Цікаве інноваційне навчання - запорука твого кращого майбутнього життя!

Наукова діяльність

 

Науково-практичні  дослідженя студентів


1. Всім привіт! Мене звати Єгор і я студент 305 кафедри ХАІ. Зараз я хочу поділитися з абітурієнтами / нашими студентами про свою роботу, яка безпосередньо пов'язана з навчанням на кафедрі.

Для мене все почалося на третьому курсі, з кафедрального 3D-принтера, зібраного нашими випускниками. Тоді я ще не мав уявлення про те, як ця штука повинна працювати, але це мене відразу зацікавило.
За допомогою наших викладачів і випустив студентів я досить швидко розібрався зі складанням і механікою роботи принтера і вже уявляв його на всіх днях відкритих дверей ХАІ.
Оскільки тема 3D-друку акутальна зараз для багатьох напрямків починаючи від будівництва закінчуючи медициною, я вирішив не зупинятися на лагодження одного принтера на кафедрі, а спробувати знайти роботу в цій сфері.
  Досить швидко я знайшов контакти колишніх студентів кафедри, які вже досить довго працювали в цій сфері і за їхньою рекомендацією мене взяли на роботу в компанію, що займається 3D-печаткою. І тоді з огляду на значну кількість замовлень стало ясно, що не дарма я вибрав саме такий напрямок де зараз завжди є робота.
В мої обов'язки входить весь цикл роботи, від отримання замовлення до вручення готового виробу. Перше що потрібно зробити - дізнатися у замовника чого він хоче, що не завжди буває легко так як для збірки необхідного вироби треба дізнатися безліч параметрів: ціна, спосіб друку, тип друку, наявність філамента, розміри друку і т.д. Так же обмовляється вся комплектація принтера, починаючи від типу необхідних датчиків і закінчуючи платою управління.
Після чого, коли замовник повністю визначився з тим, що він хоче йде найцікавіше - етап складання принтера.
Крок 1. Для початку на принтер за заданими розмірами готується макет під каркас, або його 3D модель, або 2D розгортка (в тому випадку, якщо він фанерний), все це перевіряється на стиковку після чого макет переходить до лазерної порізки.
По заданих параметрах вибираються гвинти і напрямні потрібної довжини, стіл і інші комплектуючі які можуть змінювати свої габарити в залежності від розміру самого принтера. Після порізки йде процес стикування реального об'єкта і збір каркаса, всі деталі фіксуються. Таким чином виходить основа принтера.
Крок 2. Тепер, коли каркас вже готовий потрібно підключити всю електроніку. Тут вже йде процес пайки всіх елементів. Тут потрібно бути акуратним, щоб все було на своїх місцях, оскільки пошук такої помилки може займати іноді дуже багато часу, часто не відразу зрозуміло через що саме принтер не працює. Так само важливо правильно поставити штекери, щоб не збивався весь робочий процес принтера і це не викликало швидку поломку.
Крім усього бажано щоб електронні компоненти не згорали, так як їх вартість вже буде йти на шкоду компанії. Тому цей етап дуже важливий і треба бути досить уважним щоб не наробити помилок.
Крок 3. Коли у нас вже є зібраний, повністю укомплектований принтер необхідно перевірити його працездатність і підготувати до подальшого використання.
Необхідно перевірити стіл для друку, вирівняти його щоб модель на ньому друкувалася коректно. Будь-яке відхилення, і при друку виникнуть такі проблеми як: кривизна, розтікання пластика, повну невідповідність необхідної моделі і т.д.
Для перевірки електроніки принтер включається і перевіряється залежність кроку його реальній величині (1 крок = 1 мм). Так само робота кінцевиків, під час повернення в початкове положення каретка завжди повинна повертатися в лівий нижній кут. Якщо раптом він їде не по тій осі або інші невідповідності це свідчить про неправильне підключення кінцевиків. Так само початкове положення - це калібрування принтера перед друком. Під сопло кладеться листок папірця, і стіл коригується поки відстань між ними не дорівнюватиме цьому листку (стандартна висота одного шару). Це змиритися в 5 точках - 4 кута і центр, для уникнення будь-яких похибок.
Після всього каретка знову повертається в домашнє положення, стіл мажеться сумішшю дихлоретан і спирту. При нагріванні спирт випаровується і залишається тільки дихлоретан, що дає додаткову адгезію (зчеплення) при друку. Мазати стіл бажано перед кожною печаткою, що б модель не відлипала від скла під час процесу.
Далі запускається стандартна друк кубика, так як на кубику найкраще видно які є проблеми при друку. Наприклад, якщо він якось перекошений проблема може бути в одній з осей, де неправильно виставлено кількість кроків або неправильно виставлений струм на драйвері. Є досить багато варіантів чому модель друкується некоректно і виявляти помилку потрібно індивідуально в залежності від проблеми.
В кінці, коли принтер зібраний і повністю готовий до використання робиться облицювання (робляться стінки з листового ABS) і все, принтер вручається замовнику.
Крім збірки так само ми займаємося просто 3D-печаткою, для цього у нас є принтери від 10х10х10 до 60х60х80 під будь-яким можливим замовлення. Доручення можуть бути абсолютно різноманітні, наприклад: деталі для іграшок, прототипи майбутніх серійних виробів, корпусу, прототипи чохлів для телефонів, ювелірні камені (для чого у нас є спеціальний принтер з особливим матеріалом), логотипи і т.д.
В цілому на роботі багато різноманітних замовлень, доводиться вчиться, так як конструкція принтерів поліпшується і стає надійніше, доводитися збирати щось нове. Крім постійного розвитку завжди є замовлення, так як 3D-друк поступово входить в оборот у всіх сферах.
Таким чином, навчаючись на 305 кафедрі і займаючись з першого погляду простий іграшкою, я знайшов гарну, актуальну роботу, і що важливо з дуже навіть хорошою зарплатою для такого старту.

2.  Ігровий додаток розроблений за допомогою програмного забезпечення Unity. У додатку було реалізовано переміщення персонажу, вибір озброєння, інтерфейс для гравця, включаючи індикатори здоров’я, залишку боєзапасу, нанесеної кількості шкоди та балів, які рівні кількості вбитих ворогів. У грі працює простий штучний інтелект ворогів, які намагаються вибити гравця з гри. Для об’єктів розроблена анімація руху.

         Усі алгоритми поведінки були розроблені за допомоги мови програмування С# з можливостями замінити більшість деталей, наприклад, текстури персонажу, зброї, додавання нових ворогів. Усе це можливо зробити за допомогою скрипту та інспектору Unity. У інспекторі можливо регулювати змінні, до яких є доступ, згідно з скриптів. Після розробки у редакторі, можливо зробити єдину папку з файлом розширення .exe для запуску додатка незалежно від редактору.

  


3. Практично всі люди стикаються з проблемою нестачі часу для відвідування лікарні. Ми найчастіше нехтуємо походом до лікарні ніж іншими справами, через це і виникають епідемії хвороби і спостерігається досить великий рівень смертності. Для вирішення цієї проблеми необхідні нові способи швидко і ефективно вирішувати питання з лікарськими установами, що дозволить витрачати менше часу.

На сьогоднішній день у більшості людей є смартфони. Отже, мобільний додаток користувався б популярністю і допоміг би вирішити проблеми наведені вище.

Дана робота присвячена розробленню мобільного додатку для пацієнта медичного закладу. Розроблювальний додаток призначено для користувачів смартфонів з операційною системою Android. Це рішення зумовлено тим фактом, що, на сьогоднішній день смартфони на платформі Android є дуже популярними. А ОС Android обирається споживачами в 75% випадках серед усіх мобільних платформ.  Даний додаток буде пов'язаний з конкретним медичним закладом, імовірніше всього поліклінікою, в якій наглядається пацієнт. Розроблення мобільного додатку передбачає реалізацію певного функціоналу, наприклад: авторизація; запис до лікаря на прийом; виклик лікаря додому з подальшим оформленням лікарняного; можливість написати лікарю повідомлення; розклад лікарні і кожного окремого лікаря; можливість ознайомитись з результатами аналізів, що були зібрані в медичному закладі; облік лікарняної картки в електронному вигляді, а також новини медичного закладу. Крім того, розроблювальний мобільний додаток має реалізовувати алгоритми розрахунку калорійності харчування, кількості з'їдених білків, жирів, вуглеводів і прораховувати продукти харчування, що бажані для вживання пацієнту. Для реалізації мобільного додатка застосовується середовище розробки Android Studio, мова програмування Java.  Розроблювальний додаток складається з двох основних частин: клієнтської частини, це та частина додатку, яку бачить і використовує користувач, а також серверної частини. Саме ця частина забезпечує оброблення запитів і безпосередню взаємодію з медичним закладом.Розроблювальний додаток має буди зручним у використанні з наявністю зрозумілого інтерфейсу користувача. Такий мобільний додаток дозволить економити час та заохочуватиме пацієнтів більше приділяти часу своєму здоров'ю.

Для побудови дизайну мобільного додатку для пацієнта медичного закладу необхідно визначитись з тим як має виглядати цей додаток. Був обраний класичний дизайн з боковим меню. Нижче наведено рисунок на якому зображено як виглядає меню та деякі елементи меню.

 


4. Програмний продукт «Технічна демонстраційна версія двомірної комп'ютерної гри "Space Fighters"». Реалізовано підсистеми графічного інтерфейсу користувача і взаємодії внутрішньоігрових об'єктів. Також у грі було реалізована механіка переміщення головного героя, різний рівень складності проходження гри, можливість змінювати дизайн персонажу.

Усі алгоритми поведінки та анімації були розроблені за допомоги мови програмування С# та програмного забезпечення Unity 3D. У інспекторі Unity можливо регулювати змінні, до яких є доступ, згідно з скриптів.

Даний програмний продукт є унікальним, тому що всі системи були реалізовані без використання готових рішень. Для всіх підсистем були реалізовані власні механізми, які не мають аналогів.

У роботі були виконані поставлені завдання і в подальшому можливе поліпшення графіки і збільшення кількості рівнів.


4.   АПАРАТНО-ПРОГРАМНА РЕАЛІЗАЦІЯ ДИСТАНЦІЙНОГО КЕРУВАННЯ ТА МОНІТОРИНГУ SMART-СИСТЕМИ

Під апаратною частиною комплексу мається на увазі система з двома мікроконтролерами, датчиками та виконуючими механізмами. Перший мікроконтролер – ESP8266. Це мікроконтролер на базі інтерфейсу Wi-Fi. Його задача у даному комплексі отримувати, та передавати данні на сервер через Wi-Fi адаптер. Другий мікроконтролер – Atmega328 виконує роль основного елементу управління. Atmega328 приймає вхідні данні з ESP8266 за допомогою UART підключення, після чого обробляє ці значення та дає управляючий сигнал до виконуючих механізмів. Після цього Atmega зчитує дані з датчиків та відправляє їх параметри до ESP8266.

Однією з важливих частин комплексу є також сервер на якому зберігаються данні з датчиків.

Пультом керування цього комплексу є мобільний пристрій з додатком.

Перед збіркою системи була побудована структурна схема.


Мобільний додаток був написаний за допомогою технології XamarinForms у середовищі Visual Studio.

         Функціонал мобільного додатку включає в себе три сторінки: сторінка керування загальним освітленням, сторінка керування уф. освітленням та сторінка керування поливу. Сторінка керування освітленням системи. На сторінці присутня кнопка з двома станами, задача якої відправляти на сервер значення параметру для ввімкнення, або вимкнення освітлення. Цей параметр зчитує з серверу комплекс, за допомогою ESP8266, та вмикає або вимикає освітлення. Сторінка керування освітленням має також і індикатор параметру освітлення, який комплекс відправляє на сервер. Мобільний додаток зчитує цей параметр та записує у індикатор.


5. Інформаційна технологія порівняння методів глибинного навчання для семантичної сегментації зображень.

Наразі для автоматизування процесів потребуючих втручання людини впроваджуються нейронні мережі. Саме тому метод їх порівняння необхідний, наприклад для наглядного та статистичного аналізу різних нейронних мереж, які розроблені для однієї і тієї ж мети.

 Нейронні мережі є спрощеною моделлю біологічних нейронних мереж, саме тому їх можливо використовувати для рішення різних завдань. Їхньою особливістю є можливість навчання без втручання людини. Але для початку потрібно спроектувати архітектуру мережі, її модель та зробити вибірку початкових даних.

Для проведення аналізу роботи та моделі нейронних мереж були взяті три різні архітектури нейронних мереж, метою яких є однакова – це розпізнавання образів (семантична сегментація зображення). Класична модель персептрону не може вирішити на стільки складну задачу, тому використовується згорткова нейронна мережа.

Згорткові нейронні мережі забезпечують часткову стійкість до змін масштабу, зсувів, поворотам, зміні ракурсу і іншим спотворенням. Згорткові нейронні мережі об'єднують три архітектурні ідеї, для забезпечення інваріантності до зміни масштабу, повороту зрушення і просторовим спотворенням

Вибрані архітектури: FCN, SegNet та U-Net.

Fully Convolutional Networks – повнозгорткова мережа, використовується, для початкового перетворення вхідного зображення до меншого розміру (одночасно з цим збільшуючи кількість каналів) через серію згорток. Такий набір згортальних операцій зазвичай називається кодировщик. Потім вихід декодируется або через білінійну інтерполяцію, або через серію транспонованих згорток, який носить назву декодер.

SegNet – скаладається з 13 послідовно розташованих шарів згортки, які відповідають першим 13 згортковим верствам в нейронної мережі VGG16, поширена також під назвою FCN.

U-Net – мережа стискає шлях (зліва) і розширює шлях (праворуч), тому архітектура схожа на букву U, що і відображено в назві.

Розроблена інформаційна технологія, яка представлена ​​у вигляді пакета прикладних програм, дозволяє порівняти методи глибинного навчання розроблені спеціально для семантичної сегментації.

Порівняння відбуватиметься за рахунок підсумкової оцінки мережі. Розрахунок проводиться в залежності від даних отриманих після навчання нейронної мережі (час навчання; втрати мережі; кількість епох; оцінка користувача; оцінка GPU)   

Користувач вводить данні отримані на основі вже навчених нейронних мереж, проводиться розрахунок на основі методу, та отримується результат у табличному вигляді на основі яких користувач й робить висновки.

Теми наукових досліджень аспірантів


2 курс 

1. Трухільо Торрес Рафаель "System Identification Method for Tilt-rotor UAV Control Design for transition flight Maneuver"

2. Нікітін Артем Олексійович "Моделі та методи розробки адаптивних систем управління малогабаритними БПЛА"


3 курс 

1 . Бреславець Марія Володимирівна "Управління функціонально стійким процесом нанесення функціональних наноструктурованих багатокомпонентних покриттів"

2. Васильєв Валерій Олексійович  "Керування зграєю БПЛА"


4 курс 

1. Білоконська Юлія Валентинівна "Функціональна стійкість управління генератором плазми з секціонованими катодними вузлами"