Available student projects

Below, you will find a list of all currently available topics for various university projects.
For english speaking students: Unfortunately, most of the topics' details are written in Czech. However, do not be afraid to contact the supervisors for more information about the projects.


Projects supervised by Martin Saska

[DP,BP,PMI,PRO] Assistive technology for scanning and documentation of historical monuments by an autonomous helicopter

Cílem práce je návrh a vývoj asistivní technologie pro operátora bezpilotní helikoptéry řešící úlohu senzorického snímání a fotografování obtížně přístupných míst v interiérech a exteriérech rozlehlých historických budov (kostelů, hradů, zřícenin). Výstupem projektu bude systém umožňující operátorovi helikoptéry vizualizovat informaci o bezprostředním okolí helikoptéry (vzdálenost k překážkám) a navrhovat korekční úhybné manévry, což umožní získat informaci z míst, které není možné dokumentovat běžnou technologií. Cílem práce je odvážně se pouštět (s helikoptérou) tam, kam se dosud (s moderními senzory) nikdo nedostal. V případě úspěšně realizovaného systému bude volitelně na projekt navazovat honorovaná práce s historiky v sakrálních objektech Středočeského a Olomouckého kraje v rámci projektu: http://mrs.felk.cvut.cz/projects/cesnet.

[DP,BP,PMI,PRO] Autonomous cooperative object gathering by a group of cooperating helicopters

Cílem práce bude navrhnout, implementovat a experimentálně ověřit systém pro řízení formace helikoptér s vizuální zpětnou vazbou, který umožní autonomně uchopit relativně lokalizované předměty a stavit z nich zeď. Student bude během práce řešit identifikaci modelu helikoptéry, řešit plánování pohybu a navrhovat vhodné zpětnovazební řízení a ovládání palubního mechanismu pro uchopení jednotlivých předmětů. Práce bude směřovat k účasti na mezinárodní soutěži v Abu Dhabi, kde budeme opět soutěžit s nejlepšímy týmy světa http://mrs.felk.cvut.cz/projects/mbzirc. Součástí úspěšné realizace práce je možnost stáže na jednom z nejlepších robotických pracovišť světa GRASP lab university v Pennsylvanii.

[DP,BP,PMI,PRO] Formations of relatively stabilized helicopters in transmission source localization tasks

Cílem práce je integrovat principy měření vzdálenosti vysílače a přijímače neseného helikoptérou z intenzity přijímaného signálu do systému řízení formace relativně stabilizovaných bezpilotních helikoptér vyvíjeného skupinou Multi-robotických systémů Katedry kybernetiky a využít je v úloze kooperativní lokalizace čipu. Poloha čipů v prostoru bude lokalizována triangulací měření z minimálně trojice helikoptér a Kalman filtrací získaných dat obsahujících šum. Předpokládá se kombinace práce s HW (instalace přijímače a jeho integrace se systémem pro řízení helikoptéry) a SW (implementace navrženého systému pro filtraci dat, odhad polohy předmětů a plánování pohybu helikoptér s cílem tyto polohy zpřesnit). Při řešení projektu se předpokládá úzká spolupráce s průmyslovým partnerem skupiny a v případě úspěšné realizace možnost návazných prací pro tuto firmu.

[DP,BP,PMI,PRO] Mechanism for objects manipulation by an unmanned helicopter

Cílem práce bude navrhnout a vyvinout inteligentní zařízení nesené helikoptérou a propojené se systémem jejího řízení pro úlohu autonomního uchopování a přemísťování předmětů, kterou bude skupina Multi-robotických systémů Katedry kybernetiky řešit v rámci soutěže MBZIRC http://mbzirc.com/. Student bude mít za úkol navrhnout a realizovat konstrukční design zařízení a elektroniku pro jeho autonomní ovládání palubními systémy helikoptéry a pro detekci správného uchopení předmětu. Volitelnou součástí práce bude senzorická fúze dat ze zařízení a dalších senzorů helikoptéry pro odhad přesnosti uchopení předmětu. V případě úspěšně realizovaného systému bude možné zúčastnit se přípravného kempu v USA a vlastní robotické soutěže ve Spojených arabských emirátech. Pojďte s námi změřit síly v pouštním království s nejlepšími universitami světa. http://mrs.felk.cvut.cz/projects/mbzirc

[DP,BP,PMI,PRO] Multi-robot surveillance by a group of unmanned helicopters and cooperative autonomous aircrafts

Cílem práce bude vyvinout systém pro plánování pohybu a koordinaci skupiny helikoptér a bezpilotních letounů tak, aby se vhodně zkombinovaly přednosti obou platforem. Helikoptéry dokáží manévrovat v malých rychlostech blízko překážek, zatímco letouny profitují z vyšší maximální rychlosti, většího doletu a delší operační doby. Navržený a implementovaný systém bude verifikován v robotickém simulátoru a v případě úspěšné realizace systému otestován s reálnými helikoptérami skupiny Multi-robotických systémů Katedry kybernetiky.

[BP,PMI,PRO] Design of collision prevention systém of unmanned helicopter and its verification during real flights

Cílem práce bude navrhnout a realizovat prototyp ochranného krytu pro čtyř-vrtulové helikoptéry tvořící autonomní robotický roj. Navržené koncepce krytu budou v rámci práce ověřeny v reálných experimentech s bezpilotními helikoptérami. Součástí práce bude výcvik řízení bezpilotních helikoptér skupiny inteligentní mobilní robotiky a aktivní účast při experimentech s robotickými roji.

[DP,BP,PMI,PRO] Motion planning of a group of helicopters in autonomous construction task

Cílem práce je vyvinout systém pro plánování a koordinaci skupiny bezpilotních helikoptér v úloze autonomního kooperativního sběru statických s cílem stavět z nich konstrukci. Student na základě poskytnuté neurčité informace o poloze objektů navrhne algoritmus založený na principech robotického pokrytí a TSP pro plánování bezkolizních trajektorií helikoptér s cílem získat snímky vytipovaných oblastí ve vyšším rozlišení a následně naplánovat trajektorie do míst s potvrzeným výskytem objektů (vlastní autonomní sběr objektů není povinnou součástí práce). Práce bude směřovat k účasti na mezinárodní soutěži v Abu Dhabi, kde budeme opět soutěžit s nejlepšímy týmy světa http://mrs.felk.cvut.cz/projects/mbzirc Součástí úspěšné realizace práce je možnost stáže na jednom z nejlepších robotických pracovišť světa GRASP lab university v Pennsylvanii.

[DP,BP,PMI,PRO] Bio-inspired autonomous robotic swarms

Seznamte se s algoritmy pro řízení a navigaci autonomních formací inspirovaných pohybem hejn ptáků, ryb či hmyzu. Navrhněte a implementujte vhodný algoritmus pro ovládání a stabilizaci roje bezpilotních helikoptér. Roj helikoptér by se měl být schopen pohybovat v dynamickém prostředí s překážkami a tvar roje by se měl automaticky přizpůsobovat řešeným úlohám mobilní robotiky. Metodu ověřte a analyzujte pomocí simulací a dílčím reálným experimentem s bezpilotními helikoptérami skupiny Multi-robotických systémů. Předpoklady: základní znalost programování v C nebo v MATLABu.

[DP,BP,PMI,PRO] Moving object tracking by a group of relatively localized unmanned helicopters

Cílem práce je vyvinout systém pro automatické sledování pohybujícího se objektu skupinou helikoptér, ve kterém je informace o pozici helikoptér ve formaci a přesnost detekce objektu jednotlivými helikoptérami využita k řízení pohybu formace a zvýšení robustnosti lokalizace. Hlavní náplní bude implementace a experimentální ověření (v simulátoru i s reálnými helikoptérami) metody pro řízení formace a integrace palubních senzorů a systému helikoptér. Práce navazuje na spolupráci skupiny Multi-robotických systémů Katedry kybernetiky a pracoviště Queen Mary University of London a bude vyžadovat koordinaci a komunikaci s kolegy z Londýna. V případě úspěšné realizace systému lze dohodnout stáž na partnerském pracovišti.

 

[DP,BP,PMI,PRO] Autonomous landing system for unmanned helicopters on moving objects (car, ship)

Práce bude součástí vývoje komplexního systému autonomního přistávání helikoptéry na pohybujícím se heliportu. Součástí práce bude senzorická fúze palubních dat a predikce polohy pohybujícího se objektu detekovaného kamerou (vlastní detekce objektu nebude povinnou náplní práce) a plánování pohybu helikoptéry s cílem přesně přistát na této jedoucí platformě. Vyvíjený systém budu odzkoušen v simulátoru a na reálných helikoptérách skupiny Multi-robotických systémů Katedry kybernetiky. V projektu bude využit světově unikátní systém vyvinutý na ČVUT pro mezinárodní soutěž v Abu Dhabi, kde se ukázal jako nejrychlejší a jeden z nejpesnějších ze všech prezentovaných řešení http://mrs.felk.cvut.cz/projects/mbzirc

[DP,BP,PMI,PRO] System for intelligent photography and filming by a group of helicopters

Cílem práce je integrovat principy a metody využívané profesionálními fotografy a filmaři do systému pro polo-autonomní dokumentaci obtížně přístupných míst v interiérech budov skupinou vzájemně spolupracujících helikoptér. Výstupem práce bude rozšíření systému pro stabilizaci formace helikoptér vyvíjeného v rámci skupiny Multi-robotických systémů na Katedře kybernetiky, který umožní adaptivně nastavit relativní vzdálenost a úhel mezi kamerou nesenou jednou z helikoptér a reflektory na sousedních helikoptérách. Téma je vhodné pro fotografické nadšence, kteří by chtěli svůj koníček využít ve studiu robotických systémů a jejich aplikací. Součástí tohoto tématu bude možnost výcviku řízení bezpilotních helikoptér. http://mrs.felk.cvut.cz/projects/cesnet

 

Projects supervised by Vojtěch Vonásek

[DP,BP,PMI,SOP,PRO] Analýza průchodnosti ligandů v proteinech

Proteiny jsou makromolekuly zajišťující klíčové funkce v živých organismech. Chemická reaktivita se odehrává na tzv. aktivních místech, které mohou být schovány hluboko uvnitř proteinu. Aktivní místa jsou pro okolní chemikálie (ligandy) přístupná tzv. tunely, tj. cestami mezi povrchem proteinu a jeho vnitřkem. Znalost tunelů (např. jejich tvaru, délky, rozložení v proteinu) lze využít k zrychlení experimentů např. při návrhu léků. Cílem této práce je navrhnout algoritmy pro výpočet cest ligandu (malá molekula) k aktivnímu místu s využitím metod plánování pohybu známých z robotiky. Pro tyto účely jsou proteiny modelovány nejčastěji tzv. hard-sphere modelem, ve kterém jsou jednotlivé atomy reprezentovány koulemi. Práce předpokládá dobrou znalost c/c++, python (alespoň základy) a prostředí linux/unix.

[DP,BP,PMI,SOP,PRO] Detekce tunelů v dynamických proteinových strukturách

Proteiny jsou makromolekuly zajišťující klíčové funkce v živých organismech. Chemická reaktivita se odehrává na tzv. aktivních místech, které mohou být schovány hluboko uvnitř proteinu. Atomy proteinu se neustále hýbou, čímž dochází jednak k posunu aktivních míst, ale také ke vzniku a zániku cest (tunelů) k těmto místům. Cílem práce je detekovat tunely (tj. cesty k atkivním místům) v dynamické proteinové struktuře. Pro tyto účely jsou proteiny modelovány nejčastěji tzv. hard-sphere modelem, ve kterém jsou jednotlivé atomy reprezentovány koulemi. Jako základ lze využít algoritmy plánování pohybu známé z robotiky. Práce předpokládá dobrou znalost c/c++ a python (případně jiného skriptovacího jazyka) a prostředí linux/unix.

[DP,BP] Framework for benchmarking of motion planning methods

The task of motion planning is to find a feasible path or trajectory for a robot between two given places in a known environment. Motion planning is studied mainly in robotics and number of methods have been proposed to solve the problem. The goal of this thesis is to create a software framework for automatic testing of motion planning methods. The framework will be accessible using a web interface and it automatically tests desired software. System can be based e.g. on Jenkins. Knowledge of web tools, server configuration and programming in c++ is mandatory.

 

[DP,BP,PMI,SOP,PRO] Plánování pohybu 3D objektů v komplexním prostředí

Cílem plánování pohybu je nalézt cestu případně trajektorii pro přesunutí zadaného objektu mezi dvěma místy. Kromě robotiky nalézá úloha uplatnění v řadě zajímavých aplikací (podpora v CAD systémech, testování dosažitelnosti objektů v budovách,. . . ). Cílem této práce je navrhnout a implementovat algoritmy plánování pohybu 3D objektů ve složitých prostředích. Požadované dovednosti: c/c++, python, znalost práce s unix/linux prostředím podmínkou

[DP,BP,PMI] Testování průchodnosti v proteinových strukturách

Proteiny jsou makromolekuly zajišťující klíčové funkce v živých organismech. Chemická reaktivita se odehrává na tzv. aktivních místech, které mohou být schovány hluboko uvnitř proteinu. Aktivní místa jsou pro ostatní chemikálie (ligandy) přístupná tzv. tunely, tj. cestami mezi povrchem proteinu a jeho vnitřkem. Znalost tunelů (např. jejich tvaru, délky, rozložení v proteinu) lze využít k zrychlení experimentů např. při návrhu léků. Cílém práce je navrhnout a implementovat metody pro analýzu průchodnosti tunelů s využitím metod používaných v robotice pro plánování pohybu robotů/objektů. Průchodnost závisí nejen na tvaru a délce tunelu, ale také na schopnosti ligandu 'zmačkat se' v úzkých částech tunelu. Pro řešení práce budou použity tzv. hard-sphere modely atomů. Vstupem budou data ze simulací proteinových dynamik. Práce předpokládá dobrou znalost c/c++ a prostředí linux/unix, schopnost samostatného nastudování doporučených API knihoven a jejich použití v SW.

 

Projects supervised by Nicolas Staub

[DP,PMI] Fully Actuated UAVs and their Outdoor Applications

In the past couple of years the community interest for fully actuated aerial vehicle grew steadily, fostered by projects focused on aerial physical interactions. Nowadays only a handful of labs have working prototypes, mostly indoor. The field is still in its infancy and many research topics are open, in particular outdoor flight with or without physical interactions are particularly promising and unexplored. The domain to be explored comprise, but are not limited, to mechatronic design, planning techniques, sensor fusion, localization, control for physical interaction, estimation of external wrench, external wrench classification and swarming behavior. Requirements: nonlinear control theory, estimation techniques, C/C++, Python, ROS, Matlab

[BP,PMI,SOP] Prototype of Outdoor Fully Actuated UAV

In the past couple of years the community interest for fully actuated aerial vehicle grew steadily, fostered by projects focused on aerial physical interactions. Nowadays only a handful of labs have working prototypes, mostly indoor. The goal of this work is is to participate to the development of a fully actuated prototype able to flight outdoor. In particular, the mechatronic design of the platform will be pursued, merging components from MRS and LAAS-CNRS framework. Integration on the prototype of both hardware and software components will be conducted and validated in both simulation and outdoors experiments. Fields of Interest: Basics in electronic and mechanic, C/C++, Python, 3D printing, hands on experience

[DP,BP,PMI,PRO] Sensor Fusion for Fully Actuated Outdoor UAVs

In the past couple of years the community interest for fully actuated aerial vehicle grew steadily, fostered by projects focused on aerial physical interactions. Nowadays only a handful of labs have working prototypes, mostly indoor. The goal of this work is to participate to the development a fully actuated prototype able to flight outdoor. In particular, a focus will be given to the estimation of external wrench e.g. to retrieve wind estimate. The development tasks of the prototype will be mostly software oriented (from driver to high-level controller) but can contain mechatronic activities. The work will involve both simulation and outdoor experiments to validate the proposed solutions. Fields of Interest: control theory and estimation techniques, filtering techniques, C/C++, Python, ROS, hands on experience preferred


Projects supervised by Tomáš Báča

[DP,BP,PRO] 3D reconstruction of historic buildings interiors from LIDAR scans

Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are expanding from open outdoor environments into more constrained indoor locations thanks to improvements in accuracy and precision of localization, navigation and control algorithms in recent years. New possibilities for deployment of autonomous UAV swarms into indoor environments emerge, leading to the development of high-level mission-oriented algorithms. Our team is in particular interested in mapping and documenting of historic buildings to assess the condition of the ceiling, murals, statues, stained glass, etc. An accurate and detailed 3D model of the historic buildings is needed for arranging restoration projects, measuring certain dimensions of the interior, and also for planning of further UAV missions. The goal of this project is to autonomously navigate a UAV equipped with a rotating laser rangefinder (LIDAR) through a historic building to capture the interior by laser scans completely. The solution will involve onboard decision making and trajectory replanning that will guide the UAV to yet unmapped areas while simultaneously avoiding collisions with obstacles. When the whole interior is mapped, the dataset obtained during the flight will be processed, planar features extracted, and triangular meshes built to generate a realistic 3D surface model of the interior.

[DP,BP,PRO] Autonomous laser-scan-based relative navigation for UAVs

Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are expanding from open outdoor environments into more constrained indoor locations thanks to improvements in accuracy and precision of localization, navigation and control algorithms in recent years. New possibilities for deployment of autonomous UAV swarms into indoor environments emerge, leading to the development of high-level mission-oriented algorithms. The community achieved significant progress in the development of simultaneous localization and mapping (SLAM) algorithms that estimate the position of the robot in a gradually built map. However, it has turned out, that the position estimate in the map is not necessary for particular tasks, and the position relative to obstacles currently detected by the onboard sensors is more important. One of such missions is the so-called search-and-rescue, in which the UAV has to find a specific object (or person) in an unknown cluttered environment. The goal of this project is to develop a navigation method that accepts a user input consisting of approximate direction of the searched object, and the UAV autonomously flies in the specified direction while modifying its trajectory to avoid obstacles in its vicinity. The area around the UAV is continuously scanned by a rotating laser rangefinder (LIDAR) that generates 360° planar laser scans of the surroundings. The solution should use the most recent laser scan to obtain the nest control input by employing potential field planning or adaptive model predictive control. The mission is accomplished when the searched object is detected by a passive camera or an emergency signal detecting device.

[DP,BP,PRO] Cooperative mapping of an unknown building by a swarm of UAVs

Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are expanding from open outdoor environments into more constrained indoor locations thanks to improvements in accuracy and precision of localization, navigation and control algorithms in recent years. New possibilities for deployment of autonomous UAV swarms into indoor environments emerge, leading to the development of high-level mission-oriented algorithms. Our team is in particular interested in mapping and documenting of historic buildings to assess the condition of the ceiling, murals, statues, stained glass, etc. The historics and restorers need high-quality detailed images to evaluate the unreachable parts of the buildings for which the UAV is the ideal platform that saves money and time that would otherwise be spent on building scaffoldings to reach the areas of interest. The goal of this project is to develop a technique for documenting the UAV interior using a team of UAVs equipped with cameras. The high quality and resolution of the images will be achieved by stitching multiple close-up images taken by all members of the UAV team. Assuming the approximate positions of the UAVs are known, the camera images taken from a close vicinity of the documented object can be stitched together into a large and detailed image by matching image features. The optimal trajectory for all members of the team has to be planned so that the whole documented object is captured with sufficient overlap between the images to allow stitching into a high-resolution composite image. The time spent on capturing the images has to be minimized since the flight time of the UAVs is constrained by their battery capacity.

[DP,BP,PRO] Depth estimation in a passive monocular camera image aided by laser scans

Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are expanding from open outdoor environments into more constrained indoor locations thanks to improvements in accuracy and precision of localization, navigation and control algorithms in recent years. New possibilities for deployment of autonomous UAV swarms into indoor environments emerge, leading to the development of high-level mission-oriented algorithms. Our team is in particular interested in mapping and documenting of historic buildings to assess the condition of the ceiling, murals, statues, stained glass, etc. When a UAV is operating in indoor environments, it is vital to prevent collisions of the UAV with obstacles with arbitrary shape. The UAV can be equipped with multiple sensors estimating the distance of an obstacle from the UAV. The sensors are working on different principles (LIDARs and passive cameras) to generate a computer representation of the surroundings of the UAV. While the LIDARs provide an accurate and precise distance to the obstacles, they provide measurements only in the sensor plane. A monocular camera, on the other hand, can detect obstacles in the whole area in front of the UAV, but cannot provide depth information. The goal of this project is to develop a collision avoidance system. The technique will segment the image, to obtain the position estimate of objects in the axes of camera plane. The distance from the UAV to the objects will be estimated by finding correspondences between the objects in the image and laser scans. The trajectory of the UAV will then be modified to avoid the collision with the obstacle.

[DP,BP,PRO] Development of virtual bumpers for UAVs based ultrasound sensors

Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are expanding from open outdoor environments into more constrained indoor locations thanks to improvements in accuracy and precision of localization, navigation and control algorithms in recent years. New possibilities for deployment of autonomous UAV swarms into indoor environments emerge, leading to the development of high-level mission-oriented algorithms. Our team is in particular interested in mapping and documenting of historic buildings to assess the condition of the ceiling, murals, statues, stained glass, etc. Despite the advanced localization methods, a situation that could lead to a collision of the UAV with a static or dynamic obstacle might occur due to localization algorithm failure, sensor not detecting the obstacle, etc. The goal of this project is to design, build and implement a system that will serve as a low-level, last-resort collision avoidance solution. Such a system sometimes referred to as a virtual bumper, will activate when the safety area defined by a sphere around the UAV is compromised. The UAV would quickly, but smoothly modify its trajectory to avoid the collision by an evasive maneuver with parameters depending on the time to potential collision. The development of the hardware part, consisting of a set of cheap ultrasound sensors mounted on the frame of the UAV, will be a crucial part of the solution.

[DP,BP,PRO] Mapping of camera images onto 3D surfaces extracted from LIDAR scans

Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are expanding from open outdoor environments into more constrained indoor locations thanks to improvements in accuracy and precision of localization, navigation and control algorithms in recent years. New possibilities for deployment of autonomous UAV swarms into indoor environments emerge, leading to the development of high-level mission-oriented algorithms. Our team is in particular interested in mapping and documenting of historic buildings to assess the condition of the ceiling, murals, statues, stained glass, etc. An accurate and detailed 3D model of the historic buildings is needed for arranging restoration projects, measuring certain dimensions of the interior, and also for planning of further UAV missions. The UAV can be equipped with multiple sensors working on different principles (LIDARs, passive and structured light cameras) that generate a computer representation of the surroundings of the UAV. The goal of this project is to combine the environment representations from LIDAR and passive monocular camera. Features will be extracted in both image and laser scan, and correspondences between them found. The camera images will then be mapped on the surface consisting of triangular meshes constructed from the laser scans.

[DP,BP,PRO] Simultaneous localization and mapping of a UAV equipped with a LIDAR

Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are expanding from open outdoor environments into more constrained indoor locations thanks to improvements in accuracy and precision of localization, navigation and control algorithms in recent years. New possibilities for deployment of autonomous UAV swarms into indoor environments emerge, leading to the development of high-level mission-oriented algorithms. Our team is in particular interested in mapping and documenting of historic buildings to assess the condition of the ceiling, murals, statues, stained glass, etc. A reliable position estimate of the UAV is needed for all indoor autonomous flights. Since the global navigation satellite system (GNSS) services are generally not available indoor, the UAV must be localized using onboard sensors only. One of the sensors that are widely used for localization of UAVs, is the rotating laser rangefinder (LIDAR). Two principal approaches exist for laser-scan-based localization: scan matching techniques and feature-based methods. The goal of this project will be to develop a feature-based simultaneous localization and mapping (SLAM) system. The system will read laser scans from the LIDAR, process them, extract stable features, find corresponding features in the simultaneously built map to estimate the current position of the UAV in the map. A loop closure detection algorithm will be employed to correct the position drift after returning to a previously visited part of the map.

[DP,BP,PRO] Simultaneous localization and mapping of a UAV equipped with a structured light camera

Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are expanding from open outdoor environments into more constrained indoor locations thanks to improvements in accuracy and precision of localization, navigation and control algorithms in recent years. New possibilities for deployment of autonomous UAV swarms into indoor environments emerge, leading to the development of high-level mission-oriented algorithms. Our team is in particular interested in mapping and documenting of historic buildings to assess the condition of the ceiling, murals, statues, stained glass, etc. A reliable position estimate of the UAV is needed for all indoor autonomous flights. Since the global navigation satellite system (GNSS) services are generally not available indoor, the UAV must be localized using onboard sensors only. One of the sensors that are widely used for localization of UAVs are the passive stereo cameras. While cameras work well in outdoor environments, their deployments indoor is problematic, due to insufficient light. The solution is to use structured light approach, which consists of projecting a near-infrared (IR) pattern of parallel lines that are registered by two cameras mounted on a fixed baseline. The depth in the image is estimated from the deformation of the narrow-band pattern. The goal of this project is to develop a simultaneous localization and mapping (SLAM) system based on a structured light depth camera. The system will read the depth image from the camera, extract stable features, and find corresponding features in the simultaneously built map to estimate the current position of the UAV in the map. A loop closure detection algorithm will be employed to correct the position drift after returning to a previously visited part of the map.

[BP,PRO] Beam simulation of X-ray optical systems for cosmic missions

Návrh optických systémů pro světelný obor X-Ray se v mnohém liší od návrhu pro viditelné světlo. Optické elementy pro X-Ray pracují na principu odrazu a jsou jimi často komplexní uskupení rovných či zakřivených zrcadel, které odrážejí fotony na fokální rovinu símače. Vývoj reálných objektivů, třeba takových jako je nyní testován na satelitu VZLUSAT-1, se ovšem neobejde bez simulací. Cílem této práce bude vývoj software pro raytracing optických systémů, jakým jsou např. objektiv typu LobsterEye či Wolter. Simulace bude obsahovat nejen samotný optický systém (jak tomu bývá u dostupných řešení), ale poskytne možnost simulovat i mechanické díly uložení optiky v těle satelitu. Požadavky: Lineární algebra, Programování v Python/C++, Fyzika

   

[BP,PRO] Autonomous building coating system with an unmanned helicopter

Toto aplikačně orientované téma je motivované automatickým kreslením velkých nápisů na střechy budov s cílem dosáhnout jejich viditelnosti z letadla. Součástí bakalářské práce bude návrh mechanismu pro zacílení a aktivaci spreje a jeho prototypová výroba v laboratoři MRS (k dispozici je HW laboratoř s 3D tiskárnou). Dále vývoj algoritmu pro plánování trajektorie pro pokrytí vstupního obrazu pro "tisk" s cílem minimalizovat dobu letu. Student se v rámci práce seznámí s hardware bezpilotních prostředků a se simulačním prostředím, používaným v laboratoři MRS. Závěrem práce budou experimenty demonstrující možnosti systému. Požadavky: dobrá znalost matematiky, technická zručnost (bastlení, pájení), 3D modelování, Linux, C++, Python.

   

Projects supervised by Robert Pěnička

 

[DP,BP,PMI,SOP,PRO] Plánování pohybu autonomních helikoptér v prostředí s překážkami

Cílem práce je navržení algoritmu bezkolizního plánování pro helikoptéry v prostředí s překážkami. Úkolem je nalézt trajektorie pro tým bezpilotních prostředků prolétávající komplexním prostředím s překážkami tak aby se vyhýbali překážkám i sobě navzájem a zároveň plnili zadanou úlohu. Takovou úlohou může být například hašení požáru nebo sběr předmětů motivované účastí v mezinárodní soutěži MBZIRC. http://mrs.felk.cvut.cz/projects/mbzirc

[DP,BP,PMI,SOP,PRO] Plánování pohybu bezpilotních prostředků v úloze autonomního sběru dat

Cílem práce je navrhnout algoritmus plánování pohybu autonomní helikoptéry přes více zadaných cílů. Na základě zadaných cílů v prostoru, dynamického omezení pohybu helikopéry a také omezené doby letu je úkolem nalézt trajektorie pro jednu či více helikoptér které maximalizují množství nasbíraných informací. Takováto úloha je variantou problému obchodního cestujícího s omezením doby letu bezpilotního prostředku. http://mrs.felk.cvut.cz/jint17dopn