Prace dyplomowe inżynierskie

Proponowane tematy prac INŻYNIERSKICH Promotor
   

Sterowanie metodą aktywnej kompensacji zakłóceń ADRC kulką na równi pochyłej (Active Disturbance Rejection Control for ball and beam system)

  • Przegląd stanu wiedzy z zakresu metod aktywnej kompensacji zakłóceń (ang. Active Disturbance Rejection Control).
  • Opracowanie modelu dynamiki układu kulki na płaszczyźnie z uwzględnieniem napędu, przekładni i dołączonego obciążenia.
  • Implementacja metody ADRC (projekt rozszerzonego obserwatora stanu i sprzęg z regulatorem od zmiennych stanu, dobór nastaw, implementacja w formacie ciągłym/dyskretnym) w środowisku symulacyjnym.
  • Badania jakości sterowania obiektem z punktu widzenia niepewności parametrycznych i strukturalnych i saturacji elementów wykonawczych.
  • Możliwość wdrożenia metody ADRC na rzeczywistym obiekcie (LabView).
  • Ambitna praca inżynierska dla osób zainteresowanych dynamiką i sterowaniem.
  • Raport końcowy.
 Dr hab. Paweł Malczyk

Wykorzystanie robota FANUC do wykonania zadania sterowania siłowego z zastosowaniem systemu wizyjnego (ZAREZERWOWANY)

  • Przegląd stanu wiedzy obejmujący tematykę robotów przemysłowych, systemów wizyjnych, czujników siły i metod sterowania robotami.
  • Wykonanie wybranych zadań sterowania siłowego z użyciem czujnika siły.
  • Napisanie i przetestowanie instrukcji laboratoryjnej.
 Dr Marcin Pękal

Wykorzystanie środowiska symulacyjnego ROBOGUIDE do sterowania robotem FANUC (ZREALIZOWANY)

  • Przegląd stanu wiedzy obejmujący tematykę robotów przemysłowych i metod ich programowania.
  • Opracowanie wirtualnego stanowiska robotycznego w programie FANUC ROBOGUIDE.
  • Wstępne zaprogramowanie robota w trybie offline.
  • Przetestowanie działania oprogramowania na rzeczywistym robocie.
  • Napisanie i przetestowanie instrukcji laboratoryjnej.
  

Projekt czujnika z zapamiętywaniem pomiarów i transmisją bezprzewodową wyników przy pomocy Bluetooth (ZABLOKOWANY ZE WZGLĘDU NA LIMIT PRAC DYPLOMOWYCH PROWADZONYCH JEDNOCZEŚNIE)

  • Zapoznanie się z LabVIEW i platformą NI myRIO.
  • Wybór czujnika do projektu.
  • Nauka obsługi wybranego czujnika, wyświetlacza LED (7-segmentowego lub matrycy 8x8), klawiatury, pamięci EEPROM oraz modułu Bluetooth.
  • Budowa i testowanie układu.
  

Analiza dynamiczna robota przemysłowego w środowisku Matlab z wykorzystaniem Robotics System Toolbox (ZABLOKOWANY ZE WZGLĘDU NA LIMIT PRAC DYPLOMOWYCH PROWADZONYCH JEDNOCZEŚNIE)

  • Przegląd stanu wiedzy obejmujący tematykę robotów przemysłowych.
  • Utworzenie modelu dynamicznego robota przemysłowego.
  • Napisanie i przetestowanie instrukcji laboratoryjnej.
  

Symulacja robota z wykorzystaniem platformy ROS (ZAREZERWOWANY)

  • Zapoznanie się z platformą Robot Operating System (ROS).
  • Przegląd stanu wiedzy obejmujący oprogramowanie służące do badań symulacyjnych robotów.
  • Utworzenie modelu robota w środowisku ROS i wykonanie serii badań symulacyjnych.
  • Napisanie i przetestowanie instrukcji laboratoryjnej.
  
   

REKONSTRUKCJA WYPADKU DROGOWEGO

Praca dyplomowa magisterska lub ambitna inżynierska, wspólna dla 2 osób, z możliwością wydzielenia niezależnych 2 (lub 3 w przypadku pracy inżynierskiej) tematów indywidualnych

Interdyscyplinarna ekspertyza wypadku drogowego (zderzenie czołowe z offsetem/ukośne Dv ok. 80km/h), w którym śmierć ponieśli: 3,5-letnie dziecko w jednym samochodzie; kierowca (starszy mężczyzna) drugiego samochodu; matka dziecka (kierująca pierwszym samochodem) nie odniosła w trakcie wypadku poważniejszych obrażeń.

Część wspólna:

  • analiza akt sprawy,
  • wykonanie rekonstrukcji wypadku przy wykorzystaniu programu V-Sim (pozwoli na określenie impulsów przyspieszenia działającego na pojazdy w czasie wypadku, które będą wykorzystane na potrzeby symulacji w MADYMO),
  • udział w planowanych sled-testach manekina w foteliku (PIMOT, gdy sytuacja epidemiologiczna pozwoli),
  • wykorzystanie wyników sled-testów do walidacji.

Student(ka) 1:

  • adaptacja istniejącego modelu fotelika (na podstawie udostępnionego egzemplarza fotelika takiego samego jaki uczestniczył w wypadku),
  • wyznaczenie istotnych parametrów geometrycznych w aucie podobnym do uczestniczącego w wypadku,
  • badania symulacyjne (MADYMO) dla matki + dziecka -- porównanie przypadku z fotelikiem działającym prawidłowo i z fotelikiem uszkodzonym (co miało miejsce w analizowanym przypadku).

Student(ka) 2:

  • wyznaczenie istotnych parametrów geometrycznych w aucie podobnym do uczestniczącego w wypadku,
  • badania symulacyjne (MADYMO) symulacja zderzenia kierowcy bez pasów (jak w analizowanym wypadku) z kierownicą vs symulacja z zapiętymi pasami.
 Dr hab. Cezary Rzymkowski

OPRACOWANIE MODELU GEOMETRYCZNO-MASOWEGO (3-D) CIAŁA CZŁOWIEKA NA PODSTAWIE BAZY VHP

Praca dyplomowa magisterska lub ambitna inżynierska (dla 1 osoby)

Wyznaczenie parametrów geometrycznych (wymiarów i objętości) a następnie, mas, położenia środków mas oraz głównych momentów bezwładności dla poszczególnych segmentów tworzących model ciała człowieka.

Podstawę stanowić będą udostępnione przez prowadzącego dane z badań eksperymentalnych (seria fotografii obrazujących przekroje ciała w płaszczyźnie poprzecznej, co 1 mm) z bazy opracowanej w ramach projektu „The Visible Human Project” oraz dane literaturowe dotyczące gęstości poszczególnych tkanek ciała człowieka.

  

Opracowanie propozycji rozwiązań pochłaniających energię w czasie kontaktu statków powietrznych z ziemią

  • Przegląd stanu wiedzy z zakresu rozwiązań (mechanizmów, struktur, materiałów, …) stosowanych do pochłaniania energii w czasie kontaktu statków powietrznych z ziemią w warunkach normalnej eksploatacji i w sytuacjach awaryjnych („twarde lądowanie”, katastrofa).
  • Wybór rozwiązań (z uwzględnieniem własnych pomysłów) do dokładniejszego przebadania.
  • Badania symulacyjne z wykorzystaniem odpowiedniego oprogramowania (np. MADYMO, LS-DYNA, …), pozwalającego na ocenę wpływu proponowanych rozwiązań na zmniejszenie zagrożenia załogi/pasażerów.
  • Proste badania doświadczalne (np. dotyczące własności materiałowych) uzgodnione z prowadzącym – jeżeli będą konieczne.
  • Opracowanie wniosków i propozycji dalszych badań.

Temat z możliwością rozszerzenia do pracy magisterskiej.

  

Analiza zagrożeń i metod ich ograniczania w czasie wypadków samochodowych z udziałem kobiet w ciąży

  • Przegląd stanu wiedzy dotyczących aktualnych zaleceń specjalistów i regulacji prawnych obowiązujących w różnych krajach w zakresie systemów/sposobów ochrony kobiet w ciąży w czasie wypadków samochodowych.
  • Przygotowanie modelu symulacyjnego ciężarnej kobiety do wykorzystania w programie MADYMO lub LS-DYNA (odpowiednia adaptacja/uzupełnienie istniejących modeli ciała kobiety).
  • Przeprowadzenie serii badań symulacyjnych mających na celu znalezienie najlepszych rozwiązań zwiększających ochronę w czasie wypadku matki i dziecka i porównanie z sytuacją jaka ma miejsce, gdy kobieta ciężarna rezygnuje z pasów bezpieczeństwa (za czym opowiada się znaczna część opinii publicznej).
  • Opracowanie wniosków i propozycji dalszych badań.

Temat z możliwością rozszerzenia do pracy magisterskiej.

  
   

Projekt i wykonanie mikroprocesorowego układu sterowania:

  • sformułowanie zadania do rozwiązania – np. układ sterowania do własnych celów lub związany z zagadnieniami z praktyk,
  • przegląd podobnych rozwiązań,
  • dobór mikrokontrolera i pozostałych elementów sprzętowych,
  • wybór sposobu programowania,
  • projekt i wykonanie układu elektronicznego,
  • przygotowanie i sprawdzenie poprawności programu sterującego.
 Dr Andrzej Chmielniak

Projekt i wykonanie robota mobilnego własnej konstrukcji:

  • sformułowanie zadania do rozwiązania – własny pomysł konstrukcji robota mobilnego,
  • przegląd podobnych konstrukcji,
  • projekt konstrukcji robota,
  • dobór napędów i czujników,
  • dobór elementów układu elektronicznego oraz zasilania,
  • wykonanie robota,
  • przygotowanie oprogramowania,
  • testy poprawności działania robota.
  

Sterowanie manipulatorem robota Seekur Jr za pomocą urządzenia mobilnego:

  • zapoznanie się ze sposobem sterowania manipulatorem zainstalowanym na robocie Seekur Jr,
  • zapoznanie się z systemem wizyjnym robota,
  • sprzęgnięcie systemu sterowania robotem z urządzeniem mobilnym (smartfon, tablet lub inne),
  • projekt zobrazowania danych z czujników,
  • przygotowanie oprogramowania dla robota,
  • przygotowanie oprogramowania dla współpracującego urządzenia mobilnego,
  • sprawdzenie poprawności działania,
  • opis systemu.
  

Zadanie poszukiwania i podejmowania obiektu przez robota Seekur Jr wyposażonego w manipulator:

  • zapoznanie się ze sposobem sterowania manipulatorem zainstalowanym na robocie Seekur Jr,
  • zapoznanie się z systemem wizyjnym robota,
  • przygotowanie oprogramowania systemu wizyjnego,
  • przygotowanie oprogramowania dla robota,
  • sprawdzenie poprawności działania,
  • opis systemu.
  
   

Segmentacja semantyczna ludzi oraz części ciała w obrazach.

  • Przegląd stanu wiedzy dotyczących aktualnych rozwiązań stosowanych segmentacji semantycznej za pomocą modele sieci neuronowych w obrazach.
  • Napisanie programu realizującego segmentacje semantyczną za pomocą sieci neuronowych (np. Masked R-CNN). Zalecanym językiem programowania jest język Python.
  • Przygotowanie bazy danych treningowej składającej z obrazów naturalnych oraz obrazów po segmentacji. Treningowa baza obrazów będzie wykorzystywała zasoby internetowe.
  • Przeprowadzenie serii badań symulacyjnych mających na celu znalezienie najlepszych ustawień sieci neuronowych. Następnie wykonanie testów z zastosowaniem on-line z wykorzystaniem kamery.
  • Opracowanie wniosków i propozycji dalszych badań.
 Dr Andrzej Kordecki

Systemy wizyjny parkingu dla samochodów.

  • Przegląd stanu wiedzy dotyczących aktualnych rozwiązań stosowanych w wizyjnych systemach parkingowych.
  • Napisanie programu realizującego detekcję miejsc parkingowych oraz samochodów za pomocą sieci neuronowych (np. YOLO). Zalecanym językiem programowania jest język Python lub C++.
  • Przygotowanie bazy danych treningowej składającej z obrazów z zaznaczonymi miejscami pozycjami miejsc parkingowych oraz samochodów. Treningowa baza obrazów będzie wykorzystywała zasoby internetowe.
  • Przeprowadzenie serii badań symulacyjnych mających na celu znalezienie najlepszych ustawień sieci neuronowych. Następnie wykonanie testów z zastosowaniem on-line z wykorzystaniem kamery.
  • Opracowanie wniosków i propozycji dalszych badań.
  

Zdalna gra w szachy 

  • Opracowanie system rozpoznawania poszczególnych pionków z gry szachy oraz ich pozycji na szachownicy. W detekcji pól zostaną wykorzystane sztuczne sieci neuronowe (np. Single Shot Detector).
  • Przygotowanie bazy danych treningowej składającej z obrazów z zaznaczonymi miejscami pozycjami pionków na szachownicy.
  • Opracowanie oprogramowania robota KUKA do przenoszenia pionków do wybranej pozycji.
  • Przeprowadzenie serii badań symulacyjnych mających na celu znalezienie najlepszych ustawień sieci neuronowych. Następnie wykonanie testów z zastosowaniem on-line z wykorzystaniem kamery.
  • Opracowanie wniosków i propozycji dalszych badań.
  

Zmniejszenie złożoności obliczeniowej w metodach detekcji obiektów w obrazach

  • Przegląd stanu wiedzy dotyczących aktualnych rozwiązań stosowanych w generalizowaniu i zwiększaniu efektywności nauki sieci neuronowych.
  • Napisanie programu realizującego klasyfikację obrazów za pomocą sieci neuronowych (np. VGG16 i ResNet50). Zalecanym językiem programowania jest język Python.
  • Napisanie programu modyfikującego (np. droopout, data augmuntation, batch normalization, deep compression) wcześniej opracowane architektury sieci w celu polepszenia wyników sieci i zmniejszenia czasu obliczeń.
  • Przeprowadzenie serii badań symulacyjnych mających na celu znalezienie najlepszych ustawień sieci neuronowych.
  • Opracowanie wniosków i propozycji dalszych badań.
  

Kalibracja zniekształceń optycznych kamery:

  • Przegląd stanu wiedzy dotyczących aktualnych rozwiązań stosowanych w korekcji winietowania.
  • Opracowanie procedury transformacji współrzędnych pikseli kamery zgodnie z rzeczywistym położeniem elementów oraz interpolacja brakujących informacji pomiędzy pikselami z zapewnieniem poprawnej jasności pikseli.
  • Stworzenie bazy danych wymaga wykonania pomiarów w laboratorium z wykorzystaniem kamery firmy Basler i szarej karty wzornika kalibracyjnego.
  • Przeprowadzenie serii badań symulacyjnych mających na celu znalezienie najlepszych ustawień zastosowanej metody.
  • Opracowanie wniosków i propozycji dalszych badań.
  
   

Symulacyjne badanie wpływu niepewności na działanie systemu sterowania zaprojektowanego metodą linearyzującego sprzężenia zwrotnego (temat wydany)

  • Zapoznanie się z podstawami projektowania systemu sterowania metodą linearyzującego sprzężenia zwrotnego (materiały dostarczone przez prowadzącego).
  • Opanowanie umiejętności niezbędnych do modelowania i projektowania systemów sterowania w MATLABie/SIMULINKu (materiały dostarczone przez prowadzącego).
  • Zapoznanie się z modelem nieliniowego obiektu (MAGLEV) udostępnionym przez prowadzącego.
  • Zaprojektowanie linearyzującego sprzężenia zwrotnego oraz liniowego regulatora dla obiektu zlinearyzowanego.
  • Symulacyjne zbadanie wpływu różnicy miedzy wartościami parametrów obiektu użytymi w sprzężeniu linearyzującym a ich rzeczywistymi wartościami na działanie sytemu sterowania.
  • Symulacyjne zbadanie wpływu zakłóceń wchodzących do systemu sterowania w różnych punktach pętli regulacyjnej na działanie sytemu sterowania (w zależności od postępu pracy).
  • Opracowanie wniosków i ewentualnej propozycji dalszych badań.

Wskazana znajomość j. angielskiego pozwalająca na swobodne czytanie literatury fachowej.

 Dr Adam Woźniak
   

Projekty koncepcyjne związane z systemami bezpieczeństwa dla dzieci przewożonych samochodami osobowymi z potencjałem wdrożeniowym (zakończone zgłoszeniem patentowym).

  • Przegląd stanu wiedzy i stanu techniki dotyczący wybranego sytemu bezpieczeństwa.
  • Opracowanie najważniejszych założeń wynalazku, zgodnych z normami prawnymi.
  • Opracowanie modelu matematycznego oraz fizycznego systemu bezpieczeństwa.
  • Przygotowanie dokumentacji technicznej proponowanego rozwiązania.
  • Badania numeryczne skuteczności proponowanego wynalazku. Próba znalezienia korzystniejszej konfiguracji parametrów technicznych.
  • Opcjonalnie: dobór układu sterowania.
 Dr Edyta Rola

Modelowanie fizjologii człowieka: model dynamiki mięśni.

  • Przegląd stanu wiedzy i stanu techniki.
  • Identyfikacja najistotniejszych czynników, wpływających na działanie mięśni.
  • Rozbudowa modelu Matlab Simulink.
  • Aplikacja różnych modeli pracy mięśni.
  • Dobór układu sterowania ze sprzężeniem zwrotnym.
  

Analiza rzeczywistych sygnałów bioelektrycznych w środowisku Matlab.

  • Wstępna obróbka sygnału EKG. Filtracja.
  • Analiza korelacyjna sygnałów.
  • Analiza czasowo-częstotliwościowa sygnałów.
  • Detekcja pików R oraz powtarzalność cyklu.
  • Widmo sygnału EKG.
  • Diagnostyka wybranych zmian patologicznych.
  

Układ hormonalny jako układ regulacji zapewniający przystosowanie do zmiennych warunków środowiska zewnętrznego oraz wewnętrznego.

  • Przegląd stanu wiedzy i stanu techniki dotyczący biomechanicznych modeli układu hormonalnego.
  • Opracowanie modelu matematycznego pracy układu hormonalnego.
  • Opracowanie układu regulacji automatycznej zapewniającego przystosowanie organizmu do zmiennych warunków środowiska zewnętrznego oraz wewnętrznego.
  

Fizjologiczny model pracy serca.

  • Przegląd stanu wiedzy i stanu techniki dotyczący biomechanicznych modeli serca człowieka.
  • Sterowanie pracą serca za pomocą elektrolitów: sodu, potasu, magnezu, wapnia oraz impulsu nerwowego.
  • Symulator elektrofizjologiczny openCARP.

 

  

Holistyczny, biomechaniczny model ciała człowieka – synteza pracy poszczególnych układów.

  • Przegląd stanu wiedzy i stanu techniki dotyczący biomechanicznych modeli ciała człowieka oraz poszczególnych układów.
  • Identyfikacja najistotniejszych czynników wpływających na odpowiedź biomechaniczną człowieka.
  • Modelowanie ciała człowieka uwzględniające wybrane, istotne czynniki wpływające na jego pracę.
  

Analizy wytrzymałościowe w środowisku ANSYS Workbench

  • Własne propozycje tematów
  

Zagadnienia z zakresu biomechaniki zderzeń

  • Tematy do uzgodnienia
  
   

Analiza układów dynamicznych wraz ze sterowaniem w środowisku Adams - Matlab/Simulink

  • Przegląd piśmiennictwa z zakresu modelowania układów dynamicznych i stosowanych układów sterowania.
  • Budowa modeli obliczeniowych układów dynamicznych.
  • Analiza wpływu metod sterowania i ich parametrów na jakość regulacji.
 Dr Marek Surowiec

Analiza zachowania modeli biomechanicznych człowieka w interakcji ze środowiskiem zewnętrznym z zastosowaniem środowiska OpenSim

  • Przegląd metod modelowania układów biomechanicznych.
  • Implementacja interakcji człowiek-świat zewnętrzny na podstawie pomiarów Motion capture.
  • Analiza i ocena obciążeń powstałych w trakcie interakcji.
  

Pomiar i analiza zachowań układów dynamicznych z zastosowaniem platform CompactRIO lub PXI w środowisku LabView

  • Przegląd metod pomiaru wielkości mechanicznych tj. przemieszczenie, przyspieszenie itp.
  • Implementacja pomiaru na stanowisku z platformą CompactRIO lub PXI.
  • Analiza danych pomiarowych i ocena ich przydatności w układzie sterowania lub nadzoru.
  

Sterowanie optymalne manipulatorem płaskim z zastosowaniem iteracyjnego regulatora iLQR (Optimal control of planar manipulator using iterative iLQR regulator) - zrealizowany

  • Przegląd stanu wiedzy z zakresu metod sterowania optymalnego z zastosowaniem dyskretnych regulatorów LQR i iLQR.
  • Opracowanie modelu dynamiki zespołu napędowego jednej osi manipulatora wraz z generatorem trajektorii.
  • Implementacja regulatora iLQR w układzie sterowania manipulatorem.
  • Badania efektywności i jakości sterowania z zastosowaniem regulatora iLQR w porównaniu do metod klasycznych.
  • Raport końcowy.
 Dr hab. Paweł Malczyk

Planowanie optymalnych trajektorii robota z zastosowaniem metody bezpośredniej transkrypcji (Optimal robot motion planning using direct transcription methods) - zrealizowany

  • Przegląd stanu wiedzy z zakresu metod generowania optymalnych trajektorii robotów oraz stosowanych w tym zakresie metod optymalizacji.
  • Opracowanie przykładowych modeli dynamiki systemów robotycznych (wahadło odwrócone, manipulator, quadcopter) w Matlab (ew. Python)
  • Wdrożenie metody bezpośredniej transkrypcji wraz z zastosowaniem bibliotecznych metod optymalizacji (np. SQP).
  • Planowanie trajektorii obiektów typu point-to-point wraz z opcjami unikania przeszkód. 
  • Testy efektywności i dokładności. Badania wpływu parametrów metody transkrypcji na jakość generowanych trajektorii.
  • Raport końcowy.

Sterowanie czasooptymalne układami wieloczłonowymi z zastosowaniem metody adjoint (Time-optimal control of multibody systems using the adjoint method) - zrealizowany

  • Przegląd stanu wiedzy z zakresu metod generowania czasooptymalnych trajektorii robotów i układów wieloczłonowych oraz stosowanych w tym zakresie metod numerycznych.
  • Opracowanie przykładowych modeli dynamiki systemów robotycznych (np. wahadło odwrócone, płaski manipulator, quadcopter, robot z pętlą kinematyczną)
  • Wdrożenie i implementacja metody adjoint (niebezpośredniej) do czasooptymalnego sterowania układami wieloczłonowymi.
  • Planowanie czasooptymalnych trajektorii obiektów z ograniczeniami na stan i sterowanie z opcjami unikania przeszkód i nałożonymi warunkami końcowymi.
  • Raczej praca magisterska.
  • Raport końcowy.