Automation 2023

1.
Metamodel reprezentowany jako hierarchiczna sieć Petriego służąca do projektowania systemów robotycznych
Cezary Zielinski, Maksym Figat
Warsaw University of Technology
C.Zielinski@ia.pw.edu.pl, maksym.figat@pw.edu.pl
Streszczenie: Przedstawiono podejście do projektowania sterowników systemów robotycznych oparte na modelu. Podejście to wykorzystuje sparametryzowany meta-model. Specyfikuje dowolny system robotyczny, biorąc pod uwagę zarówno jego strukturę, jak i działanie. Parametry definiują poszczególne elementy struktury projektowanego systemu oraz algorytmy określające sposób ich działania, a w szczególności zadania, które mają być realizowane. Przez zdefiniowanie parametrów meta-model jest przekształcany w specyfikację modelu konkretnego systemu. Meta-model jest wyrażany za pomocą Robotic System Hierarchical Petri Net (RSHPN), 6-warstwowej sieci Petriego wykorzystującej pojęcia zaczerpnięte z robotyki. Każda warstwa sieci opisuje aktywność systemu robotycznego na innym poziomie abstrakcji. Gwarantuje to separację zainteresowań projektanta. Każdy niższy poziom sieci Petriego zawiera dokładnie jedno miejsce wejściowe i jedno miejsce wyjściowe, dzięki czemu analiza sieci hierarchicznej jest uproszczona. Ponadto miejsca wspólne wykorzystywane sa jedynie w sieciach Petriego najniższego poziomu. Wymagany model powstaje z meta-modelu poprzez odpowiednią parametryzację warstw RSHPN. Wprowadzenie parametryzacji umożliwia projektantowi robota skupienie się wyłącznie na konceptach wywodzących się z robotyki. Co więcej, rozkład na warstwy i elementy warstw ułatwia projektowanie systemu koncentrację uwagi na niewielkich fragmentach systemu, przez co stają sie one łatwe do ogarnięcia umysłowego. Znacznie upraszcza to proces tworzenia systemu zrobotyzowanego, ponieważ daje projektantowi jasne wskazówki dotyczące tego, co należy zdefiniować, a co narzuca wzorzec projektowy. Powstały pojedynczy model RSHPN służy zarówno do weryfikacji niektórych właściwości systemu, np. braku zakleszczeń, jak i do automatycznego generowania kodu sterownika. Przedstawione podejście zostało wykorzystane przy tworzeniu różnych systemów robotycznych.

2.
Conductive polymers based sensors
Vytautas Bučinskas
Vilnius Gediminas Technical University
vytautas.bucinskas@vgtu.lt
Streszczenie: Development of new synthetic materials opens wide prospective for new sensor appearance. Conductive polymers gives a new bunch of possibilities for non-metallic and non-magnetic electric conductor film in the sensing area or just connecting terminals. Another important issue, appearing with conducting polymers is force sensitive resistors, typically used as force, pressure or stress sensor. This presentation provides and overview of implementing of synthetic materials to various sensors provided new comers in the class of synthetic materials. Presentation contains analysis of existing sensor design, experimental implementation cases as well as challenges.

3.
Głębokie uczenie się ze wzmocnieniem w wirtualnych środowiskach w celu automatyzacji robotów chirurgicznych
Sabina Kaminska, Michał Naskręt, Przemysław Korzeniowski
Sano Centre for Computational Medicine
s.kaminska@sanoscience.org, m.naskret@sanoscience.org, p.korzeniowski@sanoscience.org
Streszczenie: Automatyzacja robotów chirurgicznych może potencjalnie pozwolić chirurgom skupić się bardziej na podejmowaniu wysoko poziomowych decyzji, a mniej na ręcznym sterowaniu narzędziami chirurgicznymi. Techniki uczenia maszynowego, takie jak głębokie uczenie ze wzmocnieniem, wykazały ostatnio obiecujące wyniki w automatyzacji uczenia się podstawowych zadań chirurgicznych, takich jak retrakcja tkanek. Ze względu na ograniczenia wydajności obliczeniowej wyniki te uzyskano głównie w uproszczonych, nieanatomicznych symulowanych (tj.wirtualnych) środowiskach chirurgicznych. Przedstawiamy framework symulacji chirurgicznej, w której zarówno symulacja, jak i uczenie działają wydajnie na pojedynczym GPU. W ten sposób unika się typowych wąskich gardeł wydajnościowych spowodowanych kopiowaniem pamięci między procesorem (symulacja) a GPU (uczenie się). Stworzyliśmy anatomiczną symulację GPU procedury cholecystektomii z wątrobą, pęcherzykiem żółciowym, przewodem pęcherzykowym, tętnicą pęcherzykową i otaczającą je tkanką tłuszczową, a także niezbędne interakcje do chwytania, wciągania, rozdzierania i koagulacji wirtualnych tkanek. Stanowi to niezbędny fundament dla naszego następnego kroku, jakim jest szkolenie zdolności automatycznej retrakcji tkanki. Uważamy, że realistyczne i wydajne obliczeniowo symulowane środowiska, takie jak przedstawione w niniejszej pracy, będą niezbędne w dalszej automatyzacji robotów chirurgicznych.

4.
Problemy ekstremalne dla parabolicznych systemów nieskończonego rzędu z warunkami brzegowymi, w których występują całkowe opóźnienia czasowe
¹Adam Kowalewski, ²Marek Miśkowicz
¹AGH University of Science and Technology, Department of Automatics and Robotics, ²AGH University of Science and Technology, Department of Measurement and Electronics
ako@agh.edu.pl, miskow@agh.edu.pl
Streszczenie: Zaprezentowano ekstremalne problemy dla systemów parabolicznych nieskończonego rzędu z całkowymi opóźnieniami czasowymi. Rozwiązano problem optymalnego sterowania brzegowego dla systemów parabolicznych nieskończonego rzędu, w których całkowe opóźnienia czasowe występują w warunkach brzegowych Neumanna. Tego rodzaju równania stanowią w liniowym przybliżeniu uniwersalny model matematyczny dla procesów dyfuzyjnych. Korzystając z metody Dubowickiego-Milutina wyprowadzono warunki konieczne i wystarczające optymalności dla problemu liniowo-kwadratowego.

5.
Numeryczne szacowanie wewnętrznej dodatniości modelu ułamkowego dwuwymiarowego procesu przewodnictwa cieplnego
Krzysztof Oprzędkiewicz
AGH
kop@agh.edu.pl
Streszczenie: W pracy zaproponowano metody numerycznego oszacowania obszarów wewnętrznej dodatniości dla dwuwymiarowego procesu przewodnictwa cieplnego opisanego równaniem stanu niecałkowitego rzędu. Pierwsza z metod polega na pełnym sprawdzeniu całego obszaru, a druga stosuje metodę Monte Carlo. Wyniki testów numerycznych wskazują, że rozważany układ posiada własność wewnętrznej dodatniości tylko dla stosunkowo niskich rzędów modelu oraz ogrzewania i pomiarów zlokalizowanych blisko narożnika rozważanego obszaru. Zastosowanie metody Monte Carlo pozwala na znaczne skrócenie obliczeń przy zachowaniu zbliżonej dokładności szacowania. Otrzymane wyniki mogą znaleźć zastosowanie w pomiarach termowizyjnych.

6.
Zerowanie wyjścia liniowych deskryptorowych układów ciągłych
Tadeusz Kaczorek, Kamil Borawski
Bialystok University of Technology
t.kaczorek@pb.edu.pl, k.borawski@pb.edu.pl
Streszczenie: W artykule omówiono problem zerowania wyjścia liniowych deskryptorowych układów ciągłych. Podano warunki konieczne i wystarczające, dla których macierz transmitancji operatorowych rozpatrywanej klasy układów dynamicznych jest równa zeru. Pokazano, że problem zerowania wyjścia jest powiązany ze sterowalnością i obserwowalnością układów deskryptorowych. Rozważania oparto na metodzie dekompozycji Weierstrassa-Kroneckera.

7.
FOPID oraz PID – porównanie jakości sterowania oraz czasu wykonania na przykładzie systemu aerodynamicznego z dwoma wirnikami
Jakub Żegleń-Włodarczyk
AGH University of Science and Technology
zeglenjakub@gmail.com
Streszczenie: W artykule przygotowano sterowanie dla Two Rotor Aerodynamical System (TRAS) w dwóch wersjach. Pierwsza zawiera cztery kontrolery PID, druga dwa kontrolery FOPID oraz dwa kontrolery PID. Ich współczynniki zostały zoptymalizowane przez algorytm GWO. Takie zestawy sterowania umożliwiły porównanie jakości sterowania oraz czasu wykonania obu wersji kontrolerów. Symulacje przeprowadzono w środowisku Matlab / Simulink.

8.
Konstrukcja mechatroniczna i badania eksperymentalne automatycznego skanera sylwetki człowieka
¹Maciej Trojnacki, ²Przemysław Dąbek, ¹Piotr Jaroszek
¹EDUROCO sp. z o.o., ²ŁUKASIEWICZ Research Network – Industrial Research Institute for Automation and Measurements PIAP
mtrojnacki@eduroco.pl, przemyslaw.dabek@piap.lukasiewicz.gov.pl, pjaroszek@eduroco.pl
Streszczenie: Artykuł dotyczy konstrukcji mechatronicznej i badań eksperymentalnych automatycznego systemu do skanowania sylwetki HUBO. Zdefiniowano problemy funkcjonalne, które powinny zostać rozwiązane przez opracowany system skanujący oraz problematykę badań eksperymentalnych. Opisano stan wiedzy i techniki w obszarze systemów do skanowania sylwetki człowieka. Sformułowano założenia funkcjonalne i techniczne dla systemu skanującego HUBO. Przedstawiono konstrukcję mechaniczną skanera, konstrukcję sprzętową i architekturę systemu informacyjnego z uwzględnieniem aplikacji mobilnej użytkownika. Opisano metodę działania systemu oraz jego cechy innowacyjne. Przedstawiono metodykę badań eksperymentalnych i wybrane wyniki badań uzyskane przy użyciu metody fotogrametrii za pomocą opracowanego systemu skanującego.

9.
Jednolite projektowanie regulatorów kursu i ścieżki dla autopilota statku
Andrzej Stec, Zbigniew Świder, Leszek Trybus
Rzeszów University of Technology
astec@prz.edu.pl, swiderzb@prz-rzeszow.pl, ltrybus@prz.edu.pl
Streszczenie: Przedstawiono jednolity sposób doboru nastaw PID dla regulatora kursu i regulatora śledzenia ścieżki, które występują w kaskadowym układzie autopilota statku. Jednolitość projektowania jest możliwa dzięki temu, że w odniesieniu do każdego regulatora sterowany przez niego obiekt wygląda jak integrator ze stałą czasową. W przypadku regulatora kursu jest to znany model Nomoto. Dzięki eliminacji przez regulator stałej czasowej obiektu, układ zamknięty staje się układem 2-go rzędu. Założono, że układ ten ma mieć podwójną stałą czasową różniącą się w zadanym stosunku od stałej czasowej obiektu. Pokazano, że tak zaprojektowany regulator kursu lepiej tłumi zakłócenia środowiskowe niż regulator z wzorcowymi nastawami.

10.
Prototyp kaskadowego autopilota okrętowego zaimplementowany w środowisku CPDev
Zbigniew Świder
Technical University of Rzeszów
swiderzb@prz-rzeszow.pl
Streszczenie: Autopiloty okrętowe można podzielić na konwencjonalne, zdolne jedynie do utrzymywania zadanego kursu (heading), oraz zaawansowane, które dodatkowo mogą utrzymywać statek na „ścieżce” łączącej zadane punkty nawigacyjne na trasie (track). W artykule przedstawiono strukturę prototypowego autopilota statku zaimplemen­towanego w środowisku CPDev oraz wzory pozwalające wyznaczyć nastawy regulatora kursu (PIDH) oraz ścieżki (PIDT) w regulacji kaskadowej. Dla każdego z nich przyjęto pojedyncze parametry projektowe określające dynamikę zamkniętej pętli regulacji. Reguły te zastosowano w oprogramowaniu prototypu autopilota, stworzonego we współpracy z holenderską firmą projektującą systemy sterowania i wizualizacji dla statków.

11.
Sposób wykorzystania matematycznych modeli do przygotowania i weryfikacji automatycznie sterowanego manewru omijania ruchomych przeszkód
Jerzy Graffstein
Institute of Aviation
jerzy.graffstein@ilot.edu.pl
Streszczenie: Właściwe określenie istotnych czynników wpływających na przebieg obliczeń manewru uniknięcia kolizji z ruchomymi przeszkodami jest niezbędne w celu zapewnienia wyliczenia dostatecznie wiarygodnych wyników opisujących proponowaną trajektorię tego manewru oraz jego realizację. Istotnym wskaźnikiem weryfikującym przebieg manewru omijania jest zachowanie żądanych separacji pomiędzy samolotem a przeszkodami. Przedmiotem pracy jest wybór odpowiednich matematycznych modeli dla poszczególnych faz przygotowania przebiegu trajektorii omijania przeszkód. Badano wpływ różnych uproszczeń matematycznych modeli na przebieg manewru antykolizyjnego z uwzględnieniem deformacji trajektorii i zmian przebiegu odległości samolotu od ruchomych przeszkód. Rozważania zostały zilustrowane wybranymi wynikami z symulacji komputerowych wybranego manewru ominięcia przeszkód przez samolot.

12.
Autonomous mobile flock traffic simulation in digital twin mode
Mantas Makulavičius, Rokas Bagdonas, Karolina Lapkauskaitė, Justinas Gargasas, Andrius Dzedzickis
Vilnius Gediminas Technical University
m.makulavicius@vilniustech.lt, rokas.bagdonas@stud.vilniustech.lt, karolina.lapkauskaite@stud.vilniustech.lt, justinas.gargasas@vilniustech.lt, andrius.dzedzickis@vilniustech.lt
Streszczenie: Traffic congestion in urban areas is the main reason for the long traveling time from one place to another. This happens due to the decisions and reaction times of each driver. Reducing the influence of the driver solution on the control of the vehicle, i.e., increasing the autonomy of the vehicle, can minimize waiting times at traffic light-controlled and uncontrolled intersections. By minimizing the waiting time at the crossroad, the overall traffic intensity can be reduced as well. This research focuses on obtaining information from simulations at specific crossroads for further observations and traffic optimizations, e.g., by implementing machine learning methods. In order to represent the impact of different levels of autonomous vehicles on the autonomous mobile flock traffic, the open-source SUMO (Simulation of Urban MObility) software is used to simulate the traffic in a digital twin mode. The obtained simulation results provide information about the average speed of surrounding vehicles and the number of vehicles over a period of time, with different scenarios reflecting the density ratio of various levels of vehicle autonomy.

13.
Ocena charakterystyk ruchu za pomocą czujników absolutnych
Vygantas Usinskis, Justinas Gargasaas, Vytautas Bučinskas
Vilnius Gediminas Technical Univercity
vygantas.usinskis@vilniustech.lt, justinas.gargasas@vilniustech.lt, vytautas.bucinskas@vilniustech.lt
Streszczenie: Istnieje wiele znanych problemów związanych z komunikacją i kontrolą robota w przestrzeni zamkniętej. W wielu przypadkach komunikacja robota w pozycji oddalonej pod tunelem gruntowym jest prawie niemożliwa, dlatego autonomiczny robot musi samodzielnie działać w wyznaczonym środowisku. W przypadku małych urządzeń implementacja LIDAR-ów i czujników wielofunkcyjnych jest kosztowna i wymaga aktywnej przestrzeni dla robota. W niniejszych badaniach podjęto próbę stworzenia systemu sterowania robotem małokanałowym. Artykuł zawiera badania teoretyczne dotyczące omijania przeszkód lub decyzji o zawróceniu w celu wygenerowania trajektorii robota. W rezultacie prezentowane są widoki z kamer oraz przykłady rozumowania omijania przeszkód. Na końcu rzeczywisty widok kanału pokazuje wizualną informację o ułożeniu toru trajektorii. Na koniec przedstawiono wnioski dotyczące sytuacji badawczych.

14.
SMART Scanning Electrochemical Microscope
¹Andrius Dzedzickis, ²Antanas Zinovičius, ²Agnė Bugoševičė, ²Beatričė Kulikauskaitė, ¹Vytautas Bučinskas, ³Inga Morkvėnaitė-Vilkončienė
¹Vilnius Gediminas Technical university, ²State research institute Center for Physical Sciences and Technology, ³Vilnius Gediminas Technical University
andrius.dzedzickis@vilniustech.lt, antanas.zinovicius@vilniustech.lt, agnerackeviciute@gmail.com, beatrice.kulikauskaite@gmail.com, vytautas.bucinskas@vilniustech.lt, inga.morkvenaite-vilkonciene@vgtu.lt
Streszczenie: SMART Scanning Electrochemical Microscope (SMART-SECM) is the automated system for the electrochemical evaluation of micro-objects, such as living cells, bacteria, and differently deposited enzymes. SMART-SECM is based on electrochemistry at microelectrodes, positioned close to the object of interest. Using visual recognition and machine learning the object can be recognized, evaluated optically and electrochemically at the same time. Machine learning helps to detect the coordinates of the object and decide the suitability of the object to be measured. SMART-SECM provide the information about the electric properties and chemical reactivity of non-biological objects, and the viability and electrochemical activity for biological objects. Automated positioning and scanning of the micro-object should ensure that the quality requirements for the measured data will be fulfilled.

15.
Metoda Głównych Składowych w Analizie Procesów za Pomocą Kart Kontrolnych
¹Yevhen Volodarsky, ²Oleh Kozyr, ³Zygmunt Warsza
¹National Technical University of Ukraine in Kiev «KPI», Department of Automation of Experimental Studies, ²National Technical University of Ukraine in Kiev «KPI», ³Lukasiewicz Research Network – Industrial Research Institute of Automation and Measurement (PIAP-L)
vet-1@ukr.net, oleg.kozyr@aer.kpi.ua, zlw1936@gmail.com
Streszczenie: Karty kontrolne Shewharta wykorzystuje się z powodzeniem do sterowania wieloparametrowym procesem technologicznym, gdy nie występuje korelacja pomiędzy jego parametrami. Obszar rozproszenia dopuszczalnych wartości wektora X (mierzonych w celu kontroli procesu) będzie wówczas odpowiadał hiper-równoległościanowi z bokami naprzeciwległymi, odpowiadającymi dopuszczalnym, górnym i dolnym, odchyleniom wartości parametrów badanego procesu. Jeśli jednak pomiędzy tymi parametrami istnieje korelacja, to rzeczywistym obszarem dopuszczalnego rozproszenia mierzonych danych jest hiper-elipsoida o osiach nachylonych do osi hiper-równoległościanu. Wówczas użycie kart Shewharta prowadzi do podjęcia błędnych decyzji. Przy występowaniu korelacji, właściwym narzędziem kontrolnym jest karta kontrolna Hotellinga. Można ją z wykorzystać do oceny jakości wielowymiarowego procesu o skorelowanych parametrach. Jednakże samo kryterium Hotellinga podaje jedynie ocenę stanu procesu jako całości, bez wskazywania przyczyn jego zaburzenia. Karta Hotellinga bezpośrednio nie pokazuje pojedynczego parametru, lub kilku z nich łącznie, powodujących naruszenie procesu. Właściwe rozwiązanie sterowania procesem wielowymiarowym o skorelowanych parametrach umożliwia metoda głównych składowych PC. Metoda ta opiera się na zastosowaniu transformacji liniowej wektora danych kontrolowanych otrzymywanych z pomiarów. Umożliwia to przejście do niezależnej analizy każdej ze składowych bez zniekształcania oryginalnego obszaru danych skorelowanych. W metodzie tej wielowymiarowy wektor wyników rzutuje się w przestrzeń składowych o niższym wymiarze. Zwykle w praktyce przemysłowej, zmienność parametrów procesu wieloparametrowego zależy głownie tylko od dwu lub trzech składników. Umożliwia to konstruowanie wykresów kontrolnych. W artykule opisano szczegółowo sposób konstruowania kart kontrolnych w oparciu o główne składowe procesu. Ocenę skuteczności zastosowania tej metody przeprowadzono na danych symulowanych, zbliżonych do wyników pomiarów uzyskanych dla sterowania rzeczywistym procesem technologicznym. W wyniku modelowania otrzymano, iż proponowana metoda jest skuteczna dla wieloparametrowego procesu technologicznego o parametrach skorelowanych.

16.
Zastosowanie wielomianowej metody maksymalizacji PPM do estymacji parametrów niegaussowskich asymetrycznych procesów o średniej kroczącej
¹Serhii Zabolotni, ²Oleksandr Tkachenko, ³Zygmunt Warsza
¹Cherkasy State Business College, ²Ivan Franko National University of Lviv, ³Lukasiewicz Research Network – Industrial Research Institute of Automation and Measurement (PIAP-L)
zabolotniua@gmail.com, tkachenko.ck@gmail.com, zlw1936@gmail.com
Streszczenie: W artykule rozważa się zastosowanie metody maksymalizacji wielomianów PPM do oszacowania parametrów niegaussowskiego modelu procesów o średniej ruchomej. Jest to podejście adaptacyjne oparte na analizie statystyk wyższego rzędu. Rozpatrywany są procesy o rozkładzie asymetrycznym ze średnią ruchomą. Wykazano, że uzyskuje się asymptotyczne wariancje oszacowań wyrażeń analitycznych Metody Maksymalizacji Wielomianu (II rzędu), które pozwalają na znalezienie oszacowań i analizę ich niepewności. Otrzymuje się znacznie mniejsze wariancje niż w oszacowaniu klasycznym opartym na minimalizacji warunku sumy kwadratów lub maksymalnego prawdopodobieństwa (w przypadku rozkładu Gaussa). Wzrost dokładności zależy od wartości współczynnika asymetrii i kurtozy reszt. Wyniki modelowania statystycznego metodą Monte Carlo potwierdzają skuteczność proponowanego podejścia.

17.
Wykorzystanie danych procesowych i struktury korporacyjnej do optymalizacji procesu produkcyjnego
Zbigniew Juzoń, Paweł Sitek, Jarosław Wikarek
Kielce University of Technology
zjuzon@tu.kielce.pl, sitek@tu.kielce.pl, j.wikarek@tu.kielce.pl
Streszczenie: W artykule przedstawiono koncepcję zastosowania metody akwizycji danych procesowych oraz architektury korporacyjnej do optymalizacji procesu produkcyjnego. Opracowana koncepcja pozwala na identyfikację i lokalizację elementów procesu produkcyjnego, których usprawnienie/optymalizacja czyni cały proces lepszym. W proponowanej koncepcji opracowywany jest model optymalizacyjny dla zlokalizowanej części procesu produkcyjnego w postaci matematycznego modelu programistycznego. W artykule przedstawiono również przykład ilustracyjny, do którego zastosowano proponowaną koncepcję.

18.
Neural network model for predicting technological losses of a sugar factory
¹Nataliia Zaiets, ²Lidiia Vlasenko, ³Nataliia Lutska
¹National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, ²Kyiv National University of Trade and Economics, ³National University of Food Technologies
z-n@ukr.net, vlasenko.lidia1@gmail.com, lutskanm2017@gmail.com
Streszczenie: To ensure the implementation of the concepts of Industry 4.0 and Lean 4.0 in order to improve the efficiency of the functioning of a manufacturing enterprise, it is necessary not only to keep records of technological losses, but also to predict them. Loss of sugar in molasses is a defining characteristic of the resource efficiency of a sugar refinery that processes sugar beets. The article proposes a neural network model of sugar loss in molasses and sugar yield with an error of less than 3%. The input variables of the forecast model are automatically measured technological variables of the main beet processing processes. The proposed model can be used for real-time forecasting. This makes it possible to identify the stages of production where the loss of sugar in molasses is the greatest, as well as to simulate various situations by changing the input data. That is, the developed model is an integral part of the management decision support system, and its use increases the yield of sugar by reducing losses.

19.
Architektura niskoenergetycznego uniwersalnego sterownika programowalnego
¹Marcin Hubacz, ¹Bartosz Pawłowicz, ²Bartosz Trybus
¹Rzeszow University of Technology, ²Rzeszów University of Technology
m.hubacz@prz.edu.pl, barpaw@prz.edu.pl, btrybus@prz.edu.pl
Streszczenie: Artykuł przedstawia koncepcję budowy architektury niskoenergetycznego sterownika programowalnego opracowanego zgodnie z normą IEC 61131-3. Uniwersalność dotyczy swobody wyboru jednostki centralnej oraz możliwości łatwej wymiany algorytmu sterującego. Do proponowanego rozwiązania wybrana zostaje jedna z omówionych trzech metod opracowywania i dystrybucji oprogramowania. W ramach prac przygotowany został prototypowy sterownik w oparciu o elementy ewaluacyjne, z przeznaczeniem do pracy w środowisku rozproszonym. W artykule przedstawiono również porównanie wydajności energetycznej wybranych układów STM32 z kilku odmiennych serii.

20.
Model urządzenia piorącego wykorzystującego tekstroniczne transpondery RFID
¹Marcin Hubacz, ²Bartosz Trybus, ¹Bartosz Pawłowicz, ¹Mateusz Salach, ³Sebastian Kołcz
¹Rzeszow University of Technology, ²Rzeszów University of Technology, ³Agendo Sp. z o.o.
m.hubacz@prz.edu.pl, btrybus@kia.prz.edu.pl, barpaw@prz.edu.pl, m.salach@prz.edu.pl, sebacs2@gmail.com
Streszczenie: Tekstroniczne transpondery RFID rozszerzają możliwości projektantów sprzętu AGD. W szczególności nowego zastosowania można doszukać się w technice pralniczej, gdzie za pomocą transponderów RFID wszytych w odzież możliwe jest zakodowanie informacji i późniejsze ich wykorzystanie do wyboru najlepszego programu prania dla danego rodzaju tkaniny lub prowadzenia statystyk zużycia materiału. W ramach prac zaprojektowany i zbudowany został model demonstracyjny urządzenia piorącego wykorzystującego do swojego działania transpondery (identyfikatory) RFIDtex. Przygotowano system sterowania dla zbudowanego modelu pralki wyposażonej w urządzenie RWD (Read-Write Device), wspierający podejmowanie decyzji o wyborze danej funkcji na podstawie danych dostarczanych przez identyfikatory RFIDtex zintegrowane z odzieżą. W ramach prac sprawdzono również skuteczność działania urządzenia z wykorzystaniem przygotowanych próbek.

21.
Diagnozowanie komunikacji pomiędzy elementami rozproszonego systemu sterowania
Marcin Bednarek
Rzeszow University of Technology
bednarek@prz.edu.pl
Streszczenie: W skład rozproszonych systemów sterowania (ang. DCS – Distributed Control System) wchodzi kilka elementów. Są nimi stacje procesowe (ang. Process Station – PS) czyli sterowniki przemysłowe, stacje inżynierskie (ang. Engineering Station – ES) będące komputerami umożliwiającymi konfigurację, uruchamianie, a także profilaktyczne i terapeutyczne diagnozowanie systemu oraz stacje operatorskie (ang. Operator Station – OS) spełniające rolę systemów wizualizacji, alarmowania i oddziaływania operatorskiego. Elementy systemu wymieniają pomiędzy sobą cyklicznie wartości zmiennych procesowych. Stacje DCS mogą łączyć się wzajemnie wykorzystując otwarte, standardowe protokoły komunikacyjne. Bez większego problemu można je wtedy rozszerzać o kolejne elementy. W tym przypadku wiadomo także, w jaki sposób transmituje się wartości zmiennych, znane jest położenie danych znaczących w polu danych komunikatu. Są też systemy, które do komunikacji pomiędzy stacjami używają zamkniętych, firmowych protokołów komunikacyjnych. System rozpatrywany w artykule należy właśnie do tej drugiej grupy. Stacje procesowe i operatorskie łączą się za pomocą dedykowanego, nieudokumentowanego publicznie protokołu komunikacyjnego opartego na standardzie Ethernet. W artykule opisano wybrane fragmenty procesu diagnozowania komunikacji pomiędzy stacją procesową i operatorską, a także pomiędzy stacjami procesowymi mini-systemu rozproszonego, zbudowanego na bazie modułowego sterownika przemysłowego AC800F. W wyniku przeprowadzonych eksperymentów uzyskano informacje dotyczące sposobu transmisji i położenia wartości zmiennych procesowych w przesyłanych komunikatach. Informacje te można wykorzystać do podjęcia decyzji dotyczących dodatkowych zabezpieczeń przesyłu lub skomunikowania stacji systemu z rozszerzającymi zasobami użytkownika.

22.
Przyspieszenie wymiany danych w protokole Modbus między PLC a HMI wykorzystującymi pakiet inżynierski CPDev
Dariusz Rzońca
Rzeszow University of Technology
drzonca@kia.prz.edu.pl
Streszczenie: Artykuł przedstawia możliwości poprawy parametrów czasowych komunikacji pomiędzy sterownikiem przemysłowym PLC a panelem operatorskim HMI. Jak pokazano, niekiedy odpowiednia konfiguracja zadań komunikacyjnych, zmniejszająca liczbę poleceń przesyłanych w protokole Modbus kosztem konieczności transmisji dodatkowych danych, może prowadzić do minimalizacji łącznego czasu cyklu komunikacyjnego. Przedstawione rozwiązanie zostało zaimplementowane w pakiecie inżynierskim CPDev.

23.
Aspekty sieciowe zdalnego drukowania 3D w kontekście Industry as a Service IDaaS
¹Mateusz Salach, ¹Andrzej Paszkiewicz, ¹Marek Bolanowski, ²Andrzej Kraska, ²Jakub Więcek
¹Rzeszow University of Technology, ²Enformatel Sp. z o.o.
m.salach@prz.edu.pl, andrzejp@prz.edu.pl, marekb@prz.edu.pl, andrzej@enf.pl, jwiecek@enf.pl
Streszczenie: Industry as a Service (IDaaS) jest koncepcją udostępniania urządzeń pomiędzy firmami/fabrykami a także wśród indywidualnych użytkowników. W modelu IDaaS użytkownik ma dostęp do urządzeń końcowych (urządzeń wytwórczych) z wyspecjalizowanym oprogramowaniem oraz narzędziami. Przykładami urządzeń, które mogą zostać wypożyczone/udostępnione to np. drukarki 3D, maszyny CNC czy giętarki. W artykule zaprezentowano model architektury systemu planowania i rezerwacji dostępu do wybranych przez użytkownika urządzeń na przykładzie drukarki 3D. Zostały przeprowadzone prace mające na celu analizę stabilności systemu w sytuacjach znacznego obciążenia sieci, utraty pakietów oraz opóźnień. Wyniki zostały przeanalizowane a następnie przedstawione w pracy.

24.
Lokalizacja robotów rolniczych: wyzwania, rozwiązania i nowe podejście
Piotr Skrzypczynski, Krzysztof Ćwian
Poznan University of Technology
piotr.skrzypczynski@put.poznan.pl, krzysztof.cwian@put.poznan.pl
Streszczenie: Ważnym czynnikiem w rolnictwie precyzyjnym jest dokładna lokalizacja maszyn polowych, która jest niezbędna do zastosowania zabiegu zabiegów agrotechnicznych precyzyjnie w docelowym miejscu. W miarę jak roboty zaczynają zastępować maszyny obsługiwane przez człowieka, należy wdrożyć odpowiednie techniki lokalizacyjne, które umożliwią robotom dokładną lokalizację na dużych obszarach które często zawierają bardzo mało istotnych cech. W niniejszym artykule przedstawiono krótki przegląd podejść do lokalizacji w robotyce rolniczej, ilustrowany przykładowymi rozwiązaniami z literatury. Następnie przedstawiono nowe podejście do lokalizacji robotów na dużych obszarach o rzadkich cechach, wykorzystujące wszechobecne rozwiązanie GNSS w jego taniej postaci w połączeniu z klasycznymi metodami SLAM. Przedstawiamy wstępne wyniki uzyskane na elektrycznym wózku roboczym, które pokazują poprawę dokładności lokalizacji.

25.
Sterowanie autonomicznym bezzałogowym statkiem powietrznym z wykorzystaniem uczenia przez wzmacnianie
Pawel Miera, Hubert Szolc, Tomasz Kryjak
AGH University of Science and Technology
miera@student.agh.edu.pl, szolc@agh.edu.pl, tomasz.kryjak@agh.edu.pl
Streszczenie: Uczenie przez wzmacnianie ma coraz większe znaczenie w zagadnieniu sterowania robotami, a symulacja odgrywa w tym procesie kluczową rolę. W dziedzinie bezzałogowych statków powietrznych (BSP, także dronów) obserwujemy również wzrost liczby publikowanych prac naukowych zajmujących się tym zagadnieniem. W niniejszej pracy przygotowano system autonomicznego sterowania dronem, który ma za zadanie lecieć do przodu i omijać napotykane w lesie drzewa na podstawie odczytów z obrotowego sensora LiDAR. Do jego przygotowania wykorzystano algorytm Proximal Policy Optimization (PPO), stanowiący przykład uczenia przez wzmacnianie (ang. reinforcement learning, RL). Do realizacji tego celu opracowano własny symulator w języku Python. Przy testach uzyskanego algorytmu sterowania wykorzystano również środowisko Gazebo, zintegrowane z Robot Operating System (ROS). Finalnie, przygotowane rozwiązanie zaimplementowano w układzie eGPU Nvidia Jetson Nano i przeprowadzono testy w rzeczywistości. Podczas nich dron skutecznie zrealizował postawione zadanie i był w stanie w powtarzalny sposób omijać drzewa i przelatywać przez las.

26.
Samolokalizacja bezzałogowego statku powietrznego uwzględniająca zmienną orientację kamery
¹Tomasz Pogorzelski, ²Teresa Zielinska
¹Łukasiewicz Research Network – Institute of Aviation, ²Warsaw Univ. of Technology
Tomasz.Pogorzelski@ilot.lukasiewicz.gov.pl, teresaz@meil.pw.edu.pl
Streszczenie: W niniejszej publikacji zaproponowano metodę lokalizacji wizyjnej z wykorzystaniem obrazów z symulowanej kamery oraz mapy georeferencyjnej. Model BSP oraz symulacja lotu zostały wykonane w pakiecie Matlab Simulink, który przesyłał dane dotyczące orientacji BSP do opisywanego programu. Wizualizacja obrazu z kamery została wykonana w czasie rzeczywistym przy pomocy oprogramowania FlightGear, której obraz również był przechwytywany przez program NW. Metoda ta realizowana jest przez dwa procesy w dwu modułach: Global Positioning Component oraz Motion Positioning Component. Pierwszy z nich porównuje obraz z symulowanej kamery z ortofotomapą. Drugi wyznacza pozycję na podstawie oceny przemieszczenia punktów charakterystycznych w obrazie w stosunku do ostatnio znanej lokalizacji. Wynik działania obu modułów ilustrowany jest w oknie graficznym aplikacji NW, co pozwala na wizualne porównanie uzyskanych wyników. W przypadku globalnej metody lokalizacji wymagana jest dodatkowa korekcja orientacji kamery w celu wyznaczenia pozycji w przestrzeni 2D. W tym celu wykorzystano dane dotyczące bieżącej orientacji kamery wyrażone w kwaternionach. Pozwoliło to na wprowadzenie poprawki pozycji, co znacząco poprawiło dokładność wyniku uzyskiwanego w module GPC mimo znacznych przechyleń BSP podczas symulowanego lotu.

27.
Proaktywno-reaktywna metoda planowania misji bezzałogowych statków powietrznych
Grzegorz Radzki, Grzegorz Bocewicz, Zbigniew Banaszak
Koszalin University of Technology
radzki.grzegorz@gmail.com, Grzegorz.Bocewicz@tu.koszalin.pl, zbigniew.banaszak@tu.koszalin.pl
Streszczenie: Dynamika otoczenia, w którym prowadzone są misje UAV wymusza konieczność przewidywania sytuacji zagrażających ich realizacji. Studium literatury wskazuje na lukę związaną z pracami poświęconymi modelowaniu i planowaniu misji floty UAV z uwzględnieniem wpływu środowiska na jej przebieg. Dynamika zmian środowiska wywołanych zmiennymi warunkami pogodowymi (zmiana kierunku wiatru i jego natężenia, temperatury i wilgotności, występowanie turbulencji itp.), a także zmiany kolejności obsługi, sprawia że rośnie znaczenie metod proaktywnego planowania. W szczególności istotne jest doraźne reagowanie na występowanie nieprzewidzianych zdarzeń, (np. zamiana pogody, uszkodzenia pojazdu, wędrówki ptaków). W pracy zaproponowano nowe rozszerzenie problemu klasy VRP tzw. DMVRP. Na podstawie modelu uwzględniającego wpływ niektórych z wcześniej wspomnianych zakłóceń opracowano metodę proaktywno-reaktywnego planowania misji UAV. Eksperymenty komputerowe wskazują możliwości jego wykorzystania w sytuacjach występujących w praktyce.

28.
SpacePatrol – rozwijanie systemu do poszukiwania surowców naturalnych na Księżycu na cele konkursu ESA-ESRIC
Grzegorz Gawdzik, Filip Jędrzejczyk, Michał Bryła, Marcin Słomiany, Miron Kołodziejczyk, Jakub Główka, Matuesz Maciaś
Sieć Badawcza Łukasiewicz – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
grzegorz.gawdzik@piap.lukasiewicz.gov.pl, filip.jedrzejczyk@piap.lukasiewicz.gov.pl, michal.bryla@piap.lukasiewicz.gov.pl, marcin.slomiany@piap.lukasiewicz.gov.pl, miron.kolodziejczyk@piap.lukasiewicz.gov.pl, jakub.glowka@piap.lukasiewicz.gov.pl, mateusz.macias@piap.lukasiewicz.gov.pl
Streszczenie: Poniższy artykuł opisuje projekt SpacePatrol, polegający na przygotowaniu systemu robotycznego na cele konkursu ESA-ESRIC Space Resources Challenge – Development of Prospecting Technologies. Ideą konkursu było uzyskanie robotycznego systemu, który pozwoli na znalezienie, zidentyfikowanie i scharakteryzowanie złóż surowców naturalnych w przygotowanym terenie testowym odwzorowującym warunki księżycowe. Artykuł ten opisuje podejście autórów do problemu, dla każdej fazy konkursu, wraz z opisem używanego rozwiązania. Zaprezentowany został system SpacePatrol w swoim finałowym kształcie, wraz ze szegółowym opisem wykorzystywanej koncepcji operacji przeszukiwania powierzchni księżyca w celu znalezienia surowców, wykorzystywanej technologi i podzespołach, wniosków wysnutych przez autorów na bazie zebranych doświadczeń, oraz sugerowanym dalszym kierunku rozwoju systemu.

29.
Identyfikacja parametryczna modelu matematycznego robota mobilnego z kołami mecanum
Zenon Hendzel, Maciej Kołodziej
Rzeszow University of Technology
zenhen@prz.edu.pl, csraziel@gmail.com
Streszczenie: W niniejszej pracy, na podstawie procesu identyfikacji parametrycznej, opracowano nowy model matematyczny robota przemysłowego z kołami mecanum. Na podstawie błędu predykcji przeprowadzono syntezę identyfikacji parametrów modelu matematycznego robota. Do wyznaczenia wartości parametrów modelu matematycznego wykorzystano metodę gradientową. Celem procesu identyfikacji parametrycznej było sformułowanie modelu matematycznego do syntezy algorytmów sterowania. Wykorzystujemy sformułowanie czasu ciągłego, a zadanie identyfikacji parametrycznej jest rozumiane jako wybór najlepszego modelu matematycznego w danej klasie modeli. Przeprowadzono liczne badania eksperymentalne na typowych trajektoriach ruchu stosowanych w robotyce mobilnej. Badania eksperymentalne i walidacyjne w licznych eksperymentach wykazały uzyskanie poprawnych wartości identyfikowanych parametrów modelu matematycznego robota.

30.
Simulation of simple movements of Arm-Z oblique swivel joint chain manipulator
Ela Zawidzka, Machi Zawidzki
Institute of Fundamental Technological Research, Polish Academy of Sciences
zawidzka@ippt.pan.pl, zawidzki@gmail.com
Streszczenie: Arm-Z – is a concept of a hyper-redundant manipulator based on linearly joined sequence of congruent modules by oblique swivel joint mechanism. Each module has one degree of freedom (1-DOF) only, namely a twist relative to the previous module in the sequence. Although the concept of this type of manipulator is relatively old and simple, its control is very difficult an nonintuitive, which results in a limited use in industrial practice. This paper presents a simple simulation of Arm-Z in MathematicaTM programming environment which demonstrates a few simple but potentially useful movements.

31.
Prototyp ekstremalnie modularnego hiperredundantnego manipulatora Arm-Z
¹Ela Zawidzka, ¹Machi Zawidzki, ²Wojciech Kiński
¹Institute of Fundamental Technological Research, Polish Academy of Sciences, ²Industrial Research Institute for Automation and Measurements PIAP
zawidzka@ippt.pan.pl, zawidzki@gmail.com, wkinski@piap.lukasiewicz.gov.pl
Streszczenie: Arm-Z to koncepcja hiperredundantnego manipulatora robotycznego składającego się z przystających modułów posiadających jeden stopień swobody (1-DOF) i realizującego (prawie) dowolne ruchy w przestrzeni \cite{zawidzki2014armz}. Dwie zasadnicze zalety Arm-Z to: ekonomizacja (dzięki masowej produkcji identycznych elementów) oraz odporność na awarie (po pierwsze – zepsute moduły mogą być łatwo zastąpione, po drugie – nawet gdy jeden lub więcej modułów ulegnie awarii – manipulator taki może ciągle wykonywać, prawdopodobnie w stopniu ograniczonym, zakładane zadania). Natomiast podstawową wadą systemu Arm-Z jest jego nieintuicyjne, bardzo trudne sterowanie. Innymi słowy, połączenie koncepcji nietrywialnego modułu z formowaniem praktycznych konstrukcji oraz sterowanie ich rekonfiguracją (transformacją ze stanu A do B) są bardzo trudne obliczeniowo. Mimo to, prezentowane tutaj podejście jest racjonalne, zważywszy powszechną dostępność do wielkich mocy obliczeniowych w kontraście z wysokimi kosztami i „delikatnością” niestandardowych rozwiązań i urządzeń. W tym artykule nakreślono ogólną koncepcję manipulatora Arm-Z i zaprezentowano wstępne prace w celu wykonania prototypu.

32.
Koncepcja chwytaka z estymacją położenia części chwytanej do elementów z branży automotive
¹Adam Rydzewski, ²Piotr Falkowski
¹Warsaw University of Technology, ²ŁUKASIEWICZ Research Network – Industrial Research Institute of Automation and Measure-ments PIAP
adam.rydzewski.stud@pw.edu.pl, piotr.falkowski@piap.lukasiewicz.gov.pl
Streszczenie: Chwytanie zrobotyzowane jest kluczowym i wymagającym procesem produkcyjnym. Różnorodność chwytaków pozwala na dostosowanie stanowisk przemysłowych do różnych zastosowań, ale nie gwarantuje uniwersalności, co jest szczególnie ważne w branży motoryzacyjnej. Podczas przenoszenia szerokiej gamy elementów o różnych rozmiarach, kluczowe znaczenie ma opracowanie metody wykrywania ich ułożenia i chwytania. W artykule przedstawiono koncepcję wykorzystania chwytaka z matrycą pinów do uniwersalnego chwytania detali o niedokładnie znanym położeniu, a następnie oszacowania jego dokładnej pozycji. Szacowanie opiera się na sygnałach z wysuwanych pinów związanych z ich położeniem. W ramach prób eksperymentalnych przeprowadzono symulację chwytania trzech modeli dostępnych online i jednego obiektu zeskanowanego w 3D. Na podstawie ich pozycji obliczono przewidywane pozycje pinów. Wyniki ujawniły potencjał ulepszenia modelu procesu chwytania poprzez dodanie wpływu siły wypadkowej na orientację obiektu. Przedstawione wyniki dowodzą, że podejście to może być wykorzystane do estymacji położenia elementu. Podejście symulacyjne jest pomocne w generowaniu baz danych do uczenia się algorytmów bez korzystania z drogich, fizycznych stanowiski i szerokiej posiadanej gamy członów.

33.
Analiza możliwości wdrożenia hybrydowych źródeł energii do aplikacji mobilnych
¹Mikołaj Zarzycki, ²Magdalena Dudek, ²Andrzej Raźniak
¹Sieć Badawcza Łukasiewicz – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, ²AGH University of Science and Technology
mikolaj.zarzycki@piap.lukasiewicz.gov.pl, potoczek@agh.edu.pl, razniak@agh.edu.pl
Streszczenie: Ogniwa paliwowe cieszą się dużym zainteresowaniem w robotyce mobilnej, ponieważ stanowią elementy jednostek napędowych zasilających silniki elektryczne bezzałogowych pojazdów lądowych, w tym robotów mobilnych wykonujących różne specjalistyczne misje. Główną zaletą zastosowania wodorowo-tlenowych ogniw paliwowych w konstrukcji hybrydowego źródła zasilania jest wyższa gęstość energii utrzymywana w paliwie w porównaniu do akumulatorów elektrochemicznych, co skutkuje dłuższym czasem pracy takich urządzeń. Najczęściej stosowanym rozwiązaniem jest budowa hybrydowych źródeł energii (ogniwa paliwowe z bateriami elektrochemicznymi). Ogniwa paliwowe wodorowo-tlenowe to urządzenia elektrochemiczne, które przetwarzają energię chemiczną paliw bezpośrednio na energię elektryczną. Sprawność elektryczna tego procesu osiąga 50%-60%. Ponieważ jedynym gazowym produktem, który powstaje podczas pracy wodorowo-tlenowego ogniwa paliwowego jest para wodna, do atmosfery nie są uwalniane żadne szkodliwe gazy cieplarniane. Brak ruchomych części zapewnia cichą pracę, a podczas użytkowania nie wydziela się znaczna ilość ciepła odpadowego. Celem pracy jest zbadanie możliwości zastosowania hybrydowych źródeł energii (baterie elektrochemiczne i wodorowo-tlenowe ogniwa paliwowe) do budowy elektrycznych jednostek napędowych dla pojazdów bezzałogowych. Platforma mobilna jest produkowana przez Łukasiewicz – PIAP, czyli PIAP PATROL i zostanie wykorzystana do analizy. Rekomendowana platforma badawcza, ważąca ok. 100 kg, należy do kategorii średniej wielkości gąsienicowych UGV, które służą do wykrywania i neutralizacji materiałów pirotechnicznych, w tym UXO, EFP IED i są przeznaczone do pracy w środowisku zagrożenia CBRN. Wymagania aplikacyjne dla nowych źródeł zasilania są kompromisem pomiędzy wymaganiami operacyjnymi a docelową wagą urządzenia. W pracy szczególną uwagę zwrócono na rozwój metod diagnostycznych niezawodności ogniw paliwowych PEMFC. W pracy przedstawiono wyniki badań elektrycznych ogniw paliwowych PEMFC o mocy 1kW – 5kW, wykorzystujących wodór jako paliwo i pracujących przy różnych obciążeniach elektrycznych. Na tej podstawie wyznaczono wskaźniki energetyczne źródeł energii i czas ich działania w zależności od ilości wodoru, który był zmagazynowany w butlach niskociśnieniowych i wysokociśnieniowych. Kolejnym krokiem była analiza niezawodności działania generatorów ogniw paliwowych PEMFC, przyczyn ich zmian parametrów elektrycznych na skutek długotrwałego użytkowania w czasie przy zmiennym obciążeniu elektrycznym oraz wpływu trudnych warunków atmosferycznych w różnych porach roku. Na podstawie wyników przeprowadzonych badań zaproponowano metodykę opracowania procedur niezawodnościowych źródła zasilania z ogniw paliwowych oraz wstępne algorytmy jego realizacji, które umożliwią ocenę jego stanu przed uruchomieniem i w trakcie misji.

34.
Symulacja propagacji drgań ultradźwiękowych przez rezonatory w celu wzmocnienia koagulacji akustycznej
¹Igor Korobiichuk, ²Vladyslav Shybetskyi, ²Myroslava Kalinina, ³Katarzyna Rzeplinska-Rykala
¹Warsaw University of Technology, ²National Technical University of Ukraine, Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, ³Łukasiewicz Research Network – Industrial Research Institute for Automation and Measurements PIAP
igor.korobiichuk@pw.edu.pl, v.shybetsky@gmail.com, kalinina.kpi@gmail.com, katarzyna.rzeplinska-rykala@piap.lukasiewicz.gov.pl
Streszczenie: W uniwersalnym systemie programowym analizy metodą elementów skończonych ANSYS zbudowano kompleksowy model komputerowy drgań ultradźwiękowych przez rezonatory w powietrzu. Do identyfikacji częstotliwości drgań własnych układu w zakresie 20 000 – 25 000 Hz zastosowano system analizy „Modal”. Wpływ emitera ultradźwiękowego na deformację rezonatorów określono za pomocą systemu „Harmonic Response”. Uzyskane poziomy ciśnienia akustycznego w powietrzu wytworzone przez drgania rezonatorów pod wpływem ultradźwięków. Badanie to może być wykorzystane w projektowaniu systemów oczyszczania powietrza opartych na koagulacji akustycznej.

35.
Model matematyczny funkcji przybliżonej przy identyfikacji obiektu automatyki
¹Igor Korobiichuk, ²Viktorij Mel’Nick, ²Vera Kosova, ²Zhanna Ostapenko, ²Nonna Gnateiko, ³Katarzyna Rzeplinska-Rykala
¹Warsaw University of Technology, ²National Technical University of Ukraine „Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, ³Łukasiewicz Research Network – Industrial Research Institute for Automation and Measurements PIAP
igor.korobiichuk@pw.edu.pl, v.melnyk71@gmail.com, vera_62@ukr.net, zhanna.ost@gmail.com, nonna.gnateiko@gmail.com, katarzyna.rzeplinska-rykala@piap.lukasiewicz.gov.pl
Streszczenie: Autorzy opracowali i udoskonalili model matematyczny opisujący wpływ błędów w wyznaczaniu struktury funkcji aproksymującej na wyniki identyfikacji obiektów automatycznego sterowania. Zbadano wpływ „szumu” o wysokiej częstotliwości na charakterystykę sygnału i jakość identyfikacji. Przeanalizowano metody wyznaczania parametrów wybranej struktury aproksymującej na podstawie odpowiedzi systemu na znany sygnał wejściowy. Zwrócono uwagę na obiekty, które w pierwszym przybliżeniu można sprowadzić do elementarnych połączeń dynamicznych. Podano algorytmy i ich programową implementację do wyznaczania parametrów aproksymacji struktur na podstawie charakterystyk przejściowych i częstotliwościowych obiektu. Zaproponowano niekonwencjonalną metodę wyznaczania transmitancji metodą najmniejszych kwadratów.

36.
Analiza regresji wartości aktywności właściwej 137Cs w promieniotwórczym skażeniu gleby
¹Igor Korobiichuk, ²Viktoriia Melnyk-Shamrai, ²Volodymyr Shamrai, ²Valentyn Korobiichuk
¹Łukasiewicz Research Network – Industrial Research Institute for Automation and Measurements PIAP, ²Zhytomyr Polytechnic State University
igor.korobiichuk@pw.edu.pl, Org_vvm@ztu.edu.ua, vp97776@gmail.com, korobiichykv@gmail.com
Streszczenie: Publikacja analizuje zawartość 137Cs w naziemnej fitomasie przedstawicieli rodziny borówki brusznicy rosnących w wilgotnych podorach na obszarze skażonym radioaktywnie. Stwierdzono, że najwyższymi średnimi wartościami aktywności właściwej 137Cs charakteryzowała się Vaccinium myrtillus L., a najniższymi Vaccinium uliginosum L. Przeprowadzono analizę regresji pomiędzy wartościami aktywności właściwej 137Cs u przedstawicieli rodziny borówki brusznicy oraz wartości gęstości radioaktywnego skażenia gleby. Wyniki wskazują na istnienie ścisłej, wprost proporcjonalnej liniowej zależności między tymi wskaźnikami dla wszystkich badanych gatunków – wartości współczynników korelacji (r) wynosiły 0,72–0,86, a współczynników istotności p = 0,00001, co wskazuje na wysoką wiarygodność połączenie na poziomie ufności 95%. Wartości stężenia 137Сs w badanych gatunkach mają ścisły liniowy związek z gęstością radioaktywnego skażenia gleby.

37.
Quasi-cyfrowy system pomiarowy do wielkości mechanicznych
¹Igor Korobiichuk, ²Dmytro Ornatskyi, ²Mariia Kataieva, ²Dmytro Shcherbyna
¹Łukasiewicz Research Network – Industrial Research Institute for Automation and Meas-urements PIAP, ²National Aviation University
igor.korobiichuk@pw.edu.pl, dmytro.ornatskyi@npp.nau.edu.ua, mariia.kataieva@npp.nau.edu.ua, shcherbyna.dmytro@npp.nau.edu.ua
Streszczenie: W artykule zaproponowano quasi-cyfrowy układ pomiarowy wielkości mechanicznych oraz podano wyniki modelowania przetworników pomiarowych do współpracy z tensometrami piezorezystancyjnymi i różnicowymi czujnikami pojemnościowymi opartymi na kwadratowych przetwornikach napięcie-częstotliwość (VFC), których parametrem informacyjnym jest częstotliwość wyjściowy sygnał quasi-harmoniczny. Podano porównanie z charakterystykami przemienników częstotliwości opartych na przemiennikach całkujących. Aby zredukować błąd składowej losowej powodowany przez szumy wewnętrzne i zewnętrzne, opracowano precyzyjny szerokopasmowy system automatycznej regulacji fazy (PAAF), którego cechą charakterystyczną jest to, że jako element wygładzający pulsację stosuje się iteracyjny konwerter całkujący. wyjście dwupółokresowego detektora synchronicznego (TSD), napięcie wyjściowe integratora podawane jest na wejście sterowanego generatora. Jako sterowany generator wykorzystywany jest VFC z impulsowym sprzężeniem zwrotnym. Wszystko to zapewnia znaczną redukcję szumów fazowych spowodowanych nie tylko synchronicznymi, ale również asynchronicznymi zakłóceniami szerokopasmowymi, charakterystycznymi dla linii kablowych (20 μV/m).

38.
Automatyczna charakteryzacja i analiza niepewności magnetostrykcyjnych filtrów elektronicznych
¹Natalia Wasilewska, ²Michał Nowicki, ³Roman Szewczyk, ²Paweł Nowak
¹Railway Research Institute, ²Warsaw University of Technology, Instutute of Metrology and Biomedical Engineering, ³Lukasiewicz Network, Indutrial Research Institute for Automation and Measurements PIAP
nwasilewska@ikolej.pl, michal.nowicki@pw.edu.pl, rszewczyk@piap.pl, pawel.nowakl@pw.edu.pl
Streszczenie: Eksperymentalne filtry elektroniczne wykonane z elementów magnetostrykcyjnych MEMS wymagają charakteryzacji odpowiedzi amplitudowej i fazowej. Z drugiej strony wiarygodne pomiary wymagają dokładnej analizy niepewności pomiaru. Można ją zaimplementować w sterowanym komputerowo systemie pomiarowym wykorzystującym zasady szacowania niepewności typu A. Ponadto opracowany system umożliwia pomiar charakterystyk przy różnych amplitudach sygnałów wzbudzenia, co jest szczególnie istotne w układach magnetomechanicznych ze względu na nieliniowości właściwe miękkim materiałom magnetycznym. Przedstawiono przykładowe testy eksperymentalnego filtru magnetostrykcyjnego MEMS, uzasadniając tym samym celowość proponowanego rozwiązania pomiarowego.

39.
Analiza rozrzutu rakiety sondującej przy użyciu symulacji Monte-Carlo
Dariusz Miedziński, Robert Głębocki, Mariusz Jacewicz
Warsaw University of Technology, Faculty of Power and Aeronautical Engineering, Division of Mechanics
dariusz.miedzinski2.dokt@pw.edu.pl, robert.glebocki@pw.edu.pl, mariusz.jacewicz@pw.edu.pl
Streszczenie: W tym artykule zaprezentowano badania rozrzutu rakiety sondującej przy użyciu symulacji Monte-Carlo. Stworzono model matematyczny rakiety o sześciu stopniach swobody który następnie zaimplementowano w środowisku MATLAB/Simulink. Rozważono szereg czynników mających wpływ na rozrzut, włączając w to niepewności parametrów masowo-bezwładnościowych, charakterystyk aerodynamicznych, prędkości i kierunku wiatru oraz niepewności warunków początkowych. Dodatkowo, zbadano wpływ awarii stabilizatorów i czasu pojawiania się uszkodzenia rakiety na położenie średniego punktu upadku.

40.
System obrazowania hiperspektralnego do inspekcji bezpieczeństwa żywności
Berenika Linowska, Piotr Garbacz
Łukasiewicz Research Network – Institute for Sustainable Technologies
berenika.linowska@itee.lukasiewicz.gov.pl, piotr.garbacz@itee.lukasiewicz.gov.pl
Streszczenie: W artykule przedstawiono analizę możliwości rozwoju systemu obrazowania hiperspektralnego do wykrywania on-line ciał obcych w produktach żywnościowych. W pierwszej części artykułu, autorzy na podstawie przeglądu literatury pokrótce przedstawili unikalne cechy technologii hiperspektralnej oraz jej potencjalne zastosowanie w przemysłowych systemach inspekcji. Na potrzeby badań identyfikacji materiałów stworzono stanowisko doświadczalne. W końcowej części artykułu, na podstawie przeprowadzonych badań zaproponowano koncepcję systemu inspekcji on-line.

41.
Nanocomposites for improved non-enzymatic glucose biosensing
Antanas Zinovicius, Timas Merkelis, Jūratė Jolanta Petronienė, Inga Morkvėnaitė-Vilkončienė
Vilnius Gediminas Technical university
antanas.zinovicius@vilniustech.lt, merkelistimas@gmail.com, jurate-jolanta.petroniene@vilniustech.lt, inga.morkvenaite-vilkonciene@vgtu.lt
Streszczenie: Most research in the field of biosensors during the last decade was focused on biocompatible and more sensitive solutions for glucose measurement. A comparison between state-of-the-art technologies and those that have long been established might give some clues as to which new directions to turn in order to create more efficient glucose sensors. Within the scope of this review, we cover the use of conducting polymers, conducting polymer nanowires, polymers with embedded metal nanoparticles, polymeric ionic liquid-based structures, carbon nanostructures as well as nanoparticles of other materials.

42.
Zliczanie szybkich obiektów z wykorzystaniem kamery zdarzeniowej
Kamil Bialik, Marcin Kowalczyk, Krzysztof Blachut, Tomasz Kryjak
AGH University of Science and Technology
kbialik@student.agh.edu.pl, kowalczyk@agh.edu.pl, kblachut@agh.edu.pl, tomasz.kryjak@agh.edu.pl
Streszczenie: W niniejszej pracy zaproponowano wykorzystanie kamery zdarzeniowej jako komponentu systemu wizyjnego umożliwiającego zliczanie szybko przemieszczających się obiektów – w tym przypadku spadających ziaren kukurydzy. Kamery te przesyłają, w sposób asynchroniczny, informację o zmianie jasności poszczególnych pikseli i charakteryzują się niską latencją, brakiem rozmycia związanego z ruchem oraz poprawnym działaniem w różnych warunkach oświetleniowych. Zaproponowany algorytm zliczający analizuje zdarzenia w czasie rzeczywistym. Działanie rozwiązania zademonstrowano na stanowisku składającym się ze zsypu z podajnikiem wibracyjnym, który umożliwiał regulację liczby spadających ziaren. Celem układu sterowania z regulatorem PID było utrzymanie stałej średniej liczby spadających obiektów. Zaproponowane rozwiązanie poddane zostało szeregowi testów, mających na celu określenie poprawności działania opracowanej metody. Na ich podstawie można potwierdzić słuszność użycia kamery zdarzeniowej do liczenia małych, szybko poruszających się obiektów, i związanego z tym szerokiego spektrum potencjalnych zastosowań przemysłowych.

43.
Scanning electrochemical microscope based on visual recognition and machine learning
¹Jurga Subačiūtė-Žemaitienė, ¹Andrius Dzedzickis, ¹Antanas Zinovičius, ¹Vadimas Ivinskij, ¹Justė Rožėnė, ¹Rokas Bagdonas, ¹Vytautas Bučinskas, ²Inga Morkvėnaitė-Vilkončienė
¹Vilnius Gediminas Technical university, ²Vilnius Gediminas Technical University
jurga.subaciute-zemaitiene@vilniustech.lt, andrius.dzedzickis@vilniustech.lt, antanas.zinovicius@vilniustech.lt, vadimas.ivinskij@stud.vilniustech.lt, juste.rozene@vilniustech.lt, rokas.bagdonas@vilniustech.lt, vytautas.bucinskas@vilniustech.lt, inga.morkvenaite-vilkonciene@vgtu.lt
Streszczenie: Scanning electrochemical microscopy is an advanced tool for the study of electrochemically active surfaces, including biological ones. Experiments with biological systems must be performed fast, since their reaction and their state change very fast. SECM can be easily equipped with a top-mounted light microscope with a known distance between the probe and the camera. This hardware solution in combination with machine learning algorithms would allow for the automatic finding of target locations, selecting exact positions for measurements, and compensating for positioning inaccuracies. In this article, we demonstrate a newly constructed SECM setup and its functionality via example. Automating the detection of immobilized glucose oxidase enzyme on a dielectric surface, mapping electrochemical activity, evaluating reaction kinetics in different sample locations, and repeating experiments automatically. In addition, it allows faster user adaptation to unknown topography and shortened scanning times.