This report is the final report for the FPGA accelerated PID controller, part of the Distributed Control Systems project. This project runs within the Lectoraat Robotics and High Tech Mechatronics of Fontys Hogeschool Engineering Eindhoven. The Lectoraat has the goal to develop applicable knowledge to support education and industry. This knowledge is acquired with projects run in conjunction with the industry. The report will go into detail for the software designed for this project, not the hardware design. This report is intended for follow up students working on the Distributed Control Systems project. Within this report the assumption is made that the reader is at least familiar with the terms EtherCAT, FPGA, Linux and PID controllers. However for each part a small basic introduction is included. For readers looking for the accomplishments in this project, the results are in chapter six. Following are short descriptions of the chapters in this report. The first chapter will give a short introduction to the project. It talks about why the project was conceived, where the project was done and what the expected end result is. The second chapter, the problem definition, talks about how the project has been defined, what is included and what is not and how the customer expects the final product to function and look like. The third chapter details the methodology used during this project. All the research preformed for this project will be described in the forth chapter. This chapter goes into the research into the Xilinx Zynq 7000 chip, Beckhoff's EtherCAT system, how the Serial Peripheral Interface works and how a PID controller functions. Following in chapter five the design is expanded upon. First the toolchain for building for the Zynq chip is explained. This is followed by and explanation of the different software parts that have been designed. Finally chapters six and seven provide the results and the conclusions and recommendations for this project.
This study aimed (1) to examine the contribution of robot ZORA in achieving therapeutic and educational goals in rehabilitation and special education for children with severe physical disabilities, and (2) to discover the roles professionals attribute to robot ZORA when it is used in robot-based play interventions in rehabilitation and special education for children with severe physical disabilities. A multi-centre mixed methods study was conducted among children with severe physical disabilities in two centres for rehabilitation and one school for special education. The participating children played with robot ZORA six times during a period of 6 weeks, in individual or group sessions. Quantitative data were gathered about the contribution of ZORA in reaching individual goals for all of the participating children, using the Individually Prioritized Problem Assessment (IPPA). Playfulness was measured with a visual analogue scale (0–10) and children could indicate whether they liked the sessions using a scale consisting of smileys. Video-stimulated recall interviews were used to collect qualitative data about the different roles of ZORA. In total, 33 children and 12 professionals participated in the study. The results of the IPPA showed a significant contribution of ZORA to the achievement of (children’s) individual goals. The data gathered using the IPPA during the ZORA-based interventions showed that the largest contributions of robot ZORA lie in the domains of movement skills and communication skills. Playfulness of the sessions was 7.5 on average and 93% of the sessions were evaluated as ‘enjoyable’ by the children. Overall, ZORA could positively contribute to the achievement of individual goals for children with severe physical disabilities. According to the participating professionals the most promising roles in which robot ZORA can be used are motivator, rewarder or instructor.
Maintaining the child-robot relationship after a significant break, such as a holiday, is an important step for developing sustainable social robots for education. We ran a four-session user study (n = 113 children) that included a nine-month break between the third and fourth session. During the study, participants practiced math with the help of a social robot math tutor. We found that social personalization is an effective strategy to better sustain the child-robot relationship than the absence of social personalization. To become reacquainted after the long break, the robot summarizes a few pieces of information it had stored about the child. This gives children a feeling of being remembered, which is a key contributor to the effectiveness of social personalization. Enabling the robot to refer to information previously shared by the child is another key contributor to social personalization. Conditional for its effectiveness, however, is that children notice these memory references. Finally, although we found that children's interest in the tutoring content is related to relationship formation, personalizing the topics did not lead to more interest in the content. It seems likely that not all of the memory information that was used to personalize the content was up-to-date or socially relevant.
MULTIFILE
De glastuinbouw in Nederland is wereldwijd toonaangevend en loopt voorop in automatisering en data-gedreven bedrijfsvoering. Voor de data-gedreven teelt wordt, naast het monitoren van de kas-parameters ook het monitoren van gewasparameters steeds meer gevraagd. De sector is daarbij vooral geïnteresseerd in niet-destructieve, contactloze en persoonsonafhankelijk monitoring van gewassen. Optische sensortechnologie, zoals spectrale afbeeldingstechnologie, kan veel waardevolle informatie opleveren over de staat van een gewas of vrucht, bijvoorbeeld over het suikergehalte, maar ook de aanwezigheid van plantziektes of insecten. Echter is dit vaak een te kostbare oplossing voor zowel de technologiebedrijven die oplossingen leveren als voor de telers zelf. In dit project onderzoeken wij de mogelijkheid om spectrale beeldvorming tegen lagere kosten te realiseren. Het beoogde resultaat is een prototype van een instrument dat tegen lage kosten met spectrale beeldvorming een of meerdere gewaseigenschappen kan kwantificeren. Realisatie van dit prototype heeft een sterke Fotonica-component (expertise Haagse Hogeschool) maakt gebruik van Machine Learning (expertise perClass) en is bedoeld voor toepassing op scout robots in de glastuinbouw (expertise Mythronics). Een betaalbare oplossing betekent in potentie voor de teler een betere controle over kwaliteit van het gewas en automatisering voor detectie van ziekte-uitbraken. Bij een succesvol prototype kan deze innovatie leiden tot betere voedselkwaliteit en minder verspilling in de glastuinbouw.
Inleiding en praktijkvraag De groeiende wereldbevolking gecombineerd met de klimaatverandering zorgt voor een de noodzaak tot een duurzame voedselvoorziening (KIA missie Landbouw, voedsel & water). Een significante reductie van gewasbestrijdingsmiddelen is daarbinnen een belangrijke doelstelling. Robotica maakt als technologie motor van de precisielandbouw plant specifieke precisie-bestrijding mogelijk. Het projectconsortium onderzoekt een semiautonoom samenwerkend grond-luchtrobot platform voor de precisielandbouw. Projectdoelstelling De doelstelling van het project AGRobot Platform is dan ook: “Onderzoek de mogelijkheden van een semi-autonoom samenwerkend grond-lucht robotplatform voor de precisielandbouw”. De hoofddoelstelling wordt binnen dit project beantwoordt door de deliverables uit de volgende subdoelstellingen: 1. Case studie onderzoek naar de mogelijke voordelen van het grond-luchtrobotplatform 2. Onderzoek naar de benodigde technologieën voor een grond-luchtrobotplatform 3. Ontwikkelen van een eerste (mogelijk case-specifieke) demonstrator 4. Ontwikkelen van (nieuwe) samenwerkingsvormen. Vraagsturing & Netwerkvorming Riwo Engineering is een industriële automatiseeerder die met zijn grondrobots en control-besturingssytemen actief is in de veeteelt. DRONEXpert gebruikt hyperspectrale camera’s onder drones voor het bemeten van gewassen. Saxion mechatronica onderzoekt met de onderzoekslijn unmanned robotic systems hoe de nieuwste robotica technologieën systemen mogelijk maakt voor ongestructureerde omgevingen. De partners bezitten gezamenlijk een enorm netwerk (TValley, Space53, euRobotics) en klanten om via de case studies de kansen te achterhalen en te realiseren. Innovatie Nergens ter wereld is een samenwerkend grond-luchtrobot platform actief in de precisielandbouw. Voor OostNederland, met naast veel robotica kennis ook veel Agro-kennis, zal het project letterlijk de KIEM zijn voor nieuwe projecten waaruit de valorisatie kansen richting heel Europa gaan. Activiteitenplan & Projectorganisatie Het project wordt geleid door de lector Dr. Ir. D.A.Bekke en uitgevoerd door Abeje Mersha en Mark Reiling samen met het deelnemend MKB. Het project bestaat uit 4 werkpakketten die achtereenvolgens antwoordt geven op de gestelde subdoelstellingen. Aan elk werkpakket zijn deliverables gekoppeld.
In de schoonmaakbranche is de werkdruk hoog . Hierdoor worden gebouwen dagelijks niet goed genoeg schoongemaakt. Er heerst krapte op de arbeidsmarkt. Schoonmaakwerk is vooral handmatig werk en is ook zwaar werk. De schoonmaakbranche is dringend op zoek naar technologische oplossingen die het werk in de toekomst kunnen verlichten. Eén van die technologische oplossingen is de introductie van schoonmaakrobots , die op dit moment mondjesmaat op de markt worden gebracht. Schoonmaakorganisaties weten nog niet goed hoe deze robots efficiënt in te zetten, het vergt nog veel tijd om ze te kunnen gebruiken en schoonmaakmedewerkers zijn terughoudend om ermee te werken. Het project Assisted Cleaning Robots (ACR) richt zich op de volgende onderzoeksvraag: “hoe integreer je robottechnologie in het werkproces in de schoonmaakbranche, zodat een robot enerzijds zo optimaal mogelijk het werkproces ondersteunt, en anderzijds zo optimaal mogelijk met de mens samenwerkt.” Wat hierin optimaal is en hoe dit gemeten kan worden, is onderdeel van het onderzoek en is afhankelijk van de technologische mogelijkheden, de mensen die er mee werken, en de werkomgeving. In dit project werken Fontys Hogeschool Engineering, Fontys Hogeschool Techniek & Logistiek en de Haagse Hogeschool samen met schoonmaakorganisaties CSU en Hectas en andere bedrijven (toeleveranciers van schoonmaakrobots als ontwikkelaars), nationaal samenwerkingsverband Holland Robotics en brancheorganisatie Schoonmakend Nederland. Dit project kent een looptijd van twee jaar en gaat van start op 1 november 2021. In dit project worden nieuwe schoonmaakprocessen gedefinieerd en wordt op basis van deze processen technologie ontwikkeld (waar doorgaans eerst een nieuw product wordt ontwikkeld en daarna pas gekeken naar hoe dit product in te zetten). In dit project staat de mens die met de technologie in het proces moet gaan werken centraal. De technologie en het proces worden gevalideerd middels praktijktests met de betrokken schoonmaakorganisaties, op representatieve locaties. Hieruit worden lessen getrokken voor verbeteringen.
