Projekty

Vývoj a využití nových metod pro návrh a realizaci embedded systémů

SP/2010165

Kotzian Jiří Ing., Ph.D.

01. 01. 2010 - 31. 12. 2010

Výzkumný záměr projektu se soustřeďuje na moderní metody pro návrh a realizaci vestavěných řídicích systémů (embeded systems). Vestavěné řídicí systémy se používají ve všech oblastech lidské činnosti: dopravní prostředky, průmysl, domácí elektronika i lékařské přístroje. Vestavěné řídicí systémy využívají nejmodernější hardwarové a softwarové prostředky pro řízení v reálném čase. Rostoucí tendence počtu těchto zařízení vyžaduje moderní metody návrhu a realizace zajišťující jejich bezpečnost, spolehlivost, ale také nízkou výrobní cenu. Zájmová oblast projektu je soustředěna do mobilních robotických zařízení a mechatronických systémů s důrazem na pokročilé algoritmy autonomnosti systému, auto-detekčních systémů a bezdrátových komunikačních sítí. Navrhovaný výzkum z oblasti robotiky je perspektivním tématem, kterým lze dosáhnout špičkové vědeckovýzkumné úrovně a jedinečných pokrokových inovativních výsledků. Projekt je společným výzkumným záměrem dvou pracovišť Fakulty elektrotechniky a informatiky: Katedry měřicí a řídicí techniky a Katedry elektroniky. Výzkumný záměr zahrnuje celkem tři oblasti používající podobné metody a nástroje a je soustředěn na jejich vývoj, ověření, využití, publikaci a prezentaci na mezinárodních konferencích a soutěžích. Tento projekt by měl dále prohlubovat dosavadní schopnosti vyvíjených mobilních robotických zařízení, mechatronických systémů a zlepšit možnosti využití výsledků dosavadní práce. Předkládaný projekt přímo navazuje na projekt IGA 17/2009 - původně dvouletý a těží ze zkušeností získaných v předchozích projektech zejména GAČR a GAAV. V první oblasti předkládaného záměru byl v rámci minulého projektu sestaven distribuovaný řídicí systém průzkumného mobilního robotického zařízení realizovaný pomocí vestavných modulů s využitím RTOS a RT UML. V následující práci je nutné implementovat sofistikované algoritmy pro jeho pohyb v reálném čase a doladit jeho dynamické chování. Projekt také předpokládá zahájení implementace umělé inteligence. V druhé oblasti záměr navazuje na dosavadní výsledky využití moderních algoritmů pro řízení skupiny mobilních robotických zařízení a rozvíjí je. Výsledky byly testovány na aplikaci „Robot soccer“ novým vývojovým týmem a zejména v posledních dvou letech řešitelský tým zaznamenal velmi dobré výsledky na mezinárodních soutěžích (ME2007 Košice – 3 místo, ME Euroby2008 – 6 místo). V rámci předchozího výzkumu byl úspěšně registrován funkční vzorek ev.č.019/20-12-2008_F na VŠB-TUO a užitný vzor 19419 – 2009 na patentovém úřadu. Pro zabezpečení funkce je nutná také spolehlivá bezdrátová komunikace pro předávání aktuální informací v reálném čase mezi robotickými zařízeními popř. ovládacím panelem. Výzkum obsahuje ověření nově navržené struktury sítě s ohledem na její robustnost a bezpečnost přenosu dat. Třetí oblastí je vývoj moderních vestavěných systémů, které využívají signálové procesory pro časově náročné algoritmy řízení mechatronických systémů s elektrickými regulovanými pohony. Hlavní důraz při vývoji je kladen na energetickou spotřebu, spolehlivost a robustnost. Elektrické pohony, jejichž hlavním cílem je systémové využití elektrických strojů pro elektromechanickou přeměnu energie a řízení této přeměny, jsou velice důležitým odvětvím elektrotechniky. Neoddělitelnou součástí každého nového elektrického pohonu jsou moderní řídicí systémy. Nezbytnou součástí výzkumu a vývoje těchto řídicích systémů je i výzkum a vývoj nových metod řízení založených na nejnovějších vědeckých poznatcích. Zejména u složitých, případně distribuovaných mechatronických systémů, je díky jejich komplexnímu charakteru problém jejich efektivního řízení stále otevřen. Nově koncipovaný vestavěný systém pro řízení mechatronických systémů s elektrickými regulovanými pohony klade důraz na těsnější integraci hardwarových členů a informačních funkcí jakož i komunikace s nadřazenými i podpůrnými systémy pomocí moderních komunikačních technologií.

prof. Ing. Vilém Srovnal, CSc.
doc. RNDr. Jindřich Černohorský, CSc.
prof. Ing. Petr Palacký, Ph.D.
prof. Ing. Jiří Koziorek, Ph.D.
Ing. Jiří Kotzian, Ph.D.
Ing. Petr Hudeček
Ing. Martin Sobek, Ph.D.
Ing. Petr Wágner
Bc. Ing. David Slivka, Ph.D.
Tomáš Solarski
Ing. Jan Tománek
Ing. Jan Kordas
Ing. Viktor Michna
doc. Ing. Jaromír Konečný, Ph.D.
Ing. Tomáš Lippa
Ing. Hynek Prokop
Bc. Marian Kuruc
Bc. Jan Číž

Společné cíle výzkumného záměru:
- zvýšit aktivitu studentů doktorských a magisterských studijních zapojením do atraktivních výzkumných projektů
- publikace výsledků výzkumu z předcházejícího i následného výzkumu na prestižních konferencích (záznam ISI WoK)
- podaní navazujícího grantu pro řešení náročných vyvstalých problému u národní agentury (TAČR)
- konfrontace výsledků výzkumné práce s dalšími mezinárodními pracovišti.
- vytvoření/dokončení funkčních vzorků, podání užitného vzoru (patentu)