Výskumná činnosť na ÚAMT sa koná v základnom i aplikovanom výskume na jednotlivých oddeleniach, pričom výskumné tímy sú tvorené naprieč celým ústavom podľa zamerania riešených výskumných projektov.

Charakteristika výskumnej činnosti na Oddelení aplikovanej mechaniky a mechatroniky (OAMM)

Mechatronika je vedná oblasť („multidisciplinárne inžinierstvo“) ktorá synergicky integruje mechanické, elektromechanické, elektronické, riadiace a automatizačné systémy a s využitím informačných a komunikačných technológií umožňuje vytvoriť inteligentné produkty v rôznych oblastiach technického inžinierstva. Na dosiahnutie tohto cieľa sa pri návrhu mechatronických systémov v prevažnej miere využívajú moderné metódy matematicko-počítačového modelovania a simulácie, a inžinierskeho experimentu, ktoré sú hlavnou náplňou vedecko-výskumnej činnosti Oddelenia aplikovanej mechaniky a mechatroniku ÚAMT.

Vedeckovýskumná činnosť na Oddelení aplikovanej mechaniky a mechatroniky v oblasti základného výskumu je zameraná na vývoj numerických a semianalytických metód pre modelovanie a simuláciu mechanických a mechatronických prvkov zhotovených z funkčne gradovaných (FG) a multifunkčných (MF) kompozitných materiálov. Sú vyvíjané metódy pre homogenizáciu heterogénnych elektro-tepelno-mechanických materiálových vlastností , ktoré sú potom aplikované do vývoja nových konečných prvkov pre multifyzikálné (elektro-tepelno-mechanické, piezo-elektro-mechanické) analýzy. Dosiahnuté výsledky riešenia novými konečnými prvkami sú overované experimentálnymi metódami. Dosiahnuté vedecké výsledky sú publikované v špičkových svetových karentovaných časopisoch a na európskych a svetových kongresoch zameraných na výpočtové inžinierstvo, a na výpočtovú mechaniku a mechatroniku.

Obsah aplikovaného výskumu je zameraný na výskum a vývoj senzorov a aktuátorov z funkčne gradovaných a multifunkčných materiálov, v ktorom sú využívané tak numerické ako aj experimentálne metódy.

Spolupráca s praxou je zameraná na multifyzikálné analýzy komerčnými softvérmi ANSYS a ADAMS v oblasti inžinierskej mechaniky, elektrotechniky a elektroenergetiky a automobilovej mechatroniky.

Uvedená vedeckovýskumná činnosť sa koná v rámci riešenia projektov APVV, VEGA a KEGA. Okrem pracovníkov a doktorandov ÚAMT sú do projektov zapojení aj pracovníci TU Viedeň a Univerzity aplikovaných vied vo Wiener Neustadt v Rakúsku.

Charakteristika výskumnej činnosti na Oddelení aplikovanej elektroniky a mikropočítačov (OAEM)

Oddelenie aplikovanej elektroniky a mikropočítačov (OAEM) realizuje vo vzájomnej nadväznosti výučbu a výskum v oblasti elektronických prvkov, komponentov a mikropočítačových systémov pre mechatroniku.

Výskumná činnosť na OAEM má v súčasnosti dva hlavné smery:

I. Základný výskum v oblasti kyber-fyzikálnych systémov sa realizuje v podoblastiach:

• senzory, inteligentné senzorové systémy, číslicové spracovanie signálov;
• využitie počítačového videnia a výpočtovej inteligencie v úlohách zameraných na koncept Industry 4.0;
• elektrické pohony, servosystémy a trakčné pohony elektrických vozidiel, metódy riadenia elektrických servopohonov;
• vstavané mikropočítačové systémy a ich prepojenie, programovanie a integrácia;
• signálové procesory (DSP), nízkopríkonové mikroprocesory, vývojové kity na báze ARM procesorov, FPGA štruktúry a SoC (System on Chip) s orientáciou na spracovanie signálov, implementáciu algoritmov riadenia a návrh palubných počítačov automobilov;
• metódy a algoritmy číslicového riadenia a ich implementácia pomocou mikropočítačových systémov a SoC;
• vývoj komponentov pre Industry 4.0 na báze platformy OPC UA pre zabezpečenie interoperability (OPC UA server vo vstavanom mikropočítačovom systéme s prepojením na cloud Azure).

II. Aplikovaný výskum je zameraný na:

• vývoj prototypu inteligentného autonómneho elektrického vozidla na otvorenej platforme elektromobilu. Vozidlo sa bude samostatne pohybovať vo vymedzenom priestore podľa navigačnej mapy a na báze redundancie senzorických systémov pre určenie polohy bude schopné novým nekonvenčným spôsobom plniť požiadavky na funkčnú bezpečnosť v oblasti riadenia autonómnych vozidiel;
• využitie počítačového videnia v úlohách lokalizácie autonómneho transportného systému a jeho bezpečnej prevádzky;
• komunikačné systémy pre automobil (LIN, CAN, FlexRay,…) a pre priemysel (Profibus, Profinet, EtherCat,…) a pre vzájomné zosieťovanie komponentov mechatronických a automatizovaných systémov;
• bezdrôtové komunikačné systémy vrátane GPS a Galileo pre navigáciu;
• problematika akumulácie energie a jej využitie v automobilovom priemysle, vývoj vlastného Battery Management pre vysokonapäťové systémy do 600V ;
• návrh riadiaceho systému vektorovania krútiaceho momentu pre vozidlo s elektrickým pohonom 4x4 metódou riadenia stáčavého momentu vozidla okolo jeho zvislej osi;
• vývoj malého jednostopového elektrického smart vozidla s vlastným návrhom jednotlivých častí elektrického a mechanického systému.

Vedeckovýskumná činnosť sa realizuje v rámci riešenia projektov APVV, VEGA a KEGA. Dosiahnuté výsledky sú publikované vo významných časopisoch a na domácich a zahraničných konferenciách.

Charakteristika výskumnej činnosti na Oddelení informačných, komunikačných a riadiacich systémov (OIKR)

Členovia Oddelenia informačných komunikačných a riadiacich systémov (OIKR) sa vo výskume venujú najmä nasledujúcim oblastiam:

• Modelovanie a pokročilé metódy automatického riadenia mechatronických systémov. Ide o základný výskum nových metód a algoritmov robustného, prediktívneho a optimálneho riadenia, so zameraním na algoritmy vhodné pre aplikáciu v mechatronických systémoch, kde časovo náročná časť výpočtov sa realizuje off line, samotný zákon riadenia je výpočtovo relatívne jednoduchý, implementovateľný nízkonákladovými mikropočítačmi. V stavovom priestore sa pritom využíva formulácia úloh robustného a optimálneho riadenia cez optimalizačné úlohy typu lineárnych a bilineárnych maticových nerovníc.
• Výskum v oblasti “soft-computing” metód a “deep-learningu” (fuzzy logika, umelé neurónové siete, konvolučné neurónové siete) so zameraním na využitie výsledkov v zdravotníctve a v asistenčných systémoch automobilov.
• Databázové a vizualizačné systémy - v tejto oblasti sa členovia oddelenia zameriavajú na aplikovaný výskum a využitie výsledkov v oblasti priemyslu (výrobné linky v strojárskom, automobilovom a potravinárskom priemysle)aj životného prostredia (napr. čističky odpadových vôd).
• Modelovanie a riadenie mechatronických systémov s využitím kosimulácie, kde ide o rozvíjanie základného mechatronického prístupu k návrhu a vývoju mechatronických zariadení, do tejto oblasti výskumu sú zapojení aj viacerí diplomanti.
• Využitie virtuálnej a zmiešanej reality v aplikáciách Industry 4.0 - kde sa výskumne realizujú mladí výskumní pracovníci a doktorandi z dvoch oddelení v novej, veľmi rýchlo sa rozvíjajúcej oblasti úzko prepojenej s nastupujúcou 4.priemyselnou revolúciou (Priemysel 4.0). Výskum tu smeruje k tvorbe digitálnych dvojčiat v zmiešanej realite, s funkčným testovaním na reálnych laboratórnych zariadeniach.
• Využitie moderných webových technológií pre mechatronické systémy – ide o základný výskum zahŕňajúci základnú komunikáciu a spracovanie údajov s využitím nízkorozpočtových platforiem a tiež návrh a implementáciu pokročilých algoritmov riadenia s potlačením poruchy. Ide o výskumnú oblasť, kde sú zapojení členovia viacerých oddelení.
• Vývoj a implementácia nových softvérových architektúr a komunikačných systémov pre mechatronické aplikácie, výskum sa orientuje na modulárne, ľahko rozšíriteľné riešenia vhodné aj pre autonómne vozidlá. Ide o výskumnú oblasť, kde sú zapojení členovia viacerých oddelení.
• Aplikovaný výskum v oblasti online riadenia mechatronických systémov sa orientuje najmä na návrh a realizáciu online laboratórií určených predovšetkým na vzdelávacie účely.
• Riadenie udalostných systémov s využitím PLC a tvorba HMI pre tieto systémy patrí medzi oblasti aplikačného výskumu členov oddelenia, v spolupráci s praxou vyvíjajú inovatívne riešenia.

Výsledky výskumnej činnosti členovia oddelenia publikujú na významných medzinárodných konferenciách ako aj vo vedeckých a odborných časopisoch.

Všetci členovia oddelenia sú zapojení do riešenia výskumných grantových úloh VEGA, KEGA, APVV, mladí pracovníci a doktorandi aj do grantov STU pre mladých výskumníkov, ako aj projektov Nadácie Tatra banky.