Badminton is hard to practice alone and contemporary practice machines are either expensive or too simple to be useful. This bachelor thesis revolves around the mechanical, electrical, and software design of a badminton practice machine with an automated feeding mechanism and a firing mechanism capable of shooting to different locations on the badminton court. The resulting product was an aesthetically pleasing robust machine with a 91% reliability and an accuracy of less than one meter. / Badminton är svårt att träna ensam och träningsmaskiner på marknaden idag är antingen dyra eller för simpla för att vara praktiskt användbara. Detta kandidatexamensarbete kretsar kring mekanisk-, elektrisk- och programvarudesign av en badminton träningsrobot med en automatisk matningsmekanism och en skjutmekanism kapabel att skjuta till olika platser på badmintonplanen. Den resulterande produkten var en estetiskt tilltalande robust maskin med 91% tillförlitlighet och en precision på under en meter.

The advent of robotics and automation leaves few industries untouched. Today, robots assist in everything between production lines at automotive manufacturing plants to home cleaning. One area that remains relatively untouched by robotics however, is the restaurant industry. The purpose of this bachelor’s thesis was to develop a prototype designed to assist with one of the tasks a restaurant waiter faces - food delivery. In order to accomplish this the robot must be able to drive and navigate in a restaurant environment and deliver food, all the while communicating with both restaurant staff and guests. The project resulted in a differentially steered robot that navigates using infrared, radio-frequency identification and ultrasonic modules. An elevator mechanism was devised to present the food to the guests. The user interface consists of a screen and a keypad. The prototype was tested successfully on an oval track measuring 3 by 1 meters. The tests showed that such a robot could likely be implemented in most restaurant settings. / Tillkomsten av robotik och automatisering lämnar få industrier orörda. Idag assisterar robotar i allt från produktionslinjer på bilfabriker till hemstädning. Ett område som fortfarande är relativt orört av robotik är dock restaurangbranschen. Således var syftet med detta kandidatexamenarbete att utveckla en prototyp avsedd för att hjälpa till med en av de uppgifter som en restaurangservitör har - leverans av mat. För att uppnå detta måste roboten kunna köra och navigera i en restaurangmiljö och leverera mat, samtidigt som den kommunicerar med både restaurangpersonal och gäster. Projektet resulterade i en differentialstyrd robot som navigerar med hjälp av infraröd-, radiofrekvensidentifierings och ultraljudsmoduler. En hissmekanism konstruerades för att presentera maten för gästerna. Användargränssnittet bestod av en skärm och en knappsats. Prototypen testades framgångsrikt på en oval bana som mäter 3 gånger 1 meter. Testerna visade att en sådan robot troligtvis skulle kunna implementeras i de flesta restaurangmiljöerna.

Automated solutions such as robotic vacuum cleaners and smart lighting are gaining popularity, both in the home as well as in public environments. The purpose of this project is to investigate the possibility of using a microcontroller to, in a user-friendly way, control a blind and to implement a sound sensor to activate the mechanism. A stepper motor was used to drive the blind and control its position. The prototype was programmed to recognize a sequence of two claps within a specific time interval. To make the prototype more user-friendly a UI was implemented with an LCD-display and mechanical buttons. A menu was designed where the user would be able to change settings such as the sound level threshold and motor speed as well as calibrate the position of the blind. The performance of the prototype was evaluated by testing the audio recognition by attempted activation in a quiet environment and by recording accidental activations in a loud environment. The conclusions drawn from these test were that the sound recognition was implemented and operated with a success rate of up to 73 %, but that it also triggered relatively easily by extraneous sound sources. Future improvements to this problem could include implementation of a band pass filter to further optimize the sound recognition to the desired audio cue. / Automatiserade lösningar som robotdammsugare och smart belysning blir allt mer populärt, både i hemmet och i offentliga miljöer. Syftet med detta projekt är att undersöka möjligheten att använda en mikrokontroller för att på ett användarvänligt sätt styra en rullgardin och implementera en ljudsensor för att aktivera mekanismen. En stegmotor användes för att driva rullgardinen och styra dess position. Mjukvaran formades för att känna igen en sekvens av två klappar inom ett visst tidsintervall. För att göra prototypen mer användarvänlig implementerades ett användargränssnitt med en LCD-skärm och mekaniska knappar. En meny utformades där inställningar som ljudnivåns tröskelvärde och motorvarvtal kunde ändras. Gardinens position kunde även kalibreras. Ljudigenkänningen utvärderades genom att testa aktivering i en tyst miljö och genom att registrera oavsiktliga aktiveringar i en högljudd miljö. Slutsatserna från dessa test var att ljudigenkänningen implementerades och fungerade konsistent vid upp till 73 % av aktiveringsförsöken, men att den också utlöstes relativt enkelt av yttre ljudkällor. Eventuella förbättringar av detta problem kan innefatta implementation av ett bandpassfilter för att ytterligare optimera ljudigenkänningen.

Cirka en miljard cigarettfimpar slängs på svenska gator varje år. Detta leder till risker för både människan och miljön som skulle kunna minskas betydligt med robotar som städar bort fimparna. Denna rapport behandlar ett konstruktionsförslag för en robot som utför just denna uppgift. Med tanke på givna begränsningar utvecklas endast funktionaliteten som krävs för att roboten skall kunna utföra sin uppgift i en idealiserad inomhusmiljö. En prototyp konstrueras för att kunna undersöka precisionen av detektering och upplockning av cigarettfimpar med den valda konstruktionen. För att kunna hitta cigarettfimpar drivs och styrs prototypen med två DC-motorer som är kopplade till separata H-bryggor. En ultraljudssensor upptäcker stora hinder så att prototypen kan undvika dessa. För detekteringen av cigarettfimparna används en Pixy-kamera som identifierar objekt genom att beräkna deras färgsignatur. Upptäcks en cigarettfimp styr prototypen mot denna. Sedan plockas fimpen upp med en mekanism baserad på servomotorer som styrs med en Arduino Uno mikrokontroller. Mekanismen består av en ramp med dörr som fälls ned och genom rampen leder in cigarettfimpen i en behållare. Konstruktionen har till stor del skapats med flertal elektriska komponenter, en byggsats samt i Solid Edge skapade och i 3D-skrivaren Ultimaker utskrivna delar. Resultat av utförda tester visar att Pixy-kameran är en svag punkt då den är väldigt ljuskänslig. Det är också mycket svårare för den att detektera fimpar i standardfärgen orange relativt röda fimpar. Tester av upplockning i goda ljusförhållanden och med röda cigarettfimpar ger 78% framgångskvot vilket visar på att konstruktionen fungerar väl. En framtida utvecklingsmöjlighet som minskade kvoten var dock att prototypen var opålitlig på att köra rakt. / Approximately one billion cigarette butts are thrown onto Swedish streets each year. This leads to risks both for the human and the environment that could be reduced considerably with robots that clean up the cigarette butts. This report deals with a construction proposal for a robot that performs exactly this task. Considering the restraints that this project faces only the functionality is developed that is required for the robot to be able to perform the task in an idealised indoor-environment. A prototype is constructed to be able to examine the precision of detection and collection of the cigarette butts for the chosen construction. To find cigarette butts the prototype is driving and steering with two DC-motors that are connected to separate H-bridges. A ultrasonic sensor detects large obstacles for the prototype to be able to avoid them. For detection of cigarette butts a Pixy-camera is used that identifies objects by calculating their colour signature. When a cigarette butt is detected the prototype steers towards it. Then it picks up the cigarette butt with a mechanism working with servomotors that are controlled by an Arduino Uno microcontroller. This mechanism is made up of a ramp with door that is tilted down onto the ground and leads the butt into a container.The construction was built using mainly multiple electric components, a building kit and parts designed in Solid Edge and 3D-printed in Ultimaker. Results of conducted tests show that the Pixy-camera is a weak spot as it is very light sensitive. Furthermore it is much harder for the camera to detect cigarette butts in standard colour orange compared to red cigarette butts. Tests of the cigarette butt collection performance showed a success ratio of 78% which shows that the construction works well. A future development for the prototype that lowered the success ratio was that it was unreliable at driving straight forward.

The blackboard and whiteboard are common in schools globally. Many of them have interesting magnetic properties, which is not largely used. In this thesis, a study is conducted in which the possibility of navigating along a whiteboard, using its magnetic property, is examined. A robot was manufactured and tested to see the possibilities of operating a robot with multiple functions on the board. By utilizing an accelerometer and a distance sensor, the robot was capable of navigating the board without the risk of falling of. The completed robot has an integrated controller which allows adjustments to any desired angle and detection of the edge of the board. / Svarta tavlan och whiteboard är vanligt förekommande i skolor over hela världen. Många av dem har den intressanta egenskapen att vara magnetisk, vilket inte utnyttjas i någon större grad. I den här avhandlingen gjordes en studie i att navigera med en robot på en tavla genom att utnyttja dess magnetiska egenskap. En robot tillverkades och testades för att se möjligheterna av att ha en Robot som skulle kunna utföra många olika uppgifter på tavlan. Genom utnyttjandet av en accelerometer och en distanssensor kunde roboten navigera på tavlan utan att riskera att trilla av. Den färdiga roboten har ett implementerat styrsystem för att kunna justera sig in till olika vinklar och även detektera kanten av tavlan.

This bachelor thesis will demonstrate and explain the building of a jumping robot. This work took place during the Spring semester of 2019 and was finished in May. The scope was to build a foot sized robot that can regulate jumping force and angle, while maintaining the ability to land safely and with its right side up. This thesis required that the robot made use of sensors and microcontrollers. The electronics used for this robot was an Arduino UNO, an IMU and several servos. The code behind the jump was based on the switch case statement model. Jack was built with three subsystems in mind: Energy storage to use for jumping, Decoupling for releasing a variable amount stored energy quickly and Suspension for reducing impact on landing and to prevent tipping. The work resulted in a robot who could jump 6.5% of its body length, regulate jump power and land on its feet. In conclusion, even though some of the subsystems were successful, our model of an jumping robot is insufficient due to its low jump height. / Detta kandidatexamensarbete redovisar planeringen och byggandet av en robot som kan hoppa. Arbetet varade under vårterminen 2019 och slutfördes i maj. Arbetet krävde att roboten skulle använda sig av sensorer och mikroprocesser. Elektroniken som användes i arbetet var en Arduino UNO, en IMU och ett flertal servo motorer. Koden bakom hoppet baserades på switch case statementmodellen. Jack är byggd med tre delsystem åtanke: Energilagring för hoppet, Avkoppling för att avlösa en varierande mängd lagrad energi snabbt och Dämpning för att reducera stötar vid landning och för att förhindra att roboten välter. Arbetet resulterade i en robot som kan hoppa 6.5% av sin längd, regulera hoppkraften och landa utan att välta. Vi kom fram till, även om vissa delsystem var lyckade, att vår modell av en hoppande robot inte är tillräcklig på grund av sin låga hopphöjd.

This thesis explored the possibility to use line following technology to automate forklifts in a warehouse scenario. This was done to reduce the need for staff to always be present in the warehouse. A prototype forklift was constructed with three wheels, where driving and steering was done by the rear wheel. To control the forklift an Arduino Uno was used. The line following was done using Infrared Radiation (IR) sensors. Different setups of line following sensors were tested to achieve a forklift capable of following a line. Different layouts of the operating area were also tested. Line following was found to work best when two sensors were placed in front of the front wheels when going forward and two by the back wheel when reversing. The conclusion was made that a setup of four sensors was enough to achieve a line following forklift. For the operating area, the best layout was found to be an X-shaped one. Using 90° corners proved to be the easiest to navigate. / Denna avhandling undersökte möjligheten att använda linjeföljningsteknologi för att automatisera gaffeltruckar i ett varuhus. Detta gjordes med målet att minska behovet på att alltid ha personal närvarande. En gaffeltrucksprototyp konstruerades med tre hjul, bakhjulsdrift och styrning på bakhjulet. För att styra gaffeltrucken användes en Arduino Uno. Linjeföljningen utfördes av IR sensorer. Tester utfördes på olika konfigurationer av linjeföljarsensorerna för att uppnå linjeföljning. Utformningen på arbetsområdet testades också. Linjeföljning visade sig fungera bäst när två sensorer var placerade framför framhjulen när man körde framåt och två vid bakhjulet när man backade. Slutsatsen blev att fyra sensorer var tillräckligt för att uppnå linjeföljningsförmåga. Den bästa utformningen på arbetsytan konstaterades vara en X-formad yta. Att använda 90° hörn visade sig vara lättast att navigera genom.

WoodWinder is a machine whose job is to interpret the signal from a Musical Instrument Digital Interface (MIDI) keyboard and make a recorder play accordingly. This was performed by simulating the two human traits needed in order to play the recorder: providing air flow for the mouthpiece and fingers to cover its holes. The air flow was provided by a custom made centrifugal fan and directed through a separation chamber which determined how much air was allowed to travel through the mouthpiece and how much was driven out through an exhaust. The purpose of the separation chamber was to simulate the amplitude of the played tone. The movement of the fingers was enabled by seven servo motors, mounted collaterally to the recorder. All movement was governed by two Arduino Microcontroller Units (MCU), a servo driver and a motor driver. The machine can play any note on demand without hardly any noticeable lag. The two lowest tones D and C were somewhat limited as they produced a distorted sound at high enough velocities. The largest error in accuracy for expected frequencies was around 6Hz. / WoodWinder är en maskin vars jobb är att tolka signalen från ett MIDI keyboard och få en blockflöjt att spela efter. Detta utförs genom att simulera de två mänskliga egenskaperna som krävs just för att spela en blockflöjt: förmedla luftflöde till munstycket och fingrar till att täcka hålen. Luftflödet förmedlades via en specialtillverkad centrifugalfläkt och fördes genom en separationskammare som bestämde hur mycket luft som tilläts flöda in i munstycket kontra ut ur en ventil. Detta för att bäst simulera amplituden på tonen som spelades. Fingrarnas rörelse möjliggjordes av sju servomotorer, monterade längs blockflöjten och all rörelse styrdes av två Arduino-mikrokontroller, en servooch en motordrivare. Maskinen kan spela alla tänkta toner utan någon märkbar fördröjning. De två lägsta tonerna D och C blev något begränsade då de, vid högt luftflöde, producerade ett något förvrängt ljud. Det största uppmätta felet i förhållande till förväntade värden var 6Hz.

In recent decades human workers in manufacturing and overall industry have largely been replaced with robots and automated machines, but there are still plenty of tasks where human cognition is necessary. This paper presents the development of a wireless robotic arm controlled by a human arm, allowing both for the combination of a robotic arms strength to be combined with a humans cognition, and also for a human to execute dynamic tasks without being present. An application suited for work in toxic or otherwise harmful environments. This was accomplished by using a controller in the form of an exo-skeleton attached to the operators right arm and connected to the robotic arm through a transmitter. The controller measures the movements in each joint using potentiometers and the robotic arm mimics these movements. A glove with a flex sensor on the index finger was then attached to the controller to measure the finger motions. All the information containing the angle of rotations are sent wirelessly to the robotic arm using Arduino Uno and transceiver modules. The robotic arm received the information through another set of Arduino Uno and transceiver module which made each servomotor on the robotic arm to move accordingly. The result showed that the robotic arm could imitate the operator’s arm very well and was able to grab and move dierent objects with dierent weight and surfaces. The wireless control was reliable and could control the robotic arm while being in a dierent room, making it possible to use this robot for harmful environments for humans. / Under senare årtionden har mänskliga arbetare inom tillverkning och industri över lag i stor utsträckning ersatts av robotar och automatiserade maskiner, men det finns fortfarande uppgifter som kräver mänsklig tankeförmåga. Denna rapport presenterar utvecklingen av en trådlös robotarm styrd av en människas arm, vilket möjliggör både att kombinera en maskins styrka med en människas intelligens, samt för en människa att utföra dynamiska uppgifter utan att vara närvarande. En applikation lämplig för arbete i farliga miljöer. Detta uppnåddes med en styrenhet i form av ett exo-skelett fastsatt på operatörens högra arm och kopplad till robotarmen genom en sändare. Styrenheten mäter rörelserna i varje led med potentiometrar och robotarmen härmar dessa rörelser. En handske med en flexsensor på pekfingret fästes sedan på styrenheten för att mäta fingerrörelsen. All information som innehåller vinklar skickas trådlöst till robotarmen med hjälp av Arduino Uno och transceiver moduler. Robotarmen mottog informationen via en annan uppsättning Arduino Uno och transceiver modul som fick varje servomotor på robotarmen att rotera i enlighet. Resultatet visade att robotarmen kunde imitera operatörens arm väl och kunde bära olika föremål med olika vikter och ytor. Den trådlösa styrningen var pålitlig och kunde styra robotarmen från ett annat rum, vilket gör det möjligt att använda denna robot i skadliga miljöer för människor.

Haptical technology is a field that is under constant development and that exists in many of today’s products, for example in VR-games and in the controls for vehicles. This kind of technology could in the same way simplify for disabled people by their being able to control a wheelchair using hand gestures. The purpose of this project is to research if a wheelchair can be controlled with hand gestures, and in that case, in which way that would be the most optimal. To answer the research questions in the project, a small scale prototype wheelchair was developed. This prototype is based on a microcontroller, Arduino, that is controlled by a sensor, IMU, that reads the angle of the user’s hand. Together, the components control two motors and steer the wheelchair. The result shows how hand gestures can steer the wheelchair forward, backward, left and right under constant speed, as well as making it stop. The prototype is able to follow the movements of the user’s hand, but reacts more slowly than would be desirable in a real situation. In spite of the fact that there are many different aspects to haptical steering of a wheelchair, this project shows that there is a large potential in implementing this kind of technology in an actual wheelchair. / Haptiskt styrning är en teknologi som utvecklas snabbt och inkorporeras i många av dagens produkter, till exempel i allt från VR-spel till styrning av fordon. På samma sätt skulle denna teknologi kunna underlätta för rörelsehindrade genom att erbjuda styrning av rullstol med hjälp av handrörelser. Syftet med detta projekt var därför att undersöka om en rullstol kan styras med handrörelser och i så fall vilket sätt som är optimalt. För att besvara rapportens frågeställning har framtagningen av en prototyp av en rullstol i liten skala gjorts. Denna är baserad på en mikrodator, Arduino, som styrs av en sensor, IMU, som mäter vinkeln på användarens hand. Med hjälp av dessa kan motorerna styras och rullstolen manövreras. Resultatet av rapporten har lett till ett förslag på hur handrörelser kan styra rullstolen framåt, bakåt, till vänster och till höger under konstant fart samt få den att stanna. Protypen följer gesterna som användarens hand visar, men reagerar långsammare än vad som vore önskvärt i verkligheten. Trots att många utvecklingsmöjligheter kvarstår för haptisk styrning av en rullstol, visar detta arbete att det finns stor potential i att implementera denna teknik med handrörelsestyrning i en verklig rullstol.