Upravljanje hodajućeg robota pokretanog umjetnim pneumatskim mišićima

Mobilna robotika je inženjerska grana koja se bavi projektiranjem, izradom i upravljanjem pokretnih robota te kao takva predstavlja spoj mehaničkog, elektroničkog i programerskog inženjerstva te je jedno od najkompleksnijih i najzanimljivijih inženjerskih područja. Ovaj rad opisuje proces projektiranja i izrade četveronožnog hodajućeg robota pokretanog umjetnim pneumatskim mišićima te postignute rezultate. Prvo poglavlje općeniti je uvod u robotiku te robotske sustave. Drugo poglavlje daje pregled mobilnih robota s naglaskom na pneumatske robotske sustave. Treće poglevlje bavi se procesom izrade konstrukcije robota od početnog koncepta do fizičke realizacije. četvrto poglavlje prikazuje pneumatski pogon kao korišteni energetski sustav robota te daje opis korištenih komponenti i način rada. Peto poglavlje opisuje izradu i način rada elektroničkog sustava za pokretanje robota. U šestom poglavlju opisani su postignuti rezultati dok sedmo poglavlje sadrži kratak pregled daljnjeg rada na ovom projektu

Robusno upravljanje autonomnom letjelicom s četiri rotora

Mikro zračna vozila danas predstavljaju jednu od najaktivnijih grana mobilne robotike. Napredak tehnologije omogućio je razvoj agilnih i kompaktnih letjelica sa sve širom primjenom u industriji i svakodnevnom životu. Sve složenije primjene zahtijevaju određeni stupanj autonomnog djelovanja za što je nužno osigurati pouzdanu primjenu etjelica u složenim realnim okolinama. Jedan od koraka je i razvoj i implementacija naprednijih robusnih algoritama koji će omogućiti kretanje letjelica u realnim uvjetima uz prisutne nepoznate poremećaje. Ovaj rad bavi se izradom i primjenom quadrotor helikoptera u evaluaciji obrađenih upravljačkih zakona. U sklopu rada obrađena je kinematika i dinamika krutog tijela sa šest stupnjeva slobode koje predstavlja quadrotor. Izveden je puni matematički model sustava koji je zatim lineariziran korištenjem razumnih pretpostavki. Na temelju ineariziranog modela provedena je sinteza upravljačkih zakona za linearni PID regulator te robusne regulatore s kliznim režimom rada prvog i drugog reda. Izrađena je računalna simulacija pomoću koje su ispitane i uspoređene performanse pojedinih upravljačkih zakona za slučajeve sa i bez prisutnih vanjskih poremećaja. Praktični dio rada sastoji se od odabira komponenti za izradu fizičkog modela quadrotor helikoptera te njegovog sastavljanja i testiranja. Sa izrađenim modelom moguće je upravljati daljinski no moguće mu je i zadavati samostalne misije pomoću softvera za autonoman let

Chattering free tracking control of a fully actuated multirotor with passively tilted rotors

In this paper, a control allocation scheme is presented for a multirotor type of an Unmanned Aerial Vehicle (UAV). The control allocation scheme depends on the multirotor configuration and rotor system parameters, and it enables analysis of dynamics of different multirotor designs depending on the purpose and the task which the multirotor has to carry out. The analysis of force and moment distribution in space shows that the non-flat design with passively tilted rotors can overcome an inherent underactuated condition of flat multirotor configurations. By increasing the tilt angle, the multirotor is able to achieve full controllability over its six degrees of freedom (6 DOFs). A robust chattering-free sliding mode asymptotic tracking control design of a fully actuated multirotor is presented. The simulation results show satisfying tracking performance of the proposed controller

Robust control of unmanned aerial vehicle with four rotors

Mikro zračna vozila danas predstavljaju jednu od najaktivnijih grana mobilne robotike. Napredak tehnologije omogućio je razvoj agilnih i kompaktnih letjelica sa sve širom primjenom u industriji i svakodnevnom životu. Sve složenije primjene zahtijevaju određeni stupanj autonomnog djelovanja za što je nužno osigurati pouzdanu primjenu etjelica u složenim realnim okolinama. Jedan od koraka je i razvoj i implementacija naprednijih robusnih algoritama koji će omogućiti kretanje letjelica u realnim uvjetima uz prisutne nepoznate poremećaje. Ovaj rad bavi se izradom i primjenom quadrotor helikoptera u evaluaciji obrađenih upravljačkih zakona. U sklopu rada obrađena je kinematika i dinamika krutog tijela sa šest stupnjeva slobode koje predstavlja quadrotor. Izveden je puni matematički model sustava koji je zatim lineariziran korištenjem razumnih pretpostavki. Na temelju ineariziranog modela provedena je sinteza upravljačkih zakona za linearni PID regulator te robusne regulatore s kliznim režimom rada prvog i drugog reda. Izrađena je računalna simulacija pomoću koje su ispitane i uspoređene performanse pojedinih upravljačkih zakona za slučajeve sa i bez prisutnih vanjskih poremećaja. Praktični dio rada sastoji se od odabira komponenti za izradu fizičkog modela quadrotor helikoptera te njegovog sastavljanja i testiranja. Sa izrađenim modelom moguće je upravljati daljinski no moguće mu je i zadavati samostalne misije pomoću softvera za autonoman let.Micro air vehicles are regarded as one of the most active areas of research in the field of mobile robotics. Rapid advances of technologies has enabled development of very agile and compact air vehicles with wide range of applications both in industry and everyday life. Increasing number of sophisticated applications require certain degree of autonomy of the air vehicles, for which certain safety standards have to be achieved first. One of the imperatives is development and implementation of more advanced robust control algorithms which will enable air vehicles to safetly perform useful tasks in unknown environment. Main topic of this master’s thesis is the application of quadrotor helicopter platform in evaluation of described robust control laws. Kinematics and dynamics of six degrees of freedom rigid bodies, which include quadrotors, was studied in detail. A full dynamical model of quadrotor was derived and linearized using reasonable assumptions. Linearized model was then used to design control laws for linear PID controller and robust sliding mode controllers of first and second order. Computer simulation was made and used for numerical evaluation and performance comparison of derived control laws in cases both with and without external disturbances. Practical part of thesis consists of components selection, building and testing of a functioning quadrotor helicopter. This quadrotor can be flown via remote control but is also capable of executing autonomous missions recieved from mission planer software for autonomous vehicles

TRANSPLANTACIJA SRCA U DJECE U HRVATSKOJ – NAŠA PRVA ISKUSTVA

Transplantacija srca (TS) prihvatljiva je metoda liječenja teških srčanih bolesti i kod djece kada se iscrpe sve ostale mogućnosti. Namijenjena je primarno djeci s kardiomiopatijama, rjeđe s teškim aritmijama ili prirođenim srčanim grješkama. Liječenje tom metodom nalaže multidisciplinarnu specijalističku suradnju te potporu okoline u kojoj dijete živi. Cilj: Glavni je cilj prikazati razvoj pedijatrijske transplantacijske kardiologije u Hrvatskoj. Sporedni je cilj podizanje svijesti o transplantaciji srca u djece, radi motivacije za donaciju organa jer je to najveći ograničava jući čimbenik ove metode. Rezultati studije: Prva transplantacija srca u djeteta učinjena je u Hrvatskoj 2011. godine. Priprema za transplantaciju napravljena je za 11-ero djece. Dvoje je umrlo na listi čekanja, jedno je skinuto s liste čekanja zbog oporavka, a u osmero je učinjena transplantacija ; dvoje od njih je umrlo, jedno dijete neposredno nakon transplantacije, a jedno u ranome posttransplantacijskom razdoblju. Svi su pacijenti zadovoljili kriterije srčane insufi cijencije, četvero sa stadijem C – status 2 i sedmero sa stadijem D – status 1A i 1B. Od 11-ero koji su zadovoljili kriterije za TS svi su imali kardiomiopatiju, osmero dilatacijsku i troje restrikcijsku. U skupini bolesnika s dilatacijskom kardiomiopatijom nalaze se četiri s postmiokarditičnim DKM-om, jedan s idiopatskim, jedan u okviru aritmogenog KM-a, jedan u okviru entitetskog oblika koji se zove Carvajalov sindrom (ADVK/LV), dok je jedno dijete imalo DKM kod HLHS-a, ali kao NkKM. Od dvoje umrlih prije transplantacije jedno je dijete imalo postmiokarditični DKM, a jedno Carvajalov sindrom. Neposredno nakon transplantacije umrlo je dojenče sa sindromom hipoplastičnoga lijevog srca koje je prethodno imalo Norwoodove operacije I i II (Glennova operacija ili PCPC), a indikacija je bila teški DKM zbog i u okviru NkKM-a. PHD je pokazao hiperakutno odbacivanje. U ranome postoperativnom razdoblju umro je i 15-godišnji mladić s aritmogenim DKM-om, prethodno dugotrajno liječen konvencionalno i elektroterapijom, zbog zatajenja DV-a (možda zbog akutnoga staničnog odbacivanja). Podjednaka je zastupljenost prema spolu (ž : m) u cijeloj skupini (6 : 5) i u skupini transplantiranih (4 : 4). Srednja dob kod transplantacije srca bila je 84, 8 mjeseci (22 – 167 mj.), a srednje vrijeme čekanja donora 53 dana (7 – 147 dana). Kaplan-Meierove krivulje za šestogodišnje razdoblje pokazuju 75%-tno preživljenje. U radu se opisuju brojne posttransplantacijske komplikacije, imunosupresivna terapija, protokol praćenja bolesnika i kvaliteta života. Prema kriterijima NYHA-e, nalazimo izrazito poboljšanje kvalitete života za sve bolesnike (pomak s 3 – 4 na 1 – 2). Zaključak: Transplantacija srca u našoj se Klinici provodi od 2011. godine. Uspješnost ovisi o pravodobnom postavljanju dijagnoze i prepoznavanju terminalnog stadija bolesti s još zadovoljenim uvjetima za transplantaciju (PVR < 6 Wj, TPG < 15 mmHg) te svijesti javnosti i liječnika u prepoznavanju potencijalnih donora. Preživljenje u šestogodišnjem razdoblju (75%) svjedoči o osposobljenosti našeg tima za tako složen medicinski iskorak

Transplantacija srca u djece u Hrvatskoj – naša prva iskustva [Heart transplantation in children in Croatia – our first experiences]

Heart transplantation (HT) is an acceptable method of treating severe heart diseases in children when all other options have been exhausted. It is primarily intended for children suffering from cardiomyopathies, less often for children with severe arrhythmias and congenital heart defects. This method of treating children requires a multidisciplinary specialist cooperation and support in the child’s home surroundings. Goal: The main goal is to present the development of Croatian paediatric transplantation cardiology. The secondary goal is to raise awareness of heart transplantations in children in order to motivate organ donations, it being the most limiting factor of the method. Results of study: The first heart transplantation in a child in Croatia was performed in 2011. Transplantation preparations were performed in eleven children. Two of the children died while on the waiting list, one child was removed from the waiting list due to recovery, and in eight of the children a transplantation was performed. Two of the eight died, one during transplantation and one in the early post-transplantation period. All patients met the heart insufficiency criteria, four in stage C – status 2 and seven in stage D – status 1A and 1B. Of the initial eleven who met the HT criteria all had cardiomyopathies, eight dilated and three restrictive. In the dilated cardiomyopathy group of patients there were four with post-myocarditis DCM, one idiopathic, one within the arrhythmogenic CM, one within an entity form called the Carvajal syndrome (ARVCM/LV), while one child had DCM in HLHS, but as an NCCM. As for the two deceased before transplantation, one had post-myocarditis DCM, and one had Carvajal syndrome. An infant who died immediately after transplantation had hypoplastic left heart syndrome with previous Norwood I and Norwood II (Glenn or PCPC) surgeries, and the indication was severe DCM caused by and within NCCM.The death occurred because of hyperacute cellular rejection (PhD). A fifteen-year-old boy with arrhythmogenic DCM died in early postsurgical period due to RV failure (possibly because of acute cellular rejection). He had previously been subjected to a long-term conventional treatment and electrotherapy. Sex distribution (m, f) within the entire group (6:5) and within the HT group (4:4) was even. Mean age in heart transplantations was 84.8 months (22-167 months), and mean donor waiting period was 53 days (7-147 days). Kaplan-Meier curves for a six-year period indicate a 75% survival rate. The study describes numerous post-transplantation complications, immunosuppressive therapy, patient monitoring protocol and quality of life. A significant increase in quality of life is found according to the NYHA criteria (shift from 3-4 to 1-2) for all patients. Conclusion: Our Clinic has been performing heart transplantations since 2011. The success depends on timely diagnosing and identifying the terminal stage of the disease which also meets the transplantation criteria (PVR<6Wj, TPG <15mmHg), on public awareness and on the ability of doctors to recognize potential donors. The six-year period survival rate of 75% testifies to the ability of our team to make such a complex medical step forward

TRANSPLANTACIJA SRCA U DJECE U HRVATSKOJ – NAŠA PRVA ISKUSTVA

Transplantacija srca (TS) prihvatljiva je metoda liječenja teških srčanih bolesti i kod djece kada se iscrpe sve ostale mogućnosti. Namijenjena je primarno djeci s kardiomiopatijama, rjeđe s teškim aritmijama ili prirođenim srčanim grješkama. Liječenje tom metodom nalaže multidisciplinarnu specijalističku suradnju te potporu okoline u kojoj dijete živi. Cilj: Glavni je cilj prikazati razvoj pedijatrijske transplantacijske kardiologije u Hrvatskoj. Sporedni je cilj podizanje svijesti o transplantaciji srca u djece, radi motivacije za donaciju organa jer je to najveći ograničava jući čimbenik ove metode. Rezultati studije: Prva transplantacija srca u djeteta učinjena je u Hrvatskoj 2011. godine. Priprema za transplantaciju napravljena je za 11-ero djece. Dvoje je umrlo na listi čekanja, jedno je skinuto s liste čekanja zbog oporavka, a u osmero je učinjena transplantacija ; dvoje od njih je umrlo, jedno dijete neposredno nakon transplantacije, a jedno u ranome posttransplantacijskom razdoblju. Svi su pacijenti zadovoljili kriterije srčane insufi cijencije, četvero sa stadijem C – status 2 i sedmero sa stadijem D – status 1A i 1B. Od 11-ero koji su zadovoljili kriterije za TS svi su imali kardiomiopatiju, osmero dilatacijsku i troje restrikcijsku. U skupini bolesnika s dilatacijskom kardiomiopatijom nalaze se četiri s postmiokarditičnim DKM-om, jedan s idiopatskim, jedan u okviru aritmogenog KM-a, jedan u okviru entitetskog oblika koji se zove Carvajalov sindrom (ADVK/LV), dok je jedno dijete imalo DKM kod HLHS-a, ali kao NkKM. Od dvoje umrlih prije transplantacije jedno je dijete imalo postmiokarditični DKM, a jedno Carvajalov sindrom. Neposredno nakon transplantacije umrlo je dojenče sa sindromom hipoplastičnoga lijevog srca koje je prethodno imalo Norwoodove operacije I i II (Glennova operacija ili PCPC), a indikacija je bila teški DKM zbog i u okviru NkKM-a. PHD je pokazao hiperakutno odbacivanje. U ranome postoperativnom razdoblju umro je i 15-godišnji mladić s aritmogenim DKM-om, prethodno dugotrajno liječen konvencionalno i elektroterapijom, zbog zatajenja DV-a (možda zbog akutnoga staničnog odbacivanja). Podjednaka je zastupljenost prema spolu (ž : m) u cijeloj skupini (6 : 5) i u skupini transplantiranih (4 : 4). Srednja dob kod transplantacije srca bila je 84, 8 mjeseci (22 – 167 mj.), a srednje vrijeme čekanja donora 53 dana (7 – 147 dana). Kaplan-Meierove krivulje za šestogodišnje razdoblje pokazuju 75%-tno preživljenje. U radu se opisuju brojne posttransplantacijske komplikacije, imunosupresivna terapija, protokol praćenja bolesnika i kvaliteta života. Prema kriterijima NYHA-e, nalazimo izrazito poboljšanje kvalitete života za sve bolesnike (pomak s 3 – 4 na 1 – 2). Zaključak: Transplantacija srca u našoj se Klinici provodi od 2011. godine. Uspješnost ovisi o pravodobnom postavljanju dijagnoze i prepoznavanju terminalnog stadija bolesti s još zadovoljenim uvjetima za transplantaciju (PVR < 6 Wj, TPG < 15 mmHg) te svijesti javnosti i liječnika u prepoznavanju potencijalnih donora. Preživljenje u šestogodišnjem razdoblju (75%) svjedoči o osposobljenosti našeg tima za tako složen medicinski iskorak