Humans use their hands on a daily basis, and they are a fundamental part of our lives both in terms of our work and our everyday activities. One of the key things that our hands allow us to do is grab onto objects. Unfortunately however, sometimes this ability to grab onto things becomes weakened, for example due to old age or diseases such as arthritis. This project was aimed to see if mechatronic engineering could be implemented to remedy this problem, while maintaining good accessibility and design. The resulting solution was a glove with pressure sensors and an integrated pulley system, which would provide a pulling force on the fingers and allow the user to get a reinforced grip on objects. A key factor in this design was to provide adequate function, without compromising form, i.e making the glove easy to wear and not clunky. The resulting glove provided substantial support to the test subjects grip strength, and presented a valid way to counteract their weekend state. However, the form was still considered too clunky and not efficient enough to warrant daily use. For future work, alternative pulley systems might be a valid option to slim down the glove and make it more accessible. Collaborating with people from the mechatronics industry, specifically those geared towards human augmentation, may also be beneficial to those with lacking experience or connections in the subject area. Conducting research specifically about what is considered “easy to use” may also be necessary to further solidify any changes in design. / Människor använder sina händer vardagligen, och de är en fundamental del av våra liv vad gäller både vardagssysslor och arbete. En av de viktigaste funktionerna våra händer utgör är att de tillåter oss att greppa tag i saker. Tyvärr händer det dock att denna förmåga försvagas exempelvis på grund av ålder eller sjukdomar såsom artros. Detta projekt var ämnat att se om en mekatronisk lösning kunde användas för att åtgärda detta problem, utan att göra uppoffringar vad gäller enkel design och tydlig form. Resultatet var en handske med trycksensorer och en integrerad motor som erbjöd en dragande kraft i fingrarna och ett förstärkt grepp. Den resulterande handsken erbjöd tillfredsställande support till testpersonerna greppstyrka och visade sig vara en rimlig lösning på de problem som individens artros ställt till med. Dessvärre ansågs formen fortfarande lite för otymplig och svårhanterad för att tillfredsställa önskemålen i den aspekten. För fortsatt arbete kan en annorlunda integration av motorn vara ett rimligt alternativ för att slimma ner handsken. Samarbete med företag inom robotik och mänskliga proteser kan också vara gynnsamt, speciellt för de med liten erfarenhet eller med fåtal kontakter inom testområdet. Tydligare efterforskning på vad som är “enkelt att använda” kan också leda designen i en bättre riktning.

Hur långt spänner sig utvecklingen av 3D-skrivare? Projektet Chocolat3D syftar till att expandera det hastigt växande användningsområdet för 3D-skrivartekniken. Genom att utveckla ett nytt 3D-skrivarsystem där användaren enbart behöver tillsätta choklad till systemet, börjar skrivaren automatiskt smälta och temperera choklad för att sedan påbörja en utskrift. Systemet kan göra en utskrift med två typer av choklad, och ett koncept för hur rengöring av skrivaren är framtagen. Projektet består av två projektgrupper, där projektgrupperna har indelade fokusområden mot mekatronik, respektive data och elektronik. Rapporten avhandlar arbetet som utförs av två högskoleingenjörsteknologer med inriktning inom mekatronik, på Högskolan i Halmstad. Målet med arbetet är att identifiera och konstruera de delsystem som behövs för att modifiera en 3D-skrivare framtagen för utskrift med plast, till en 3D-skrivare för utskrift med choklad. Metoderna som gruppen undersöker, utvärderar och tillämpar är befintliga lösningar inom chokladindustrin, samt dagens 3D-skrivarteknologi. Tester för metoder presenteras för att göra kritska val för de ingående delsystemen. Arbetet resulterade i utveckling av fyra delsystem. Skrivaren och designen, som bas för projektet, ett extruderingssystem för utskriften av choklad. Ett tempereringssystem, för automatisk temperering av choklad, samt ett koncept för invändig rengöring av skrivaren. Det är en kombination av befintliga metoder som bidrar till en innovativ choklad 3D-skrivarprototyp för marknaden inom additiv tillverkning. / How far is it possible to take the 3D-printing technology? The project Chocolat3D aims to expand the already rapid growing area of use within the 3D-printing technology. By developing a new 3D-printing system where the user only needs to add chocolate to the process, the printer will automatically to melt and temper chocolate and then start the printing process. The system is able to print in two different types of chocolate, and a concept of internal cleaning is developed. The project consists of two project groups, where the project groups have divided areas of focus between mechatronics, respective software and electronics. This thesis cover the work of two engineering-graduates within mechatronics, at Halmstad University. The aim of the work is to identify and design the subsystems needed to modify a 3D printer built for printing with plastic, into a 3D printer for printing chocolate. The methods the group investigates, evaluates and applies are existing solutions in the chocolate industry, as well as today's 3D printing technology. Tests for methods are presented to make critical choices for the new subsystems. The work resulted in the development of four subsystems. The printer and the design, acting as a base for the project. An extrusionsystem, for the printing of chocolate. A temperingsystem, for automatic tempering of chocolate, and aswell a concept for internal cleaning of the printer. It is a combination of existing methods that contribute to an innovative chocolate 3D printer prototype within the additive manufacturing market. / Chocolat3D

The implementation of automated systems in manufacturing industries increases efficiency, precision, and safety by reducing human intervention, errors, and waste. Variable loads can cause several problems for automation systems. One of the most significant challenges is maintaining the stability and precision of the production process despite changing load conditions. These variable loads can lead to unstable systems or failures, causing an increase in errors, reduced efficiency, and lower product quality. It is essential to design control systems that can adapt to changing load conditions and maintain stable and precise operation under all circumstances. To address this problem, this thesis presents an adaptive controller based on load identification and gain scheduling, to replace the standard FOC consisting of regular PI-controllers. The load estimator is used to estimate the external load with relatively small RMSD values, while the ain scheduler adjusts the controller gains based on the estimated load. Other controllers are also explored, such as an angular velocity error-based adaptive controller. The results shows that both proposed controllers perform better than the standard controller when the system is subject to variable external loads, however, the load estimator paired with the gain scheduled PI-controller performs best. / Automatiseringen, inom framförallt tillverkningsindustrin, ökar effektivitet, precision och säkerheten genom att minska den mänskliga faktorn, fel och kassationer. System som utsätts för variabel belastning kan orsaka flera olika problem för automationssystem. En av de största utmaningarna är att bibehålla stabilitet och precision i produktionsprocessen trots förändrade belastningsförhållanden. Dessa variabla belastningar kan leda till instabila system eller fel, vilket ökar felmängden, minskar effektiviteten och sänker produktkvaliteten. Därför är det viktigt att utforma styrsystem som kan anpassa sig till förändrade lastförhållanden och samtidigt upprätthålla stabil och precis drift under oavsett förutsättningar. För att lösa detta problem presenterar denna avhandling en adaptiv regulator baserad på lastidentifiering och gain-scheduling, för att ersätta den vanliga FOC som består av klassiska PI-regulatorer. Lastestimatorn används för att uppskatta den externa lasten med ett relativt litet RMSD, medan gain-scheduling justerar regulatorns förstärkning baserat på den uppskattade belastningen. Andra regulatorer utforskas också, såsom en adaptiv regulator baserad på fel i vinkelhastighet. Resultaten visar att båda föreslagna regulatorer presterar bättre än standardregulatorn när systemet utsätts för variabla externa belastningar, men att lastestimatorn tillsammans med gainscheduled PI-regulatorer presterar bäst.

In the following report, a study regarding the control of a dancing robot has been conducted. The study covers whether a robot’s movements can be controlled by a recurring and pacing audio signal at a given BPM, and how well it does so. In order to test this for results, five different BPMs have been played six times each in front of a sound sensor module connected to the robot’s microcontroller to perceive the signal. The reading of this signal then adjusts the speed at which the motors rotate. Two test subjects then pressed a button in the mobile app Soundbrenner each time they found the robot to change its movement. The presses of the button then generated a beat of their own which represents the viewer’s perceived BPM of the dancing robot. This is then used to compare the desired BPM with the BPM delivered by the robot. A maximum BPM for the robot to dance to has also been studied by gradually increasing the given BPM until it no longer could use the signal. The results showed that the robot could stick to the given BPM fairly well. The mean difference between the recorded and the desired beat was 4.9 BPM. At 100 and 140 BPM the sound sensor and microcontroller were most successful in reading the beat, while found it most challenging at 120. However, environmental factors such as noise pollution were a heavyweight cause for misreadings. The results where on the other hand near flawless when the signal was isolated and clear. The maximal beat the robot could follow was read to 239 BPM because of the delay used in the microcontroller’s code. / I följande projekt undersöks styrnnigen av en dansande robot och huruvida den kan, och isåfall hur väl, urföra sina rörelser i takt till ett uppspelat BPM, uppfattat av en ljudsensormodul. För att testa detta har fem olika takter spelats upp sex gånger var. När roboten börjat dansa, har två testpersoner fått klicka på en knapp i mobilappen Soundbrenner när de upplever att roboten byter rörelse. Dessa knapptryck har då alstrat en egen takt som i sin tur jämförs med den takt som faktiskt spelades upp. Även ett maximalt BPM som roboten kan dansa till har uppmäts genom en gradvis ökning tills den inte längre erhöll någon signal. Resultaten visade att roboten klarade av att hålla sig i takt någorlunda väl. Det medelvärde som erhölls för differensen mellan det uppmätta och den önskade takten var 4.9 BPM. Vid 100 och 140 BPM var det lättast för ljudsensorn och mikrokontrollern att göra korrekta mätningar, och svårat vid 120BPM. Dock var omgivningsfaktorer som buller en stor orsak till felläsningar. När signalen var tydlig och isolerad nog var resultaten mycket goda. Den högsta takt roboten kunde följa var 239 BPM på grund av den fördröjning som användes i mikrokontrollerns kod.

The design and manufacture of a sentry gun turret capable of accurately and rapidly tracking and shooting moving targets was a challenging task that required delving into various engineering disciplines. This bachelor's thesis explores this challenge by presenting the process of construction, as well as the performance results of a turret created using a combination of 3D printing, laser cutting, and metal workshop manufacturing. The subject was chosen to include different aspects of the engineering fields relating to mechatronics, and for the challenge of implementing and designing multiple systems that interconnect to effectively engage with a target. The turret was created as a two-axis robot driven by stepper motors, with a gun driven by compressed air firing 6 mm plastic airsoft pellets using a clocked timing mechanism for rapid automatic firing. It was controlled by a system separated into two parts: a PC running facial recognition and colour identification software as well as performing movement calculations through python and an Arduino micro-computer running C++ controlling stepper motors and other hardware. The turret can accurately identify a target within five meters and with great speed home in and fire at the target with significant power. / Utvecklingen av ett autonomt vakttorn som med god precision och upprepbarhet kan hitta och följa ett mål var en utmanande uppgift som krävde användning av många delar av olika ingenjörsmässiga områden. Denna kandidatexamensuppsats utforskar utmaningen genom att presentera design och framtagningsprocessen samt redovisa prestandan av ett vakttorn tillverkat med 3D-utskrift, metallverkstadsmaskiner, och laserskärning. Ämnet valdes för att inkludera olika fält i nära relation till mekatronik samt för utmaningen i att implementera och integrera elektriska och mekaniska system och på så sätt effektivt hitta och hantera ett mål. Vakttornet är en tvåaxlig robot styrd med stegmotorer som har ett mekaniskt indexerad lufttrycksvapen som helautomatiskt avfyrar 6 mm airsoftkulor. Det mekaniska systemet kontrolleras av ett tvådelat kontrollsystem: en PC som kör ansiktsigenkänning och färgidentifiering i Python samt utför beräkningar för förflyttning utifrån kameradatan, samt en Arduino mikrodator med programvara i C++ som driver stegmotorerna utifrån förflyttningsinstruktionerna. Tornet kan med god precision identifiera, sikta mot och skjuta ett mål inom fem meter med en projektil av noterbar styrka.

The objective of this project is to provide bars with a cost-effective and straightforward way to increase their output per employee, allowing them to reduce drink prices. To achieve this, we have fully automated the bartender’s process, with staff only required to refill ingredients as they deplete and handle the payment for orders. The prototype has been tested for accuracy in knowing which drink to pour as well as in the precision of how much to pour. In testing, the prototype demonstrated a high level of accuracy in identifying which drink to pour, utilizing a load cell programmed to dispense the drink closest to the measured weight. The pouring accuracy was slightly less precise, particularly at lower volumes, but still met expectations, achieving an average accuracy of 93.75 percent for low volumes, increasing to circa 100 percent for larger volumes. Overall, the goals for the prototype were achieved, and the prototype’s ability to increase efficiency and reduce costs for bars is highly feasible. / Syftet med detta projekt är att erbjuda barer ett kostnadseffektivt och enkelt sätt att öka produktionen per anställd och därmed sänka dryckespriserna. För att uppnå detta har vi fullständigt automatiserat bartenderns process, där personalen endast behöver fylla på ingredienser när de tar slut och hantera betalningen för beställningarna. Prototypen har testats för att säkerställa noggrannhet vid identifiering av vilken dryck som ska hällas upp samt precisionen i hur mycket som ska hällas upp. I tester visade prototypen en hög noggrannhet vid identifiering av vilken dryck som skulle hällas upp, genom att använda en lastcell för att mäta vikten av glaset. Hällnoggrannheten var något mindre precis, särskilt vid lägre volymer, men uppfyllde fortfarande förväntningarna och uppnådde en genomsnittlig noggrannhet på 93,75 procent för de lägsta volymerna, något som steg till cirka 100 procent vid större volymer. Övergripande sett har målen för prototypen uppnåtts och dess för måga att öka effektiviteten och minska kostnaderna förbarer är högst genomförbar.

The purpose of this bachelor’s thesis was to create a functioning turret that can recognize heat sources and automatically shoot water at them using a thermal camera and water pump. The main areas to research was the cameras capability regarding fire detection and also the turret’s efficacy in putting out fires using this detection. The reason for building FIRESAFE is to understand how technology can be implemented to improve existing fire extinguishers in a way that enables fires to be put out at an earlier stage while minimizing water damage to property. The turret is controlled using two servo motors which rotate the structure in 2-axis and a IR-camera which locates heat sources. A Raspberry Pi was used to control the software side of the project, a ultrasonic sensor for distance measurement and a basic washer pump for a car was used for the water cannon. The prototype was able to extinguish candles at a distance of 1.5m with an accuracy of 50% on the first attempt. It had an average extinguishing time of 20 seconds. / Syftet med denna kandidatuppsats var att skapa ett fungerande torn som kan lokalisera värmekällor och automatiskt släcka dessa med hjälp av en värmekamera och en vattenpump. De huvudsakliga områdena att undersöka var kamerans förmåga att upptäck eld samt tornets förmåga att släcka bränder med hjälp av eldens position. Anledningen till att bygga FIRESAFE är att förstå hur teknologi kan implementeras för att förbättra befintliga brandsläckare så att bränder kan släckas i ett tidigare stadium och minimera vattenskador på egendom. Tornet styrs med hjälp av två servo motorer som roterar strukturen i 2-axlar och värmekameran används för att upptäcka värmekällor. En Raspberry Pi användes för att styra mjukvarudelen av projektet, en ultraljudssensor för avståndsbedömning och en grundläggande spolarvätskepump från en bil användes för vattenkanonen. Prototypen kunde bekämpa ett ljus på 1.5m med en träffsäkerhet på 50% på först försöket. Det hade en genomsnittlig släckningstid på 20 sekunder.

In the entertainment industry, where temporary structures are erected in a new venue every day, floor markings play an important role during the set up. Today, mark out is commonly done using tape measures - a very tedious and time consuming process. This thesis explores the possibility to create a tool to assist in the mark out process, a mark out station. Two stations working in tandem would both compute their respective positions in the venue and accurately and precisely show the location of any wanted point, based on their coordinate locations. The mark out stations were built using consumer grade line lasers, stepper motors, common micro controllers and fused filament fabrication (FFF)-manufactured plastic components, as well as various other common hardware components. The software utilized already established triangulation algorithms and a custom control protocol to manage the mark out stations. A short range test on a test surface was performed with three different station placements. Placing the mark out stations in between three calibration points yielded better precision and accuracy in contrast to placing them on the edge of the surface. When placed on the edge, the calibration accuracy benefited from more calibration points, in contrast to placement in between calibration points. Next phase after successful short range testing is testing in a larger setting to conclude if this is a viable tool to assist in the mark out process. Further improvements in the calibration process and the mark out process can be made in future iterations to achieve better performance. / Inom eventbranchen, där tillfälliga strukturer reses på nya platser varje dag, spelar markeringar på golvet en viktig roll. Idag sker utmärkningen med hjälp av måttband - en väldig tidskrävande process.  Detta examnesarbete undersöker huruvida det går att utveckla ett verktyg som assisterar i denna utmärkningsprocess, en utmärkningsstation. De två stationerna som arbetar  tillsammans skulle både beräkna deras respektive positioner på spelplatsen samt noggrant och precist visa placeringen av en önskad punkt, baserad på dess koordinater.  Utmärkningsstationerna byggdes av konsumentlinjelasrar, stegmotorer, vanliga mikrokontrollers och FFF-tillverkade komponenter. Mjukvaran inkorporerar redan etablerade trianguleringsalgoritmer och ett egenskrivet kontrollprotokoll för att styra utmärkningsstationerna.  Ett test på mindre avstånd gjordes på en testyta med tre olika stationsplaceringar. Att placera stationerna mellan tre kalibreringspunkter gav bättre noggranhet och precision än när stationerna placerades på utkanten av ytan. När stationerna placerades på utkanten av ytan, ökade noggrannheten och precisionen av att lägga till ytterligare kalibreringspunkter, till skillnad från placeringen mellan kalibreringspunkterna.  Nästa fas, efter ett lyckat test på kort avstånd, är att testa på större avstånd för att undersöka om detta kan vara ett användbart vektyg inom utsättning. Ytterliggare förbättringar i kalibrerings- och utmärkningsprocessen kan göras i framtida iterationer för att uppnå en bättre prestanda.

This thesis covers the design, construction and programming of an automated tic-tac-toe game with robotic control and image processing. Research shows that robotic systems, over time, have transitioned from manufacturing tools to service tools with a large focus on human interaction, a central aspect- of this project. The research questions of the project are centered around the use of inverse kinematics and difficulties with using color recognition to identify player moves. Furthermore, a theoretical analysis of forward and inverse kinematics, image processing, the minimax algorithm and electrical components is presented. The prototype was developed using a Raspberry Pi, servo motors and a camera module to identify player moves. Multiple tests with regards to speed, accuracy and reliability were performed to evaluate the performance of the prototype. The accuracy tests showed minor positional deviations in the movement of the prototype. Additionally, the tests of the image processing algorithm showed that lighting is important to attain reliable color recognition. The project resulted in a fully functional prototype that enables a game of tic-tac-toe to be played against an automated opponent. Potential future work includes an improved design, more efficient methods to determine the optimal move and alternative image processing algorithms. / Detta arbete omfattar design, konstruktion och programmering av ett automatiserat tre-i-rad spel med robotstyrning och bildbehandling. Forskning visar att robotsystem med tiden har övergått från tillverkningsverktyg till hjälpmedel med ett stort fokus på mänsklig interaktion, en central aspekt i detta projekt. Forskningsfrågorna som behandlas i projektet innefattar användning av inverterad kinematik och svårigheter med att använda färgigenkänning för att identifiera spelardrag. Dessutom utförs en teoretisk analys av framåt- och inverterad kinematik, bildbehandling, minimax algoritmen och elektriska komponenter. Prototypen utvecklades med hjälp av en Raspberry Pi, servomotorer samt en kameramodul för att identifiera spelardrag. Flertalet tester kring hastighet, noggranhet och pålitlighet genomfördes för att utvärdera prototypens prestanda. Noggranhetstesterna visade på små positionavvikelser i prototypens rörelse. Testerna av bildbehandlingalgoritmen indikerade att belysning är en viktig aspekt för att uppnå en tillförlitlig färgigenkänning. Projektet resulterade i en fullt fungerande prototyp som gör det möjligt att spela tre-i-rad mot en automatiserad motståndare. Potentiella framtida förbättringar inkluderar en förbättrad design, effektivare metoder för att bestämma optimala spelardrag samt alternativa bildbehandlingsalgoritmer.

In today’s fast-paced society, there is a high demand for faster and more effective ways of dealing with chores and other time-consuming activities, but while appliances like washing machines and dishwashers have become standard use, there has been limited progress in making the tedious task of folding clothes easier. This bachelor's thesis project in Mechatronics at KTH Royal Institute of Technology details the design, construction and performance of a motorized automatic shirt folding machine that can fold both T-shirts and long-sleeve shirts. The machine executes folds by operating eight different flaps in a certain sequence. It can autonomously detect if the shirt placed by the user is a T-shirt or a long-sleeve and then execute the folding sequence accordingly. The machine was tested against manual folding performed by three different people. It was concluded that, although the machine was slower at folding a set of 10 T-shirts and 10 thinner long-sleeves by 1.93 and 1.14 seconds respectively, it had greater folding precision and reliability. It also had repeatability issues and succeeded in folding only 21/30 long-sleeve shirts; a success rate of 70%. The performance of the machine could, for instance, be improved by adjusting the dimensions of the flaps to optimize crease positioning. Upgrading to higher torque servo motors is another viable approach. Additionally, exchanging the manually cut D-shafts, which operate two of the flaps, to pre-manufactured D-shafts can effectively reduce play between shafts and couplings. / I dagens snabba samhälle finns det en stor efterfrågan för snabbare och mer effektiva sätt att göra sina sysslor och andra tidskrävande aktiviteter. Medan apparater som tvättmaskiner och diskmaskiner har blivit standard i det moderna hemmet har det knappt utvecklats produkter för att göra den tråkiga uppgiften av att vika kläder lättare. Detta kandidatarbete inom mekatronik på Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) beskriver designen, konstruktionen och prestandan hos en motoriserad automatisk tröjvikningsmaskin som kan vika både T-shirts och långärmade tröjor. Maskinen utför vikningen genom att använda åtta olika vingar i en viss sekvens. Den kan autonomt upptäcka om tröjan som användaren har placerat är en T-shirt eller en långärmad tröja och sedan utföra vikningen enligt den programmerade sekvensen. Maskinen testades mot manuell vikning utförd av tre olika personer. Det konstaterades att, även om maskinen var långsammare vid vikning av en uppsättning 10 T-shirts och 10 tunna långärmade tröjor med 1,93 respektive 1,14 sekunder, hade den större precision och tillförlitlighet jämfört med manuell vikning. Den hade dock problem med repeterbarhet och lyckades bara vika 21 av 30 långärmade tröjor; en framgång på 70%. Maskinens prestanda skulle exempelvis kunna förbättras genom att justera dimensionerna på vingarna för att optimera veckpositioneringen. En annan möjlig lösning är att uppgradera till servomotorer med högre vridmoment. Vidare finns möjligheten att byta ut de manuellt skurna D-axlar, som driver två av vingarna, till förproducerade D-axlar som effektivt kan minska spel mellan axlarna och kopplingarna.