diplomová práce

Vzdušný hokej - realizace a návrh automatického hráče

Text práce 8.68 MB Příloha 16.35 kB

Autor práce: Ing. Dominik Jašek

Ak. rok: 2019/2020

Vedoucí: prof. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D.

Oponent: Ing. et Ing. Stanislav Lang, Ph.D.

Abstrakt:

Tato diplomová práce se zabývá návrhem a realizací automatického hráče vzdušného hokeje. Konkrétně je navržen herní stůl, kinematický typ robota H-bot a elektronické zapojení. Pohyb robota je zajištěn dvěma krokovými motory, které řídí Arduino Micro pomocí interních přerušení. Práce je doplněna dalšími prvky, jako je např. optická brána na detekci gólu a automatické vystřelování puku z branky. Ve spolupráci s Ondřejem Slámou byla práce prakticky realizována.

Klíčová slova:

Robotický vzdušný hokej, Arduino, H-bot, řízení krokových motorů

Termín obhajoby

14.07.2020

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Student seznámil komisi s obsahem a cíli své DP, dodal zhodnocení (časovou náročnost realizace). Následně reagoval na dotazy a připomínky oponenta DP. Ze strany komise byly pozitivní připomínky. Další dotazy komise: RNDr. Kuba: Cena vzdušného hokeje doc. Švarc: Počet hráčů

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Strojní inženýrství (M2I-P)

Studijní obor

Aplikovaná informatika a řízení (M-AIŘ)

Složení komise

prof. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Zuzana Komínková Oplatková, Ph.D. (místopředseda)
prof. RNDr. Ing. Jiří Šťastný, CSc. (člen)
RNDr. Martin Kuba, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Miluše Vítečková, CSc. (člen)
doc. Ing. Ivan Švarc, CSc. (člen)

Předložená diplomová práce realizovala tzv. vzdušný hokej (Air Hockéj), známou a zábavnou společenskou hru pro dva hráče. V kontextu realizace je tato práce excelentní ukázkou týmového výsledku, na kterém se podíleli dva studenti Dominik Jašek a Ondře jSláma, každý se svým příspěvkem pro řešení neoddělitelného celku.

Dominik Jašek měl za úkol technickou realizaci zařízení, návrh kinematiky manipulátoru „hokejky“, řízení pohonů a mnoho dalších detailů celého řešení, vč. sw pro řízení pohonů. Pochopitelná byla spolupráce na celkové integraci, konzultace a vlastním oživení zařízení.
Ondřej Sláma měl za úkol hw část snímání puku a vizualizaci, vč. ovládání hry a návrh simulačního modelu vhodného k implementaci jím navržených herních heuristik. Pochopitelná byla spolupráce na celkové integraci, konzultace a vlastním oživení zařízení.

Výsledkem předložené týmové práce je funkční platforma vzdušného hokeje, reprezentující kvalitu tvůrců a know how dnešní doby, tj. multioborové znalosti automatizace a informatiky. Práce obsahuje minimum překlepů, má velmi dobrou stylistickou úroveň, je logicky členěna a potřebuje vše potřebné pro další rozvoj zařízení daného typu. Jako školitel nebudu při daném hodnocení udělovat možná doporučení.

Práce zcela splnila cíle zadání, svou náročností ji považuji za nadstandard, práci jednoznačně doporučuji k obhajobě a hodnotím známkou A/ výborně.
Kritérium hodnocení Známka
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 B
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Známka navržená vedoucím: A

Předložená diplomová práce je součástí projektu „Vzdušný hokej“, na kterém pracovali dva diplomanti – Bc. Dominik Jašek a Bc. Ondřej Sláma. Pan Jašek se věnuje mechanické konstrukci a řízení pohonů, pan Sláma se věnuje detekci polohy míčku a herním strategiím. Obě práce tvoří ucelená díla, která na sebe vhodným způsobem odkazují. Obě práce jsou na vysoké úrovni, jak rozsahem, tak kvalitou provedení. Funkčnost vytvořeného vzdušného hokeje jako celku dokládají přiložená videa.

V rámci společné části hodnocení si dovolím upozornit, že oba studenti použili pro tvorbu písemné části šablonu, která pracuje s jiným formátem než A4, pro kvalitní tisk je tedy nutno zvolit volbu tisku „Reduce to print margins“. Tím však nesnižuji hodnocení jinak velmi pěkné grafické úpravy.

Diplomant Bc. Dominik Jašek v rámci své práce provedl kvalitní rešerši v oblasti existujících řešení vzdušného hokeje, možných typů konstrukcí, využitých vestavěných zařízení a pohonů (se zaměřením na krokové motory a jejich řízení). Následuje návrh vlastního konstrukčního řešení, návrh elektroniky a programování vestavěného modulu Arduino Micro. Programová realizace mimo jiné zahrnuje řízení pohonů včetně generování vhodných rychlostních profilů, komunikaci s nadřazeným systémem prostřednictvím sběrnice UART a realizaci bezpečnostních funkcí (např. zabránění kolize robotické hokejky s mantinelem).

Elektronická příloha obsahuje odkaz na projekt v nástroji Autodesk Fusion 360, který zahrnuje kompletní model mechanické konstrukce. Dále jsou součástí přílohy zdrojové kódy řídicího programu pro kontrolér Arduino Micro. Přibližně 1500 řádků dobře upraveného zdrojového kódu v jazyku C/C++ je členěno do 10 vhodně pojmenovaných zdrojových souborů. Program je popsán v kapitole 9 včetně vývojového diagramu na str. 67.

Výsledky práce pana Jaška, jakož i výsledky celého týmu jsou vynikající. Vzdušný hokej lze bezpochyby zařadit mezi reprezentativní studentské projekty realizované na Ústavu automatizace a informatiky.
Kritérium hodnocení Známka
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
Otázky k obhajobě:
  1. Jaké maximální rychlosti dosahuje pohyb hokejky robotického hráče?
  2. Uvádíte, že při konstrukci jste kladl důraz na dobrou rozložitelnost a složitelnost konstrukce pro účely transportu. Jaký rozměr by měla krabice, do které by mohl být vzdušný hokej uložen po jeho rozložení? Kolik času odhadem zabere opětovné sestavení konstrukce?
  3. Jako výkonnější alternativu použitého vestavěného modulu Arduino Micro uvádíte vývojovou desku Teensy 3.6. Jak velký zásah do Vámi vytvořeného zdrojového kódu by znamenala migrace na toto zařízení? Uveďte přibližný procentuální objem Vašeho kódu, který by byl migrací zasažen.

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová