to adjust the models so that they fit the individual robot. It is therefore necessary to adjust the model parameters. The report deals with how to tune the model parameters, that affect the joint flexibility, to decrease the oscillation of the tool. A joint is dependent on the motion of the other joints and therefore it becomes a six-dimensional optimization problem. The problem can be simplified to a number of subproblems with at most three dimensions by selecting joint positions which minimizes the coupling between the joints. The objective function is calculated as the L2-norm over a sequence of the motor torque. The sequence is defined to be where the torque reference is constant. A robot which is poorly tuned oscillate a lot, which implies a large function value. The oscillation can be decreased by a careful tuning of the model parameters.

Optical scattering measurement devices are used to measure light reflection and light scattering from materials, to obtain data of the surface and bulk properties of materials. The measurement data are often used in research and development projects where material requirements are important, also for quality control in manufacturing processes, in different optical simulations and can be used for photorealistic rendering. In this master thesis project conducted at AFRY, a multifunctional team will develop an optical scattering measurement device that aims to collect data more accurately than current devices on the market. This thesis will focus on the mechanical design of the device which consists of the stability and movement of the components, the environment of the measurements and material selection with a focus on performance and sustainability. The optical model that will act as a basis for the development will be a gonioreflectometer consisting of a material sample, sample holder, light source, detector and an environment in which the measurements are conducted. Some of the physical, cognitive and emotional needs of the intended user are efficient use, low risk of misuse, reliable and high precision. A thorough requirement specification was made as a framework for the concept generation. The selected concept provides the movement of the optical components with an angular step enabling the desired optical scattering measurement. The selected stepper motor and gear ratio provides the flexibility of the movement, making it easy for the user to change angular steps of the optical components, enabling both fine and rough measurements. A separating screen was chosen for both concepts in order to avoid light contamination between measurements and the material sample holder resembles a frame that allows for mounting the material sample outside of the device. The mechanical system has a high stability and the material black anodized aluminum further contributes to the sturdiness of the construction. A physical prototype was created to validate the movement, since the movement of the detector and light source will be similar, only the detector movement was prototyped. The prototype showed that the movement of the detector worked in the desired way, hence the construction of the movement is approved. The scope was delimited in consensus with the project members and supervisors due to the time frame, hence there is future work on the device that should be accounted for. In conclusion, the purpose of the project was fulfilled after delimiting the goals and a conceptual solution was created that fulfilled the requirements of the project. / Optiska mätinstrument används för att mäta ljusreflektion och ljusspridning från material, för att erhålla data om materialets yt- och bulkegenskaper. Mätdata används ofta i forsknings- och utvecklingsprojekt där materialkrav är viktiga, även för kvalitetskontroll i tillverkningsprocesser, i olika optiska simuleringar och kan användas för fotorealistisk rendering. I detta examensarbete, genomfört på AFRY, kommer ett multifunktionellt team att utveckla en optisk spridningsmätningsenhet som syftar till att samla in data mer noggrant. Denna avhandling kommer att fokusera på den mekaniska designen av enheten som består av stabiliteten och rörelsen av komponenterna, mätmiljön och materialval med fokus på prestanda och hållbarhet. Den optiska modellen som kommer att ligga till grund för utvecklingen kommer att vara en gonioreflektometer bestående av ett materialprov, provhållare, ljuskälla, detektor och en miljö där mätningarna genomförs. Några av de fysiska, kognitiva och emotionella behoven hos den avsedda användaren är effektiv användning, låg risk för felanvändning, pålitlighet och hög precision. En noggrann kravspecifikation gjordes som en ram för konceptgenereringen. Det valda konceptet möjliggör rörelse av de optiska komponenterna med ett vinkelsteg som tillåter den önskade optiska spridningsmätningen. Den valda stegmotorn och utväxlingen ger flexibilitet i rörelsen, detta bidrar till att det är enkelt för användaren att ändra vinkelstegen för de optiska komponenterna, vilket tillåter både fina och grova mätningar. En avskiljningsskärm valdes för att undvika ljuskontaminering mellan mätningarna och materialprovhållaren liknar en ram där materialprovet monteras utanför enheten. Det mekaniska systemet har en hög stabilitet och materialet svart anodiserad aluminium bidrar till konstruktionens robusthet. En fysisk prototyp skapades för att validera rörelsen, eftersom rörelsen av detektorn och ljuskällan kommer att vara liknande, återskapades endast detektorns rörelse. Prototypen visade att detektorns rörelse fungerade på önskat sätt, därmed godkänns konstruktionen av rörelsen. Projektets mål avgränsades i samförstånd med projektmedlemmarna och handledarna på grund av tidsramen, därmed finns det framtida arbete för mätinstrumentet som bör beaktas. Sammanfattningsvis uppfylldes projektets syfte efter att målen avgränsats och en konceptuell lösning skapades som uppfyllde projektets krav.