No (10428)
Number of found documents:
10428
Published from
to
Studium interakce nabitých kataniontových vezikul s opačně nabitými polyelektrolyty
Havlíková, Martina; Lehocký, Marián; Táborský, Petr; Mravec, Filip
2024 - Czech
Předložená dizertační práce pojednává o kladně nabitých kataniontových vezikulách a o jejich interakcích s opačně nabitým hyaluronanem. Kataniontové vezikuly byly složeny z iontových amfifilních párů hexadecyltrimethylamonium-dodecyl sulfátu (HTMA-DS), kladně nabitým dvouřetězcovým tenzidem, který vezikuly stabilizoval elektrostaticky, a v neposlední řadě cholesterolem. Ten zásadně ovlivňuje fyzikálně-chemické vlastnosti vezikul, proto bylo nejdříve nutné zjistit jeho optimální množství v membráně. Zejména byla sledována velikost a stabilita vezikul pomocí dynamického a elektroforetického rozptylu světla, mikroviskozita membrány pomocí anizotropie fluorescence a hydratace vnější části membrány pomocí generalizované polarizace. Bylo zjištěno, že vezikuly z HTMA-DS vykazují ideální vlastnosti při množství cholesterolu cca 40 mol.%. Tyto kataniontové vezikuly interagovaly s hyaluronanem, a to nehledě na jeho molekulovou hmotnost. Kolem jejich izoelektrického bodu docházelo ke tvorbě viditelných agregátů, které se ale s potupnými přídavky polymeru rozpadaly. Tento rozpad byl odlišný pro různé molekulové hmotnosti hyaluronanu. Zvýšení iontové síly, resp. koncentrace chloridu sodného nad 25 mM, mělo destabilizační vliv na neobalené i hyaluronanem obalené vezikuly. Zajímavé také bylo, že zvýšením iontové síly docházelo k ovlivnění mikroviskozity membrány, která se stávala více fluidní, ale nedocházelo k žádným signifikantním změnám v hydrataci její vnější části. Předložená práce se také zabývala přípravou a charakterizací nového typu kataniontových vezikul, kde byl vyměněn kationtový tenzid HTMAB za Septonex. K jejich charakterizaci byly vybrány stejné metody, jako v případě výše zmiňovaných vezikul. Ukázalo se, že tato výměna tenzidů má zásadní vliv na výsledné vlastnosti vezikul, které jsou stabilní i při velmi nízkém obsahu cholesterolu. V souladu s dlouhodobou stabilitou byla jako vhodná koncentrace cholesterolu zvolena od 15 mol.% dále. The presented dissertation is focused on positively charged catanionic vesicles and their interactions with oppositely charged hyaluronan. The catanionic vesicles were composed of ion pair amphiphile of hexadecyltrimethylammonium-dodecyl sulfate (HTMA-DS), a positively charged double-chain surfactant that electrostatically stabilized the vesicles and cholesterol. Cholesterol may strongly affect the physico-chemical properties of the vesicles, therefore it was necessary to determine its optimal amount in the membrane. Especially, the size and stability of vesicles were studied by dynamic and electrophoretic light scattering, membrane microviscosity by fluorescence anisotropy and hydration of the outer part of the membrane by generalized polarization. It was found that vesicles show ideal properties at a cholesterol content about 40 mol.%. These catanionic vesicles interacted with hyaluronan regardless of its molecular weight. Visible aggregates were observed around their isoelectric point, but they disintegrated with increasing polymer concentration. However, this decay was different for different hyaluronan molecular weights. An increase in ionic strength, or more precisely concentration of sodium chloride above 25 mM had a destabilizing effect on both uncoated and hyaluronan coated vesicles. It was also interesting that increasing the ionic strength affected the microviscosity of the membrane, which became more fluid, but there were no significant changes in the hydration of its outer part. The presented work is also focused on the preparation and characterization of a new type of catanionic vesicles, where the cationic surfactants HTMAB was replaced by Septonex. The same methods were chosen for their characterization as in the case of the HTMA-DS vesicles. This exchange of surfactants had a major effect on the resulting properties of the vesicles, which are stable even at very low cholesterol content. In accordance with long-term stability, a suitable concentration of cholesterol was chosen from 15 mol.% and higher.
Keywords:
Iontový amfifilní pár; kataniontové vezikuly; cholesterol; hyaluronan; chlorid sodný; Septonex; dynamický rozptyl světla; -potenciál; membránové vlastnosti.; Ion pair amphiphile; catanionic vesicles; cholesterol; hyaluronan; sodium chloride; dynamic light-scattering; -potential; membrane properties.
Available in a digital repository NRGL
Studium interakce nabitých kataniontových vezikul s opačně nabitými polyelektrolyty
Předložená dizertační práce pojednává o kladně nabitých kataniontových vezikulách a o jejich interakcích s opačně nabitým hyaluronanem. Kataniontové vezikuly byly složeny z iontových amfifilních párů ...
Analýza a ověřování provozních charakteristik síťových a hybridních střídačů
Vrána, Michal; Braciník,, Peter; Dvorský, Emil; Mastný, Petr
2024 - Czech
Dizertační práce představuje komentovaný soubor článků zaměřený na oblast ověřování provozních charakteristik střídačů a jejich vlivu na provoz distribuční soustavy. Provozní charakteristiky jsou posuzovány s ohledem na národní požadavky v České republice. V rámci řešení byly publikováný články v zahraničních impaktovaných a recenzovaných časopisech a indexovaných sbornících zahraničních i tuzemských konferencí. Hlavním výsledkem dizertační práce je návrh a realizace laboratorního pracoviště pro ověřování provozních charakteristik. Pro pracoviště bylo navrhnuto a realizováno softwarové vybavení k automatizaci procesu testování jak na fyzickém pracovišti, tak v rámci virtuálního testování. Rekonfigurací pracoviště je možné vytvořit zařízení k simulaci a ověřování vlivu autonomních funkcí na distribuční soustavu v rámci experimentální instalace v laboratorních podmínkách nebo terénního testování. The thesis is an annotated collection of articles focused on the field of verification of inverter operating characteristics and their impact on the operation of the distribution system. The operating characteristics are assessed with respect to the national requirements in the Czech Republic. Within the framework of the solution, articles were published in foreign impacted and peer-reviewed journals and indexed proceedings of foreign and domestic conferences. The main result of the dissertation is the design and implementation of a laboratory workplace for verification of operating characteristics. For the workstation, software equipment was designed and implemented for testing process automation of both, the physical workstation and the virtual testing. By reconfiguring the workstation, it is possible to create a facility for simulating and verifying the effect of autonomous functions on the distribution system within the framework of experimental installation in laboratory conditions or field testing.
Keywords:
Energetický systém; obnovitelné zdroje; fotovoltaický střídač; hybridní střídač; akumulační systém; pravidla provozování distribuční soustavy; řízení toku výkonu; kvalita elektrické energie; Power system; renewable sources; photovoltaic inverter; hybrid inverter; storage system; distribution system operation rules; power flow control; power quality
Available in a digital repository NRGL
Analýza a ověřování provozních charakteristik síťových a hybridních střídačů
Dizertační práce představuje komentovaný soubor článků zaměřený na oblast ověřování provozních charakteristik střídačů a jejich vlivu na provoz distribuční soustavy. Provozní charakteristiky jsou ...
Stabilita v moderních elektrických sítích
Koudelka, Jan; Schürhuber, Robert; Braciník,, Peter; Toman, Petr
2024 - English
Disertační práce se zabývá problematikou stability v moderních elektrizačních soustavách, které jsou typické nárůstem podílu obnovitelných zdrojů a integrací nových technologií. Práce je koncipována jako soubor vysvětlivek, komentářů a poznámek k recenzovaným článkům publikovaným autorem v konferenčních sbornících a časopisech. Vybrané publikace, prezentované v práci, se týkají tří tematických kategorií: dynamická (úhlová) stabilita elektrizační soustavy, frekvenční stabilita elektrizační soustavy a frekvenční odlehčování. Stěžejní prezentovaná témata jsou výpočty kritického času jako ukazatele dynamické stability a možnosti využití nových technologií jako jsou nabíjecí stanice pro elektromobily pro podporu soustavy v nouzovém stavu. Základní používanou metodou analýzy jsou dynamické simulace na zjednodušených modelech soustav. The thesis deals with the issue of stability in modern power systems, which are characterized by an increase in the share of renewable sources and the integration of new technologies. The thesis is conceived as a set of explanatory notes, comments and remarks to peer-reviewed papers published by the author in proceedings and journals. The selected papers presented in the thesis concern three categories: transient (rotor angle) stability of the power system, frequency stability of the power system and under-frequency load shedding. The main topics presented are calculation of critical clearing time as an indicator of transient stability and the possibility of using new technologies, such as charging stations for electric vehicles, to support the system in an emergency state. The fundamental method used for analysis is dynamic simulations on simplified models of power systems.
Keywords:
power system stability; transient stability; frequency stability; under-frequency load shedding; dynamic models; stabilita elektrizační soustavy; dynamická stabilita; frekvenční stabilita; frekvenční odlehčování; dynamické modely
Available in a digital repository NRGL
Stabilita v moderních elektrických sítích
Disertační práce se zabývá problematikou stability v moderních elektrizačních soustavách, které jsou typické nárůstem podílu obnovitelných zdrojů a integrací nových technologií. Práce je koncipována ...
Kroky ke zlepšení metod počítačového vidění pro analýzu dopravy
Špaňhel, Jakub; Sablatnig, Robert; Šikudová, Elena; Herout, Adam
2024 - English
Rostoucí urbanizace a zvyšující se počet vozidel na silnicích přetěžují tradiční systémy řízení dopravy na hranici jejich možností. Řešení nabízejí inteligentní dopravní systémy (ITS), které využívají pokročilé technologie ke zvýšení plynulosti a bezpečnosti dopravy. Zásadní oblastí, kterou je třeba zlepšit, však zůstává robustnost metod počítačového vidění v rámci ITS, které jsou nezbytné pro analýzu dopravy. Tato práce přispívá k této oblasti, konkrétně se zaměřuje na přesné (fine-grained) rozpoznávání vozidel, reidentifikaci vozidel, rozpoznávání registračních značek a monokulární měření rychlosti vozidel. Bylo představeno několik nových datových sad, vysoce ceněných výzkumnou komunitou, které rozšiřují hodnocení a zkoumání v každé z výše uvedených oblastí. Hlavní přínosy lze shrnout následovně: Nové technicky augmentace pro přesné rozpoznávání vozidel & rozšíření dříve publikované datové sady. Nová metoda agregace vizuálních znaků pro re-identifikaci vozidel & datová sada. Inovativní přístup k rozpoznávání registračních značek pomocí zarovnání registrační značky a holistického rozpoznávání & tři publikované datové sady. Největší datová sada pro měření rychlosti vozidel & stanovení výchozího vyhodnocení s dostupnými metodami vizuálního meření rychlosti. Klíčová zjištění této práce prokazují významné zvýšení přesnosti, účinnosti a robustnosti metod počítačového vidění aplikovaných na analýzu dopravy. Přínosy tohoto výzkumu byly oceněny na nejvýznamnějších konferencích a v časopisech v oblasti ITS a stanovují nové standardy pro budoucí práci. Tím, že tato práce posunula současný stav ITS a přispěla cennými zdroji pro probíhající výzkum, představuje zásadní krok směrem k udržitelnějším, efektivnějším a inteligentnějším dopravním systémům. Má důsledky pro řízení dopravy a širší společenský cíl vytvořit citlivější a přizpůsobivější městské prostředí. The rapid urbanization and increasing number of vehicles on the roads have stretched traditional traffic management systems to their limits. Intelligent Transportation Systems (ITS) offer a solution, utilizing advanced technologies to enhance traffic flow and safety. The robustness of computer vision methods within ITS, essential for traffic analysis, remains a crucial area for improvement. This thesis substantially contributes to this field, specifically focusing on Vehicle Fine-Grained Recognition, Vehicle Re-Identification, License Plate Recognition, and Monocular Vehicle Speed Measurement. Several new datasets, highly appreciated by the research community, were introduced, enhancing the evaluation and exploration within each domain mentioned earlier. The main contributions can be summarized as follows: Novel method for aggregation of visual features for vehicle re-identification & dataset. Innovative approach to license plate recognition using alignment of the license plate and holistic recognition & three published datasets. Novel augmentation techniques for vehicle fine-grained recognition & extension of previously published dataset. The biggest dataset for vehicle speed measurement & baseline evaluation with state-of-the-art methods. The key findings of this work demonstrate a significant enhancement in the accuracy, efficiency, and robustness of computer vision methods applied to traffic analysis. This research's contributions have been recognized at top conferences and journals in ITS, setting new standards for future work. By advancing the current state of ITS and contributing valuable resources for ongoing research, this thesis represents a step towards more sustainable and efficient intelligent transportation systems.
Keywords:
traffic analysis; computer vision; vehicle fine-grained recognition; vehicle re-identification; vehicle speed measurement; license plate recognition; license plate alignment; analýza dopravy; počítačové vidění; rozpoznávání typu vozidel; re-identifikace vozidel; měření rychlosti vozidel; rozpoznávání registračních značek; zarovnání registračních značek
Available in a digital repository NRGL
Kroky ke zlepšení metod počítačového vidění pro analýzu dopravy
Rostoucí urbanizace a zvyšující se počet vozidel na silnicích přetěžují tradiční systémy řízení dopravy na hranici jejich možností. Řešení nabízejí inteligentní dopravní systémy (ITS), které využívají ...
Numerická metoda vyššího řádu v modelování a řízení
Veigend, Petr; Horák, David; Schirrer, Alexander; Šátek, Václav
2024 - English
Systémy pro řízení a regulaci jsou používány téměř ve všech průmyslových oblastech. Pro jejich modelování se často používají diferenciální rovnice, které popisují dynamické chování těchto systémů a umožňují je detailněji analyzovat z hlediska přesnosti, stability, výkonu a reakcí těchto systémů v reálném čase. V této oblasti se běžně nepoužívají metody vyšších řádů, protože vykonávají velké množství operací. Tato práce zkoumá numerické řešení obyčejných diferenciálních rovnic s použitím metody s proměnným řádem a proměnnou velikostí kroku, která je založena na Taylorově řadě. Metoda je navržena jak pro lineární, tak pro nelineární problémy a jsou implementovány její optimalizace pro snížení výpočetního času bez degradace jejích vlastností. Pozitivní vlastnosti metody jsou demonstrovány na sadě příkladů z technické praxe. Výsledky práce ukazují, že metoda založena na Taylorově řadě může být použita v oblasti řízení a regulace a má lepší vlastnosti než běžně používané metody. Control systems are widely used as they enable precise management and regulation of complex processes across various industries. Ordinary differential equations are widely used in control theory because they provide a mathematical framework to describe the dynamic behaviour of control systems. They allow stability analysis, have good performance characteristics and can effectively regulate and optimise systems responses in real-time. The high-order numerical methods are not often used in the real-time context because of the large number of operations. The thesis deals with the numerical solution of ordinary differential equations using a higher-order variable-step variable-order numerical method based on the Taylor series. The method is defined for linear and non-linear problems, and several optimisations to increase its performance are introduced. The positive properties of the method are thoroughly analysed and demonstrated on a set of real-world technical problems. The results show that the Taylor-series-based method can be used in the area of control and regulation and outperforms the state-of-the-art methods in terms of speed and accuracy of the calculation.
Keywords:
ordinary differential equations; higher-order numerical methods; Taylor series; technical initial value problems; control; regulation; modelling; controllers; regulators; obyčejné diferenciální rovnice; numerické metody vyššího řádu; Taylorova řada; technické počáteční úlohy; řízení; modelování; regulátory
Available in a digital repository NRGL
Numerická metoda vyššího řádu v modelování a řízení
Systémy pro řízení a regulaci jsou používány téměř ve všech průmyslových oblastech. Pro jejich modelování se často používají diferenciální rovnice, které popisují dynamické chování těchto systémů a ...
Využití Indexu Developmentu pro hodnocení rozvojových ploch
Vařbuchta, Petr; Hromada, Eduard; Česelský, Jan; Cupal, Martin; Hromádka, Vít
2024 - Czech
Tato disertační práce se zabývá analýzou možností rozvoje rezidenčních ploch v rámci územního plánování měst. Hlavním cílem bylo stanovit index, který by zobrazoval úroveň potenciálu ploch pro rezidenční výstavbu na základě podmínek stanovených územními plány. K tomuto účelu byla vytvořena metodika, která zahrnuje sběr a analýzu údajů z grafických informačních systémů územního plánování. Výzkumná otázka byla zkoumána na příkladových studiích města Brna, Olomouce a Jihlavy, kde byly identifikovány rezidenční návrhové plochy a jejich limity. Výsledky ukázaly, že výstavba rezidenčních objektů může být ovlivněna různými faktory, jako je charakter území, ekologická omezení, technická infrastruktura a další regulační faktory. Pomocí stanoveného Indexu rezidenčního developmentu (IoRD) bylo dosaženo zhodnocení úrovně potenciálu pro výstavbu v jednotlivých městech. Tato disertační práce přináší nový pohled na hodnocení možností rezidenčního rozvoje městských oblastí a zároveň poskytuje metodologii pro stanovení IoRD na základě podmínek územního plánování. This dissertation thesis deals with the analysis of the possibilities of development of residential areas within the framework of spatial planning. The main objective was to establish an index that would show the level of potential of areas for residential development based on the conditions set by the zoning plans. For this purpose, a methodology was developed that involves the collection and analysis of data from graphical information systems of urban planning. The research question was investigated using case studies of the cities of Brno, Olomouc and Jihlava, where residential design areas and their limits were identified. The results showed that residential development can be influenced by various factors such as the character of the area, environmental constraints, technical infrastructure and other regulatory factors. Using the established Index of Residential Development (IoRD), an assessment of the level of potential for development in each city was achieved. This dissertation brings a new perspective to the assessment of residential development potential in urban areas and also provides a methodology for determining the IoRD based on zoning conditions.
Keywords:
rezidenční výstavba; územní plánování; index rezidenčního developmentu; potenciál rozvoje; grafické informační systémy; územní limity; ekologická zátěž; technická infrastruktura; residential construction; spatial planning; index of residential development; development potential; graphic information systems; territorial limits; ecological burden; technical infrastructure
Available in a digital repository NRGL
Využití Indexu Developmentu pro hodnocení rozvojových ploch
Tato disertační práce se zabývá analýzou možností rozvoje rezidenčních ploch v rámci územního plánování měst. Hlavním cílem bylo stanovit index, který by zobrazoval úroveň potenciálu ploch pro ...
VÝZKUM TRANSMUTACE PU-239 PRO PODKRITICKÉ URYCHLOVAČEM ŘÍZENÉ JADERNÉ REAKTORY
Tanchak, Anhelina; Parlag,, Oleg; Krása, Antonín; Nečas, Vladimír; Katovský, Karel
2024 - English
Tato disertační práce je zaměřena na stanovení průřezů radionuklidů vznikajících v důsledku spalační reakce v terči z plutonia (239PuO2) ozářeného protonovým svazkem o energii 660 MeV. Kromě toho byly vzniklé nuklidy zkoumány pomocí různých nástrojů za účelem zjištění jejich vlastností. K ozáření terče byl použit fázotronový urychlovač Spojeného ústavu jaderných výzkumů v Dubně jako generátor protonového svazku. Experiment byl zaměřen na hledání krátce žijících radionuklidů. Pro měření spekter gama byly použity detektory HPGe. Spektra , získaná během tohoto experimentu, byla zpracována pomocí softwaru DEIMOS32. Pro identifikaci jader vzniklých v terči 239PuO2 byl použit kód AD4HEL. Komplexní analýza těchto zbytkových produktů a jejich charakteristik významně přispívá k pochopení spalace a štěpných reakcí mezi protony a 239Pu v oblasti vysokých energií. Experimentální údaje o průřezech jaderných reakcí mohou sloužit jako referenční údaje pro teoretické simulace ke studiu reakcí a mohou být použity k doplnění jaderných databází. V komplexní analýze byly experimentální výsledky porovnány se simulacemi provedenými pomocí kódů Monte Carlo pro přenos částic, jako jsou MCNP v.6.1. a FLUKA. Výstupem z experimentálních dat je, že získaná data celkově odpovídají očekávání, přičemž mají podobné oblasti koncentrací nuklidů, analogické grafy a mírné odchylky v rozsahu hodnot. Odchylka je pravděpodobně způsobena normalizačním faktorem z důvodu omezení různých softwarových nástrojů. This dissertation thesis is focused on determination of cross sections of radionuclides generated in result of spallation reaction in plutonium (239PuO2) target irradiated by 660 MeV energy proton beam. Moreover, the produced nuclides were also investigated using different tools to ascertain their properties. The Phasotron accelerator of the Joint Institute for Nuclear Research (Dubna) was used for irradiation of target as a generator of proton beam. The experiment was focused on the quest for short-lived radionuclides. The HPGe detectors were used for measurement of gamma spectra. The -spectra obtained during this experiment were processed using the DEIMOS32 software. The AD4HEL code was used for identification of the nuclei formed in the 239PuO2 target. The comprehensive analysis of these residual products and their characteristics, serve as an important contribution to the understanding of the spallation and fission reactions between protons and 239Pu in high-energy range. Additionally, the experimental data of the nuclear reaction cross sections may be valuable as reference data for theoretical simulations to study reactions, and they can be used for supplementation to the nuclear databases. As for comprehensive analysis, the experimental results were compared with simulations conducted using Monte Carlo particle transport codes, such as MCNP v.6.1. and FLUKA. As a result, received data overall correspond to the expectation having similar regions of nuclides concentrations, similar graphs, and a slight variation in the range of values (probably because of the different normalization factors of different software tools).
Keywords:
Transmutation; spallation reaction; Phasotron accelerator; gamma spectra; radionuclides; plutonium-239; proton beam; -spectroscopy; cross section; reaction yields; accelerator driven systems; Transmutace; spalační reakce; fázotronový urychlovač; gama spektra; radionuklidy; plutonium-239; protonový svazek; -spektroskopie; účinný průřez; reakční výtěžky; systémy řízené urychlovačem
Available in a digital repository NRGL
VÝZKUM TRANSMUTACE PU-239 PRO PODKRITICKÉ URYCHLOVAČEM ŘÍZENÉ JADERNÉ REAKTORY
Tato disertační práce je zaměřena na stanovení průřezů radionuklidů vznikajících v důsledku spalační reakce v terči z plutonia (239PuO2) ozářeného protonovým svazkem o energii 660 MeV. Kromě toho byly ...
Biologií inspirované řízení kráčivého robota
Žák, Marek; Musílek, Petr; Ondráček, Tomáš; Zbořil, František
2024 - English
Mobilní roboti se stávají součástí každodenního života. Jsou konstruováni nejrůznější roboti, kteří dokáží provádět celou řadů různých úkolů nebo se pohybovat i v místech, kam lidé nemohou. Jejich využití lze najít při záchranných operacích nebo při průzkumu těžko dostupných míst na Zemi nebo ve vesmíru. Kráčiví roboti tvoří speciální kategorii mobilních robotů, protože se svými vlastnostmi výrazně odlišují od jiných typů robotů. Dokáží se pohybovat v členitém terénu, překonávat různé překážky a mohou využívat svoje končetiny k manipulaci s okolními předměty. Přestože jsou kráčiví roboti skvěle vybaveni pro pohyb v náročném terénu, jejich běžnějšímu užívání zatím brání řada faktorů. Jejich pohyb je relativně pomalý a energeticky náročný, unesou poměrně málo nákladu a jejich konstrukce je mnohem složitější v porovnání s kolovými nebo pásovými roboty. Kráčiví roboti často disponují desítkami kloubů, a jejich řízení je proto velmi složité. Tato dizertační práce popisuje návrh, konstrukci a řízením nového biologií inspirovaného šestinohého robota WHexaR (z anglického Wheeled Hexapod Robot, kolový šestinohý robot), kterého jsem postavil. Tento robot je schopen energeticky úsporného pohybu ve členitém terénu. Struktura jeho končetin je inspirována stavbou končetiny hmyzu. Robot dokáže přizpůsobit svůj pohyb okolnímu terénu. Speciální trochanterový kloub umožňuje natočení celé končetiny robota rovnoběžně s gravitačním zrychlením, což vede ke snížení spotřeby energie, zvýšení stability robota a schopnosti překonávat strmější svahy. Pro pohyb na rovné terénu je robot vybaven natočitelnými koly, díky kterým se robot může pohybovat vyšší rychlostí s nižší energetickou spotřebou než při pohybu pomocí chůze. Navržený kontrolér robota disponuje řadou reflexů, které byly pozorovány u hmyzu. Tyto reflexy zvyšují efektivitu pohybu robota ve členitém terénu a umožňují mu překonávat různé překážky. Robot byl podroben řadě experimentů, které prokázaly jeho schopnosti pohybu ve členitém a svažitém terénu. Mobile robots have become part of everyday life. Various robots can perform a wide range of different tasks or go to places humans cannot. Their use can be found in rescue operations or in the exploration of remote or hard to reach places on Earth or in space. Walking robots form a separate category of mobile robots due to their unique features. They can negotiate rough terrain, can overcome various obstacles or use their legs to manipulate objects. Although walking robots are well suited to navigate rugged terrain, a number of factors have so far prevented their mass deployment. Their movement is relatively slow and energetically demanding, they have a limited payload, and their design is significantly more complex compared to wheeled or tracked robots. Walking robots often have dozens of joints and their control is therefore very complicated. This thesis describes a new bio-inspired hexapod robot WHexaR (Wheeled Hexapod Robot) and its controller that I designed and implemented as part of this work. The resulting robot is capable of energy-efficient movement in rugged terrain. The leg structure of the robot is inspired by the structure of an insect limb. The robot adapts its movement to the surrounding terrain. A special trochanter joint allows the entire leg of the robot to rotate parallel to gravitational acceleration, which reduces the energy consumption, increases the robot's stability and allows the robot to overcome steep hills. For movement on flat terrain, the robot is equipped with steerable wheels that allow the robot to achieve higher speeds with lower energy consumption than when using gait. The innovative biology-inspired robot controller is equipped with reflexes observed in insects that make the robot more efficient when travelling in rough terrain and improve its ability to overcome obstacles. A series of experiments were conducted to demonstrate the robot's ability to navigate rugged and sloping terrain.
Keywords:
Biology-inspired hexapod robot; inspiration in the nature; design and control of a walking robot; energy efficiency; Biologií inspirovaný šestinohý robot; inspirace v přírodě; konstrukce a řízení kráčivého robota; energetická úspornost
Available in a digital repository NRGL
Biologií inspirované řízení kráčivého robota
Mobilní roboti se stávají součástí každodenního života. Jsou konstruováni nejrůznější roboti, kteří dokáží provádět celou řadů různých úkolů nebo se pohybovat i v místech, kam lidé nemohou. Jejich ...
Personalizace léčby respiračních onemocnění pomocí umělé inteligence a interoperabilita s e-health systémy
Myška, Vojtěch; Drotár,, Peter; Brezany, Peter; Burget, Radim
2024 - Czech
Nasazení kortikosteroidů u post-covidových pacientů má za cíl zabránit transformaci aktivních pozánětlivých změn na nevratné fibrotické změny. Nicméně, tato léčba může mít v některých případech i závažné vedlejší účiny. Taktéž existuje velké množství pacientů, u kterých není jakákoliv léčba potřebná a k plné úpravě pozánětlivých změn dojde spontánně. Tato disertační práce se zaměřuje na personalizaci léčby post-covidových pacientů s využitím algoritmů umělé inteligence (AI) a zlepšení způsobu interoperability AI modelů s informačními systémy zdravotnických zařízení. První část disertační práce se zabývá položením základu stavu vědy a techniky v oblasti využití AI algoritmů pro doporučení nasazení kortikosteroidů u post-covidových pacientů, kteří jsou ohroženi nevratným poškozením plicní tkáně. Práce zkoumá vliv různých parametrů z různých vyšetření na výslednou přesnost natrénovaných modelů. Provedené experimenty ukazují, že nejúspěšnější model dosahuje 73,68% přesnosti, 73,52% vyvážené přesnosti a hodnotou AUC 0,7469. Dosažené výsledky naznačují jeho vhodnost jakožto podpůrného nástroje při rozhodování o následné léčbě post-covidových pacientů. Je zde dokázáno, že při vhodně vybraných parametrech lze s využitím AI identifikovat pacienty, kteří budou z nasazené léčby profitovat. Druhá část práce se zaměřuje na výzkum a vývoj univerzální architektury umožňující interoperabilitu AI modelů s informačními systémy zdravotnických zařízení. Součástí je představení specializované implementace pro včasný záchyt onemocnění COVID-19 s integrovanými DeepCovidXR modely. Během ověření výkonnosti dosahuje průměrná doba zpracování rentgenového snímku pomocí CPU 11,53 sekund a pomocí GPU 2,78 sekund. Obě hodnoty splňují maximální přípustnou dobu analýzy stanovenou na dvacet sekund. Výsledky prezentované v obou částech jsou nasazeny a využívány ve Fakultní nemocnici Olomouc. Corticosteroid (CS) treatment in patients with Long COVID aims to prevent the progression from active post-inflammatory changes to fibrosis scarring. However, CS have side effects, which may sometimes be severe. Some patients might not require any treatment as their post-inflammatory changes resolve spontaneously. This dissertation thesis aims to develop an artificial intelligence (AI) based approach that allows personalized treatment of patients with Long COVID and a design of modular architecture allowing seamless interoperability of AI models with the information systems used in healthcare facilities. The first part of the thesis deals with the foundation of the state-of-the-art of using AI algorithms to recommend CS treatment in patients with Long COVID, who have the risk of permanent lung damage. This study examines how various parameters from different examinations influence the accuracy of the AI models. The most effective model achieves an accuracy of 73.68 %, a balanced accuracy of 73.52 %, and an AUC of 0.7469. These results prove that a trained AI model on a correctly chosen set of parameters from various medical examinations is effective and can be used as a decision-support tool for further treatment courses. The second part focuses on developing a modular architecture that allows interoperability between AI models and the information system of health facilities. Its specific implementation for early COVID-19 detection, incorporating DeepCovidXR models, is presented. In the performance test, the average processing time of X-ray images is 11.53 seconds using the CPU and 2.78 seconds with the GPU. Both values meet the maximum permissible analysis time set at 20 seconds. The results presented in both sections have been implemented and are currently used at the Olomouc University Hospital.
Keywords:
personalizace léčby; umělá inteligence; predikční modely; podpůrné diagnostické nástroje; e-health; interoperabilita systémů; umělá inteligence v klinické praxi; nasazení modelů; personalized treatment; artificial intelligence; prediction models; diagnostic support tools; e-health; interoperability of systems; artificial intelligence in clinical practice; deployment of models
Available in a digital repository NRGL
Personalizace léčby respiračních onemocnění pomocí umělé inteligence a interoperabilita s e-health systémy
Nasazení kortikosteroidů u post-covidových pacientů má za cíl zabránit transformaci aktivních pozánětlivých změn na nevratné fibrotické změny. Nicméně, tato léčba může mít v některých případech i ...
Prostorová diverzita a časově-kmitočtová ortogonalita pro robustní bezdrátové komunikace
Zedka, Radim; Armada, Ana Garcia; Rakús,, Martin; Götthans, Tomáš
2024 - English
Předložená disertační práce přispívá do oblasti robustních bezdrátových komunikací dvěma zásadními nově navrženými technikami. První část práce je zaměřena na vývoj a analýzu nové techniky prostorové diverzity založené na nedávno objeveném konceptu časoprostorových kódů STLC. Na rozdíl od již známého ortogonálního STLC je tento návrh založen na kvazi-ortogonální kódové struktuře, která umožňuje použití čtyř antén přijímače namísto dvou, jak je tomu u ortogonálních STLC s plnou rychlostí. Práce obsahuje rigorózní teoretickou analýzu diverzitního zisku a asymptotického zisku poměru signál-šum (SNR) u nového STLC a porovnává je s dosud známými přístupy publikovanými v oblasti STLC. Druhá část se zabývá OTFS, v současnosti prudce se rozvíjející technikou přenosu dat s více nosnými, která vykazuje vynikající výsledky zejména v bezdrátové komunikaci uživatelů s vysokou mobilitou. Zde je prezentován nový systém založený na principu OTFS, který – na rozdíl od naprosté většiny OTFS publikací – jako jeden z klíčových návrhových parametrů využívá výkonovou spektrální hustotu (PSD) vysílaného signálu. Tento systém byl pojmenován UW-OTFS, protože jeho vnější stupeň je převzat z aktuálně rozšířeného systému UW-OFDM. UW-OTFS přebírá všechny výhody UW-OFDM, včetně vylepšené bitové chybovosti (BER) a definované spektrální výkonové hustoty zaručující výrazné omezení vyzařování do sousedních kanálů. S využitím konceptu OTFS navíc zaniká hlavní nevýhoda UW-OFDM, kterou je nemožnost použít ekvalizaci typu one-tap, tedy ekvalizace s jedním koeficientem. Systém UW-OTFS je navržen tak, aby pracoval v časově variantních kanálech s neceločíselným Dopplerovským posuvem, a to především díky využití modifikace známé metody BEM. Díky této metodě jsou jak odhad kanálu, tak ekvalizace prováděny technikou LMMSE. Navržený systém je následně analyzován jak teoreticky, tak numericky, a to pomocí metody Monte Carlo. This dissertation thesis contains several contributions in the field of robust wireless communications. The first part is focused on developing and analyzing a novel technique of spatial diversity based on the recently discovered concept of space-time line codes (STLCs). Unlike the already known orthogonal STLC, this design is based on a quasi-orthogonal code structure which allows the utilization of four receiver antennas instead of two antennas, which is the limit of the orthogonal STLC for a full rate transmission. The work provides a rigorous theoretical analysis of the diversity gain and asymptotic SNR gain of the new STLC and compares it to the benchmark STLCs. The second part deals with the orthogonal-time-frequency-space (OTFS), a popular multi-carrier waveform showing excellent performance in high-mobility wireless communications. The contribution lies in designing a new OTFS-like system, which - unlike the vast majority of OTFS literature - considers the power-spectral-density (PSD) one of the key design parameters. The novel waveform is named unique-word OTFS (UW-OTFS), because its outer stage is adopted from the popular UW-OFDM. UW-OTFS inherits all of its benefits, including the improved bit-error-ratio (BER) and superb PSD properties. Moreover, the main issue of UW-OFDM, i.e., the multiple-tap equalization, is no longer problematic in the OTFS context. The proposed UW-OTFS is designed to operate in linear time-variant (LTV) fractional-Doppler channels by utilizing a modification of the basis-expansion-model (BEM). Due to this method, both the channel estimation and equalization are performed by the linear minimum-mean-square-error (LMMSE) technique. The proposed system is analyzed both theoretically and numerically (using the Monte Carlo method) and it shows excellent performance in fractional-Doppler channels.
Keywords:
STLC; quasi-orthogonal; STBC; unique word; OTFS; LMMSE.; STLC; kvazi-ortogonální; STBC; unique word; OTFS; LMMSE.
Available in a digital repository NRGL
Prostorová diverzita a časově-kmitočtová ortogonalita pro robustní bezdrátové komunikace
Předložená disertační práce přispívá do oblasti robustních bezdrátových komunikací dvěma zásadními nově navrženými technikami. První část práce je zaměřena na vývoj a analýzu nové techniky prostorové ...
NRGL provides central access to information on grey literature produced in the Czech Republic in the fields of science, research and education. You can find more information about grey literature and NRGL at service web
Send your suggestions and comments to nusl@techlib.cz
Provider
Other bases