Projekti / Programi
01. januar 2015
- 31. december 2018
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.06.00 |
Tehnika |
Sistemi in kibernetika |
|
| 2.12.00 |
Tehnika |
Električne naprave |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T125 |
Tehnološke vede |
Avtomatizacija, robotika, nadzorno inženirstvo |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.02 |
Tehniške in tehnološke vede |
Elektrotehnika, elektronika in informacijski inženiring |
mehatronski sistemi, robotika, inteligentni sistemi, haptika, teleoperiranje, močnostna elektronika, motorni pogoni, nadzor in vodenje procesov, računalniško podprto načrtovanje, vgrajeni sistemi, meritve, IKT v avtomatiki, električna vozila, standardizacija, certifikacija, učinkovita raba energije
Raziskovalci (26)
Organizacije (1)
Povzetek
Pri sistemskem pristopu k raziskovanju mehatronskih sistemov je v zadnjih letih prišlo do premika od raziskovanja na področju komponent v smer raziskav na področju kompleksnejših sistemov. Do tega prehoda je prišlo zaradi zahtev industrije in družbe na sploh, da znanstvena spoznanja hitreje najdejo pot do industrijskih izdelkov in s tem omogočijo industrijskim subjektom hitrejši in konkurenčen dostop do globalnih trgov. Poseben poudarek delovanja naše raziskovalne skupine bo na področjih:
• Mehatronski sistemi, robotika, teleoperiranje, haptika, vmesniki človek – stroj, so področja, kjer se dogaja silovit razvoj, intenzivne raziskave generirajo nova znanja, ki se hitro širijo in prehajajo v nove industrijske izdelke na področju transporta, zdravja in vsakdanjega življenja.
• Pogonski sistemi (izmenični električni motorji) – razvoj novih postopkov vodenja, avtomatsko testiranje, računalniško podprto načrtovanje vodenja.
• Električna in hibridna vozila (prehod iz vozil s pogoni na notranje zgorevanje na bolj električne pogone). Na tem področju se odpirajo nove priložnosti za raziskovalno delo, katerega rezultati bodo hitro prenosljivi v gospodarstvo.
• Letalska industrija (aerospace) – področje sodi med najnaprednejša v industriji, uvajanje novih materialov, metod in sistemov.
• Učinkovita raba energije (manj izpustov toplogrednih in strupenih plinov, manjše obremenjevanje okolja) – novi viri energije in boljše izkoriščanje obstoječih, kogeneracija.
• Nove topologije sistemov močnostne elektronike - uporaba novih tehnologij, višanje preklopnih frekvenc, termični modeli, pakiranje polprevodnikov, zanesljivost, neobčutljivost na okvare komponent (Fault-tolerant topologies), EMI, EMC, avtomatsko testiranje, certifikacija.
• Raziskave na področju kompleksnih dinamičnih sistemov, teorije kaosa in inteligentnih sistemov in njihove aplikacije na področju mehatronike.
• Merilna tehnika (električne in neelektrične meritve) - sodobna senzorika, nova komunikacijska vodila, brezžično omrežje, hitro zajemanje merilnih podatkov in dinamično spremljanje meritev, nadgradnja računalniških merilnih sistemov, povezanih v kompleksnejše mehatronske sisteme. Razvoj novih temeljnih in izboljšanje obstoječih merilnih metod, izboljšanje hitrosti merjenja, razvoj merilnih algoritmov, kalibracije meritev, programskih orodij za prikaz in vrednotenje rezultatov. Merilni podatki in rezultati postajajo del širših ali ožjih informacijskih baz.
• Preko svetovnega spleta predstavljajo nove izzive: raziskava povečanja hitrosti spremljanja daljinskih meritev, uporaba oddaljenih eksperimentov, daljinska kalibracija naprav, merjenje in sočasno vodenje na daljavo, meritve v prostoru velikih razsežnosti, zanesljivost prenosa merilnih podatkov, imunost na odpoved sistemov, standardizacija.
Navedena področja bomo smiselno povezali v celoto in dobljeno interdisciplinarnost uporabili kot sinergijski učinek s ciljem izboljšanja kvalitete in odmevnosti rezultatov.
Pomen za razvoj znanosti
Pomen raziskovalnega dela programske skupine za razvoj znanosti je predvsem v razvoju novih naprednih postopkov za vodenje mehatronskih sistemov. Pri tem želimo slediti svetovnim trendom razvoja na tem področju. Posebej se želimo ukvarjati z robotiko in haptiko, elektromotornimi pogoni, pretvorniškimi sistemi ter razvojem novih merilnih postopkov. Izkoristiti želimo sinergijske učinke uvajanja računalniških obdelav v sprotnem času, kakor tudi v načrtovalske pristope s ciljem, da znanstvena spoznanja hitreje preidejo v industrijske izdelke. Do sedaj smo na teh področjih objavljali v svetovni znanstveni periodiki, kar je naš cilj tudi vnaprej, saj je to eno od dokaznih vidikov aktualnosti raziskav.
Trenutna raven mehatronskega inženirstva že omogoča gradnjo zahtevnih biomimetičnih mehanskih sistemov, ki so sposobni emulirati obnašanje npr. bioloških rok, prstov, ki jih lahko podpremo s haptičnim obnašanjem. Senzorji, vgrajeni v aktuatorje in mehanske vezi, omogočajo ekvivalent proprioceptivni informaciji. Taktilne kožne mehanoreceptorje lahko nadomestimo z miniaturnimi senzorji sile. Za emulacijo podajnosti človeških okončin je mogoče uporabiti impedančno vodenje aktuatorjev, kjer še vedno prevladujejo električni servomotorji, ki jim lahko reguliramo podajno obnašanje s pomočjo zaznavanja navora ali sile. Visokozmogljive procesne enote z DSP procesorji ali zasnovane na FPGA tehnologiji lahko uporabimo za ustrezno procesiranje informacij za zagotavljanje haptičnega obnašanja.
Ključnega pomena je tudi doseganje sinergijskih učinkov pri povezovanju več področij, kar je ena od temeljnih lastnosti mehatronike. Prispevek znanosti bo podan tudi v obliki uvajanja merilno informacijsko-komunikacijske tehnologije v postopke vodenja, kar ima za posledico boljše zajemanje, opisovanje, vrednotenje in prikazovanje merilnih podatkov.
Za hibridne mehatronske sisteme, kot tudi še posebno za sisteme močnostne elektronike, je potrebno razvijati tudi hibridne modelirne pristope za učinkovito vodenje. Zato bomo naše aktivnosti usmerili tudi v raziskave na teh področjih, pri čemer bomo dali poseben poudarek modelnemu pristopu, kamor spadajo: modelno zasnovano simuliranje (ang. model-based simulations), modelno zasnovano programiranje (ang. model-based programming) in modelno zasnovano vodenje (ang. model-based control). Takšni pristopi omogočajo boljšo preglednost modelov in programske opreme, s čimer se viša stopnja zanesljivosti.
Zaradi tega razloga je uporaba teh pristopov vedno pogosteje predpisana, predvsem v varnostno kritičnih okoljih, kamor sodi tudi uporaba na področju avtomobilske in letalske industrije. Predvsem zaradi izjemnega pomena avtomobilske industrije za naše okolje, je nujno podpirati razvoj teh tehnik in njihov prenos v prakso. Naša skupina že izvaja tovrstne aktivnosti (tudi v okviru pedagoškega procesa) in naš namen je delo na tem področju še intenzivirati.
Pomen za razvoj Slovenije
Razvoj in vključevanje naprednih algoritmov, metod in pristopov v postopke načrtovanja, informacijsko komunikacijske tehnologije, vgrajene regulacijske sisteme, naprave močnostne elektronike, senzorje, sisteme za diagnostiko, nadzor in zaznavo napak ter sprotno obdelavo podatkov, torej mehatronske sisteme, predstavlja pomembno vlogo pri dvigu stopnje avtomatizacije in robotizacije ter razvoju visoko tehnoloških procesov v Sloveniji in v svetu. S tem se višata tudi konkurenčnost proizvodnih procesov in končnih izdelkov.
Raziskave, analiza in razvoj novih tehnologij na področjih aktivnosti programske skupine tako doprinesejo k prenosu novih tehnologij v industrijo in gospodarstvo. Predlagan program dela posega na področje visokih tehnologij tako v smislu njihovega razvoja kakor tudi prenosa iz akademske sfere v praktično rabo. S tem bo neposredno pripomogel k dvigu ravni in konkurenčnosti gospodarskih subjektov v smislu nastanka novih proizvodov z visoko dodano vrednostjo. Razvoj na tem področju bo nujno generiral tudi nova delovna mesta z višjo dodano vrednostjo.
Aktivnosti programske skupine so usmerjene v neposreden in sistematičen razvoj visoke tehnologije, pridobivanje in kopičenje kritičnih znanj ter izobraževanje kadrov, ki bodo v prihodnosti omogočili nadaljevanje tovrstnega dela, kar pa je ključnega pomena za dvig dodane vrednosti slovenskih proizvodov in s tem splošnega ekonomskega razvoja. Člani programske skupine so bili v preteklem obdobju močno vpeti v raziskave za slovenske in evropske industrijske subjekte. S tem so utrjevali obstoječa in vzpostavljali nova partnerstva in povezave. Posledično so aktivno sodelovali pri večanju ugleda slovenske znanosti v globalnem merilu.
Raziskave bodo potekale tudi na področju učinkovitega izkoriščanja energije (s poudarkom na alternativnih in obnovljivih virih), kar bo imelo za rezultat manjše izpuste CO2 in ostalih škodljivih emisij ter s tem pozitivne učinke na varovanje okolja in kvaliteto življenja. Na ta način se bodo aktivnosti programske skupine skladale s smernicami programa EU "Obzorje 2020" (Horizon 2020), še posebno na področjih "Energija", "IKT" in "Transport". Vključujejo se tudi v aktivnosti na področju KET (Key Enabling Technologies), ki predstavlja usmeritve za nadaljnji razvoj znanosti in tehnologije.
Poudariti je potrebno delo, ki bo potekalo na področju električnih in hibridnih vozil, ki predstavljajo prihodnost osebnega in tovornega prometa. Aktivnosti na tem področju širimo tudi na letalsko industrijo. S tem odpiramo in podpiramo nove možnosti za ugodno pozicioniranje slovenskih podjetij na svetovnem tržišču.
Pomembna sta tudi diseminacija pridobljenih znanj s področja naprednih tehnologij v gospodarsko okolje in delo na popularizaciji znanosti. Ker je matična organizacija programske skupine univerza, je ključen prenos pridobljenih znanj in veščin v pedagoški proces.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2015,
2016,
2017,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2015,
2016,
2017,
zaključno poročilo
