The purpose of this project was to construct a 3D scanner capable of scanning smaller objects and visualize them in a computer with satisfying accuracy. The goal was then to generate an STL file able to be 3D printed in an attempt at reverse engineering. Components, materials and tools were provided by KTH to the best of their ability and abudget of 1000 SEK was given to purchase components not available at KTH. The scanner was designed using Solid Edge and utilizes two stepper motors to scan objects. One motor is used to rotate a platform that the object is placed upon and the second stepper motor is used to move an elevator on which a distance sensor is mounted. By keeping track of the elevator’s height in conjunction with the rotation of the object, the distance measured by the sensor can be converted into a point in a Cartesian coordinate system. Several different methods were tested in order to see how results varied. Firstly, the density of scanned points was increased, meaning that the sensor returned values more often as the stepper motor was rotating. Secondly, multiple measurements were made for a single point to determine an average distance and in that way reduce noise and uncertainty. Placing a single laser sensor perpendicular to the object rotating plate proved to be the optimal arrangement in terms of accuracy with the limited budget provided for this project. The scans are very time consuming which makes it important to decide whether to prioritize speed or accuracy. / Syftet med detta projekt var att konstruera en 3D-scanner kapabel att scanna mindre objekt och visualisera dem i en dator med tillfredsställande resultat. Målet var sedan att generera en STL-fil som går att skriva ut i 3D-skrivare för att försöka använda sig av reverse engineering. Komponenter, material och verktyg försågs av KTH så gott det gick och en budget på 1000 kr var tillgänglig för att inhandla komponenter som inte fanns på KTH. Skannern designades med hjälp av Solid Edge och använder sig av två stegmotorer för att skanna object. En motor användes för att rotera den plattform som objektet placerades på och den andra stegmotorn användes för att flytta en hiss varpå en avståndssensor monterades. Genom att hålla koll på hissens höjd i kombination med rotationen av objektet kan avståndet som sensorn uppmäter konvertera still en punkt i det kartesiska koordinatsystemet. Ett flertal metoder testades för att undersöka hur resultaten varierade. För det första ökades densiteten av skannade punkter, det vill säga sensorn returnerade värden oftare än stegmotorn roterade. För det andra genomfördes ett flertal mätningar för varje enskild punkt för att bestämma ett medelavstånd och på så sätt minimera brus och osäkerhet. Att placera en enstaka lasersensor vinkelrätt mot objektroterande plattan visade sig vara det optimala arrangemanget för noggrannhet med den begränsade budgeten för det här projektet. Inskanningarna är väldigt tidskrävande vilket gör det viktigt att bestämma sig för att prioritera snabbhet eller noggrannhet.

The purpose of this project was to create a model of a robotic arm with 4-DOF equipped with a gripper that is able to move an object to a predetermined area. This thesis investigated the robotic arm’s accuracy by repeating the same predetermined movement and measure the error. The error was measured based on the objects displacement from the target area after a series of repeated movements by the arm. After constructing the robotic arm, an experiment was set up to measure the accuracy and repeatability of the arm. The robot achieved 2.506 mm to 0.922 mm for accuracy and 5.995 mm to 4.059 mm for repeatability depending on speed. / Syftet med detta projekt var att skapa en modell av en robotarm med 4 frihetsgrader och en klo för att kunna flytta ett objekt till ett förbestämt område. Denna avhandling har undersökt robotens noggrannhet genom att upprepa enförbestämd rörelse och mäta felet. Felet bestämdes genomatt flytta ett objekt till en förbestämd plats och mäta objektets position i förhållande till målet. Den färdigkonstruerade roboten har en noggrannhet på 2.506 mm till 0.922 mm och en repeterbarhet på 5.995 mmtill 4.059 mm beroende på hur fort roboten rör sig.

There are a lot of quadruped robots in the world, but few are omnidirectional. Therefore this thesis describes the production and design process of such a robot. Examining earlier quadruped robots determined that a central microcontroller is required to control it, and servo motors are used to power the robots joints. Reaserch also determined the base of the mathematical methods used. Additionally, there are multiple types of sprawling gaits, ranging from statically stable to dynamically stable. In this project astatically stable gait is used. The thesis illustrates the mathematical models used to define the omnidirectional movement, and describes the code used to implement it. The result is a robot that can move omnidirectionally, both normally and upside down. The results show that there is a deviation depending upon the direction, but it is small. The main advantage of omnidirectionallity is the ability to change movement direction without stopping or turning. It also enables directional adjustment without requiring any steps. / Det här projektet gick ut på att skapa en krypande fyrbent robot som kan gå i alla riktningar utan att rotera runt sitt eget centrum. Det finns idag redan ett stort antal olika fyrbenta robotar, men få kan gå i alla riktningar. Därav så beskriver den här rapporten framtagningen och designprocessen för en sådan robot. Undersökning av fyrbenta robotar visade att en mikrokontroller är nödvändigför att kontrollera roboten och servomotorer bör användas för att driva lederna. Förstudeierna gav även basen för de matematiska modellerna som används for rörelserna, samt vetskapen om ett flertal olika typer av gångstilar, allt från statiskt stabil till dynamiskt stabil. I det här projektet beskrivs de matematiska modellerna som används för att definiera rörelsen i alla riktningar och hur dessa appliceras i programmeringen av roboten. Resultatet blev en robot som kan gå i alla riktningar utan att rotera runt sitt centrum, både normalt och uppochner. Detta ger möjligheten att byta rörelse riktning utan att behöva stanna eller vända sig, samt möjliggör även riktnings korrektioner utan att kräva extra steg.

Today’s society is facing a large increase of automation and smart devices. Everything from coffee machines to fridges include some kind of electronics and embedded systems. The focus of this Bachelor’s thesis was to dive deeper into how these automated devices can be controlled and more specifically a robot arm. The main purpose revolved around constructing a robotic arm that could be controlled through three different methods using MATLAB. These three were manual control, numerical analysis control and with a neural network based control. The prototype was created by assembling six servo motors onto 3D-printed parts. The arm consisted of three main parts which were a base, an arm and a gripper. The system was controlled by an Arduino micro-controller connected to a computer. The results show that the manual control method was easy to implement, fast and reliable. It allows control of all the angels for each servo motor, which also means controlling each individual degree of freedom. The numerical way, using Newton-Raphson’s method, broadened the abilities to control the arm but was slower. The third and final solution was to use fuzzy-logic. This ended up being a powerful method allowing for great control with low latency. While unreliable, the method showed great potential and with refinement could surpass the others. The conclusion was that the neural network method was the overall best method for controlling and manoeuvring the robot arm using MATLAB. / Dagens samhälle står inför en stor ökning av automatisering och smarta produkter. Allt från kaffemaskiner till kyl och frys innehåller någon form av elektronik och inbäddade system. Det huvudsakliga syftet med detta kanditatexamensarbete var att gräva djupare i hur dessa automatiserade produkter kan kontrolleras och mer specifikt i detta fall, en robotarm. Projektet handlade om att konstruera en robotarm som kunde styras och kontrolleras genom tre olika metoder i programmet MATLAB. Dessa tre har vi valt att kalla manuell kontroll, numerisk kontroll och neuralt nätverksbaserad kontroll. Prototypen tillverkades genom att montera sexservomotorer på 3D-utskrivna delar. Armen bestod av tre huvuddelar, en bas, en arm och en gripklo. Systemet styrdes av en Arduino mikrokontroll ansluten till en dator. Resultaten visar att den manuella kontrollmetoden var enkel att implementera, snabb samt var tillförlitlig. Den gav precis styrning av alla vinklar för varje servomotor, vilket också innebar att den gav god styrning av varje frihetsgrad. Den numeriska metoden, mer bestämt Newton Raphson’s metod, vidgade möjligheterna att kontrollera armen men var långsammare. Den tredje och sista lösningen var att använda ett neuralt nätverk, fuzzy logic. Detta visade sig vara ett kraftfullt sätt att styra roboten med låg latens. Det neurala nätverket visade sig dock vara opålitligt, men metoden visade stor potential för vidare utveckling och kan då prestera mycket bättre än de andra två metoderna. Slutsatsen var att det neurala nätverket var den generellt bästa metoden för att kontrollera och manövrera robotarmen via programmeringsprogrammet MATLAB.

Tennis is a popular sport and in summer it’s often played outside. When an outdoors tennis court has been used it needs to be brushed. First the whole court is brushed witha large brush and then the white lines with a smaller brush. The aim of this thesis was to design and build a working prototype of a robot who can do all of this by itself i.e sweep the court and then the white lines. The budget for components to the prototype was limited to 1 000 SEK. Tools and other resources such as 3D-printers, soldering equipment and laser cutters was provided by KTH for free. First information and inspiration about self-driving cars and driving patterns was collected and some important sources were old bachelor’s thesis. Then, needed components and dimensions could be determined. In this project the main components were an Arduino Uno, two DC motors, an L298H-bridge, an ultra sonic distance sensor, an on/off switch, AAA batteries and a 9 V battery. The conclusions that could been drawn was that the robot can work good enough to sweep a court with only a preprogrammed path. However, to sweep the white lines, sensors would be necessary. It could also be concluded that a robot could sweep the court at the same speed as two people could do it. / Tennis är en populär sport och på sommaren spelas den ofta utomhus. När en utomhustennisbana har använts måste den borstas. Först borstas hela banan med en stor borste och sedan de vita linjerna med en mindre borste. Syftet med denna uppsats var att designa och bygga en fungerande prototyp av en robot som kan göra allt detta av sig själv dvs. sopa tennisbanan och sedan de vita linjerna. Budgeten för komponenter till prototypen var begränsad till 1000 SEK. Verktyg och andra resurser så som 3D-skrivare, lödutrustning och laserskärare tillhandahölls av KTH gratis. Det första som gjordes var att samla information och inspiration om självkörande bilar och olika körmönster och några viktiga källor var gamla kandidatexamensuppsatser. Sedan kunde nödvändiga komponenter och dimensioner bestämmas. I detta projekt var huvudkomponenterna en Arduino Uno, två DC-motorer, en L298 H-brygga, en ultraljudssensor, en på/av-omkopplare, AAA-batterier och ett 9 V batteri. Slutsatserna som kunde dras var att roboten kan fungera tillräckligt bra för att borsta en tennisbana med endast en förprogrammerad bana. För att sopa de vita linjerna skulle sensorer dock vara nödvändiga. En annan slutsats var att en robot kan sopa banan på samma tid som det krävs för två personer att sopa varsin halva.

This bachelor thesis aims to present an overview of the performed steps to construct and program a prototype of a mechanical mirror. The idea of a mechanical mirror is that a camera captures an image that is translated into pixels of different brightness values. The brightness values are later displayed by metal plates, acting as pixels, rotated to different angles to reflect a corresponding light from a lamp. The pixels together shape grayscale images based on the frames captured by the camera. A prototype was constructed successfully. Tests showed that its purpose to move according to the captured image was fulfilled although adjustments could be made for the light to reach all the pixels to a greater extent. The angle span for the pixels turned out to be between 32°and 44°, which proved sufficient for their purpose. The reason for a difference in angle spans between the pixels was due to minor construction errors and was not an issue of functionality for the mirror. The refresh rate of the mirror, which could be described as the frequency at which the pixels rotate and shape an image, was set to 25 frames per second. This allowed the mirror to mimic movements in front of it without much delay while not exceeding the frame rate of the camera, which capture at a frame rate of 30 frames per second. The camera was therefore the vital limitation for the refresh rate of the mirror. / Detta kanidatexamensarbete har syftet att presentera en översikt av de steg som genomfördes för att konstruera och programmera en prototyp av en mekanisk spegel. Idén med en mekanisk spegel är att en kamera läser in en bild som sedan är översatt till pixlar med olika värden på ljusstyrka. Dessa ljusstyrkor visas sedan av metallplattor, vilka agerar som pixlar, som roterar till olika vinklar för att reflektera motsvarande ljus från en lampa. Pixlarna formar tillsammans gråskalebilder baserat på de bilder som kameran läser in. En prototyp konstruerades framgångsrikt. Test visade att dess syfte att röra sig i enlighet med den inlästa bilden uppfylldes, dock finns plats för justeringar för att ljuset från lampan ska nå pixlarna i större utsträckning. Pixlarnas vinkelomfång visade sig bli mellan 32°och 44°, vilket konstaterades vara tillräckligt för deras syfte. Skillnaden i vinkelomfång mellan pixlarna berodde på mindre konstruktionsfel och påverkade inte spegelns funktionalitet. Spegelns uppdateringsfrekvens, vilket kan beskrivas som frekvensen med vilken pixlarna roterar och formar en bild, sattes till 25 bilder per sekund. Detta tillät spegeln att härma rörelser framför den utan stor fördröjning utan att överstiga kamerans bildhastighet, som läser in med en bildhastighet på 30 bilder per sekund. Kameran var således den begränsade faktorn för pixlarnas uppdateringsfrekvens.

Robots are being used more and more in today’s society. These robots need to be mobile and have a good understanding of their surroundings. This bachelor’s thesis in mechatronics aims to see how a mobile robot can be constructed, and how it can best map its surroundings. The robot was built to have three omni wheels to allow it to move freely in the plane and stepper motors to provide accurate movement. Ultrasonic sensors were placed around the robot to be used as a tool to determine its surroundings. The brain of the robot was an Arduino UNO, which with the help of an ESP-01, communicated with aserver over Wi-Fi. The server received the data from the ultrasonic senors and drew a map on a web page. Multiple test were made to evaluate the different systems. The robot moved really well and with high precision after some tweaking. The ultrasonic sensors were also very precise and the communication between the robot and the server worked very well. All the different systems were combined to make the robot move autonomously. The robot could navigate by itself and avoid obstacles. Although the mapping worked from a technical point of view, it was hard to read and could be done better. / Robotar är något som används mer och mer i dagens moderna samhälle. Dessa robotar behöver vara mobila och haen god uppfattning om miljön de befinner sig i. Detta kandidatexamensarbete inom mekatronik ska undersöka hur en mobil robot kan byggas, och hur den kan kartlägga miljönden befinner sig i. Roboten som konstruerades hade tre omnihjul för att kunna röra sig fritt längs markplanet och stegmotorer för precis drift. Ultraljudsensorer placerades runt om roboten för att ge den en uppfattning av omgivningen. Hjärnan i roboten var en Arduino UNO som med hjälp av en ESP-01 kommunicerade över Wi-Fi till en server. Servern tog emotsensordata från roboten och ritade upp det som en karta ien webbläsare. Det utfördes tester för att utvärdera de olika delsystemen. Driften på roboten fungerade utmärkt med god precisionefter några iterationer. Ultraljudsensorerna hade också godprecision och kommunikationen mellan roboten och servern fungerade mycket bra. De olika delsystemen kombinerades för att ge roboten självkörning. Roboten kunde navigera själv och undvika hinder. Trots att kartan fungeradeur ett tekniskt perspektiv så var den svårtydd och kunde förbättrats.

The purpose of this project was to examine the possibilities of automating pharmacies by developing a vendingmachine-like device. As a result, a prototype was designed, constructed and programmed. The main focus of this prototype is to inspect whether it is possible to minimize the need for staff in pharmacies. In order for the prototype to archive it’s purpose, a various amount of components were used. Those components were connected and controlled using the Arduino Mega. A screen and a keypad were used to facilitate the user interaction with the prototype. Furthermore, three different types of motors were needed to deliver medicine to the user. The final prototype was able to deliver medicine to the user from four different boxes. Various experiments were carried out to ensure that the machine could perform the required tasks and automate medicine delivery process in an effective way. / Syftet med detta projekt ör att studera möjligheten till apoteksautomation genom att utveckla en enhet som liknar en varuautomat. Genom att designa, konstruera och programmera uppförs en prototyp. Huvudfokus för denna prototyp är att kontrollera om det är möjligt att minimera personalbehovet på apoteket. För att prototypen ska uppnå sitt syfte används ett stort antal komponenter. En skärm och ett tangentbord används för att låta användare interagera med prototypen. Dessutom krävs tre olika typer av motorer för att tillhandahålla läkemedel till användarna. Den slutliga prototypen kan förse användare med läkemedel från fyra olika rutor. Olika experiment genomfördes för att säkerställa att maskinen kan utföra de önskade uppgifterna och att den kan effektivt automatisera leveransen av olika mediciner.

This project seeks to design and construct a track-driven radio controlled vehicle and controller. The purpose is to research if radio can be effectively used to control the robot remotely, as well as research to what extent a tracked design increases the mobility when compared to a wheel-design. The prototype consists of two parts: Vehicle and controller. The vehicle is track-driven with two DC-engines connected by H-bridge. A receiver is fitted to the vehicle. The controller consists of two joysticks, a linear potentiometer as well as a transmitter. Testing was performed by driving the vehicle on different terrain.The results show that it is possible to control via RC and that the vehicle had increased mobility compared to wheeled designs. Two problems were identified: Firstly, the tracks used lacks friction, causing the vehicle to glide when attempting to climb certain objects. Secondly, due to the design of the chassis, objects contact the chassis body instead of the tracks. Causing the vehicle to stall. / Detta projekt menar att designa samt konstruera ett banddrivet radiostyrt fordon och tillhörande kontroll. Syftet med detta är att forska om radiostyrning kan effektivt användas för fjärrstyrning och för att undersöka om band-drift ökar fordonets rörlighet jämfört med hjuldrivna motsvarigheter. Prototypen består av två delar; fordon och kontroll. Fordonet är band-drivet med två DC-motorer med högt drivmoment kopplade till en H-brygga. En mottagare är monterad på fordonet. Kontrollen består av två joysticks, en linjärpotentiometer samt en sändare. Testen genomfördes genom att låta fordonet köra över olika terräng. Resultaten av testerna visade att det är möjligt att fjärrstyra med RC samt att fordonet hade ökad rörlighet jämfört med hjuldrivna motsvarigheter. Två problem identifierades under testen. Banden saknar friktion och glider ibland i stället för att klättra över hinder. På grund av chassits form kolliderade ibland objekt med chassit före banden vilket stoppade fordonet.

This report investigates how to build a compact, optimizable and at the same time user friendly hydroponic systemfor growing plants as efficiently as possible. Hydroponics grows plants using water with dissolved nutrients instead of soil, allowing faster and more efficient growth.The focus has been on the implementation and the usability of such a system, centering around monitoring and to some degree controlling important parameters for growth such as humidity, air temperature, nutrition concentration and light intensity, colour and exposure time. The plant is enclosed in a confined space with artificial lighting which allows thorough control of the light environment. In order to achieve the desired level of control over the growth parameters, several sensors along with a microcontroller were used. A touch screen with a custom built graphical user interface was also connected to allow the user to control and monitor important aspects of growth conditions. The conclusion drawn from this project is that there is ahigh order of optimizability within the boundaries of this project. The measured factors are easily read on an intuitive, easily navigated touch screen for direct feedback. Regarding the lights’ effect on plant growth, the conclusionis drawn that plants grow well with many types of lights, but more time is needed to thoroughly investigate different light exposure times, colour and intensity. / I denna rapport undersöks hur man kan bygga ett kompakt, optimerat och samtidigt användarvänligt hydroponiskt system för att odla växter så effektivt som möjligt. Hydroponiska system får plantor att växa genom att användavatten med näring istället för jord, vilket tillåter snabbare och mer effektiv tillväxt. Fokuset i denna rapport har varit på implementeringen och användbarheten av ett sådant system, med tyngpunkt på övervakning och till viss grad styrning av viktiga faktorer i en plantas tillväxt såsom luftfuktighet, temperatur, näringskoncentration och ljusintensitet, färg och exponeringstid. Växten är innesluten i ett begränsat utrymme med artificiellt ljus, vilket tillåter genomgående kontroll av ljusmiljön. För att uppnå önskad kontroll av tillväxtparametrarna, användes ett flertal sensorer tillsammans med en mikrokontroller. Till detta kopplades en pekskärm med ett egen tillverkat användargränssnitt, som tillåter användaren att kontrollera och övervaka viktiga aspekter i tillväxten. Slutsatsen från detta projekt är att det finns en hög grad av optimerbarhet inom denna konstruktion. De uppmätta parametrarna kan enkelt avläsa ljusexponering, ljusintesitet och färg.