This thesis will cover the entirety of the development process of Skara Skyddsängels virtual reality test platform. The platform means to support their efforts in creating a lighting drone service that assists pedestrians and cyclists in areas lacking proper lighting infrastructure while at the same time promoting sustainable modes of transportation. Unreal Engine 4 was used since it provides all the tools needed in order to create the desired product. All changeable parameters requested by the supervisor are fully implemented, such as drone altitude, light angle, and light intensity. Beyond the required parameters, some additional miscellaneous features, such as ambient sound, are also implemented to increase the immersion further. The result is a functioning test platform with an environment resembling a rural road in Skara that can assist the Skara Skyddsängel project in accelerating its testing. / Denna kandidatrapport handlar om den kompletta utvecklingsprocessen för Skara Skyddsängels virtual reality testplatform. Denna plattform skapas för att assistera Skara Skyddsängel i deras arbete att utveckla och utvärdera belysningsdrönare för fotgängare och cyklister i områden där traditionell belysningsinfrastruktur inte är lönsam. Genom att erbjuda alternativ infrastuktur strävar projektet mot en ökad användning av mer miljövänliga transportmedel. Samtliga av projektledarens krav är implementerade, såsom till exempel drönarhöjd, ljusvinkel och ljusintensitet. Dessutom finns några övriga funktioner implementerade, så som ljud från omgivningen för att göra miljön mer verklighetstrogen. Den slutgiltliga produkten är en fungerade testplatform med en miljö som efterliknar en väg på landsbygden utanför Skara. Denna plattform kommer hjälpa Skara Skyddsängel i att göra tester för att hitta optimala drönarinställningar / Skara Skyddsängel

Through the electrification of bicycles, the implementation of new active and passive safety systems becomes possible. Examples for such systems are bicycle ABS, TU Delft - Fall Prevention Bicycle, Bosch Help Connect (eCall System for bicycles), airbag helmets and many others. One of the main difficulties in developing and testing such safety systems is, that test riders should not be exposed to high risks when testing early prototypes. Thus, an automated or remote-controlled test platform for the analysis of bicycle dynamics and for testing of newly developed safety systems could boost the development of such systems and make it safer. The main difficulty when developing such a test platform, which has been addressed in this work, is stabilizing it at low speeds (1.5 m/s - 4.5 m/s) and being capable of tracking a desired yaw rate, only using a steer actuator. In the following, the development of such a test platform is described and first experimental results are presented.

This thesis project has been conducted during a five-month research exchange visit to the Space Structure Dynamics and Control research group at University College Dublin. This report presents the design, development, and validation of a nanosatellite attitude control testbed. The testbed was designed to replicate the microgravity conditions of space by utilising an air bearing, enabling single-axis rotational motion for a 1U CubeSat-sized nanosatellite. The novel aspect of this research is the inclusion of two-degree-of-freedom, lumped-mass flexible appendages on either side of the nanosatellite, emulating a lightweight, flexible space structure. These flexible appendages were designed based on the stiffness characteristics of a deployable CubeSat solar array system found in existing literature, with exaggerated motion to amplify the measurable effects of various control approaches. The central focus of this project was the development of an avionics stack closely resembling CubeSat attitude control boards. The stack uses an STM32 microcontroller as the primary attitude control computer, and a suite of off the shelf breakout boards for sensors and wireless telemetry systems. Power, serial and I2C buses connect the attitude control board and the onboard computer board. A reaction wheel actuator controls the Euler heading attitude. The testbed was designed as an experimental platform for validating control algorithms developed through a model-based approach. Integration with the Simulink Embedded Coder toolbox allows for the compilation of Simulink models into C code, facilitating direct execution on the testbed. The testbed’s physical construction involves 3D printed ABS components, with the inclusion of load cells to measure disturbance torques from the excited flexible appendages. Results from validation experiments show that a simple PID controller causes significant excitation in the flexible appendages during a slew manoeuvre. However, the introduction of an input shaped attitude profile tailored to the natural frequency of the appendages successfully reduced the measured appendage excitation by 50%. Conversely, the force impedance wave based control approach did not show a reduction in appendage excitation, but shows promise for further developments in future work. In conclusion, the testbed has successfully achieved its predefined project objectives, albeit requiring further refinement, particularly in the telemetry down-link system. It is recommended that future work focuses on enhancement of the telemetry system, and validation of a model based approach to controller design. / Detta examensarbete har utförts under ett fem månaders forskningsutbyte vid forskningsgruppen Space Structure Dynamics and Control vid University College Dublin. Denna rapport presenterar design, utveckling och validering av en testbädd för attitydstyrning av en nanosatellit. Testbädden utformades för att efterlikna mikrogravitationsförhållandena i rymden genom att använda ett luftbärande lager, vilket möjliggör rotationsrörelse kring en axel för en nanosatellit av storleken 1U CubeSat. En unik aspekt av detta arbete är inkluderingen av två-frihet-graders, sammansatta flexibla påhängen på vardera sidan av nanosatelliten, vilket efterliknar en lätt, flexibel rymdstruktur. Dessa flexibla påhängen utformades med utgångspunkt från styvhetsegenskaperna hos ett utskjutbart CubeSat-solcellssystem som finns i befintlig litteratur, med överdriven rörelse för att förstärka de mätbara effekterna av olika styrmetoder. Det centrala fokuset för detta projekt var utvecklingen av en avionikstack som nära liknar CubeSat-attitydregleringkort. Stacken använder en STM32-mikrokontroller som primär dator för attitydkontroll och ett urval färdiga breakout-kort för sensorer och trådlös telemetri. Strömförsörjning, serie- och I2C-bussar ansluter attitydregleringkortet och omborddatorn med en reaktionshjulsaktuator som styr Euler-attityd. Testbädden utformades som en experimentell plattform för att validera styralgoritmer som utvecklats med hjälp av en modellbaserad metod. Integration med Simulink Embedded Coder möjliggör kompilering av Simulink-modeller till C-kod, vilket underlättar direkt exekvering på testbädden. Testbäddens fysiska konstruktion innefattar 3D-utskrivna ABS-komponenter med inkludering av lastceller för att mäta störningsmoment från de exciterade flexibla påhängen. Resultaten från valideringsexperiment visar att en enkel PID-regulator orsakar betydande excitation i de flexibla påhängena under en vridningsmanöver. Dock lyckades en input-formad attitydprofil som anpassats till de flexibla påhängenas naturliga frekvens framgångsrikt minska den uppmätta excitationen med 50%. Omvänt visade den kraftimpedansvågbaserade styrmetoden inte någon minskning i excitation, men visar potential för vidare utvecklingar i framtida arbete. Sammanfattningsvis har testbädden framgångsrikt uppnått sina fördefinierade projektmål, om än med behov av ytterligare förfining, särskilt i telemetrisystemet. Det rekommenderas att framtida arbete fokuserar på förbättring av telemetrisystemet och validering av en modellbaserad ansats till styrdesign.