Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Umělá inteligence a strojové učení stále více uplatňuje v reálných aplikacích a tím významně proniká do oblasti vestavných a zejména kyberfyzikálních systémů. Typickým příkladem je subsystém analýzy obrazu pro samořiditelná auta nebo inteligentní senzory. Na rozdíl od oblasti big data disponují tyto systémy omezeným výpočetním výkonem a mají vysokou variabilitu v architektuře hardwaru, a navíc jsou na tyto systémy kladeny další požadavky zejména na zpracování v reálném čase, bezpečnost a spolehlivost, explainability, spotřebu a velikost čipu. Z těchto hledisek musí být výsledná implementace optimalizována tak, aby minimalizovala hardwarové zdroje při zachování funkčnosti a spolehlivosti pro splnění ekonomických cílů. Automatizovaný převod modelů strojového učení například hlubokých neuronových sítí do hardwaru ASIC a zejména pak programovatelného (FPGA) je v současné době velmi aktuálním tématem.

Předmětem navrhovaného tématu je výzkum algoritmů, postupů, metodik a nástrojů pro syntézu modelů umělé inteligence a strojového učení do programovatelného hardwaru. Aktuální je výzkum v oblasti aproximativních výpočtů, optimalizace hardware s využitím omezené přesnosti cílené dle hodnot jednotlivých parametrů včetně dalších aspektů mapování na cílovou platformu (spotřeba, velikost čipu, časování). Předmětem výzkumu nebude jen prosté mapování naučeného modelu na hardware, ale i optimalizace AI modelu s ohledem na implementaci v hardwaru, což vyžaduje těsnější provázání nástrojů pro AI s nástroji pro vysokoúrovňovou a logickou syntézu. Téma je možné rozšířit na syntézu sítí se spiking modely neuronů a o integraci učících algoritmů do hardwaru, což se v současné době neřešená nebo málo řešená problematika.

[1] Shubham Raif, et al. Logic Synthesis Meets Machine Learning: Trading Exactness for Generalization. arXiv:2012.02530v2 [cs.LG] 15 Dec 2020.

[2] Chia-Chih Chi and Jie-Hong R. Jiang. Logic Synthesis of Binarized Neural Networks for Efficient Circuit Implementation. In IEEE/ACM INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTER-AIDED DESIGN (ICCAD ’18), November 5–8, 2018, San Diego, CA, USA. ACM, New York, NY, USA, 7 pages. https://doi.org/10.1145/3240765.3240822

[3] Yifan Qian, et al.: Approximate Logic Synthesis in the Loop for Designing Low-Power Neural Network Accelerator. 2021 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS) | 978-1-7281-9201-7/20/$31.00 ©2021 IEEE | DOI: 10.1109/ISCAS51556.2021.9401451

Umělá inteligence a strojové učení stále více uplatňuje v reálných aplikacích a tím významně proniká do oblasti vestavných a zejména kyberfyzikálních systémů. Typickým příkladem je subsystém analýzy obrazu pro samořiditelná auta nebo inteligentní senzory. Na rozdíl od oblasti big data disponují tyto systémy omezeným výpočetním výkonem a mají vysokou variabilitu v architektuře hardwaru, a navíc jsou na tyto systémy kladeny další požadavky zejména na zpracování v reálném čase, bezpečnost a spolehlivost, explainability, spotřebu a velikost čipu. Z těchto hledisek musí být výsledná implementace optimalizována tak, aby minimalizovala hardwarové zdroje při zachování funkčnosti a spolehlivosti pro splnění ekonomických cílů. Automatizovaný převod modelů strojového učení například hlubokých neuronových sítí do hardwaru ASIC a zejména pak programovatelného (FPGA) je v současné době velmi aktuálním tématem.

Předmětem navrhovaného tématu je výzkum algoritmů, postupů, metodik a nástrojů pro syntézu modelů umělé inteligence a strojového učení do programovatelného hardwaru. Aktuální je výzkum v oblasti aproximativních výpočtů, optimalizace hardware s využitím omezené přesnosti cílené dle hodnot jednotlivých parametrů včetně dalších aspektů mapování na cílovou platformu (spotřeba, velikost čipu, časování). Předmětem výzkumu nebude jen prosté mapování naučeného modelu na hardware, ale i optimalizace AI modelu s ohledem na implementaci v hardwaru, což vyžaduje těsnější provázání nástrojů pro AI s nástroji pro vysokoúrovňovou a logickou syntézu. Téma je možné rozšířit na syntézu sítí se spiking modely neuronů a o integraci učících algoritmů do hardwaru, což se v současné době neřešená nebo málo řešená problematika.

• [1] Shubham Raif, et al. Logic Synthesis Meets Machine Learning: Trading Exactness for Generalization. arXiv:2012.02530v2 [cs.LG] 15 Dec 2020.
• [2] Chia-Chih Chi and Jie-Hong R. Jiang. Logic Synthesis of Binarized Neural Networks for Efficient Circuit Implementation. In IEEE/ACM INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTER-AIDED DESIGN (ICCAD ’18), November 5–8, 2018, San Diego, CA, USA. ACM, New York, NY, USA, 7 pages. https://doi.org/10.1145/3240765.3240822
• [3] Yifan Qian, et al.: Approximate Logic Synthesis in the Loop for Designing Low-Power Neural Network Accelerator. 2021 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS) | 978-1-7281-9201-7/20/$31.00 ©2021 IEEE | DOI: 10.1109/ISCAS51556.2021.9401451

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Jiří Buček, Ph.D.

Katedra počítačových systémů

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Rudolf Marek

Katedra teoretické informatiky

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Jakub Zahradník

Katedra počítačových systémů

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Dr.Ing. Tomáš Macek

Katedra softwarového inženýrství

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Josef Hlaváč, Ph.D.

Katedra číslicového návrhu

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Jakub Zahradník

Katedra číslicového návrhu

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Jiří Chludil

Katedra softwarového inženýrství

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Jiří Buček, Ph.D.

Katedra číslicového návrhu

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Jiří Buček, Ph.D.

Katedra číslicového návrhu

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Martin Daňhel, Ph.D.

Katedra číslicového návrhu

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Jaroslav Borecký, Ph.D.

Katedra číslicového návrhu

Práca rieši návrh a zostrojenie elektronického hudobného nástroja teremin, na ktorom dokáže hrať človek, ale aj robot. Zámerom práce je vyvinutie digitálnej podoby tohoto nástroja, ktorá má dva módy. Analógový mód, v ktorom sa teremin správa ako jeho analógová predloha, a mód hybridný. V tomto móde nedochádza k plynulej zmene vydávanej frekvencie v závislosti na vzdialenosti hudobníkovej ruky, ale sú tu diskrétne definované tóny chromatickej stupnice. Obvod tereminu bol postavený na univerzálnu dosku plošného spoja. Dve antény vyrobené z medených trubiek sú uchytené na krabičke vytlačenej na 3D tlačiarni. Funkčnosť tereminu bola otestovaná ako človekom tak robotom Nao.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Tomáš Borovička

Katedra teoretické informatiky

Tato práce pojednává o návrhu a implementaci systému pro automatizované testování výkonnosti algoritmů umělých neuronových sítí. Testování je zaměřeno hlavně na vestavěné systémy. K dosažení tohoto cíle byla vyvinuta aplikace pro generování implementací umělých neuronových sítí, systémy pro jejich automatické testování a měření výkonnosti.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Pavel Kubalík, Ph.D.

Katedra číslicového návrhu

Tato práce se zabývá návrhem a implementací jednoduchých periferií v FPGA systému na čipu Xilinx Zynq na desce Digilent ZYBO. V této práci jsou na- vrženy, zdokumentovány, implementovány a otestovány celkem čtyři periferie. Obsahují řídící a stavové registry viditelné přes AXI sběrnici dvěma ARMo- vým jádrům, na kterých běží Linux. První periferie pouze generuje přerušení od tlačítek nebo přepínačů a umožňuje zapisovat na LED diody. Ostatní rea- lizují kromě přerušení také DMA přenosy. Jednotlivé periferie popořadě před- stavují jednoduchou transformační funkci, disk s podporou scatter/gather a konfigurovatelnou kameru.

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Tomáš Vaňát, Ph.D.

Katedra číslicového návrhu

Cílem této práce je vytvořit fyzický model automobilové přístrojové desky, zobrazující pomocí ručičkových i světelných ukazatelů informace o stavu vozidla. Pro komunikaci s ostatními komponentami využívá v automobilech hojně rozšířené sběrnice CAN. Práce by měla sloužit jako výuková pomůcka na Fakultě informačních technologií na ČVUT v Praze.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Jan Bělohoubek

Katedra číslicového návrhu

Práce se zabývá zvýšením funkcnosti rozpoznávace hlasových povelu, který je používán ve fakultním ctyrkolovém ROBOTovi FIT. Systém dosud trpel problémy s rozpoznáním povelu vyslovených z vetších vzdáleností. Duvodem techto potíží jsou dozvuky, tj. odrazy zvuku, ke kterým dochází v akustických prostredích a degradují výsledný signál na prijímaci. Úkolem je rušivé dozvuky maximálne redukovat. Konkrétních rešení je celá rada, více ci méne robustních, s ruznými nároky na hardware. Pro naše úcely byl zvolen algoritmus slepého krácení impulsní odezvy, který má obecne nízké nároky, a presto dosahuje snížení vlivu odražených signálu, konkrétne prvotních odrazu. Pro robota je interakce s okolím klícová a možnost s ním komunikovat zvukem i na dálku výrazne zvyšuje jeho použitelnost. V tom byl ucinen krok vpred, protože použitá implementace zlepšuje úspešnost rozpoznávání približne trojnásobne a chybovost vetšiny príkazu redukovala na cca 5 %. Výstupem práce je systém knihoven a aplikací, který integruje externí soustavou nástroju pro zlepšení vzdáleného rozpoznání reci (DSR) do programového vybavení robota, a je navržen tak, aby bylo snadné jej v budoucnu rozšírit a testovat.

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Martin Daňhel, Ph.D.

Katedra číslicového návrhu

Tato bakalárská práce se zabývá propojením herního volantu se sbernicí CAN. V rešení problému je využito analýzy dat tlacítek, polohy volantu a pedálu herního volantu, ze kterých je vytvorena zpráva pro sbernici CAN. Následne je tato zpráva odeslána do modulu s rozhraním této sbernice pripojených na vývojovou desku Digilent ZYBO. Programové vybavení je doplneno o možnost sledování prenosu na sbernici CAN a výpis zpráv v textové podobe na terminál nebo do souboru. Výsledkem návrhu a implementace je konzolová aplikace v jazyce C pro operacní systém Linux. V príloze práce lze nalézt zdrojové kódy aplikace.

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Jiří Dostál, Ph.D.

Katedra počítačových systémů

Práce se zabývá návrhem a implementací modulu pro robota NAO, který umožňuje management síťových připojení. Navržený modul je schopen automatické obnovy zvoleného WiFi připojení při jeho náhlém výpadku, volit různé WiFi sítě a hlasově informovat o stavu sítí. Hlasový výstup podporuje jak český, tak anglický jazyk. Práce také řeší otázky počítačové bezpečnosti, zejména zabezpečení síťového provozu přes Wifi pomocí firewallu. Funkčnost výsledného modulu implementovaného v jazyce c++ byla otestována přímo na robotovi NAO.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Miroslav Prágl, MBA

Katedra počítačových systémů

Tato bakalářská práce se zabývá vytvořením brány sběrnice CAN do počítačové sítě. Dále úpravou automobilového simulátoru Speed Dreams umožňující ovládání ze sběrnice CAN pomocí vytvořené brány a běhu několika instancí s různými pohledy do scény synchronizovaných po síti. K vytvoření brány je využito převodníku USB2CAN od firmy CANLAB s. r. o. a vývojové desky Digilent ZYBO. Ovládání simulátoru přes sběrnici CAN je řešeno pomocí naprogramovaného řidiče v simulátoru, který reaguje na příchozí zprávy z brány. Pro běh s různými pohledy je potřeba upravit již existující grafický modul simulátoru. Výsledkem návrhu a implementace je aplikace brány v jazyce C pro operační systém Linux a patch pro simulátor umožňující zmíněné možnosti. V příloze práce lze nalézt zdrojové kódy aplikace, simulátor a patch pro simulátor.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Miroslav Prágl, MBA

Katedra počítačových systémů

Tato bakalářská práce je zaměřena na výrobu výukového přípravku pro práci s IoT technologiemi. Přípravek umožňuje studentům si vyzkoušet napojeni předpřipravených programů, nebo vlastních programu na protokoly MQTT a HTTP. Pomoci těchto protokolu je možné přípravek také vzdáleně ovládat. Pro tyto účely je přípravek dále osazen jednoduchými senzory v podobě potenciometrů, tlakových snímačů, tlačítek a fotorezistoru. Aktory zde zastupují LED diody. Tyto komponenty umožňují interakci s uživatelem. Důležitou součástí je dotyková plocha sestavená z tlakových senzorů, která umožňuje demonstraci využití více senzorů pro výpočet umístění břemene na ploše. Výpočetní část přípravku je postavena na výukové platformě Raspberry Pi, které byl přidán rozšiřující modul obsahující zmíněné senzory a A/D převodník, který v Raspberry Pi chybí. Pro zjednodušení přístupu k datům ze senzorů byl napsán ovladač pro rozšiřující modul ve formě modulu do jádra systému, který zpřístupní data ve formě souborů. To umožňuje čtení pomocí libovolného programovacího či skriptovacího jazyka bez potřebných znalostí senzorů. Výsledky a použité technologie v této práci jsou popsány v následujícím textu.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Dr.-Ing. Martin Novotný

Katedra číslicového návrhu

Bakalářská práce se zabývá tvorbou výukového přípravku s Pelitérovým článkem. Tento přípravek dokáže ochladit i ohřát kapalinu na požadovanou teplotu pomocí termoelektrického chlazení a ohřevu. Cíle bylo dosaženo pomocí číslicového regulátoru, který ovládá Peltiérův článek pulzně šířkovou modulací. Práce se v první řadě zabývá konstrukcí přípravku a návrhem chlazení teplé strany Peltiérova článku s ohledem na funkčnost a velikost celého zařízení. Dále řeší návrh elektrického schématu, plošného spoje a výběr součástek. V poslední řadě se práce zabývá implementací nezbytných knihoven pro čtení senzorů, regulátoru a ukázkové aplikace. Vytvořený přípravek byl úspěšně otestován a měl by sloužit jako výuková pomůcka na ČVUT v Praze.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. David Bernhauer

Katedra softwarového inženýrství

Tato bakalářská práce se zabývá tvorbou jádra webového informačního systému pro správu robotů využívaných v laboratořích inteligentních vestavných systémů. Jádro systému bude tvořeno databází zařízení, sadou knihoven v PHP pro zobrazení a editaci dat ve webových stránkách a rozhraním pro napojení na výkonné funkce správy zařízení jako je např. jejich konfigurace, přenos souborů, aplikací a zobrazování stavu. Práce se nejprve věnuje analýze dostupných technologií a uživatelských požadavků. Poté, na základě této analýzy, se dále práce zaměřuje na výběr technologií a implementaci systému samotného. Zhotovený informační systém usnadní výuku spojenou s roboty a vestavnými systémy využívanými ve výše zmíněných laboratořích. V příloze práce jsou k dispozici zdrojové kódy, vygenerovaná kódová dokumentace, návod pro integraci a také galerie obrázků zhotoveného systému.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

doc. Ing. Mgr. Petr Klán, CSc.

Katedra softwarového inženýrství

Předmětem této bakalářské práce je vývoj aplikace, která poskytuje webové rozhraní pro ovládání, konfiguraci a diagnostiku čtyřkolového robota. Aplikace běží na linuxové platformě na desce RoBoard s WiFi rozhraním, přes které komunikuje s klientem pomocí asynchronních dotazů přes HTTP protokol. Protože aplikace běží na méně výkonném vestavném systému, je kladen důraz na nízkou hardwarovou náročnost.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. David Bernhauer

Katedra softwarového inženýrství

Tato bakalářská práce je věnována analýze, návrhu a implementaci designu uživatelského webové rozhraní a jeho propojení s jádrem souběžně vyvíjeného informačního systému pro Laboratoř inteligentních vestavných systémů. Nejprve se práce zabývá analýzou vztahu dat, procesů a požadavků na systém s designem a návrhem webového rozhraní. Dále práce navazuje návrhem rozhraní, technologiemi a vhodnou implementací (s jádrem systému). V implementační/realizační části práce se bere důraz na flexibilitu rozhraní a budoucí rozšiřitelnost, pro případné očekávané změny, jak z pohledu využívání celého systému, tak z pohledu designového.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Jiří Kašpar

Katedra číslicového návrhu

Tato bakalářská práce se zabývá vytvořením modelu kolového robota, pro účely počítačové simulace. Model v simulátoru je použit pro testování, bez potřeby reálného robota. K realizaci celé simulace je použit simulátor jménem Gazebo, který je společně s operačním systémem Linux nutností pro spuštění celé simulace. Dále je pro realizaci simulace využit framework Robot Operating System, který vytváří komunikační vrstvu mezi modelem a softwarem robota. Díky této práci se urychlí vývoj pro robota a zároveň může práce posloužit i jako návod pro převedení reálného robota do simulátoru.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Karel Klouda, Ph.D.

Katedra aplikované matematiky

Tato práce se zameruje na rozpoznání pohlaví, veku a emocí podle obliceje snímaného robotem NAO. V první cásti se zamerím na rešerši metod rozpoznání obliceje. V cásti druhé potom na existující rešení tohoto problému a výber jednoho vhodného z nich. Dále analizuji možnosti a prostredky pro práci s robotem NAO. V poslední cásti potom vybrané rešení upravím pro robota a provedu testování.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

MSc. Juan Pablo Maldonado Lopez, Ph.D.

Katedra teoretické informatiky

V mojej práci skúmam strojové videnie a možnosti rozpoznávania objektov. Používam najmodernejšie hlboké konvolučné neurónové siete vo frameworku Keras. Skúmal som ich architektúru a možnosti dotrénovania. V rámci expe- rimentov som vytvoril novú sieť kombináciou dvoch typov sietí a ukázalo sa, že takto vytvorená sieť je úspešnejšia v klasifikácii ako tie, z ktorých bola vytvorená. Vybrané siete som vytrénoval na rozpoznávanie priestorov Fakulty informačných technológií ČVUT v Prahe. Najvhodnejšie z nich som imple- mentoval v aplikácií pre robota NAO, pomocou ktorej dokáže určiť v akom priestore sa nachádza na fakulte s presnosťou 93, 48% a s presnosťou 76, 09% dokáže určiť, v ktorej z budov sa práve stojí.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. František Štampach, Ph.D.

Katedra číslicového návrhu

Cielom práce je navrhnút aplikáciu na rozpoznávanie a výpocet matematických príkladov, ktorá beží na humanoidnom robotovi NAO od firmy Softbank Robotics. Práca je rozdelená do troch celkov. Prvý predstavuje robota NAO, jeho technickú a programovú výbavu. Dalej poskytuje strucnú históriu technológie OCR, oboznamuje so samotnou technológiou a princípmi, ktoré používa. Popísané sú aj jednotlivé použité funkcie knižnice OpenCV a matematického aparátu, ktorý sa za nimi ukrýva. Uvedený je aj zoznam použitých nástrojov a podmienky, ktoré musia byt splnené, aby aplikácia fungovala. V závere prvej casti je vyobrazený a popísaný vývojový diagram návrhu aplikácie. Druhý celok je venovaný podrobnému popisu programu, ktorý je vyvinutý v grafickom prostredí Choregraphe a v jazyku Python. Hlavné bloky kódu sú podrobne popísané a vysvetlené sú aj vstavané funkcie a balícky jazyka Python. Robot dokáže rozpoznat a vypocítat príklady od rovníc až po limity a integrály. Posledný celok je venovaný testovaniu a výsledkom. Aplikácia je riadená a ukoncená slovnými príkazmi, teda nemusí byt opätovne spuštaná. Projekt je možné využit na riešenie príkladov z tabule, papiera alebo na kontrolu správnosti. Do budúcnosti je možné rozšírenie na vysvetlenie konkrétnej problematiky, generovanie náhodných príkladov alebo použitie OCR casti na cítanie dokumentov, kníh a textov.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Robert Hülle

Katedra číslicového návrhu

Tato práce se zabývá návrhem a vytvořením systému pro správu robotů NAO, linuxových zařízení a vývojových desek Arduino. Navržený systém je schopný spouštět aplikace na zařízeních, vytvářet zálohy zařízení, restart zařízení, detekovat online zařízení a další funkce. Literární rešerše se zabývá analýzou možností identifikace jednotlivých zařízení, otázkou bezpečného spojení se zařízením a efektivního přenosu souborů mezi zařízením a uživatelem. Umožňuje také napojení na webový portál, který obsluhuje systém. Systém obsahuje možnost přidělení jména Arduino zařízení, tato možnost není běžná u podobných systémů. Příloha práce obsahuje uživatelskou příručku systému.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

doc. Ing. Ivan Šimeček, Ph.D.

Katedra teoretické informatiky

Tato bakalářska práce se zaměřuje na oblast rozpoznávání řeči s pomocí neuronových sítí a klade si za cíl implementovat "end-to-end" rozpoznávač řeči jako hlasové uživatelské rozhraní pro robota NAO. Uvažovaná architektura rozpoznávače řeči je složena ze tří důležitých částí: extrakce příznaků signálu řeči za použtí metody mel-frekvenčních kepstrálních koeficientů, rozpoznávače v podobě rekurentní neuronové sítě s "long-short- term-memory" buňkami a algoritmu "connection temporal classification" k získání finalního převedeného textu. Výsledkem této práce je "end-to-end" rozpoznávač řeči, natrénovaný na VCTK korpusu a implementovaný v programovacím jazyce Python s využitím knihovny hlubokého učení TensorFlow.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Martin Kohlík, Ph.D.

Katedra číslicového návrhu

Tato práce se zaměřuje na praktické využití holografických brýlí HoloLens první generace a vývoj aplikace schopné zobrazit telemetrická data (např. výstupy z čidel, PWM signály do motorů a serv, nebo i jakékoliv proměnné kódu) z připo\-jených robotů tak, že je možné zároveň sledovat roboty a i jejich data. HoloLens k funkci nepotřebují žádné kabelové spojení, čímž zaručují absolutní volnost pohybu uživatelů. Aplikace je na doporučení firmy Microsoft Corporation vyvíjena v herním enginu Unity 3D, dále exportována do vývojového prostředí Visual Studio a následně nahrána jako UWP C\# aplikace do HoloLens. Komunikace mezi HoloLens a roboty (auta Sunfounder Smart Video Car a Hexapodu) je zprostřed\-kována pomocí Wi-Fi spojení s možností budoucího rozšíření o technologii Bluetooth. Práce klade minimální požadavky na roboty, u kterých vyžaduje jen podporu TCP/IP socketů a serializace JSON. Přijatá data se zobrazují na plavoucích panelech sledujících vytisknutý marker, který je fyzicky připevněný k cílenému robotovi. Panely se zobrazují ve dvou konfiguracích. Jeden panel uprostřed obsahující až tři datové záznamy, nebo dva panely symetricky rozložené okolo markeru, kde je každý schopnen zobrazit až pět záznamů.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Ivo Háleček

Katedra číslicového návrhu

Cílem práce je vytvořit programové vybavení pro šestinohého robota v podobě knihovny. Knihovna je určena pro model hexapodu A-Pod od firmy Lynxmotion, který je ovládán pomocí počítače Raspberry Pi a servo kontroleru SSC-32u od stejné firmy, jako je robot. Vytvořená knihovna podporuje chůzi robota po rovině i v terénu pomocí dotykových senzorů. Při plánování pohybu je použita inverzní kinematika. Výsledky této práce umožní dalším studentům na FIT ČVUT v Praze vytvářet složitější aplikace pro šestinohého robota. V příloze práce lze nalézt uživatelskou příručku a na přiloženém CD se nachází videa zachycující chůzi robota.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

doc. RNDr. Pavel Surynek, Ph.D.

Katedra aplikované matematiky

V rámci této práce bylo vytvořeno experimentální BCI na bázi jednokanálového EEG signálu. Hlavním přínosem práce je implementace aplikace umožňující nahrávat a experimentovat se stopami mentálních úkolů a testovat tak jejich užitečnost pro nasazení v BCI. Zároveň bylo implementováno experimentální ovládání drona myšlenkou. Bylo zjištěno, že přesnost klasifikace EEG vln s časem výrazně degraduje.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Petr Socha

Katedra číslicového návrhu

Cílem této práce bylo prozkoumat model robotické ruky od společnosti YouBionic a následně navrhnout a implementovat programové vybavení pro ovládání. V práci je podrobně popsán původní produkt, který byl pak modernizován jak hardwarově tak i softwarově. Pro ovládání modelu pohybem paže uživatele byla vytvořena rukavice se senzory ohybu. Také bylo v práci implementováno programové řešení pro řídící jednotku robotické ruky a vytvořena PC aplikace v jazyce C pro ovládání a demonstraci možností modelu.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Martin Daňhel, Ph.D.

Katedra číslicového návrhu

Cílem práce bylo vyvinout bezpečný monitorovací systém, který snímá prostředí kamerou a obrazová data zasílá přes internet do cloudu, kde dochází k jejich zpracování. Práce se orientuje na bezpečnostní aspekty řešení. V práci jsou popsány možnosti vývoje monitorovacího systému na různých platformách a vlastnosti, které z výběru platformy vyplývají. Je zde popsán návrh IoT zařízení založeného na platformě Azure Sphere připojeného ke cloudu Microsoft Azure, cloudová aplikace založená na službách cloudu Azure vyvinutá podle konceptu PaaS a uživatelské aplikace zobrazující výstupy z monitorovacího systému uživateli. V práci jsou také popsány problémy spojené s vývojem na platformě Azure Sphere a možnosti jejich řešení.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Jiří Khun

Katedra číslicového návrhu

Tato práce je zaměřena na možnosti ovládání minidronů Parrot Mambo. Cílem práce je vytvořit aplikaci schopnou dron samostatně navádět dle informací z jeho senzorů a kamer. Vyhýbání se dronu překážkám je dosaženo za pomocí upraveného Bug algoritmu. Získání informací z obrazu je zajištěno především za použití knihovny OpenCV a neuronové sítě Detectron2.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Zdeněk Buk, Ph.D.

Katedra číslicového návrhu

Tato bakalářská práce se zabývá návrhem a implementací aplikace pro humanoidního robota Pepper, která má za úkol podporovat péči o zákazníky na pobočce mobilního operátora. Práce analyzuje dostupné technologie pro potřeby aplikace a zároveň se snaží vyvarovat nedostatků a chyb podobných řešení. Cílem práce je vytvořit interaktivní aplikaci, která bude informovat i bavit zákazníky. Výsledkem je robustní řešení, využívající moderní cloudové technologie pro rozpoznávání řeči a umělou inteligenci pro lokalizaci a detekci záměru z přepisu hlasového vstupu, které obstojí v komunikaci, uživatelské přívětivosti a prožitku.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

doc. Ing. Pavel Hrabák, Ph.D.

Katedra aplikované matematiky

Tato bakalářská práce se věnuje problému sledování pohybu aut nebo jiných modelů na podlaze laboratoře inteligentních vestavných systémů v reálném čase pomocí statické kamery. Cílem bylo kromě lokalizace modelů na základě jednoduchých značek umožnit sofistikované sledování s využitím hlubokých neuronových sítí s důrazem na rychlou adaptaci sledovacího systému na nové modely. K lokalizaci pomocí značek jsem využil ArUco Markers. K detekci objektů s využitím hlubokých neuronových sítí jsem využil model YOLO. Navrhl a implemenotval jsem způsob automatického označování dat pomocí metody odečítání pozadí, který značně urychlil adaptaci sledovacího systému na nové modely.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Martin Daňhel, Ph.D.

Katedra číslicového návrhu

Tato bakalářská práce se zabývá vývojem programového vybavení pro autonomní parkování modelů vozidel v Laboratoři inteligentních vestavných systémů na FIT ČVUT. V rámci práce byla provedena rešerše algoritmů pro autonomní parkování a bylo zanalyzováno současné hardwarové a programové vybavení modelů. Na základě rešerše a analýzy byl navržen algoritmus pro přesné řízení modelů vozidel při parkování, který byl implementován v jazyce Python. Pro snadnější práci s modely byl implementován terminál, který obsahuje příkazy pro různé funkcionality, například ovládání modelu či jeho kalibraci. Pro snadné testování byl v enginu Godot vytvořen simulátor replikující reálný model vozidla. Navržený systém řízení a parkovací algoritmus byly implementovány a následně systematicky otestovány v simulaci a poté na hardwarovém modelu. Testování parkování bylo prováděno do obdélníkových parkovacích míst různých délek z různých výchozích pozic. V simulaci byla úspěšnost parkování vysoká, kvůli hardwarovým nepřesnostem a nedostatkům byla na hardwarových modelech o něco nižší. Hlavním přínosem této práce je celkové rozšíření programové výbavy modelů, které s nimi do budoucna usnadní práci.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

doc. Ing. Petr Fišer, Ph.D.

Katedra číslicového návrhu

Tato práce se zabývá návrhem a implementací generátoru hardwarového popisu v jazyce VHDL ze softwarového modelu neuronové sítě, popsaného v Keras API. Důraz je také kladen na konfiguraci datových typů parametrů sítě a jejich export. Práce analyzuje Keras API a existující řešení generování VHDL ze softwarových modelů. V rámci práce bylo navrženo řešení, pomocí kterého lze generovat VHDL přímo z Keras modelu bez dalších mezistupňů. Výsledkem práce je funkční aplikace implementovaná v jazyce Python, která je schopná z modelu, popsaného v Kerasu, a předložených VHDL stavebních bloků vygenerovat syntetizovatelné VHDL a exportovat parametry sítě konvertované do datových typů specifikovaných konfigurací.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Jiří Khun

Katedra počítačových systémů

Tato práce se zabývá akcelerací neuronových sítí na cloudové FPGA kartě Alveo U55C. Zkoumány jsou zejména framework HLS4ML využívající vysoko-úrovňovou syntézu a framework Vitis AI využívající akceleraci pomocí DPU. Oba frameworky jsou nejprve otestovány na malých sítích pro datovou sadu Iris. Poté jsou provedeny experimenty se sadou různě velkých konvolučních neuronových sítí trénovaných na datové sadě CIFAR-10. Jsou nalezeny limity obou přístupů. Experimenty jsou vyhodnoceny z hlediska délky času zpracování a spotřeby energie. Poté je pomocí Vitis AI provedena akcelerace modelu YOLOv7 pro detekci objektů v obraze. Ten je poté použit v prototypové aplikaci pro zpracování obrázků z humanoidních robotů Nao. Model je také vyhodnocen z hlediska propustnosti a latence.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

doc. Ing. Ivan Šimeček, Ph.D.

Katedra teoretické informatiky

Cílem práce je vytvoření programového vybavení pro robota NAO, které umožní robotovi vést přednášku. Obsahem této práce je návrh a realizace aplikace pro zadání jednotlivých textů ke slajdům, které má robot předčítat, a následné spuštění aplikace vedené robotem.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Ing. Martin Kohlík, Ph.D.

Katedra číslicového návrhu

Tato diplomová práce má za cíl seznámit čtenáře s problematikou vývoje řídícího softwaru pro kooperativního robota, který ke spolupráci s člověkem využívá rozhraní holografických brýlí. Rešeršní část práce se zabývá analýzou a popisem vývoje pro robota YuMi v prostředí RobotStudio a vývojem aplikace pro holografické brýle HoloLens. Praktická část práce se zaměřuje na vývoj jednoduché aplikace, která demonstruje možnosti komunikace mezi robotem YuMi a holografickými brýlemi HoloLens. Z této práce může těžit především laboratoř inteligentních vestavných systémů na FIT ČVUT, která se bude se studenty zabývat vývojem aplikací na robota YuMi. Zároveň může práce posloužit jako výchozí bod pro případné zájemce o implementaci podobného kooperativního systému v průmyslu.

Práce na DSpace

Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

doc. Ing. Ivan Šimeček, Ph.D.

Katedra číslicového návrhu

Tato práce se zabývá řízením modelu autonomního vozidla, založeného na minipočítači Raspberry Pi. Model vozidla byl doplněn o senzory pro měření vzdálenosti a inkrementální čidla pro měření ujeté vzdálenosti, směru a rychlosti. Mimo to bylo vozidlo vylepšeno o několik dalších součástí zlepšující jízdní vlastnosti a zjednodušující používání modelu. Pro připojení senzorů byly vytvořené desky plošných spojů. Upraven byl rovněž software ovládající vozidlo. Pro vozidlo byl vytvořen komplexní systém řízení zahrnující dráhu s dopravním značením, ultrazvukovou lokalizaci vozidla a programy pro rozpoznávání dráhy. Rozpoznávání je prováděno jak tradičními přístupy (openCV), tak i za použití neuronových sítí. Systém řízení a upravený model byl vyzkoušen na několika modelových drahách.

Práce na DSpace