bakalářská práce

Komunikace v mobilní robotice

Text práce 12.72 MB Příloha 11.14 MB

Autor práce: Ing. Matouš Hýbl

Ak. rok: 2018/2019

Vedoucí: prof. Ing. Luděk Žalud, Ph.D.

Oponent: Ing. Tomáš Jílek, Ph.D.

Abstrakt:

Cílem této práce je poskytnout náhled do způsobů, jakými by se daly vylepšit komunikační spoje používané v mobilní a zejména servisní a záchranářské robotice. Elektromagnetické spektrum, zejména rádiové spektrum, je rozebráno vzhledem k nutnosti určit frekvence na kterých je možné komunikační spoje provozovat. Dále jsou popsány digitální modulace, jelikož mají vliv na chování signálu v přítomnosti rušení. Rovněž jsou popsány možnosti vylepšení komunikačních spojů, a to včetně jejich vhodného použití a možné implementace. Je vyvinut komunikační subsystém založený na routerech MikroTik. Tento komunikační subsystém je schopen retranslace a je vybaven hardwarem potřebným pro implementaci záložního spoje založeného na LTE. Jako testovací robot je oživen robot Orpheus HOPE, který je vybaven novou řídicí deskou, firmwarem, zmíněným komunikačním subsystémem a přejmenován na Orpheus CT. Dále je vyvinut systém pro měření vlastností komunikačních spojů, který je následně ověřen během dvou experimentů. Třetí experiment se zabývá testováním funkce retranslace komunikačního subsystému.

Zhodnocení experimentů ukazuje, že zmíněný měřicí systém funguje a že komunikační subsystém je vhodný pro použití v robotech servisní a záchranářské robotiky.

Klíčová slova:

mobilní robotika, servisní a záchranářská robotika, měřicí systém, comunikační subsystém, retranslace, záložní komunikační spoj, testovací robot

Termín obhajoby

12.06.2019

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Student obhájil bakalářskou práci. Reagoval na všechny dotazy komise i na připomínky oponenta.

Jazyk práce

angličtina

Fakulta

Ústav

Studijní program

Elektrotechnika, elektronika, komunikační a řídicí technika (EEKR-B)

Studijní obor

Automatizační a měřicí technika (B-AMT)

Složení komise

doc. Ing. Miloš Železný, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Luděk Žalud, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Zdeněk Havránek, Ph.D. (člen)
Ing. Ilona Janáková, Ph.D. (člen)
Ing. Jakub Dokoupil, Ph.D. (člen)

Prezentační úroveň technické zprávy je na velmi dobré úrovni - grafu jsou přehledné a dobře čitelné, obrázky v dobrém rozlišení, text je velmi dobře strukturovaný a snadno pochopitelný. Rozsah práce je silně nadprůměrný, což odpovídá náplni práce a závažnosti výsledků a byl se mnou konzultován.
Formální úprava práce je vynikající. Práce je psána dobrou angličtinou a obsahuje minimum nepřesností a překlepů.
Student pracoval s literaturou na velmi dobré úrovni, o čemž svědčí i nadprůměrné množství odkazů na literaturu. Studen musel prostudovat značné množství cizojazyčné literatury z oblasti telekomunikací a mikroprocesorové techniky.
Výsledky práce jsou pro můj tým velmi důležité a budou jednoznačně dále používány pro další výzkum i  v praxi. Student bude navíc v práci pokračovat i v rámci dalších projektů. včetně diplomového. Výzkum v oblasti komunikace mobilních robotů bude také provádět v rámci projektu NCK KUI CAK IV, kde je již zaměstnán.
Aktivita studenta během semestru byla na vynikající úrovni. Práci konzultoval minimálně každý týden, přitom však řešil řadu problémů samostatně a iniciativně. Díky získaným znalostem se Matouš již plně zapojil do činnosti mé odborné skupiny.
Celkově jsem přesvědčen, že student odevzdal vynikající práci a jednoznačně ji doporučuji k obhajobě. Výsledný počet bodů navržený vedoucím: 100

Známka navržená vedoucím: A

Na úvod mého hodnocení musím konstatovat, že se mi po dlouhé době dostala do rukou kvalitně vypracovaná bakalářská práce, která je současně mimořádného rozsahu. Po prostudování zadání zastávám názor, že zadání práce je svým rozsahem extrémně široké a nebylo možné v rámci jedné bakalářské práce realizovat naprosto vše do takové hloubky, kterou by bylo možné očekávat v případě, že by se jednalo o samostatné bakalářské práce. Svůj posudek na tuto práci tedy mohu zkrátit na toto znění: jedná se o excelentní bakalářskou práci, ke které nemám vzhledem k jejímu rozsahu žádné významné výhrady.

Po prostudování bakalářské práce mohu konstatovat, že zadání práce bylo splněno. Celkové vypracování práce je v nadstandardním rozsahu, o čemž svědčí i textová část práce, která více než dvojnásobně překračuje doporučovaný rozsah. Současně je potřeba dodat, že v textové části práce jsou uvedeny jen relevantní informace, které přímo souvisejí s řešenou problematikou. Kladně je potřeba hodnotit také fakt, že student se rozhodl práci v tomto rozsahu sepsat v anglickém jazyce.

Formální stránka práce je na velmi dobré úrovni, ostatně jako veškeré hodnocené aspekty této práce. Obrázky jsou bez problému interpretovatelné. Jen některé grafy, ve kterých je znatelná kvantizace obrazového výstupu, by mohly mít mírně vyšší rozlišení, příp. být ve vektorové podobě. V současné podobě se ale nejedná o nic zásadního, co by snižovalo čitelnost obsahu. Popisky os grafů je vhodné, aby začínaly jednotně velkým písmenem, tak jako je tomu v sekci popisující experimenty. Z typografického hlediska mohu vytknout vysázení jednotek fyzikálních veličin kurzívou v některých částech práce (např. na str. 32). Význam uvedených výtek lze považovat za minoritní.

Student nadstandardně pracuje s literaturou, o čemž svědčí i 50 uvedených použitých zdrojů, které převážně souvisejí s implementační částí a v textu jsou důsledně citovány. Realizační část je nezpochybnitelně vlastním dílem studenta. Teoretická část vychází z použité literatury, vše je ale autorem převedeno na jednotný styl popisu problematiky.

Z obsahu práce je patrné, že student má vysoké znalosti řešené problematiky včetně širšího přehledu potřebného pro volbu správné koncepce řešení. Především bych chtěl upozornit na výborné implementační schopnosti, které projevil v průběhu realizace práce. Bez problémů např. zvládl realizovat vlastní sestavení operačního systému Linux pro použitý vestavný počítač nebo vytvořit podpůrné aplikace pro systém iOS, což nebylo v zadání vůbec požadováno. Historie vývoje jeho činnosti je dostupná v rámci jím vytvořených repozitářů verzovaných systémem GIT. V průběhu řešení se student také musel dostatečně seznámit s použitým HW, aby mohl následně vytvořit kód pro řídicí systém robotu. Dále musel vyřešit mnoho dílčích úskalí od přesné synchronizace času na měřicích modulech až po nastudování skriptovacího jazyku pro platformu RouterOS.

V práci lze nalézt nepatrné množství překlepů, což je vzhledem k velkému rozsahu textu akceptovatelné. V některých místech lze nalézt chyby z nepozornosti při psaní textu, např. hned v úvodu na str. 22 je chybně v textu uvedena dostupnost pásma 902 - 928 MHz pro region 1. V tabulce 1.2 je toto pásmo již správně uvedeno jen pro region 2. Dále např. na obrázku 1.9 je zisk antény uveden chybně v jednotkách dBm, stejně jako útlum konektorového spojení. V některých tabulkách je RSSI uvedeno v dB místo v dBm. Vzhledem k tomu, že v dalších částech textu jsou uvedeny správné jednotky (dBi a dB, dBm), považuji toto jen za nepozornost při tvorbě práce.

Na základě uvedených skutečností je patrné, že mi nic nebrání v tom, abych práci mohl navrhnout hodnotit nejvyšším stupněm (A) a současně mohl konstatovat, že předložená bakalářská práce zcela jednoznačně prokazuje naprosto vynikající bakalářské schopnosti studenta. Otázky k obhajobě:
  1. Uveďte jakými způsoby a na jakých platformách by bylo v současné době vhodné realizovat sítě typu MESH, které by byly vhodné pro použití v mobilní robotice.
  2. Proveďte diskuzi o způsobu a podmínkách měření latence komunikačního spoje v případě sdílení jím využívaného frekvenčního pásma současně s jinou přenosovou technologií. Mohla mít tato skutečnost významný vliv na Vaše získané výsledky v pásmu 2,4 a 5 GHz?
  3. Zvažoval jste možnost využití přístupu ke sdílenému médiu metodou TDMA, kterou operační systém RouterOS umožňuje použít? Jaké lze očekávat výhody pro účely komunikace v mobilní robotice?
Výsledný počet bodů navržený oponentem: 97

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová