Študentski projekti in zaključne naloge

Zaključna dela pod mentorstvom: dr. Dušan Gleich, dr. Andrej Sarjaš

Opis: Magistrsko delo predstavlja razvoj in preizkus raketnega sistema za samodejno navpično pristajanje z uporabo električnega ventilatorskega pogona (EDF) in vektorskega usmerjanja potiska. Vključuje pregled obstoječih tehnologij, teorijo regulacije in praktično izdelavo prototipa. Poudarek je na načrtovanju mehanskih sklopov in implementaciji algoritmov za stabilizacijo. Sistem temelji na kaskadni arhitekturi regulatorjev. Rezultat je delujoč prototip, sposoben samodejnega lebdenja in kontroliranega pristanka. Delo prispeva k razvoju cenovno dostopnih raziskovalnih platform za testiranje tehnologij navpičnega pristajanja.

Opis: V magistrskem delu je predstavljen pristop strojne opreme v zanki (HIL) za implementacijo adaptivnega vodenja nelinearnih sistemov. Obravnavane so različne regulacijske metode, vključno z backstepping regulacijo, regulacijo drsnega režima (SMC), PD regulacijo ter predlaganim hibridnim pristopom. Za potrebe simulacije je BLDC motor modeliran kot sistem drugega reda v okolju Simulink, medtem ko so regulacijski algoritmi izvedeni na Beckhoff PLC-ju s komunikacijo preko protokola ADS. Rezultati ovrednotijo zmogljivost in robustnost metod ter potrjujejo učinkovitost HIL pristopa za sprotno validacijo naprednih regulacijskih strategij.

Opis: V magistrskem delu je bila predstavljena metoda za zaznavanje brezpilotnih letalnikov, ki združuje optično kamero in radar. V optičnem podsistemu so bili objekti zaznavani z uporabo algoritma YOLOv8, implementiranega na energijsko učinkoviti platformi NVIDIA Jetson Orin Nano, ki omogoča obdelavo v realnem času. Radarski podsistem temelji na FMCW radarju, ki izkorišča Dopplerjev pojav pri frekvenci 10 GHz in pasovni širini 500 MHz, kar omogoča natančno merjenje razdalje in hitrosti. Eksperimentalni rezultati so pokazali, da združevanje optičnih in radarskih podatkov poveča robustnost in zanesljivost zaznavanja brezpilotnih letalnikov v različnih okolijskih pogojih.

Opis: V magistrskem delu je obravnavan razvoj in izdelava dvokolesnega robota, sposobnega samouravnoteževanja, vožnje po neravnem terenu ter premagovanja različnih ovir. Glavni cilj naloge je bil zasnovati sistem, ki združuje mehansko zasnovo, krmilne algoritme in senzoriko za stabilno in agilno gibanje. Mehanična konstrukcija vključuje robusten okvir, pogonski sistem in napajalni sistem, optimiziran za minimalno spremembo težišča med vožnjo. Krmilni del temelji na uporabi LQI regulatorja za uravnoteženje, dopolnjenega z algoritmi za agilno vožnjo in gibanje trupa. V delu so predstavljene simulacije, implementacija na mikrokrmilniku STM32 in eksperimentalni preizkusi. Rezultati kažejo, da robot dosega stabilno uravnoteženje, odzivno vožnjo in robustnost na motnje, kar potrjuje ustreznost izbrane zasnove in pristopov vodenja.

Opis: Diplomsko delo obravnava vektorsko vodenje potiska zračnega ventilatorja, ki vpliva na naklon celotnega mehanizma. Vektorsko vodenje se doseže z nagibnim mehanizmom (ang. gimbal) in se uporablja v letalstvu s poudarkom na vojaških bojnih letalih za povečanje okretnosti letalskega plovila. Opisani koncepti se lahko uporabijo tudi kot podlaga za izvedbo vektorskega vodenja raketnega pogona. Diplomsko delo zavzema opis koncepta vektorskega vodenja s primeri 3D modeliranja mehanizma. Nazadnje obsega še sintezo zaprto-zančnega sistema in njegovo implementacijo. Rezultati prikazujejo učinkovitost vektorskega vodenja za povečanje okretnosti letalnega sistema.

Opis: V diplomskem delu smo izdelali robotski manipulator. V ta namen smo razvili algoritme za izvajanje giba iz točke v točko ter linearnega giba. Pri izvajanju teh gibov smo uporabili kvadratni, kubični ter sinusni profil poti. Ustvarili smo grafični vmesnik za nadzorovanje robotskega manipulatorja. Robot smo nadgradili s kamero. Z uporabo nevronske mreže in strojnim vidom smo izdelali aplikacijo, kjer vrh robota sledi roki uporabnika. Algoritme gibanja in profile poti smo predhodno simulirali z uporabo programa MSC Adams.

Opis: Doktorska disertacija predstavlja razvoj zračno sklopljenega georadarja za detekcijo eksplozivnih teles pod površino zemlje za primarno uporabo na brezpilotnem zrakoplovu (UAV-ju). Ker je teža in avtonomija takšnega UAV-ja izjemno kritična, to zahteva posebno skrb pri razvoju takšnega georadarskega sistema. S tem namenom je izdelan georadar, ki oddaja kontinuirano valovanje s stopničastim frekvenčnim korakom (SFCW). Uporaba te metode ter skrbno načrtovanega sprejemnika, ki temelji na hibridni analogno-digitalni super-heterodinski arhitekturi je na koncu izločila potrebo po močnostnem ojačevalniku oddanega signala. Takšen pristop nam je omogočil izdelati celoten sistem z uporabo integriranih elektronskih komponent in s tem zagotoviti nizko porabo električne energije ter kompaktno izvedbo. Kljub vsemu pa sistem nudi resolucijo v nekaj centimetrskem območju, kar omogoča detekcijo tudi najmanjših eksplozivnih teles. Sistem je preizkušen v laboratorijskem okolju, kot tudi na testnem poligonu v kombinaciji s komercialnim brezpilotnim zrakoplovom. Z namenom, da bi zagotovili še večjo uspešnost detekcije, smo še vpeljali uporabo polarizacije, ki obstoječo georadarsko sliko razširi na večkanalno. Dodatno smo prav tako razvili sistem za odpravljanje nezaželenih odbojev, ki slednje odstrani že na samem vhodu sprejemnika; s tem pa omogoči, da tarče interesa, ki so ponavadi šibke, dodatno ojačamo.

Opis: V magistrski nalogi je opisana zasnova sistema dveh zrakoplovov, razvoj algoritmov vodenja in generiranja trajektorije. Podane so osnovne enačbe zemljepisnih izračunov, ki predstavljajo osnovne gradnike algoritmov. Razviti so trije algoritmi vodenja, in sicer algoritem preleta med dvema definiranima koordinatama, algoritem krožnega manevra obračanja in algoritem generiranja trajektorije suženjskega zrakoplova, definirane na osnovi trajektorije zrakoplova gospodar. Predlagana rešitev omogoča sinhron let zrakoplovov, namenjenih bistatičnemu radarju. Opisani so sestava sistema, funkcionalnost komponent in medsebojna povezanost. Implementiran je razvijajoč se protokol IEEE 802.11ah brezžičnega omrežja za komunikacijo med zrakoplovoma. Razviti algoritmi vodenja so testirani v simulacijskem okolju in na realnem sistemu.

Opis: Namen te magistrske naloge je vzpostavitev RTK sistema, ki bo imel možnost delovanja v treh različnih načinih ter razvoj uporabniškega vmesnika, ki bo omogočal označevanje želenega območja, generiranje najkrajše poti in prikazovanje trenutnih koordinat RTK sprejemnika v realnem času. Magistrska naloga je razdeljena na dva dela. V prvem delu je v celoti prikazan postopek konfiguracije RTK naprav, nastavitev bazne postaje, prenos RTK korekcije preko radio komunikacije in uporaba UBX protokola. V drugem delu pa je predstavljen postopek izdelave uporabniškega vmesnika z najpomembnejšimi odseki algoritma, implementacijo ROS sistema in rezultati na terenu opravljenih meritev.

Opis: Magistrsko delo temelji na obdelavi satelitskih slik in uporabi globokih konvolucijskih nevronskih mrež. V vsebini zaključnega dela je opisano raziskovalno delo s področja uporabe polarimetričnega SAR-a. Namen dela je načrtovanje in izdelovanje sistema, ki bi lahko bil sposoben obdelati satelitsko sliko tako, da se iz nje lahko določi vlažnost tal. Za ocenjevanje le-te so bile uporabljene globoke konvolucijske nevronske mreže, ki so se izkazale za zelo uporabne. V postopku izdelave so bili uporabljeni programi za obdelovanje atmosferskih slik s pomočjo polarimetrije, kot so PolSARpro in SNAP. Za nadaljnjo obdelavo slik in načrtovanje globoke konvolucijske nevronske mreže se je uporabljal programski jezik Python v okolju Visual Studio.

Opis: V magistrskem delu je opisan in predstavljen postopek zaznave in razpoznave obraza s pomočjo radarske in laserske tehnike. V prvem delu je opisano delovanje radarja in predstavljeni postopki postavitev tarč v vidno območje radarja ter procesiranje signalov za pridobitev končne slike. V drugem delu je prikazan postopek zajemanja slik zaznanih obrazov s Kinectom in učenje modela s Siamsko nevronsko mrežo za razpoznavanje obrazov. V sklepu so predstavljeni rezultati raziskave in preverjanja zaznave ter razpoznave obraza z radarjem in s Kinectom.

Opis: Magistrsko delo obravnava problematiko prepoznavanja prstov na roki, s pomočjo katere lahko v ozadju upravljamo najrazličnejše naloge in procese. Delo je zasnovano kot predstavitev reševanja iste problematike s pomočjo dveh različnih pristopov in predstavitev njunih prednosti in slabosti. Z uporabo tehnologije iskanja vzorca v sliki smo se problematike lotili na direkten način in v sliki sami iskali značilnost, s pomočjo katere smo iz slike razbrali tudi želeno gesto rok s prsti. Z uporabo tehnologije globokega učenja smo iskanje značilnosti prepustili umetni inteligenci, a smo zato na začetku potrebovali veliko bazo že rešenih primerov prepoznav. Dognanja iz tega dela dajejo dobra izhodišča vsem raziskovalcem in inženirjem pri nadaljnjemu raziskovanju in implementaciji sistemov slikovne prepoznave, ki temeljijo na tehnologiji strojnega vida ali globokega učenja.

Opis: Zaključno delo opisuje regulacijo plovca v sistemu zračne levitacije z izvedbo dveh različnih regulacijskih algoritmov na oddaljenem računalniku ter vplive mrežnega vodenja na izvedbo regulatorja. Vsebina naloge zajema opis komponent zračne levitacije, matematično modeliranje, izvedbo simulacije s programskim paketom Matlab/Simulink, implementacijo PID-regulatorja in regulatorja na osnovi drsnega režima. Delo vključuje primerjavo vodenja v mrežnem in nemrežnem načinu zaprtozančnega vodenja. Cilj naloge je načrtati regulatorja tako, da bosta zmožna voditi sistem preko UDP-komunikacijskega protokola z zakasnitvami.

Opis: Cilj magistrske naloge je zaznava dihanja in srčnega utripa. Uporabili smo radarsko tehnologijo, in sicer na tri različne načine oddajanja in sprejemanja EM valov. Za vse tri načine delovanja smo podali teoretično izhodišče in izvedli meritve. Načini delovanja, ki smo jih uporabili, so frekvenčno moduliran zvezni, frekvenčno koračen zvezni in pulzni. Na koncu smo na podlagi meritev ocenili primernost posameznega načina delovanja in radarja, na katerem je implementiran. Obdelavo signalov za vse sisteme smo izvedli v programskem okolju MATLAB.

Opis: V tem delu je opisan postopek za določitev zunanjih koordinat objekta z uporabo dveh kamer in pomočjo metod strojnega vida. Sistem na ta način omogoča brezstično določitev zunanjih koordinat objekta oz. aktivnega markerja. Izdelali smo dva markerja in preizkusili njuno točnost določanja zunanjih koordinat. Pridobljeno znanje iz prvega sklopa dela smo uporabili še za določanje zunanjih koordinat orientacije glave. V začetnih poglavjih so opisane osnove digitalne fotografije in teoretično ozadje popačitev, ki so prisotne ob zajetju slike s kamero. Opisan je tudi postopek modeliranja omenjenih popačitev. Naslednja poglavja zajemajo pristop in načrtovanje sistema z markerjem. Pri tem je največji izziv predstavljala ocena točnosti pozicije in ocena hitrosti sledenja markerja. V nadaljevanju je opisana še metoda, izračuna zunanjih koordinat orientacije glave, ter problemi, ki so se pojavili med samim delom. Na koncu so podani merilni rezultati primerjav obeh markerjev, ter uspešnost določanja pozicije glave.