Bachelor's Thesis

Diferential Drive Robot Control

Final Thesis 7.83 MB Appendix 17.3 MB

Author of thesis: Bc. Vojtěch Hrabovský

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jaroslav Rozman, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jakub Liška

Abstract:

This thesis deals with the driving of a robot with an omnidirectional chassis. The goal is to design an extension of the Trilobot robot with sensors. The robot will be capable of remote control, random movement and creation of a map of the environment. The first part of the thesis summarizes original state of the robot. That is followed by a description of hardware, software and final architecture. This work then summarizes methodology used for map creation, localization and navigation. The practical part contains the implementation of the proposed solution, including sensor integration, system calibration and testing of the robot's functionality. The test results demonstrate the robot's capabilities in the areas of remote control, navigation and mapping of the environment.

Keywords:

diferentional drive chassis, autonomous robot, ROS, sensor integration, mapping, navigation

Date of defence

15.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky oponenta a na další otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm C.

Topics for thesis defence

  1. Pri návrhu systému mapovania ste zvolili RTAB-Map. Skúšali ste v rámci ROS 2 aj iné prístupy alebo konfigurácie, ktoré nakoniec neboli zdokumentované v technickej správe, a ak áno, prečo ste sa rozhodli pre toto riešenie?
  2. Komunikácia medzi ROS 2 a Arduinom si vyžiadala implementáciu vlastného bridge uzla. Arduino bolo súčasťou dodaného kitu a bolo podmienkou jeho použitie. No pre úplnosť, akú dosku by ste zvolil ako náhradu tak, aby bola priamo integrovateľná s ROS 2 bez potreby písať vlastný komunikačný most?
  3. Co Vás vedlo k použití zvolené desky?
  4. Můžete se vyjádřit ke způsobu citování?
  5. Jakým způsobem je implementována lokalizace robota?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Information Technology (BIT)

Composition of Committee

doc. Ing. František Zbořil, Ph.D. (předseda)
doc. Mgr. Kamil Malinka, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Jiří Matoušek, Ph.D. (člen)
Ing. Vladimír Veselý, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Vítězslav Beran, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jaroslav Rozman, Ph.D.

Student už na podobném tématu pracuje druhým rokem, ale výsledek je poněkud rozpačitý a vlastně ani nevím, jestli je výsledný robot funkční. Z toho důvodu hodnotím práci stupněm D.

Evaluation criteria Verbal classification
Information about assignment

Cílem práce bylo vylepšit stávajícího robota Trilobot v2, který je postupně vyvíjen na naší fakultě. 

Work with literature

Studentovi byla poskytnuta základní literatura. Zbytek si aktivně obstarával sám, ovšem výsledný počet citací 67 je výrazně nad průměrem pro BP práce a to i pro ty teoretické.

Activity during solution, consultations, communication

Student byl během řešení aktivní spíše nárazově.

Activity during completion

Textová část práce byla sice víceméně konzultována, ale vlastně nevím, jak dopadla implementační část.

Publication activity, awards

-

Points proposed by supervisor: 65

Grade proposed by supervisor: D

Reviewer’s report
Ing. Jakub Liška

Predložená bakalárska práca rieši náročnú tému integrácie mobilného robotického systému s diferenciálnym podvozkom a študent sa s ňou vyrovnal na solídnej úrovni. Oceňujem najmä komplexnosť technického riešenia, ktoré pokrýva celý reťazec od embedded firmvéru cez komunikačnú vrstvu až po autonómnu navigáciu, a skutočnosť, že systém bol funkčne overený v reálnych podmienkach napriek tomu, že vychádza z pomerne zastaralého mechanického základu platformy Trilobot, ktorý bol postupom času postupne vylepšovaný. Pozitívne možno hodnotiť aj to, že sa študentovi podarilo funkčne vyriešiť jeden zo známych problémov pri práci s ROS 2, a to komunikáciu s mikrokontrolérom Arduino, ktorá bola implementovaná prostredníctvom vlastného C++ bridge uzla. Rezervy vidím v kvalite a ucelenosti odovzdaného zdrojového kódu, dokumentačnej disciplíne a formálnej úprave technickej správy. Celkovo prácu hodnotím ako zdarne splnenú so stupňom B.

Evaluation criteria Verbal classification Points
The difficulty of the assignment

Evaluation level: more difficult assignment

Zadanie hodnotím ako náročnejšie. Študent sa musel zorientovať v problematike mobilnej robotiky, diferenciálneho podvozku, nízkoúrovňovej komunikácie s hardvérom (Arduino, I2C) a integrácie viacerých senzorov do komplexného softvérového frameworku ROS2. Zvládnutie mapovacích a navigačných algoritmov (SLAM, Nav2) predstavuje ďalšiu netriviálnu vrstvu nad samotnou hardvérovou integráciou.

Presentation level of the technical report

Technická správa má logickú a prehľadnú štruktúru, pričom jednotlivé kapitoly na seba prirodzene nadväzujú od popisu pôvodného stavu robota cez hardvérový a softvérový návrh až po mapovanie, navigáciu a záver. Štruktúra práce nie je úplne tradičná, keďže je miestami poňatá aj ako praktický návod na replikáciu a sprevádzkovanie systému, čo však v tomto prípade nepovažujem za nedostatok, ale skôr za prirodzený dôsledok aplikačného charakteru práce. Text je pre čitateľa prevažne zrozumiteľný a technické riešenie je vysvetlené dostatočne podrobne. Miernou slabinou je, že niektoré pasáže sú viac opisné a záver sa viac sústreďuje na možnosti budúceho rozšírenia než na stručné zhrnutie dosiahnutých výsledkov.

85
Formal preparation of a technical report

Typografická úprava je celkovo na dobrej úrovni, formátovanie je konzistentné a obrázky sú prehľadne začlenené do textu. Jazyková stránka práce je zrozumiteľná a nevykazuje závažnejšie gramatické ani štylistické nedostatky. Výhrady sa týkajú nepresného používania pomlčiek, chýbajúceho číslovania rovníc a absencii popiskov pri výpisoch zdrojového kódu. Autor v prehlásení uvádza, že na jazykovú revíziu technickej správy využil nástroj Gemini, čo je pri posudzovaní jazykovej úrovne textu relevantná informácia.

78
Realisation output

Predložené technické riešenie predstavuje pomerne komplexný a funkčný celok pre riadenie mobilného robota s diferenciálnym podvozkom, ktorý zahŕňa vrstvy od nízkoúrovňového embedded firmvéru až po lokalizáciu, mapovanie a autonómnu navigáciu. Pozitívne možno hodnotiť najmä prepojenie hardvérovej a softvérovej časti systému, implementáciu vlastných uzlov pre odometriu a komunikačný most, ako aj praktické nasadenie riešenia na reálnej platforme. Na základe demonštrácie možno konštatovať, že výsledný systém bol funkčný a aj napriek mechanickým obmedzeniam platformy Trilobot pôsobil prevádzkyschopne a technicky presvedčivo.

Za slabšie stránky považujem predovšetkým nižšiu mieru formálnej ucelenosti odovzdaného riešenia. Problematicky pôsobí prítomnosť nedokončených alebo nejednoznačných častí zdrojových kódov, určitá nekonzistentnosť sprievodnej dokumentácie a absencia vlastných testov nad rámec základnej infraštruktúry. Tieto nedostatky však podľa môjho názoru neznižujú podstatným spôsobom celkovú technickú úroveň riešenia, skôr poukazujú na rezervy v jeho finálnom spracovaní a dokumentačnej disciplíne.

80
Usability of results

Práca má charakter inžinierskeho diela. Jej hlavný prínos spočíva v praktickej realizácii funkčného systému pre riadenie mobilného robota, ktorý integruje embedded vrstvu, komunikačnú infraštruktúru a autonómnu navigáciu do uceleného celku. Po istom doladení zdrojových kódov a dokumentácie by výsledná platforma mohla slúžiť aj ako praktická pomôcka vo výučbe robotiky.

The extent to which the requirements of the assignment have been met

Evaluation level: assignment fulfilled

Všetky štyri body zadania boli splnené.

Extent of the technical report

Evaluation level: is within the usual extent

Predložená technická správa dosahuje približne 49,5 normostrán, čo presahuje stanovené minimum a rozsahom sa blíži k spodnej hranici obvyklého rozmedzia 60–80 normostrán.

Work with literature

Výber zdrojov zodpovedá téme práce a pokrýva relevantné oblasti vrátane ROS2, navigačných algoritmov, SLAM, použitých senzorov a hardvérových komponentov. Prevzaté obrázky sú riadne označené odkazom na zdroj priamo v popisku, citačná etika je dodržaná a bibliografické citácie pôsobia úplne. Miernou výhradou je, že práca sa opiera prevažne o technickú dokumentáciu a online zdroje, pričom zastúpenie odborných publikácií a vedeckých článkov, ktoré by zasadili použité metódy (RTAB-Map, Nav2, EKF) do širšieho vedeckého kontextu, je skromnejšie.

85
Topics for thesis defence:
  1. Pri návrhu systému mapovania ste zvolili RTAB-Map. Skúšali ste v rámci ROS 2 aj iné prístupy alebo konfigurácie, ktoré nakoniec neboli zdokumentované v technickej správe, a ak áno, prečo ste sa rozhodli pre toto riešenie?
  2. Komunikácia medzi ROS 2 a Arduinom si vyžiadala implementáciu vlastného bridge uzla. Arduino bolo súčasťou dodaného kitu a bolo podmienkou jeho použitie. No pre úplnosť, akú dosku by ste zvolil ako náhradu tak, aby bola priamo integrovateľná s ROS 2 bez potreby písať vlastný komunikačný most?
Points proposed by reviewer: 80

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová