Predmet Vývoj vstavaných systémov, ktorý na Fakulte riadenia a informatiky UNIZA zabezpečuje Katedra technickej kybernetiky (KTK), predstavuje pre študentov kľúčovú fázu tvorivej syntézy. V rámci semestrálnych projektov musia študenti integrovať pokročilé hardvérové podsystémy, nízkoúrovňové programovanie a sieťovú komunikáciu do funkčných, autonómnych celkov. Finálne obhajoby prác prebiehali pred odbornou komisiou, ktorá študentom poskytla konštruktívne pripomienky a návrhy na optimalizáciu z hľadiska priemyselnej praxe. Viaceré prezentácie navyše prebehli kompletne v anglickom jazyku, čo podčiarkuje pripravenosť študentov na pôsobenie v medzinárodnom výskumnom a vývojovom prostredí.
Hardvérová integrácia a autonómna robotika
Dominantnou kategóriou študentských prác boli diaľkovo ovládané a autonómne robotické vozidlá. Študenti v nich úspešne prepojili motorové drivery (DRV8833), bezdrôtové komunikačné rozhrania a senzorické periférie. Typickými príkladmi úspešnej realizácie boli:
- Autonómne vozidlá využívajúce optické senzory CNY70 na presné sledovanie čiary.
- Robotické systémy s ultrazvukovými senzormi HC-SR04 pre detekciu a obchádzanie prekážok.
- rôzne RC modely.
Výber ďalších technologicky najpríťažlivejších riešení
Okrem robotiky sa študenti zamerali na alternatívne aplikácie embedded platforiem, pričom viaceré projekty zaujali svojou originalitou:
- ESP32 IDS Honeypot: Systém detekcie sieťových prienikov implementovaný priamo na čipe ESP32-C6. Monitoruje porty SSH, Telnet a HTTP, pričom deteguje port scan alebo brute force útoky a loguje ich do cloudovej databázy Firebase. Ide o ukážkové prepojenie vstavaných systémov s kybernetickou bezpečnosťou.
- E-marker (Digitálny označovník): Prototyp smart označovníka pre knižničné či skladové systémy. Využíva E-ink displej s elektroforetickým zobrazovaním, vďaka čomu zostáva informácia viditeľná aj po úplnom odpojení napájania. Zariadenie je riadené cez mobilnú aplikáciu a vlastný server.
- Robot s integráciou Home Assistant: Zariadenie ovládané cez protokoly MQTT a Node-RED. Výnimočnosť spočíva v sieťovej vrstve, ktorá využíva VPN tunely Tailscale a WireGuard, čo umožňuje bezpečný manažment zariadenia bez potreby verejnej IP adresy – riešenie plne kompatibilné s požiadavkami na priemyselné IoT nasadenie.
- Smart seizmometer: Zariadenie na meranie intenzity mechanických otrasov postavené na akcelerometri MPU6050. Projekt vyniká čistou architektúrou kódu, ktorý je napísaný plne objektovo v prostredí C++ s oddelenými manažérmi pre zber dát a spracovanie výstupov.
- Tamagotchi na ESP32: Kreatívny prístup ku gamifikácii embedded hardvéru. Ide o elektronické zvieratko s matematickým modelovaním stavov, ako sú nálada, energia, hlad a teplota. Tieto stavy sa dynamicky menia na základe fyzických interakcií používateľa s prostredím prostrednívom fotoodporu, akcelerometra a ultrazvukového senzora.
Široké spektrum aplikácií v priemysle a praxi
Ďalšie študentské projekty pokryli širokú škálu praktických scenárov, ktoré demonštrujú modularitu a flexibilitu použitých architektúr:
Distribuované a komunikačné systémy:
- ESP-NOW Long-Range Communication: Terénne testovanie a optimalizácia robustnosti komunikácie dvoch uzlov ESP32-C6 cez protokol ESP-NOW s dokumentovanými opravami spoľahlivosti v reálnych podmienkach.
- ESP32 WiFi Chat Server: Autonómny chatovací server bežiaci priamo na čipe bez prístupu k internetu, kde sa používatelia pripájajú k lokálnemu prístupovému bodu (AP) cez webový prehliadač.
- Sieť senzorov pre monitoring rastlín: Distribuovaný IoT systém využívajúci ESP32 ako základňu a moduly D1 mini ako koncové uzly s možnosťou dynamického pridávania hardvéru cez webstránku bez nutnosti rekonfigurácie firmvéru.
Priemyselná automatizácia, monitoring a bezpečnosť:
- Senzor výrobnej linky: Koncept počítania produktov na linke a detekcie zaseknutých kusov s algoritmom na filtrovanie šumu v meraní a odosielaním dát do ThingSpeak.
- Vývoj alarm systému: Viacúčelový priemyselný alarm s externou anténou, ktorý integruje senzory BME680 (plyny VOC, kvalita vzduchu) a vodotesný ultrazvukový snímač pre meranie hladiny vody či teploty v peciach.
- Počítadlo zákazníkov: Ultrazvukové IoT zariadenie určené pre monitoring prevádzok, ktoré ukladá dáta do databázy a automaticky generuje analytické grafy pre marketingové ciele.
Riadenie hardvéru a interakcia:
- Robotická ruka: Šesťkanálová mechanická ruka s vlastným 3D modelom, riadená cez servo driver PCA9685 prostredníctvom zbernice I2C a ovládaná cez webovú aplikáciu.
- Wake on Web (WowKo): Hardvérové riešenie na vzdialené zapínanie PC cez webové rozhranie napísané v C++ (PlatformIO), kde sa sieťová konfigurácia načítava z MicroSD karty bez nutnosti prekompilovania kódu.
- Reakčná hra s farebným senzorom: Fyzická aplikácia využívajúca pokročilý farebný senzor APDS9960, kde softvér vyžaduje od hráča špecifické fyzické úkony na základe optických podnetov.
