Bachelor's Thesis

Design and implementation of a sensor for measuring the load of trekking poles when walking in difficult terrain

Final Thesis 6.29 MB Appendix 5.94 MB

Author of thesis: Bc. David Meleg

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Petr Krejčí, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jan Chalupa

Abstract:

This bachelor's thesis focuses on the design and implementation of a measuring device capable of recording the axial force applied to a trekking pole during walking. The solution includes the selection of a suitable strain gauge sensor, the design of signal processing electronics, the implementation of wireless data transmission, and the development of a dedicated mobile application. Two prototypes were developed within the scope of this work. The functionality and reliability of the proposed solution were experimentally verified during testing in real field conditions.

Keywords:

Wheatstone bridge, strain gauge, trekking poles, axial force, ESP32, BLE communication

Date of defence

12.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Při obhajobě student nejprve prezentoval svou bakalářskou práci, následně byly přečteny posudky a student odpovídal na dotazy oponenta. Poté členové komise položili následující otázky: - Jaký dopad mělo zvýšení vzorkovací frekvence? - Pro jaký účel byly hole primárně určeny? Na závěr byla obhajoba hodnocena jako výborná.

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Solid Mechanics, Mechatronics and Biomechanics

Study programme

Mechatronics (B-MET-P)

Composition of Committee

doc. Ing. František Šebek, Ph.D. (předseda)
Ing. Petr Procházka, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Petr Krejčí, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Stanislav Věchet, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Švancara, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Králík, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Petr Krejčí, Ph.D.

Bakalářská práce je zaměřena na problematiku přímého měření axiálních sil v trekových holích při chůzi. Autor, David Meleg, přistoupil k řešení velmi systematicky a iniciativně. V práci úspěšně prošel celým vývojovým cyklem od úvodní rešerše přes realizaci dvou funkčních prototypů (včetně vlastního návrhu DPS integrovaného do trubky hole) až po naprogramování mobilní aplikace. Všechny body zadání byly beze zbytku splněny a funkčnost zařízení byla ověřena praktickými experimenty v terénu. Student pracoval pečlivě a k řešení přistupoval s dostatečnou frekvencí konzultací. Práci doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení A (výborně).
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Jan Chalupa

Bakalářská práce se zabývá návrhem a realizací jednotky pro měření axiální síly působící na trekové hole. Student řeší komplexní problematiku zahrnující mechanický návrh, tenzometrické měření, návrh a oživení vlastní elektroniky, tvorbu firmwaru i vývoj mobilní aplikace. Student prokázal schopnosti realizovat a experimentálně ověřit výsledky v reálných podmínkách. Velmi kladně hodnotím také popis samotného vývojového procesu, včetně identifikace problémů a jejich následného odstranění v druhé iteraci.

Za přínosné považuji zejména postupné konstrukční vylepšování mezi prvním a druhým prototypem. Student správně identifikoval problém vlivu ohybu při měření a navrhl nové řešení s měřicím elementem integrovaným uvnitř hole, čímž dosáhl výrazně lepší kompenzace ohybového namáhání. Z práce je zřejmé, že student musel vynaložit značné úsilí při návrhu i debugování elektroniky, firmware a mobilní aplikace. Výsledky práce hodnotím velmi kladně, zejména s ohledem na rozsah řešených oblastí od mechaniky přes zpracování signálů až po programování.

Práce má však i pár slabších míst. Rešeršní část místy zůstává spíše popisná a některá rozhodnutí nejsou důsledněji zdůvodněna. Například vyřazení piezoelektrických snímačů neobsahuje hlubší úvahu nad dynamickým charakterem měřeného děje a možnými energetickými výhodami tohoto řešení. Podobně není zcela jasné, proč byly porovnávány technologie Wi‑Fi, BLE a LoRaWAN, zatímco další relevantní nízkoenergetické protokoly, například ZigBee nebo ANT+, nejsou uvažovány. Určité rezervy vidím také v popisu softwarové architektury mobilní aplikace a příčin problémů se zpracováním dat při vyšších vzorkovacích frekvencích.

Student prokázal schopnost samostatně řešit komplexní mechatronický systém. Práce s vysokou technickou náročností a praktickým zaměřením hodnotím jak výbornou/A.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout B
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations A
Topics for thesis defence:
  1. Jakým způsobem by bylo možné řešit kompenzaci teplotního driftu snímače na úrovni mikrokontroléru? Co třeba metoda high-pass filtr?
  2. Přibližte energetickou bilanci celého zařízení, které komponenty nebo části jednotky mají největší podíl na spotřebě energie.

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová