Master's Thesis

Design of an autonomous mobile robot for the construction environment

Final Thesis 10.03 MB Appendix 9.52 MB

Author of thesis: Bc. Matěj Krejčí

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. akad. soch. Ladislav Křenek, ArtD.

Reviewer: Ing. Tomáš Blaha

Abstract:

This master's thesis deals with the design of an autonomous mobile robot for the construction environment. The main objective of the thesis is to propose a comprehensive solution that combines efficient operational functionality with the aesthetic aspect of the machine. The issue is addressed through an extensive analysis of available technical solutions and competing products, followed closely by the author's own design of an innovative concept. Throughout the creative process, great emphasis is placed on the natural integration of necessary functional elements into the overall shape design of the bodywork. The specific result of this study is an electrically powered tracked platform equipped with a system of interchangeable attachments and a robotic manipulator arm. With this comprehensive solution, the design directly responds to the growing need for maximum efficiency and self-sufficiency within construction logistics. The presented study brings significant value to the field of industrial design and the development of construction machinery, as it provides an engineering-backed insight into the aesthetics of future autonomous machines and offers an inspiring foundation for further research.

Keywords:

autonomous mobile robot, construction, industrial design, modularity, construction logistics

Date of defence

08.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentoval výsledky své práce a zodpověděl otázky oponenta a členů komise. Otázky oponenta Ing. Blahy: 1. Zvažoval jste během návrhového procesu alternativní tvarové řešení vycházející více z tradiční stavební techniky a robustních ocelových krytování? Pokud ano, proč od něj nakonec upustil? ZODPOVĚZENO 2. Není kombinace přepravy materiálu a robotického manipulátoru příliš ambiciózní z hlediska složitosti a ceny výsledného produktu? ZODPOVĚZENO Otázky komise: 1. doc. Surman: Těžiště nákladové rampy je mimo těžiště vozu? ČÁSTEČNĚ ZODPOVĚZENO 2. doc. Surman: Proč jsou pásy vysunuté vně vozidla? Bude to nebezpečné. ČÁSTEČNĚ ZODPOVĚZENO 3. doc. Surman: Bude stroj schopný naložit paletu ze země sám? ČÁSTEČNĚ ZODPOVĚZENO 4. doc. Veverka: Bočnice by mohly vypadat jinak, proč bylo zvoleno toto tvarování? ČÁSTEČNĚ ZODPOVĚZENO 5. doc. Veverka: Když se při vjezdu do zatáčky nabere nějaký kámen, má možnost vypadnout? NEZODPOVĚZENO 6. prof. Hartl: Proč nemá vozidlo blatníky? ČÁSTEČNĚ ZODPOVĚZENO

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Industrial Design (N-PDS-P)

Composition of Committee

prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D. (předseda)
doc. akad. soch. Ladislav Křenek, ArtD. (místopředseda)
Mgr. Jakub Sochor (člen)
doc. MgA. Martin Surman, ArtD. (člen)
Ing. David John (člen)
doc. Ing. Branislav Jelenčík, ArtD. (člen)
doc. MgA. Zdeněk Veverka (člen)
Ing. Tomáš Blaha (člen)

Pro design je důležité i hodnocení designérských kvalit práce: úroveň tvarové kultivace - A, barevnost navrženého designu – B, a grafická úprava výkresů – A. Ve své diplomové práci se autor věnuje aktuálnímu tématu, které je dalším příspěvkem do stále se rozšiřující kategorie autonomně pracujících vozidel či strojů (robotů) na elektrický pohon, v tomto případě v oblasti, kde to doposud není příliš běžné, jako je stavebnictví. Předložený návrh robota zohledňuje předpokládaný rozsah činností v této oblasti. Využívá k tomu modulární platformu, která umožňuje aplikaci různých nástaveb pro sypký i kusový materiál nebo integraci robotického manipulačního ramene. Autor v práci zohlednil všechny podstatné funkční, technické a technologické aspekty a představuje originální koncept stavebního stroje. Design robota se vyznačuje kompaktním, organickým a vyváženým tvaroslovím, které vhodně reaguje na náročné prostředí, v němž se bude stroj pohybovat. Vizuální zpracování robota vhodně doplňuje vyvážená grafika. Zajímavým technickým detailem jsou výklopné bočnice nákladové plošiny, které mohou přidržovat kusový materiál během transportu. Otázkou pouze zůstává, zda bude toto řešení v praxi vždy dostačující. Diplomová práce splňuje všechny body zadání a obsahuje vlastní výsledky k řešení designu autonomního mobilního robota pro stavební prostředí.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Tomáš Blaha

Diplomová práce se zabývá návrhem autonomního mobilního robota pro logistické a manipulační úkoly ve stavebním prostředí. Téma považuji za velmi aktuální, neboť reaguje na nedostatek pracovních sil ve stavebnictví a rostoucí potřebu automatizace. Autor prokázal schopnost samostatně zpracovat rozsáhlou technickou problematiku a vytvořil kvalitní analytický základ pro následný návrh.

Velmi pozitivně hodnotím zejména rešeršní a technickou část práce. Analýza současných autonomních systémů, podvozkových řešení, pohonů, senzoriky i principů autonomního řízení je zpracována přehledně a na vysoké odborné úrovni. Návrh robota působí promyšleně, vizuálně přesvědčivě a dobře propojuje technické požadavky s estetickou stránkou produktu. Oceňuji také kvalitní digitální prezentaci a fyzický model, který významně podporuje srozumitelnost celého konceptu.

Za slabší část považuji prezentaci variantních řešení. Chybí zde širší spektrum tvarových úvah a podrobnější dokumentace vývoje návrhu. Předložené varianty se pohybují v podobném formálním rámci a postrádám například řešení bližší tradiční stavební technice s robustnějším konstrukčním výrazem.

Výraznější výhrady mám k řešení ložné plochy a korby. Ložná plocha výrazně přesahuje půdorys stroje, což může při jednostranném zatížení nepříznivě ovlivnit stabilitu a posunout těžiště mimo optimální oblast. Problematické může být zejména nakládání materiálu na nejpřístupnější straně. Naopak korba pro sypké materiály je ukončena v úrovni spodní hrany stroje. Při vysypávání nákladu tak hrozí kontakt materiálu s čelní částí stroje, včetně senzorické výbavy, což může představovat provozní i bezpečnostní riziko.

Přes uvedené připomínky hodnotím práci jako velmi kvalitní s výsledným hodnocením A-výborně a doporučuji ji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Zvažoval jste během návrhového procesu alternativní tvarové řešení vycházející více z tradiční stavební techniky a robustních ocelových krytování? Pokud ano, proč od něj nakonec upustil?
  2. Není kombinace přepravy materiálu a robotického manipulátoru příliš ambiciózní z hlediska složitosti a ceny výsledného produktu?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová