Témata na BP / DP Petr Novák (Ing. Ph.D.) novakpe@labe.felk.cvut.cz Místnost KN-E221, ICQ 146 610 661 - DarkAgent Uvedená témata představují okruhy činností, které lze řešit jako BP / DP práce. Skutečné zadání je vždy vytvořeno teprve po vzájemné dohodě, aby bylo pro obě strany zajímavé a přínosné. Pokud máte i vlastní námět zapadající do některé zde zmíněné oblasti, tak se klidně stavte a lze se dohodnout. SW (pouze nebo převážně programově orientovaná činnost) Úlohy na dotykové monitory / tablety pro diagnostiku a cvičení různých poruch a schopností: - Šilhavost, dyslexie, dyskalkulie, dysgrafie, (další podle dohody) - Detekce degenerativních poruch (Alzheimerova nemoc, Parkinsonova nemoc, ztráta abstrakce) pomocí úloh k tomuto účelu určených. Případně jejich cvičení. - Cvičení různých kognitivních / smyslových činností (matematika, slovní zásoba, běžné denní akce, ) - Testování / trénink postřehu, stresu, atd. (Jde o implementaci úloh, ukládání dat z jejich průběhu, částečné hodnoceni a zobrazení vhodnou formou pro obslužný personál. Zda budou úlohy vytvářeny na WIN s dotykovým monitorem, nebo tablety WIN / Android / ipad záleží zcela na vzájemné dohodě.) Úlohy pro fyzická cvičení a pohybovou rehabilitaci. I pomocí velmi jednoduchého HW detekujícího pohyb a sofistikované úlohy lze vytvořit velmi efektivní nástroj pro cvičení jemné motoriky rukou, pohybu tělem, pohybu hlavou atd. Jedná se tedy o tvorbu 2D / 3D úloh pro stimulaci motorické rehabilitace zejména v domácím prostředí (lidé po mozkových příhodách, těžkých nehodách / úrazech, atd.).
Zobrazení 3D dat z akcelerometrů / gyroskopů / magnetometrů a záznamu pohybu osoby (s využitím těchto senzorů) pro testovací, ladící a demonstrační účely. Při tvorbě zařízení využívající tyto senzory je velmi užitečná názorná vizualizace těchto hodnot a stavů celého zařízení. V tomto případě jsou 2D grafy zcela nepostačující (více informací podá vedoucí práce). Možnosti využití senzorů v mobilních telefonech pro detekci pohybu uživatele. Mnoho telefonů obsahuje akcelerometry / gyroskopy / magnetometry, které lze využít pro různá fyzická cvičení, aniž by byl vytvářen specializovaný HW. Jde o tvorbu demonstračních úloh a / nebo napojení na již vytvořené rehabilitační / pohybové úlohy na PC. Podmínkou je však vlastní telefon obsahující potřebné senzory (Android / Windows Phone, ne iphone). Využití pohybových senzorů (akcelerometry / gyroskopy / magnetometry) pro detekci pohybu / orientace osoby v prostředí za účelem měření její pohybové charakteristiky (plynulost chůze, náklon při chůzi, ztráta prostorové orientace). Tvorba vlastního nebo využití existujícího HW, zpracování dat podle typu úlohy, zobrazení stavu. Úlohy jsou mnoha typů (I. Osoba se zavřenýma očima vykonává otáčivé pohyby: o půl vlevo, o čtvrt vpravo, a detekuje se její schopnost neztratit představu o svém absolutním otočení. II. Osoba v pološeru je několikrát otočena a následně se musí sama otočit do zadaného směru, atd.). V úlohách se testuje například přesnost, rychlost, jistota osoby, atd. Možnosti (samo)kalibrace pohybových senzorů, zejména magnetometru, při sledování pohybu / pohybové aktivity osoby. Na magnetometr (v podstatě elektronický kompas) působí množství rušivých vlivů a tím se ztrácí jeho přesnost / význam. Vhodnou kalibrací / kompenzací i přímo v průběhu jeho činnosti / používání lze mnoho těchto rušivých vlivů vhodně eliminovat. Součástí práce je prostudování současného stavu, ověření několika dostupných metod na poskytnutém HW a případně návrh nového řešení. SW/HW (poměr bude upřesněn podle vzájemné dohody a schopností řešitele, případně bude úloha rozdělena na samostatnou HW část a / nebo SW část)
Sledování základní pohybové aktivity člověka. Pomocí (zřejmě) dvou vhodně umístěných pohybových senzorů na těle člověka lze na základě jejich vzájemné polohy / pohybu vhodně detekovat množství různých aktivit člověk (i nežádoucích). Úloha zahrnuje návrh tohoto řešení z dostupných materiálů, tvorba prototypu (například i za použití modulů Arduino), hodnocení dat a vhodné zobrazení výsledků. Jedná se spíše o demonstrační úlohu a její cíl / využití bude upřesněno podle dohody. Diagnostika pohybových schopností člověka a dozor nad pohybovým cvičením. Pomocí několika velmi levných senzorů rozmístěných na těle člověka (podle cílové řešené úlohy) lze získat uspokojující informace o celkovém pohybu jednotlivých částí těla. Obsahem práce je návrh tohoto řešení, tvorba prototypu (například využitím modulů Arduino a senzorů), návrh rychlého přenosu dat do PC a jejich základní zpracování. Zpracování dat z předchozí úlohy a aktuální zobrazení stavu postavy ve 3D. Zobrazení musí odrážet jak aktuální stav postavy, tak i některé měřené / požadované parametry (rozsah pohybu, maximální úklon, kvalita postoje, atd.). Zobrazená 3D postava by měla být schopna předcvičovat některé pohyby a rovněž hodnotit jak kvalitně je uživatel tyto pohyby schopen sledovat. HW (pouze nebo převážně HW orientovaná činnost) Modul na USB (například Arduino ATmega32U4 / ARM / ) pro sběr libovolných vícekanálových dat s relativně pomalým vzorkováním (do 1KHz). Návrh HW, tvorba prototypu, ukládání na SD kartu, přenos dat do PC, jejich ukládání (tato část bude poskytnuta) a zobrazení (bude částečně poskytnuto). Modul na LAN (například Arduino ATmega 644/1284 / NetDuino / ARM / ) pro vzdálené řízení a monitorování nejen domácího prostředí. Návrh HW, tvorba prototypu, tvorba interaktivního WEB rozhraní (snad pouze HTML). Ukládání dat a WEB stránek na SD kartě. Je dbáno na univerzálnost a modifikovatelnost zařízení. Zařízení například ve tvaru kostky využívající detektory pohybu / rotace / natočení jako pomůcka pro rehabilitaci jemné motoriky. Zařízení bude vydávat zvukové povely, případně světelné podměty a bude zpětně reagovat na svůj pohyb (od uživatele). Cílem je tvorba několika interaktivních úloh / her pro uživatele tohoto zařízení (více informací podá vedoucí práce).
Bezdrátový přenos dat z několika oddělených senzorů do cílového zařízení (PC / tablet). Například pomocí BlueTooth (nebo jiné možnosti podle získaných informací) vytvořit jednoduchou bezdrátovou síť umožňující přenos dat z několika senzorů do cílového zařízení. Jde o tvorbu knihovny / knihoven umožňující nalezení cílových zařízení (senzory / PC / tablet) a přenosu dat ze zdrojového místa na cílové zařízení. Případně další HW využívající Arduino / NetDuino / ARM a různé senzory podle vzájemné dohody. Například za účelem tvorby demonstračních zařízení (dny otevřených dveří, věda v ulicích, pro výuku, atd.), prototypů nebo ověření činnosti komponent. Další možnosti pouze v případě zájemce odborníka: - Využití ARM s USB pro měřící zařízení s přenosem dat do PC / tablet. - Využití vysokorychlostního bezdrátového přenosu dat do PC / tablet. - Tvorba rukavice využívající dotykové senzory pro hodnocení stisku a senzory ohybu prstů. (Tato témata jsou vcelku složitá, a tudíž budou platná pouze v případě nalezení uchazeče mající s tímto patřičné zkušenosti.) Poznámky: - Podle textu neznamená, že je vypsáno takto velké množství témat. Takto jsou zmíněny okruhy / činnosti, které bych chtěl řešit a záleží na schopnostech uchazečů jaký okruh / činnost se bude skutečně řešit.
- Maximální počet studentů na BP / DP nemám striktně omezen. Tato skutečnost velmi závisí na přiděleném tématu a schopnostech uchazečů. Samozřejmě při těžších tématech vezmu méně uchazečů, abych se jím mohl dostatečně věnovat. - U všech prací je zamýšleno jejich reálné využití, a tudíž v průběhu řešení může být potřeba komunikovat i s potenciálními uživateli / lékaři. - Žádná práce není pro studenta samostatná, ale jedná se interaktivní spolu-práci s vedoucím a zapadající do většího celku. - U HW zadání se pod pojmem tvorba prototypu, za postačující považuje sestavení zařízení pomocí dodaných modulů na nepájivém poli nebo univerzální pájivé desce (nikoli výroba / pájení zařízení). - U HW projektů je použit programovací jazyk C/C++ (případně ASM). U SW projektů je použit programovací jazyk C# a.net Framework (pro 3D grafiku je využito WPF).