UM FERI · Maribor
Elektrotehnika · Smer avtomatika in robotika
Avtomatika in robotika je veda o avtonomnih sistemih – od robotske roke v tovarni in pametne hiše do drona. Na FERI v Mariboru se naučiš, kako jih zasnovati, sprogramirati in spraviti v resnični svet.
01 / Kaj boš študiral
NARAVA, TEHNIKA, INDUSTRIJA
Zgrajeni so iz podobnih gradnikov in opravljajo enake funkcije, vendar v treh zelo različnih izvedbah.
Narava, letalska tehnika in industrija rešujejo iste naloge: zaznati, odločiti, ukrepati, povezati in poskrbeti za energijo. Izberi gradnik in poglej, kako ga izvede muha, kako dron in kako polnilna linija.
MUHA
Najmanjša in najvarčnejša. Okretna, odporna na trke in se »napolni« sama.
DRON
Nese tovor, z GPS-om ve, kje je, in po radiu komunicira s človekom na daljavo.
POLNILNA LINIJA
Neutrudna in natančna: dela dan in noč in preveri prav vsak izdelek.
IN KJE SI TU TI?
Pri študiju avtomatike se naučiš vse gradnike – in jih znaš uporabiti v dronu, robotu ali tovarni.
↻ Povleci za vrtenje · klikni del
Praktikum v avtomatiki in robotiki – projekt
Vse skupaj povežeš v lastnem projektu, ki teče skozi celoten študij.
Seznam predmetov je povzet po predstavitvenih gradivih Inštituta za avtomatiko. Predmeti magistrskega programa Elektrotehnika, smer Avtomatika in robotika, so povzeti po razporedu izpitnih rokov 2024/25; del jih je izbirnih. Aktualni predmetnik je objavljen na feri.um.si.
02 / Kako deluje avtonomni sistem
Avtonomni sistemi zaznavajo okolico, se sami odločajo in na svet tudi vplivajo – brez človeka. Vsak avtonomni sistem je zgrajen iz senzorjev, aktuatorjev in odločitvenega oziroma pametnega sistema.
Utripajoči bloki so klikljivi
Zaprta zanka
Vsak blok v zanki ima svojo nalogo: referenca pove cilj, senzor meri, regulator odloča, aktuator ukrepa. Puščice kažejo, kako potujejo signali.
03 / Zaključna dela študentov
Zaključna dela študentov avtomatike in robotike na UM FERI.
Načrtovanje in izvedba agilnega dvokolesnega mobilnega robota z gibljivim zgornjim trupom
V delu je zasnovan in izdelan dvokolesni robot z gibljivim zgornjim trupom, ki se sam uravnoteži, hitro vozi in premaguje ovire. Ravnotežje drži regulator LQI v kaskadni zanki na mikrokrmilniku STM32, delovanje pa je potrjeno s simulacijami in preizkusi na pravem robotu.
Simulacija po zgledu interaktivnega modela na jontofant.github.io.
Optičnovlakenski taktilni senzor s primerom uporabe v pobiranju majhnih sadežev
V delu je razvit optičnovlakenski senzor dotika s štirimi merilnimi enotami na osnovi Fabry-Perotovega interferometra, vgrajenimi v mehko elastomerno membrano, ki posnema občutek človeške kože. Senzor zanesljivo zazna sile do 1,5 mN, zato robotsko prijemalo maline prime dovolj trdno, a jih ne zmečka.
Ponazoritev: meje sile so približne. Sila stisne membrano, reža interferometra se skrajša in spekter se premakne – tako senzor »čuti« dotik.
Vodenje krožnega inverznega nihala z oddaljenim merilnim mestom
V delu je zgrajeno krožno inverzno nihalo, pri katerem mikrokrmilnik na vrtljivem delu meri kot palice in ga prek brezžičnega modula NRF pošilja glavnemu krmilniku. Primerjani so regulator PID, polinomska sinteza in regulator v prostoru stanj – slednji se je odrezal najbolje in palico postavi pokonci ter jo tam zadrži.
Povečuj zakasnitev brezžične meritve in poglej, kdaj regulator nihala ne obvlada več.
Optimizacija sprotnega nastavljanja parametrov regulatorja z uporabo hibridnih mehkih sistemov
Delo raziskuje, kako hibridni mehki sistemi med delovanjem sproti nastavljajo parametre regulatorja PID, kadar je proces nelinearen ali se spreminja. Najbolj se je obnesla kombinacija mehkega sklepanja in optimizacije z roji delcev, ki je v simulacijah izboljšala vodenje v primerjavi s klasičnim regulatorjem PID.
Ponazoritev: proces je pri visokih vrednostih bolj »občutljiv«. Klasični PID tam prenihava, mehka pravila pa ojačanje sproti prilagodijo napaki in delovni točki.
Uporaba temperaturnega regulatorja z vgrajeno umetno inteligenco v industrijskih aplikacijah
V delu je na laboratorijskem vetrovniku z dvema segmentoma preizkušen industrijski temperaturni regulator OMRON NX-TC z vgrajeno umetno inteligenco. Primerjani so dvopoložajno vodenje, PID, 2-PID in prilagodljivo vodenje s samonastavitvijo; delo je nastalo s podporo podjetja MIEL Elektronika.
Ponazoritev: samonastavitev najprej s kratkim relejnim preizkusom izmeri, kako proces niha, nato sama izračuna parametre PID.
04 / Od študija do zaposlitve
Zahtevnost prodora na svetovne trge ne narašča samo zaradi kompleksnosti izdelkov, ampak tudi zaradi nenehnega tekmovanja med različnimi proizvajalci, ki želijo s svojim produktom čim prej prodreti na tržišče. Uspešna svetovna podjetja se prenavljajo z uvajanjem multidisciplinarnih timov strokovnjakov, ki so se sposobni hitro prilagajati razvojnim zahtevam trga.
Vsak študent, ki je uspešno opravil prvi letnik študija na programu Elektrotehnika na FERI, ne glede na to, ali se je na našo fakulteto vpisal po končani gimnaziji, elektrotehniški srednji šoli ali podobni srednji tehniški šoli.
Po pridobitvi poglobljenih znanj iz naravoslovnih ter temeljnih elektrotehniških predmetov se študent poglobi še v temeljne strokovne predmete s področij teorije sistemov, regulacij, modeliranja, umetne inteligence, identifikacij, računalništva, informatike itd. Ožja strokovna znanja lahko dobi na dveh osnovnih področjih:
V okviru teh dveh osnovnih področij imamo tudi ustrezne laboratorije, ki omogočajo vsakemu študentu delo v okviru njegovih možnosti in želja. Ob študiju strokovnih predmetov dobi študent znanja iz merilne in regulacijske tehnike, robotike in še zlasti s področja računalniškega vodenja vseh vrst procesov.
Študent bo pridobil teoretična in praktična znanja s področja računalniškega vodenja industrijskih procesov. Usposobljen bo za načrtovanje tehnologije vodenja in informatizacijo industrijskih procesov, zgradb in infrastrukturnih objektov. Nivo znanja bo zadovoljeval zahteve po znanju za posodobitev obstoječih objektov in pri gradnji novih avtomatiziranih postrojenj. Sposoben bo izvesti projekt po principu in zakonih življenjskega cikla.
Pridobil bo naslednja znanja: senzorji in meritve neelektričnih veličin, izvršni členi, regulatorji, programabilni logični krmilniki, nadzorni in procesni računalniki, komunikacije, industrijska programska oprema, internetne povezave, bazični in aplikativni programski jeziki, enote za prikaz procesnih veličin, dokumentiranje, modeliranje in identifikacija procesov, načrtovanje enostavnejših sistemov vodenja.
Študent bo gradil na znanju, pridobljenem na predhodni stopnji. Usposobil se bo za načrtovanje in izvajanje projektov procesne informatizacije, ki zajema digitalno tovarno, digitalne zgradbe, infrastrukturne in energetske sisteme, kjer je prisotna popolna integracija procesov in IT-rešitev.
Usposobljen bo za samostojno delo na razvojnih in raziskovalnih projektih ter projektih obnove objektov in sistemov procesne informatike, ki zajemajo sodobne SCADA, MES, ERP informacijske sisteme za nadzor in upravljanje integriranih procesov na visokem nivoju upravljanja. Pridobil bo znanja o vodenju, spremljanju, nadzoru procesov, detekciji napak, snovanju vgrajenih sistemov v povezavi s sodobnimi komunikacijami na bazi internetnih in brezžičnih tehnologij, nadgradil znanja iz identifikacij, modeliranja, simulacij in regulacij ter spoznal netehniške vidike vodenja sistemov in ekonomijo.
Diplomanti delajo povsod, kjer se procesi avtomatizirajo in digitalizirajo: v industriji, energetiki, prometu, raziskovalnih inštitutih in šolstvu – ali pa ustanovijo lastno podjetje. Kompetence jim odpirajo tudi vodstvene položaje.
Digitalna tovarna
Roboti, PLC, MES in ERP sistemi
Energetika
Elektrarne, omrežja, obnovljivi viri
Pametne zgradbe
Nadzor, ogrevanje, infrastruktura
Razvoj in raziskave
Senzorji, fotonika, vgrajeni sistemi
Siemens · ABB · Yaskawa · National Instruments · Iskra · Kolektor · Domel · Metrel · Gorenje · Cinkarna · Impol · Corning · HSE · Seltron