Diplomové a bakalářské práce – témata

Témata je třeba chápat jako rámcová, jejich konkrétní zaměření bude doladěno podle zájmů, schopností a odborné orientace vedoucího. Problematika skrytá za jednotlivými rámcovými tématy je navíc dostatečně široká, takže může být nabídnuta i více zájemcům.

Níže uvedená témata mohou být zadána jako bakalářská či dipolomová práce.

Model záběru čelního evolventního ozubení pro dynamické simulace
Ing. Zdeněk Neusser, Ph.D., AVSI – Aplikovaná mechanika

Sestavení analytického modelu záběru dvou ozubených kol založených na teoretickém profilu boku zubu. Aplikace tohoto modelu při návrhu planetové převodovky stálé tuhosti.

Analytický model záběru kuželového evolventního ozubení
Ing. Zdeněk Neusser, Ph.D., AVSI – Aplikovaná mechanika

Proveďte rozšíření analytického modelu záběru ozubení čelních kol na kola kuželová.

Model kontaktní tuhosti boků zubů
Ing. Zdeněk Neusser, Ph.D., AVSI – Aplikovaná mechanika

Kontaktní tuhost zubů v záběru zohledňující zpevnění povrchové vrstvy materiálu. Hledáme analytické řešení, základ je v Hertzových tlacích.

Model automobilu a návrh jeho odpružení vzhledem k pohodlí a bezpečnosti
Ing. Zdeněk Neusser, Ph.D., AVSI – Mechatronika

Sestavte model automobilu (půlauta, celého vozu) v systému Matlab-Simscape. Pro různé typy tlumičů (jednoduchý, s lomenou charakteristikou, s degresivní charakteristikou, …) proveďte simulační vyhodnocení pohodlí a bezpečnosti při průjezdu standartních překážek a s definovaným jízdním profilem.

Vlastnosti kooperujících robotů
Ing. Zdeněk Neusser, Ph.D., RVT – Robotika

Úkolem je zkoumat vlastnosti dvou propojených robotů v rovině. Mapa pracovního prostoru, tuhostní mapa.

Vlnové řízení multibody systémů
Ing. Zdeněk Neusser, Ph.D., AVSI – Mechatronika

Seznámení se s vlnovým přístupem v řízení (O’Connor, Valasek), průzkum vhodných přenosových funkcí a jejich kritické zkoumání na systému s jednou a více hmotami.

Asistenční robot ve stavebnictví
Ing. Jan Pelikán, Ph.D., RVT – Robotika

Úspěšné zvládnutí stavebních prací je závislé na přípravných činnostech založených na správném měření a orientaci v prostoru. Bohužel jsou tyto činnosti často vykonávány nekvalitně díky chybám stavebního personálu. Zvládnutí koncepčního návrhu robotického zařízení pracujícího s projektovou dokumentací je je prvním krokem k vyřešení uvedeného problému.  

Dynamický aktuátor na bázi tření
Ing. Jan Pelikán, Ph.D., AVSI – Mechatronika

Kombinace využití tření a setrvačné síly hmoty jsou základní opěrné body řešení nového netradičního pohonu užitečného v nejrůznějších pohybových aplikacích. Předmětem zadání je příprava simulačního a fyzického funkčního experimentu takového zařízení.

Elektrické servopohony v mechatronice
Ing. Jan Pelikán, Ph.D., AVSI – Mechatronika

Obecné téma, které nabízí řešení návrhu, simulace, řízení a fyzické testování servopohonů s elektrickými aktuátory v rotačním nebo lineárním uspořádání ve vazbě na pohon vybrané mechanické struktury.

Robotický svařovací automat pro lineární svařování
Ing. Jan Pelikán, Ph.D., RVT – Robotika

Koncepční návrh automatizovaného svařovacího pracoviště včetně řídicího software pro realizaci rozměrnějších svařenců s důrazem na snadnou personální obsluhu.

Stabilizace mechanické struktury pomocí reaction wheel
Ing. Jan Pelikán, Ph.D., AVSI – Mechatronika

Řešení dynamické stabilizace polohy tělesa v prostoru je aktuální téma v kosmických ale i pozemských aplikacích. Reaction wheel je zařízení, které využívá projevy dynamiky rotujícího setrvačníku různými způsoby dle jeho uspořádaní ve vazbě na stabilizovaný objekt. Modelování, simulace a provedení základních fyzických experimentů je hlavní náplň zadání.

Řízení kooperujících robotů a exoskeletů inspirované propriocepcí svalově-kosterního systému
prof. Ing. Zbyněk Šika, Ph.D., RVT – Robotika

Svalově-kosterní systém lidí a ostatních živočichů je charakterizován velkou redundancí počtu svalů ovládajících jako aktuátory výsledný pohyb. Tentýž pohyb může být zajištěn různými kombinacemi působení této soustavy. Skutečně použitá aktivace soustavy svalů je výsledkem složité optimalizace mnoha kritérií při využití signálů z mnoha biologických senzorů. Ukazuje se, že velký vliv přísluší signálům z vnitřních struktur svalově-kosterního systému. Tyto děje se shrnují pojmem propriocepce a jsou inspirací pro řízení nových robotických struktur určených k těsné kooperaci s člověkem jako jsou kooperující roboty a/nebo exoskelety.

Aktivní ukládání vysoce dynamických rotorů s využitím kombinace vysoké statické a nízké dynamické tuhosti
prof. Ing. Zbyněk Šika, Ph.D., AVSI – Mechatronika

Vysoce dynamické rotační stroje jsou důležité v mnoha aplikacích, od leteckých pohonů a energetiky až po vysoce přesnou výrobu. Kritické jsou zejména vysoké rychlosti, proměnné zatížení a změny setrvačnosti. Tradiční uložení se často potýkají s kontroverzí požadavků vysoké statické únosnosti s potřebou nízké dynamické tuhosti. Nové možnosti řešení těchto protichůdných požadavků přináší koncept poddajných mechanismů s vysokou statickou a nízkou dynamickou tuhostí (HSLDS) s potenciálním rozšířením o aktivní mechatronické prvky.

 Aktivní vibroizolace přesných optických přístrojů s pomocí kombinace vysoké statické a nízké dynamické tuhosti
prof. Ing. Zbyněk Šika, Ph.D., AVSI – Mechatronika

Požadavky na přesnost činnosti optických přístrojů stále rostou. Mnohé navíc musí přesně pracovat i v prostředí s rušením přicházejícím například z podlah budov a podobných uložení. Většina přístrojů má navíc poměrně vysokou hmotnost a je proto potřeba zajistit poměrně vysokou statickou únosnost ukládacích prvků. Pro snížení přenosu vibrací je naopak potřeba minimalizovat vlastní frekvence uložení takového přístroje. Nové možnosti řešení těchto protichůdných požadavků přináší koncept poddajných mechanismů s vysokou statickou a nízkou dynamickou tuhostí (HSLDS) s potenciálním rozšířením o aktivní mechatronické prvky.

Potlačování vibrací struktur s využitím aktivního rovinného hltiče pracujícím v nelineární oblasti
Ing. Karel Kraus, Ph.D., AVSI Mechatronika

Rychlost a efektivita výrobních strojů a robotů se často odvíjí od přesnosti pozicování jejich pracovních prvků. Tyto mohou být značně ovlivňovány vibracemi, ať už indukovanými nebo externími, bez ohledu na typ a konstrukci stroje. Jedním ze způsobů potlačování těchto vibrací je připevnění pasivního či aktivního hltiče optimalizovaného pro daný stroj a pracovní podmínky. Dynamické vlastnosti takových systémů se však mohou napříč jejich pracovním prostorem výrazně měnit, což vede k návrhu hltiče s nelineárními charakteristikami.

Analýza mechanických vlastností měřicího mechanismu pro kalibraci obráběcích strojů
doc. Ing. Václav Bauma, CSc., AVSI – Aplikovaná mechanika

Stanovení pracovního prostoru mechanismu včetně kinematických a tuhostních vlastností.

Analýza mechanických vlastností rovinného, případně prostorového mechanismu
doc. Ing. Václav Bauma, CSc., AVSI – Aplikovaná mechanika

Stanovení pracovního prostoru mechanismu včetně kinematických a tuhostních vlastností.

Inovace metod kvantifikace kalibrovatelnosti robotických systémů a manipulátorů
Ing. Petr Beneš, Ph.D., AVSI – Robotika

Vlastnost robota být dobře zkalibrován, tzv. kalibrovatelnost, je klíčová pro jeho výslednou přesnost polohování. Stávající výpočet kalibrovatelnosti je založený na podmíněnosti Jacobiho matice. Cílem práce je zjistit, jak se na hodnocení projeví např. zahrnutí velikosti nejmenšího singulárního čísla a dalších kritérií.

Řízení tvarováním vstupu se zobecněnými počátečními a koncovými podmínkami
Ing. Petr Beneš, Ph.D., AVSI – Mechatronika

Dopředné řízení tvarováním vstupu (command/input shaping) umožňuje rychlou změnu stavu bez reziduálních vibrací. Typickou úlohou je point-to-point control. Zobecněnou formulací pro nenulové okrajové podmínky lze rozšířit spektrum použitelnosti o např. nouzové zastavení, změny rychlosti apod.

Demonstrátor pro ukázku metod řízení bez vibrací
Ing. Petr Beneš, Ph.D., Bakalářské studium – Mechatronika

Cílem bakalářské práce je sestavení a zprovoznění zařízení pro ukázku metod dopředného a zpětnovazebního řízení bez vibrací. Základem by měla být některá z low-cost řídicích platforem (Arduino, Raspberry …).

Cukrářská/potravinářská 3D tiskárna
Ing. Petr Beneš, Ph.D., Bakalářské studium – Mechatronika

Cílem bakalářské práce je modifikace 3D tiskárny pro zdobení cukrářských výrobků a tisk objektů z jedlých filamentů. Základem a inspirací by bylo dnes již rozebrané zařízení z tohoto videa https://users.fs.cvut.cz/petr.benes/videa/tisk_TERMIXu.mp4

Laboratorní model nekývajícího jeřábu
Ing. Jan Zavřel, Ph.D., BP/DP – Mechatronika

Při přemisťování břemene je důležité, aby se zavěšené břemeno nekývalo. Na základě znalosti matematického popisu je možné zajistit řízení takové, aby ke kývání za pohybu nedocházelo. Práce by byla jak simulačního charakteru, tak vyhotovení a oživení laboratorního modelu.

Vlastní téma

Pokud jste si nevybrali z vypsaných témat, přijďte si domluvit vlastní.