Multifunkciós műszer és kijelző fejlesztése versenyvitorlázáshoz”
A téma leírása nagy vonalakban:
A vitorlás hajó egy igen összetett dinamikai rendszer, amelynek irányítása sok-sok gyakorlást és módszerességet igényel. A fejlődést ma már a digitális technika eszközeivel is hatékonyan lehet támogatni. A piacon létező eszközök leginkább a nyers szenzoros adatok naplózására és a különböző hajó konfigurációk automatikus felismerésére fókuszálnak, amiből a csapat elemzéseket tud készíteni és nyomon követjeti a saját fejlődését, illetve elemezheti a hibákat. Ez a megközelítés akkor igazán hatékony, ha nagyon sokféle műszer (szélirány, szélsebesség, GPS, IMU, mágneses compass, sebesség a vízhez képest, kamerák stb.) áll rendelkezésre. A sok mérőegység bonyolulttá és drágává teszi a rendszert, amit főleg nagyobb hajókon építenek ki.
A feladat célja egy olyan kompakt egység kifejlesztése, ami a kishajók számára is elérhető és hasznos. Az elképzelés szerint egy GPS és IMU (opcionális szélirány és sebesség) alapon működő műszert fejlesztünk ki, ami a szenzorokat, a feldolgozó egységet és a kijelzőt is magában foglalja, valamint saját áramforrással rendelkezik. A fejlesztendő rendszer további célja, hogy a dinamikai modellezés és szenzorfúzió segítségével olyan szűrési funkciót biztosít, ami a nyers szenzor adatoknál jobb minőségű adatokat állít elő.
A fejlesztést az ESP32 alapú M5Stack fejlesztőeszközökkel valósítjuk meg, ami kényelmes és elegáns prototipizáló környezetet biztosít megfelelő számítási kapacitással.
A feladat hatékony kezeléséhez az alábbi témákban való jártasságra szükséges, amelyek kellő elszántsággal és tehetséggel a munka közben is elsajátíthatóak:
- Vitorlás hajó működésének ismerete
- Mechanikai ismeretek
- MATLAB programozás
- C++ programozás
- Beágyazott rendszerek programozása (Pl.: Arduino, ESP32)
- Rendszer és irányításelméletből:
- Differenciál egyenletek
- Dinamikai rendszerek állapotteres leírása
- Kálmán szűrő
A feladat részletezése:
- A vitorlás hajó működésének megismerése
- A vitorlás hajó dinamikai modelljének megismerése
- A kapcsolódó szakirodalom és jó gyakorlatok feldolgozása
- A fejlesztési feladat részletes specifikációja
- Rendszerterv készítése
- Implementáció
- Tesztelés / validáció
A feladat során a Hallgatónak lehetősége lesz megismerkednie és bekapcsolódnia a Bejczy Antal iRobottechnikai Központban folyó kutatási feladatokkal