Master's Thesis

Development of a Robotic-Automation Laboratory Setup

Final Thesis 10.66 MB Appendix 243.62 MB

Author of thesis: Bc. Jakub Baláž

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Pavel Škrabánek, Ph.D.

Reviewer: Ing. Mikuláš Szabari, Ph.D.

Abstract:

The thesis focuses on the design and implementation of robotic automation task control with the aim of expanding students' knowledge in the field of automation. The main objective was to create a reliable, comprehensive workplace consisting of modern equipment used in Industry 4.0. The workplace integrates these modern systems and technologies into a single functional unit. The core of the system will be a programmable logic controller (PLC) that will control and coordinate the movements of the robot control unit, control the pneumatic valve manifold, and process signals from sensors. Above all this will be an HMI visual interface (control panel) that allows the user to select a specific sequence for the robotic cell. The work includes the design and manufacture of components, the configuration of industrial communication, and the development of the control logic for the entire robotic cell. The results also include materials for students, which will serve as a basis for teaching industry automation.

Keywords:

PLC, Industrial Robot, Profinet, Pneumatic Systems, HMI, Sensors, Industry 4.0, I/O.

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student obeznámil komisi s výsledky své DP. Po přečtení posudků následovaly dotazy oponenta (viz posudek oponenta) a komise: Reference v TEXu (výtka - práce by potřebovala větší kontrolu, pečlivost). Prokombinování hardware (SMC, Siemens). Diagnostika. Ověření, feedback od studentů (lab. úloha). Naprogramování robota (jen simulačně?) Bezpečnostní prvky. Vizualní prostředí (využití AI). Student reagoval na všechny dotazy sebevědomě a komise byla s reakcemi spokojena.

Language of thesis

Slovak

Faculty

Department

Study programme

Applied Computer Science and Control (N-AIŘ-P)

Composition of Committee

doc. Ing. Oldřich Trenz, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Jakub Kůdela, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Zdeněk Hadaš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Pavel Škrabánek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. David Fojtík, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jiří Jaroš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Miloš Hammer, CSc. (člen)

Diplomová práce se zabývá návrhem a realizací roboticko-automatizační laboratorní úlohy určené pro výuku průmyslové automatizace. Jedná se o téma s přímou vazbou na potřeby praktické výuky, které vyžaduje propojení znalostí z oblasti programovatelných automatů, průmyslové robotiky, pneumatických systémů, průmyslové komunikace, senzoriky a tvorby uživatelských rozhraní. Zadání práce bylo splněno ve všech stanovených bodech. Student zpracoval rešerši relevantních oblastí, navrhl koncepci laboratorního pracoviště, realizoval jeho hardwarovou i softwarovou část, připravil metodické podklady pro výuku a ověřil funkčnost vytvořeného systému.

Student prokázal schopnost samostatně řešit problémy vznikající při integraci různých průmyslových technologií do jednoho funkčního celku. Pozitivně hodnotím také experimentální ověření pracoviště v automatickém režimu a posouzení stability a opakovatelnosti navrženého řešení. Dosažené výsledky jsou interpretovány věcně a odpovídají charakteru práce. Přínos práce spočívá nejen ve vytvoření funkčního pracoviště, ale také ve zpracování metodických materiálů, které umožní jeho efektivní využití při výuce studentů.

Práce je logicky strukturována a jednotlivé kapitoly na sebe navazují. I přesto, že se v textu vyskytují drobné jazykové a stylistické nedostatky je práce po formální stránce na vysoké úrovni. Použitá literatura odpovídá zaměření práce a poskytuje dostatečný teoretický základ pro navržené řešení. Celkově student prokázal schopnost samostatně realizovat rozsáhlý technický projekt zahrnující návrh, implementaci, integraci i ověření funkčnosti komplexního automatizačního systému.

Vzhledem k výše uvedenému doporučuji práci k obhajobě a hodnotím ji známkou A.
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 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
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Mikuláš Szabari, Ph.D.

Prací studenta bylo vytvořit roboticko-automatizační laboratorní úlohu. Práce začíná přehlednou rešerší, která je po obsahové stránce dobře vypracovaná. Následuje popis cíle pracoviště, kde student navrhuje koncept, dispozici a architekturu pracoviště. Zde mi chybí důležitý aspekt, a to skutečnost, že pracoviště je určeno pro výuku a mělo by být pro ni uzpůsobeno. Jinak je návrh na vysoké úrovni. Práce pokračuje popisem hardwaru a návrhem nových komponentů, který je také vypracován správně. Konec práce je věnován řízení buňky, jejímu oživování a ověřování funkčnosti. Chybí mi zde kapitola, která by popisovala studentské úkoly. Práce je ukázkou reálného zprovoznění a částečně i návodem. Jediná zmínka o studentských úkolech je v seznamu příloh. Ocenil bych lepší zpracování této části.

Práce splnila všechny cíle zadání a hodnotím ji známkou B, velmi dobře.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Co by způsobilo odebrání horní kostky z věže při její demolici?
  2. Jak byste upravil pracoviště, aby bylo lépe přizpůsobeno výukovým účelům?
  3. Na výpisu č. 2 máte nastaveny výstupy pro otevření gripperu v pořadí: nastavení výstupu Open na hodnotu 1 a následně nastavení výstupu Close na hodnotu 0. Vysvětlete, jaké účinky by to mělo na reálný hardware, pokud by předchozím stavem bylo zavření gripperu.

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová