1 of 59

7 of 59

Analýza triboelektrického jevu pro vývoj tištěných senzorů

Aditivní technologie umožňují multimateriálový tisk, který lze z hlediska funkčnosti využít nejen pro optimalizaci mechanické konstrukce, ale lze i integrovat senzorické prvky, které v případě triboelektrického kontaktu uvolňují elektrický náboj, který je úměrný silovému působení v kontaktu vytištěné součásti.

V rámci vývoje na pracovišti je podán projekt základního výzkumu s Univerzitou Tomáše Bati a Univerzitou Rijeka, který bude řešit možnosti tisku takto koncipovaných senzorů.

Cílem práce je analýza materiálů a návrh konstrukce senzorické části vhodné pro tisk.

doc. Ing. Zdeněk Hadaš, Ph.D.

8 of 59

Vývoj vláknového piezoelektrického senzoru

Práce je zaměřena na rešerši aplikací piezoelektrických senzorů založených na piezoelektrických vláknech, tzv. Active fibre composites (AFC) a dále na vlastní vývoj cenově dostupného elektromechanického senzoru. V práci bude vytvořen jednoduchý model senzoru a na základě sestavení a experimentálního ověření bude analyzována a verifikována jeho elektromechanická odezva. Dle vlastního návrhu konstrukce senzoru je důležité najít vhodné metody kontaktování senzoru pro potřeby polarizace a snímání odezvy.

doc. Ing. Zdeněk Hadaš, Ph.D.

9 of 59

Analýza technologií pro „chytrá ložiska“ z pohledu monitorování zátěže

V kritických aplikacích, především energetice a letectví, je současný vývoj zaměřen na metody prediktivní údržby založené na monitorování stavu zařízení. U rotačních strojů to znamená monitorovat i stav a zatížení ložisek. Zde se nabízí elegantní řešení v podobě integrace „chytrých ložisek“ a zapojení do řetězce metod Průmyslu 4.0.

Možností přístupu k vývoji a aplikací chytrých ložisek je velké množství. Práce bude analyzovat jednotlivé směry vývoje a zaměří se především na ložiska s integrovanou piezoelektrickou vrstvou.

doc. Ing. Zdeněk Hadaš, Ph.D.

10 of 59

Automatické řízení mikroklimatu s použitím Arduina

Návrh a realizace modelu miniskleníku, který bude automaticky kontrolovat a udržovat potřebné podmínky mikroklimatu

Cíle:

▪Stručné obeznámení s tématikou miniskleníků, microgreens a sukulentů

▪Podrobný popis funkčnosti modelu miniskleníku s automatickou kontrolou mikroklimatu pomocí Arduina

(Miniskleník by měl poskytovat vhodné podmínky pro pěstování ve dvou režimech, co se týče vlhkosti, teploty a světla)

▪Představení dostupných komerčních modelů zajišťujících stejné funkce jako navrhovaný model

▪Stručné seznámení s Arduinem a vytvoření programu zajišťujícího navržené funkce

▪Výběr potřebných komponent pro sestavení modelu

▪Návrh a realizace modelu minisleníku

▪Vyhodnocení funkčnosti modelu a srovnání s komerčními modely

Mgr. Monika Dosoudilová, Ph.D.

dosoudilova@fme.vutbr.cz

11 of 59

Konstrukce specializované váhy pro přípravu kávy

Petr Šoustek

soustek@fme.vutbr.cz

Pro správnou přípravu výběrové filtrované či espresso kávy je užitečné použít baristickou váhu. Mezi hlavní požadavky kladené na takovouto váhu patří vysoká přesnost, citlivost a rychlá reakce na změny hmotnosti a další řada vlastností.

Provedení rešeršní studie dostupných řešení a konstrukcí.
Seznámení se s vývojem pro vybranou platformu.
Návrh a realizace pokročilé váhy pomocí zvolené platformy.
Ověření funkčnosti Vámi realizované váhy.

12 of 59

Moderní software pro sazbu textu

Petr Šoustek

soustek@fme.vutbr.cz

LaTex je standard pro precizní sazbu textu v akademické sféře. V poslední době vznikla celá řada software pro sazbu textu, které se mu snaží konkurovat nebo tvoří jeho jednodušší alternativu. Bakalářská práce se proto bude zabývat moderním software pro sazbu textu jako je například SILE, reStructuredText, Markdown, Typst, porovnáním jejich schopností a vlastností. V praktické části bude vytvořena šablona pro vybranou úlohu.

Provedení rešeršní studie software pro sazbu dokumentů.
Vytvoření šablony pro vybranou úlohu.
Vytvoření dokumentace.

13 of 59

Návrh senzorického systému pro měření zatížení vozovky při průjezdu vozidla

Měření zatížení vozovek při průjezdu vozidel je klíčovým prvkem pro správu a údržbu dopravní infrastruktury. Zatížení vozovky má významný vliv na její stav, přičemž vozidla různých velikostí a hmotností vyvíjejí různé úrovně stresu na povrch komunikace. Nedodržení maximálních přípustných hmotností vozidel může vést k předčasnému poškození povrchu či podloží vozovky a omezit její provozuschopnost. Aktuálně lze hmotnost vozidel změřit pouze na speciálních váhách, které jsou zpravidla umístěny ve vymezených oblastech, např. v průmyslových areálech, nikoli však v běžné síti komunikací. Není tedy možné říci, kolik vozidel a o jaké hmotnosti projíždí daným úsekem. Integrace senzorických systémů do povrchu komunikace by umožnila dlouhodobé průběžné měření při běžném provozu a zhodnocení počtu průjezdů a zatížení během celé živostnosti komunikace, což by výrazně přispělo k prevenci předčasného poškození a zvýšení životnosti silnic proaktivním přístupem k jejich údržbě. Tato práce se bude zabývat návrhem takového senzorického systému, a to ve spolupráci s Centrem dopravního výzkumu.

Ing. Filip Kšica, Ph.D.

Cíle:

• Rešerše aktuálních přístupů k monitorování zatížení vozovek při provozu a zhodnocení následků při přetížení.

• Návrh senzorického systému pro měření zatížení vozovek integrovatelného do stávajících a nových vozovek.

• Návrh a případná realizace experimentu v laboratorních podmínkách pro ověření funkcionality navrženého systému.

14 of 59

Analýza vibrací při provozu FDM 3D tiskárny

V posledních několika letech zažil 3D tisk velký rozvoj, přičemž především právě FDM tiskárny pronikly nejen do průmyslu, ale nachází využití i v našem každodenním životě. Díky tomu se dříve nákladná a široké veřejnosti nepřístupná zařízení stala cenově dostupnými a nyní lze na trhu vidět zařízení začínající od velmi levných hobby zařízení až po velmi nákladné zařízení pro průmyslové aplikace. Právě oblast hobby skýtá velmi široké spektrum výrobců a typů zařízení, u kterých jsou často zásadní konstrukční kompromisy ovlivňující kvalitu tisku a komfort při provozu. Cílem této práce je analyzovat vznik a šíření vibrací při běžném provozu FDM tiskárny a navrhnout možné úpravy či opatření pro jejich snížení.

Ing. Filip Kšica, Ph.D.

Cíle:

• Rešerše dostupných metod pro měření a vyhodnocení mechanických vibrací a tvorbu dynamických výpočtových modelů konstrukce 3D tiskárny.

• Sestavení výpočtového modelu zvolené 3D tiskárny pro potřeby určení její dynamické odezvy a jeho využití pro vhodné rozmístění senzorů pro měření vibrací na reálném zařízení.

• Realizace experimentu pro měření vibrací během provozu tiskárny.

• Konfrontace výsledků, srovnání měřené a simulované odezvy a formulace možných opatření pro snížení vibrací během provozu tiskárny.

15 of 59

Návrh zařízení pro testování bistabilních auxetických struktur

Bistabilní auxetické struktury jsou specifický typ materiálu kombinující auxetičnost, tj. schopnost při natahování expandovat do stran (mají negativní Poissonův poměr), a bistabilitu, tj. schopnost zaujímat jednu ze dvou stabilních konfigurací bez potřeby dodatečné energie k udržení této polohy. Tyto vlastnosti jsou v kontrastu s konvenčními materiály nestandartní, což je často využíváno například pro energeticky úsporné mechanismy, morfovatelné struktury, senzory, aktuátory, chytré textilií či inovativních stavební konstrukce. Unikátní vlastnosti však komplikují možnosti testování s cílem určit materiálové vlastnosti a chování při daném typu zatížení. Tato práce se bude zabývat návrhem a výrobou zařízení, které by bylo schopné kontrolovaným způsobem tyto struktury zatěžovat a zároveň měřit její charakteristické parametry, například sílu potřebnou k přechodu mezi stabilními stavy či prodloužení v charakteristických směrech.

Ing. Filip Kšica, Ph.D.

Cíle:

• Rešerše základních typů bistabilních auxetických struktur, mechanismu změny tvaru a jejich využití.

• Provést návrh a následně vyrobit zařízení schopné kontrolovaným způsobem zatěžovat vybrané typy bistabilních auxetických struktur s cílem určit jejich mechanické vlastnosti, energii nutnou k přechodu mezi stabilními stavy a další charakteristické parametry.

• Vytvořit jednoduché uživatelské rozhraní k ovládání testovacího přípravku.

• Demonstrovat funkcionalitu zařízení pro vybrané vzorky struktur.

16 of 59

Využití metod umělé inteligence pro klasifikaci vlaků na základě měření vibrací

V rámci řešených projektů probíhá na pracovišti vývoj IoT senzorických systémů a metod pro zpracování vibrací měřených v kolejišti, přičemž je kladen důraz na zvýšení bezpečnosti železničního provozu, snížení provozních nákladů a prediktivní údržbu kritických komponent. Tato úloha zahrnuje analýzu rozsáhlého množství dat generovaných během jízdy vlaků. Signály vibrací, které odrážejí stav nejen kolejiště, ale i samotných vlaků, jsou ovlivněny faktory jako hmotnost vlaku, rychlost, typ podvozku a stav kolejí. Klíčové je mít přístup k metadatům o projíždějících vlacích, jako jsou jejich typ, počet náprav, pozice lokomotivy a další specifikace. Tradiční manuální klasifikace těchto dat je časově náročná a neefektivní pro dlouhodobá automatizovaná měření. Využití metod umělé inteligence, včetně strojového učení a neuronových sítí, umožňuje automatizovanou analýzu a přesnou klasifikaci vlakových souprav, což by přineslo značné výhody v dalším vývoji a optimalizaci metod prediktivní údržby v železniční dopravě.

Ing. Filip Kšica, Ph.D.

Cíle:

• Rešerše možných přístupů ke klasifikaci vlaků s využitím měření vibrací či jiných fyzikálních veličin.

• Výběr vhodných metod umělé inteligence, formulace vhodných metrik signálu a tvorba trénovacího datasetu.

• Implementace zvolených metod umělé inteligence, provedení klasifikace vlaků a vytvoření provozních metadat pro poskytnuté reálně změřené datasety a zhodnocení zvolených přístupů.

17 of 59

Výroba a testování senzorů vyrobených 3D tiskem

Technologie 3D tisku se v posledních letech prosadila v řadě průmyslových odvětví a s rozvojem pokročilých materiálů, jako například elektricky vodivých kompozitů, umožňuje efektivní výrobu nákladově dostupných senzorů pro specifické aplikace. Díky vysoké rychlosti výroby a nízkým pořizovacím nákladům lze navrhnout alternativy k současným komerčně využívaným senzorům, včetně kapacitních senzorů či tenzometrů. Mezi hlavní výhody patří možnost snadné integrace těchto senzorů přímo do struktur vytvořených aditivní technologií již během výrobního procesu. Cílem této práce je analyzovat potenciál těchto senzorů, navrhnout jejich konstrukci, realizovat výrobu a provést testování za účelem porovnání jejich odezvy s konvenčními senzorovými systémy.

Ing. Filip Kšica, Ph.D.

Cíle:

• Rešerše aktuálních možností 3D tisku senzorů založených na různých fyzikálních principech.

• Provést návrh a výrobu senzorů vyrobitelných pomocí 3D tisku a zhodnocení možností implementace do 3D tištěných struktur.

• Otestovat základní parametry těchto senzorů a provést srovnání s aktuálně dostupnými konvenčními senzory.

18 of 59

Vlastnosti elektrických pohonů používaných ve strojírenské praxi

Pohon je označení pro soubor všech prostředků zajišťujících pohyb nějakého strojního mechanizmu za pomocí elektrické energie s využitím elektrického motoru. V současné době se již jedná o označení poměrně složité struktury, a to jak z hlediska části výkonové, kam patří především oblast různých a dnes poměrně propracovaných motorů, tak i z hlediska řízení.

Předkládaná bakalářská práce je zaměřena na zpracování rešerše z oblasti elektrických pohonů dle stanovených cílů.

Cíle, kterých má být dosaženo:

Definujte z dnešního hlediska pojem elektrický pohon a tento popište blokovým schématem. Jednotlivé bloky charakterizujte.
Rozeberte mechanické a elektrické vlastnosti elektrických pohonů.
Popište vlastnosti základních motorů, které nacházejí uplatnění v elektrických pohonech.
Zaměřte se také na moderní motory a pohony, jejich konstrukci, vlastnosti, řízení.

�

doc. Ing. Miloš Hammer, CSc.

hammer@fme.vutbr.cz

19 of 59

Moderní přístupy k údržbě v technické praxi

Údržba technických systémů je soubor činností, které mají zajistit jejich provozuschopný stav a v případě poruch musí být tento stav

rychle obnoven. Údržba má bohatou historii, během níž prodělala značný vývoj. Od řešení technologie údržby jednotlivých zařízení

se v současné době údržba posunula do rozvoje nových moderních přístupů, které mají za cíl přinášet firmám zisk a prosperitu.

Cíle, kterých má být dosaženo:

Rozeberte definici údržby, její rozdělení a popište jednotlivé generace údržby.
Zaměřte se na moderní přístupy k údržbě. Tyto stručně popište.
Z moderních přístupů k údržbě se soustřeďte na komplexní (totální) produktivní údržbu (TPM) jakožto moderní způsob organizace a řízení údržby technických zařízení (strojů) v rámci firmy.
Údržbu TPM popište z hlediska filosofie, hodnocení celkové efektivnosti strojů, programu a přínosů implementace do firem.
Kromě TPM také rozeberte i další moderní vybrané přístupy k údržbě, tyto popište.

doc.Ing. Miloš Hammer, CSc.

hammer@fme.vutbr.cz

20 of 59

On-line systémy pro monitorování a hodnocení vibrací

Důležitou součástí průmyslové praxe je technická diagnostika, která slouží k posouzení stavu strojů a zařízení. K tomuto existuje značné množství diagnostických systémů a metod. Bakalářská práce si klade za cíl zpracovat rešerši používaných moderních diagnostických systémů se zaměřením na systémy on-line, které jsou určené k monitorování a hodnocení vibrací.

Cíle práce:

Popište současný stav technické diagnostiky.
Zaměřte se na vibrodiagnostiku a porovnejte on-line a off-line diagnostické systémy.
Zpracujte rešerši zaměřenou na aktuálně dostupné on-line systémy a detailněji některé popište.
Porovnejte vybrané zástupce z ekonomického hlediska.
Formulujte závěry vzhledem k technické praxi.

Ing. et Ing. Alena Hájková

21 of 59

Údržba v průmyslu 4.0

Průmysl 4.0 sebou nese řadu výzev a jelikož je údržba jeho nedílnou součástí, musí odpovídat na jeho rostoucí požadavky. K inovaci údržby existuje celá řada přístupů a nástrojů. Hlavním cílem bakalářské práce je vytvoření důkladné rešerše zaměřené na aktuální přístupy k údržbě, včetně části věnované rizikům při jejich zavádění v technické praxi.

Cíle práce:

Vypracujte rešerši se zaměřením na údržbu a její vývoj v čase.
Popište aktuálních přístupů k zajištění údržby v technické praxi.
Rozeberte možná rizika při zavádění nových metod údržby a navrhněte opatření.
Formulujte závěry.

Ing. et Ing. Alena Hájková

22 of 59

Moderní diagnostický systém pro analýzu vibrací

V současné době je technická diagnostika neoddělitelnou součástí průmyslové praxe. Jednou z nejčastěji využívaných metod je vibrodiagnostika, která popisuje stav technického zařízení na základě vibrací. S rozvojem informačních technologií je spojen i vznik nových přístupů k monitorování a hodnocení vibrací. Bakalářská práce si klade za cíl zpracovat rešerši používaných moderních diagnostických systémů a detailněji popsat konkrétní model monitorovacího systému SIPLUS CMS od firmy Siemens určený pro analýzu a hodnocení vibrací.

Cíle práce:

Popište současný stav technické diagnostiky se zaměřením na vibrodiagnostiku.
Vypracujte rešerši zaměřenou na analýzu vibrací pomocí on-line systémů.
Soustřeďte se na popis modelu systému SIPLUS CMS 1200 od firmy Siemens. Tento doplňte o další zařízení a vytvořte blokové schéma monitorovacího řetězce. Tento rozeberte z hlediska hardwaru a softwaru.
V závěru prezentujte výsledky a doporučení pro praxi.

Ing. et Ing. Alena Hájková

23 of 59

Použití diagnostických metod z pohledu rizik

Problematika rizik je z dnešního pohledu značně aktuální a řeší se v různých oblastech. Technická diagnostika není výjimkou, jelikož obsahuje velké množství různých metod a postupů a neexistuje univerzální návod na odhalení všech možných problémů. Hlavním cílem práce je vytvoření uceleného přehledu dané problematiky včetně rizik plynoucích z volby konkrétní metody.

Cíle práce:

Vypracujte komplexní rešerši zaměřenou na technickou diagnostiku a její metody.
Zaměřte se na problematiku rizik v rámci technické praxe.
Detailněji rozeberte rizika při použití rozdílných diagnostických metod.
Navrhněte systematickou klasifikaci a kategorizaci rizik.
Formulujte závěry vzhledem k získaným poznatkům.

Ing. et Ing. Alena Hájková

24 of 59

Off-line technická diagnostika

Technická diagnostika je nedílnou součástí technické praxe a pro její aplikaci existuje celá řada možných přístupů a metod. Bakalářská práce si klade za cíl seznámení se s možnostmi off-line diagnostiky v rámci měření vibrací. Přepokládá se zpracování dokumentace a návodu pro obsluhu konkrétního hardwaru i softwaru.

Cíle práce:

Zaměřte se na současný stav poznání v rámci technické diagnostiky, konkrétně vibrodiagnostiky.
Detailně popište více druhů analyzátorů vibrací.
Zpracujte metodický postup a návod pro obsluhu konkrétního analyzátoru.
Formulujte závěry a další doporučení.

Ing. et Ing. Alena Hájková

25 of 59

Implementace zavedených a aktuálních postupů při vývoji SW v lokálním prostředí

Náplň:

Vývojářská praxe vyžaduje využívání zavedených a aktuálních postupů při vývoji software a/nebo firmwaru (SW a FW). To hlavně zahrnuje automatizované testování kódu, využívání verzovacích systémů, standardů apod. Tato práce se zaměří na zmapování nástrojů pro lokální správu vývoje SW a FW, nastavení, zprovoznění a zdokumentování vhodných řešení. Ověření zvolených řešení na třech dostatečně vypovídajících SW projektech ve zvolených třech jazycích např. C/C++, C#, Python.

Cíle:

Rešerše dostupných technologií a zavedených způsobů lokálního vývoje SW
Nastavení CI/CD prostředí a otestování vývoje vhodného SW bez serverové infrastruktury.
Tvorba dokumentace a příkladů v několika SW jazycích.

Vojtěch Slabý

Vojtech.Slaby@vut.cz

26 of 59

Porovnání softwarového a reálného modelu regulační soustavy

Pro zjištění chování reálného systému se dnes již běžně využívá návrhu 3D modelu regulačního systému v softwarové testovací verzi. Práce se bude zabývat vytvořením softwarového modelu ve vhodném 3D programu společně s vyrobením reálného identického systému a následného porovnání rozdílů v chování obou systémů. Součástí bude i nastavení parametrů regulátoru PID.

Ing. Tomáš Holoubek

Tomas.Holoubek@vutbr.cz

Cíle:

Rešerše regulačního systému, regulátoru PID a vhodných 3D programů pro simulaci
Vytvořte softwarový model soustavy
Nastavte vhodné parametry regulátoru PID
Vyrobte adekvátní reálný model soustavy.
Proveďte simulaci a popište rozdílné chování obou variant modelů

27 of 59

3D tisk senzorů přetvoření

Cílem této práce je provést rešerši stávajícího stavu uplatnění 3D tisku v oblasti výroby senzorických prvků, zejména tenzometrů, které mohou být natisknuty přímo na zkoumaný materiál. Dále na základě rešerše navrhnout vhodnou metodu tisku tenzometrů a výroba prototypu senzoru.

Cíle:

Rešerše současného stavu využívání 3D tisku pro výrobu senzorů
Porovnání komerčně dostupných vodivých filamentů a na míru míchaných směsí včetně metod jejich přípravy
Návrh vhodné metody pro výrobu tištěných tenzometrů
Výroba a otestování prototypu senzoru

Ing. Jan Bajer

Jan.Bajer@vutbr.cz

28 of 59

Šum v technických soustavách

Šum je nedílnou součástí všech měřených signálu a v mnoha aplikacích zásadně komplikuje práci s daty. Předmětem práce je představit zdroje šumu v technických soustavách a popsat metody a postupy pro předcházení šumu a redukci šumu. Dále pak zpracovat měřená data analyzovat míru šumu a navrhnout jeho redukci.

Ing. Petr Hadraba, Ph.D.

Petr.Hadraba@vutbr.cz

29 of 59

Mechanické struktury jako filtry

Frekvenčním přenosem mechanických soustav se mnohdy podobá frekvenčním filtrů, tato podobnost není náhodná, protože mnohé mechanické soustavy se jako filtr chovají.
Cílem práce je seznámit se základními filtry pro zpracování dat s důrazem na tyto podobnosti těchto filtrů s mechanickými strukturami a ukázat reálné dopady této podobnosti na navrhování těchto soustav a jejich dopad do řízení.

Ing. Petr Hadraba, Ph.D.

Petr.Hadraba@vutbr.cz

30 of 59

Aplikace zajišťující evidenci a trvanlivost mražených potravin

Zmrazování potravin, je jedním ze základních jednoduchých metod omezující množení mikroorganismů v potravinách. Doba použitelnosti takto skladovaných potravin je tedy nejen velmi důležitým faktorem pro spotřebitele, ale také velmi obtížně hlídatelným. Vytvoření aplikace, která s tímto problémem dokáže uživateli pomoci je výsledným produktem tohoto tématu bakalářské práce. Současně je třeba vyřešit i systém označování potravin v mrazícím prostoru, aby byla možná interakce spolu s vytvářenou aplikací, identifikující potravinu s upozorněním na dobu použitelnosti.

Ing. Kamil Staněk

Cíle:

Zvolení vhodného programového prostředí pro vytvoření aplikace
Analýza stávajících řešení evidence trvanlivosti zmrazených potravin
Vytvoření programu pro široké využití na evidenci údajů o potravině a její trvanlivosti s upozorněním na končící životnost
Vytvoření systému na identifikaci potraviny v mrazícím boxu (např. QR kód, čárový kód, …) spolupracující s vyvíjenou aplikací
V programovém kódu používat podrobné a srozumitelné české popisy s popisem funkčnosti
Podrobná dokumentace řešení a ověření v praxi

Dílčí cíle:

Zajistit dostatečně dlouhou dobu na otestování a vyhodnocení celkové spolehlivosti řešení.

31 of 59

Monitorování obytného prostředí

Potřeba zajištění kvalitního obytného prostředí je velmi žádoucí. Řešením může být dlouhodobé monitorování a vyhodnocovaní naměřených fyzikální veličin. Obyvatel pak podle těchto údajů může sám rozhodovat o svém obytném prostředí. Naměřená data ukládat a podrobně graficky vyhodnocovat. Jednotlivé snímací body by měli komunikovat bezdrátově s lokálním napájením. Data bezpečně ukládat na datové úložiště. Podstatou práce je navrhnout a fyzicky vybudovat tento vícebodový měřící a vyhodnocovací systém.

Ing. Kamil Staněk

Cíle:

Analýza stávajících obchodních řešení
Zvolení vhodných metod měření a řídících MCU
Návrh a fyzická realizace zařízení
Všechna zařízení řešit jako energeticky úsporná
Měření minimálně 4 veličin ovlivňující obytné prostředí na 2 vnitřních jednotkách
Provádějte měření venkovního prostředí pro referenci
Řešený systém dimenzujte pro 7 vnitřních jednotek a 1 venkovní jednotku
Použít uživatelsky jednoduché ovládání a nastavení parametrů
Zajistit bezpečnou komunikaci modulů
Ošetřit havarijní stavy jednotlivých MCU automatickým hlídáním
Logovat komunikaci a stavy jednotlivých modulů
Podrobná dokumentace řešení včetně popisu v programovém kódu

32 of 59

Analýza HW a SW řešení pro práci s AI z pohledu výkonu a řešení úloh

Použít kvalitní HW a SW nástroje pro potřeby práci s neuronovými sítěmi je v dnešní době velmi důležité. Tyto prostředí jsou vysoce náročné jak na výkon i stabilitu. Proto je vhodné vybrat správné HW/SW řešení případně použít čistě sdílené SW řešení. Podstatou této práce je zjištění a ověření potřebných parametrů pro tyto výpočty s AI včetně patřičných nastavení HW i SW s instalací, využitím a ukázkami. Cílem je vytvoření, popis a instalace takových prostředí pro konkrétní úlohy určené pro práci s AI a provedení srovnání těchto realizací z hlediska výkonu, použití, poměru cena výkon a dostupnost.

Ing. Kamil Staněk

Cíle:

Analýza stávajících řešení HW a SW pro práci s AI.
Zvolení vhodných testovacích úloh na zjištění výkonosti řešení práce s AI.
Návrh a realizace HW/SW řešení včetně popisu instalace a konfigurace.
Demonstrace realizovaných řešení pro každou z úloh praxi.
Vytvoření vhodného statistického přehledu s analýzou řešení.
Dokumentace řešení.
Klást důraz na využitelnost a použitelnost v praxi i běžné vědecké činnosti.

33 of 59

Realizace šifrované síťové komunikace MCU

Jakákoliv komunikace přes internet nebo veřejně přístupné sítě musí být dostatečně zajištěna. Pokud MCU posílá data přes veřejné sítě je potřeba i tuto komunikaci mít zajištěnou. Podstatou práce je zajištění šifrované komunikace přes veřejné sítě mezi dvěma MCU v režimu P2P a v režimu klient/server. Návrh, fyzická realizace zařízení a demonstrování na příkladu v praxi je podstatou této práce.

Ing. Kamil Staněk

Cíle:

Rešerše stávajících zabezpečených komunikačních technologických řešení pro MCU.
Zvolení vhodných šifrovacích metod a technického řešení.
Předpokládaná realizace na MCU Atmel/Microchip.
Návrh a fyzická realizace zařízení.
Demonstrace realizovaného řešení.
Dokumentace řešení.
Klást důraz nejen na silný šifrovací protokol, ale i na možné útoky jako například MITM.
Nevyčerpat celou výpočetní kapacitu MCU jen na zajištění přenosu.

34 of 59

Vizuální simulace logických obvodů a funkcí s jejich optimalizací

Stále pokročilejší integrace logických členů umožňuje sestavovat čím dál složitější integrované obvody, a přesto jsou složeny z těch nejzákladnějších prvků, které je potřeba pochopit. S těmito logickými obvody se student setkává nejen v rámci výuky informatiky. Hlavním tématem práce je vytvoření vizuálního prostředí, které přehledně dokáže interaktivně vizualizovat funkce logických obvodů. Součástí práce je shrnutí a vizuální dynamické zobrazení minimalizace logických funkcí pomocí Karnaughovy mapy a metody Quine-McCluskey. Výsledný produkt tak může významně pomoci nejen při výuce informatiky, ale i při domácí přípravě, pochopení a testování logických funkcí.

Ing. Kamil Staněk

Cíle:

Analýza logických funkcí a logických obvodů
Zvolení vhodného programového prostředí pro vytvoření interaktivní vizualizace
Vytvoření programu s interaktivní dynamickou vizualizací logických obvodů a funkcí
Použít všechny základní logické funkce (AND, OR, XOR, …) a jejich kombinace s pomocí Booleovy algebry
Vstupy a výstupy zobrazovat také v pravdivostní tabulce
Vizuální zobrazení jednotlivých logických úrovní celého zapojení a minimalizace funkcí
Umožnit v programu uživatelskou editaci logických funkcí
Zajištění vhodné distribuce programu pro širší využití
V programovém kódu používat podrobné a srozumitelné české popisy
Podrobná dokumentace řešení
Klást důraz na univerzální využití s možností interaktivně měnit zapojení a logické hodnoty.

35 of 59

Kontrola průběhu 3D tisku využitím neuronové sítě

Technologie FDM 3D tisku je principiálně jednoduchá avšak v průběhu tisku může dojít k řadě technických problémů, které způsobí nepoužitelnost výsledného výtisku případně i poškození vlastní tiskárny. Zastavením tisku a informováním obsluhy v okamžiku vzniku těchto problémů je možné ušetřit finanční prostředky i čas, který by tiskárna strávila zbytečným tiskem. Běžné 3D tiskárny nemají vlastní diagnostický systém, který by monitoroval jejich stav ani systém, který by kontroloval tisknutý objekt v průběhu tisku. Instalací kamery sledující průběh tisku a následné zpracování obrazu neuronovou sítí je možné rozpoznat problém v počátku jeho vzniku a zajistit případnou včasnou reakci obsluhy nebo eventuálně automaticky nouzově zastavit tisk. Cílem práce je analýza možných problémů v průběhu 3D tisku, jejich detekce jednou nebo více kamerami, zpracováním obrazu těchto kamer neuronovou sítí a vytvoření funkčního prototypu kontroly průběhu 3D tisku.

Ing. Michal Ježek

Cíle:

Rešerše problematiky 3D tisku s ohledem na vznik možných problémů v průběhu tisku.
Rešerše problematiky zpracování obrazu neuronovými sítěmi.
Výběr vhodné neuronové sítě pro detekci chyby průběhu 3D tisku z obrazu zachyceného kamerami.
Výběr vhodné platformy pro provozování neuronové sítě.
Vytvoření funkčního prototypu kontroly průběhu 3D tisku a otestování jeho rozpoznávacích schopností.

36 of 59

Bezdrátové měření spotřeby elektrické energie spotřebičů

Měření spotřeby elektrické energie je vzhledem k současným cenám elektřiny velmi zajímavé téma. V domácnosti lze sice běžně sledovat průběžně celkovou spotřebu, avšak není známo jak jsou náklady rozloženy mezi jednotlivé spotřebiče. Dlouhodobým sledováním spotřeby jednotlivých spotřebičů (pračka, počítač, televize, ...) lze vytipovat spotřebiče s vysokými náklady na provoz, u kterých by nákupem nového spotřebiče s nižší deklarovanou spotřebou došlo k úspoře financí. Cílem práce je vytvořit modulární řešení sledování spotřeby elektrické energie. Jednotlivé moduly budou měřit spotřebu el. energie a bezdrátově, datově nenáročným protokolem, posílat data do centrální jednotky, kde budou data dlouhodobě uchovávána. Nad daty bude vytvořená webová aplikace s grafickými nebo tabulkovými reporty na základě kterých bude možno vyhodnotit dlouhodobé náklady na provoz jednotlivých spotřebičů a vytipovat spotřebiče k případné výměně. Pro daný úkol je vhodné použít libovolné platformy mikropočítačů a jejich modulů nebo platformu IoT.

Ing. Michal Ježek

Cíle:

Rešerše komerčních řešení měření spotřeby elektrické energie spotřebičů.
Výběr vhodné platformy pro řešení projektu.
Návrh a realizace měřícího modulu s ohledem na bezpečnost, je preferováno bezkontaktní měření protékajícího proudu.
Návrh a realizace centrální jednotky. Data musí být zálohována na úložiště mimo centrální jednotku.
Vývoj a implementace webové aplikace s grafickými a textovými reporty s možností exportu.
Nasazení do provozu a následná analýza získaných dat využitím vytvořených reportů.

37 of 59

Realizace pohonu setrvačníku pro inverzní kyvadlo typu Cubli

Základním akčním prvkem inverzního kyvadla typu Cubli je setrvačník poháněný elektrickým motorem.

Výběr vhodného motoru a kontroléru je zásadní krok pro úspěšnou realizaci řízení inverzního kyvadla typu Cubli.

Úkolem práce je výběr vhodného motoru a kontroléru, návrh parametrů setrvačníku a realizace řízení motoru s připojeným setrvačníkem v celém rozsahu otáček včetně velmi rychlé změny směru otáčení potřebné pro stabilizaci inverzního kyvadla.

Ing. Michal Ježek

Cíle:

Rešerše realizací inverzního kyvadla typu Cubli.
Návrh setrvačníku na základě předpokládaných parametrů inverzního kyvadla.
Výběr vhodného motoru a kontroléru vycházející z návrhu setrvačníku.
Fyzická realizace pohonné jednotky se setrvačníkem a demonstrace její funkčnosti.
Grafické a tabulkové vyhodnocení parametrů a chování pohonné jednotky.

38 of 59

Zařízení pro simulaci síťového provozu

Simulace síťového provozu (ICMP, TCP, UDP) pomocí specializovaného zařízení je efektivní metoda sloužící k diagnostice řízení síťového provozu v praxi. Využití tohoto zařízení je možné například při ověřování konfigurace síťových prvků nebo při hledání příčiny nedostupnosti síťových služeb. Cílem práce je realizace modulárního simulátoru síťového provozu pomocí mikrokontroléru. Zařízení bude mít rozšiřitelný počet LAN portů, dotykovým displejem, zdroj reálného času a lokální úložiště pro uložení aktuální konfigurace a logů. Konfiguraci a ovládání zařízení bude možné provádět využitím dotykového displeje, pomocí webové aplikace v zařízení nebo mobilní aplikací přes USB nebo Bluetooth připojení.

Ing. Michal Ježek

Cíle:

Rešerše dostupných komerčních diagnostických zařízení LAN sítí.
Rešerše TCP/IP protokolu s ohledem na jeho použití ve vyvíjeném simulátoru.
Návrh a tvorba programu implementující požadované funkce do mikrokontroléru.
Fyzická realizace zařízení použitím zvoleného mikrokontroléru a požadovaných modulů s důrazem na připojení více LAN modulů (minimálně 3).
Návrh konstrukce a fyzická realizace plastové skříně pro diagnostické zařízení technologií 3D tisku.
Ověření funkčnosti a srovnání s dostupnými komerčními produkty.

39 of 59

Realizace digitálního signálového filtru pomocí mikrokontroléru

Digitální signálové filtry jsou moderní alternativou analogových filtrů realizovaných pomocí aktivních nebo pasivních prvků. Ceny a výkon současných mikrokontrolérů umožňují konstruovat cenově dostupné univerzální filtry, které v mnoha parametrech výrazně předčí filtry analogové. Univerzálnost je docilována pouhou změnou parametrů programového vybavení bez nutnosti modifikace HW konstrukce. Cílem práce je návrh a konstrukce digitálního filtru využitím běžně dostupného mikrokontroléru a jeho srovnání s analogovými filtry.

Ing. Michal Ježek