HRABEC, J. Modelování a řízení mobilních robotů s několika řízenými koly [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2009.
Doktorand Ing. Jakub Hrabec nastoupil do řádného doktorského studijního programu v akademickém roce 2001/2 s původním tematickým zaměřením na využití metod soft computing pro identifikaci a řízení robotických dynamických systémů. V prvních dvou letech studia absolvoval bez problémů zkoušky z předepsaných i zvolených odborných předmětů. V průběhu roku 2003 strávil několik měsíců na studijním pobytu v rámci programu Erasmus na univerzitě Degli Studi di Roma v Itálii. Během studijního pobytu na této univerzitě se věnoval problematice dynamické zpětnovazební linearizace (hlavní náplň pracoviště na kterém hostoval- prof. DeLuca) používané pro řízení neholonomních systémů. V roce 2003 vykonal státní doktorskou zkoušku. Intenzivní studium během pobytu na italské univerzitě a jeho aktivní účast na činnosti týmu robotického fotbalu vedlo k odklonu od původního tématu a doktorand se dále věnoval problematice kinematického modelování a řízení mobilních kolových robotů a vlastnostmi kolových mobilních robotů s několika řízenými koly. Výsledky svého snažení pak uvedl ve své disertační práci. K časovému průběhu jeho poměrně dlouhého studia je třeba poznamenat, že byl do značné míry způsoben odklonem od původní tématiky. Práci doporučuji k obhajobě.
Posudek pouze v písemné podobě, založen ve spise doktoranda na vědeckém oddělení FEKT VUTv. Brně.
Oponentní posudek disertační práce Ing. Jakuba Hrabce „Modelling and Control of Multi-Steered Wheeled Mobile Robots“ Oblast řízení robotů přináší řadu specifických problémů, které závisí např. na použitém podvozku (kolové, pásové, kráčející), terénu, kam je robot nasazen, zda scéna, v níž působí, je přesně dána nebo je třeba ji zkoumat, zda je statická anebo se v ní mohou objevit pohybující se překážky. Metody řešení ovlivňuje i to, zda pohyb robotu je omezen jen na několik směrů (8-směrový, pravoúhlý) nebo je všesměrový a také tím, zda se uvažuje pohyb v rovině či prostoru. U pohybujícího se zařízení je také důležitá jeho dynamika, otázky dobržďování před překážkami a generování bezkolizní trasy s určitou mírou bezpečnosti tuto kolizi vylučující. U návrhu řízení jakékoliv soustavy je pak také důležitý její matematický či fyzikální popis a to, zda tento popis lze vyjádřit lineárními (diferenciálními) rovnicemi nebo řízená soustava má nelineární charakter. Autor se ve své práci omezil na otázky kinematického modelu a stanovil si tři základní cíle: Shrnout problémy kinematického modelování kolových robotů, prozkoumat vlastnosti mobilních robotů s více řízenými koly a konečně navrhnout nový algoritmus řízení tohoto typu robotů. První úkol má sice rešeršní charakter, problematika kolových robotů s několika řízenými koly je však natolik složitá a dá se posuzovat na různých úrovních složitosti, že i zde lze přinést nový pohled. Vzhledem k náročnosti problematiky a neexistence univerzálních řešení je potřeba návrhu nové strategie řízení tohoto typu robotu přirozeným důsledkem. V tomto ohledu je práce disertabilní. Základem teoretické části jsou kapitoly 3, 4 a 5, kde autor shrnuje i potřebné poznatky z teorie řízení včetně stavového popisu a vedle kinematického modelu pro úplnost stručně zmiňuje i dynamický model zahrnující působení sil (setrvačnost, tření, …) na pohyb robotu. U kinematického modelu pak zkoumá otázky řiditelnosti a ovladatelnosti. V 5. kapitole se zabývá otázkami pohybu robotu v prostředí bez překážek a detailně rozebírá základní úlohy – pohyb mezi dvěma danými pozicemi, po dané cestě a po dané trajektorii. Navíc zde popisuje i návrh řídícího algoritmu založeného na linearizaci systému a rovněž i nelineární způsob řízení. Těžiště práce disertanta je v kapitole 6 a zhodnocení výsledků v kapitole 7. Studuje zde roboty s řízením dvou a čtyř kol. Podrobně rozebírá otázku, jak se úloha výběru cílové pozice promítá na stanovení individuálních cílových pozic jednotlivých kol. Vlastní přístupy pak demonstruje výsledky názorných simulací s grafickým výstupem dokládajícím kvalitu regulačního pochodu ve vztahu k sledovanému cíli. Jistou slabinou ale je, že disertant pro pohyb robotu vůbec neuvažuje existenci překážek a jejich případný pohyb ve scéně, a tedy pohyb robotu je zkoumán pouze ve vztahu ke geometrii předepsané trasy. Po formální stránce je práce na vysoké úrovni. Typografická úroveň je zjevně dána použitím systému LATEX. Snad jen lze poznamenat, že i v textu psaném kurzívou je obvyklé závorky psát rovně (např. v matematických vztazích ve větách), což není dodrženo např. na str. 10, 17, 18. Přehlednost textu zvyšují titulky po jeho stranách. Text je napsán velmi dobrou angličtinou. V práci se téměř nevyskytují překlepy (na str. 17 místo Fredinand patří Ferdinand, na str. 79 místo „vector of matrix“ má být „vector or matrix“). 2 Seznam zkratek na str. 79 je velmi chudý a neobsahuje ani často používanou zkratku WMR (wheeled mobile robot). Bohužel úplně chybí seznam použitých symbolů. Odborná úroveň textu je rovněž velmi vysoká. Hutnému matematickému stylu výkladu by ale prospělo některé méně běžné pojmy blíže vysvětlit, např. pojem linear hull (lineární obal) na str. 8 pod čarou. Hlavním přínosem práce je návrh nového algoritmu řízení pro mobilní kolové roboty s několika řízenými koly, který je využitelný jak v úloze sledování určité trajektorie pohybu, tak i stabilizace pohybujícího se zařízení v jednom bodě. V závěru práce autor ještě vymezuje možnosti dalšího výzkumu, především nahrazení kinematického modelu dynamickým a uvážení omezení některých parametrů (úhlu řízení a rychlosti). Dotaz na disertanta: 1. Můžete vysvětlit, do jaké míry lze váš algoritmus přizpůsobit pro použití u všech typů kolových robotů (např. robotů s všesměrovými koly). 2. Jaké obtíže bude třeba řešit při návrhu dynamického modelu? Závěr: Domnívám se, že Ing. Jakub Hrabec prokázal schopnost a připravenost k samostatné činnosti v oblasti výzkumu a vývoje, jeho disertační práce splňuje podmínky § 47 Zákona o vysokých školách č. 111/1998 Sb. Podle evidence publikací v informačním systému VUT je spoluautorem více než 30 prací na domácím i zahraničním fóru včetně článků v časopisech. To znamená, že výsledky jeho práce byly již úspěšně oponovány a přijaty vědeckou komunitou, a proto předloženou disertaci doporučuji k obhajobě. V Brně dne 27. listopadu 2009 Prof. RNDr. Ing. Miloš Šeda, Ph.D. Ústav automatizace a informatiky Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně
eVSKP id 26077