Fimp-bot : Robot for collection of cigarette butts

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