Czech Technical University in Prague
Digital Library of the Czech Technical University in PragueNot a member yet
63969 research outputs found
Sort by
From Simulation to Reality: Building and Validating Differentiable Digital Twin for Robot
Full text linkDiferencovatelné fyzikální simulace přinášejí do robotiky nové možnosti díky optimalizaci založené na gradientech, ale diferenciace přes kontaktní dynamiku stále představuje zásadní výzvu. Tato práce se zaměřuje na implementaci a hodnocení dvou přístupů, Extended Position-Based Dynamics (XPBD) a Non-Smooth Newton (NSN), a jejich srovnání s existujícími simulátory. Klíčová zjištění ukazují, že při zpracování kolizních událostí dochází k výrazným problémům s gradienty, které mohou být nesprávné, nestabilní nebo téměř nulové, což vážně ohrožuje optimalizaci. Příčinou je kombinace pevného časového kroku a nespojitostí v kontaktních silách. Analyzujeme řešení, jako jsou metody Time-of-Impact, aproximace analytických Jacobiho matic nebo randomized smoothing, a ukazujeme, že techniky jako bundled gradients umožňují efektivní optimalizaci i v nespojitých podmínkách, aniž by došlo ke ztrátě fyzikální přesnosti. Tato práce odhaluje zásadní limity současných simulátorů a pokládá základy pro spolehlivější nástroje v robotice zaměřené na kontakt.Differentiable physics simulation promises to revolutionize robotics by enabling gradient-based optimization, yet critical challenges persist when differentiating through contact dynamics. This thesis implements and evaluates two simulation approaches, Extended Position-Based Dynamics (XPBD) and Non-Smooth Newton (NSN), while conducting comparative experiments with established simulators. Our key finding reveals a fundamental integrity issue: when differentiating through collision events, gradients across multiple simulators can be inverted, near-zero, or numerically unstable, potentially derailing optimization processes. We trace this to the interaction between fixed time-stepping and the inherent discontinuities in contact dynamics. This thesis further investigates solution strategies for these gradient issues, including Time-of-Impact methods, analytical Jacobian approximations, and randomized smoothing. Our analysis suggests that principled techniques like end-to-end smoothing (e.g., bundled gradients) are crucial for effective non-smooth optimization without loss of physical fidelity. By illuminating the fundamental limitations of contemporary simulators, this research paves the way for more robust gradient-based optimization in robotics involving complex contact scenarios
The Relationship of Startups to Social Responsibility in the Czech Republic
No full textTato diplomová práce se zabývá vztahem startupů k principům sociální odpovědnosti v České republice. Cílem je identifikovat přístupy, motivace a překážky, které startupy ovlivňují při integraci CSR a ESG přístupů a zásad do svého podnikání a analyzovat jejich vliv na růst a dlouhodobou udržitelnost těchto podniků. Práce zahrnuje teoretický přehled literatury o udržitelnosti a sociální odpovědnosti ve startupovém prostředí a empirický výzkum, který zkoumá praktické implementace sociální odpovědnosti v českých startupech. Výsledky poskytují přehled o významu sociální odpovědnosti pro rozvoj inovativního podnikání a nabízejí doporučení pro jejich úspěšnější integraci.This thesis examines the relationship between startups and the principles of social responsibility in the Czech Republic. The aim is to identify the approaches, motivations, and obstacles that influence startups in integrating social responsibility principles into their operations and to analyze their impact on growth and long-term sustainability. The work includes a theoretical review of the literature on sustainability and social responsibility in the startup environment and empirical research exploring the practical implementation of social responsibility in Czech startups. The findings provide an overview of the importance of social responsibility for the development of innovative businesses and offer recommendations for more successful integration
Innovation of the Automated Control of a Small Hydropower Plant
No full textPráce se zabývá inovací automatického řídicího systému malé vodní elektrárny. V rámci inovace je původní systém řízení paralelně doplněn o nový řídicí systém využívající moderní technologie. Jádrem nového systému je programovatelný logický automat se vstupně výstupními moduly ovládající a monitorující potřebné periferie. Na rozdíl od původního systému lze pomocí nového ovládat a monitorovat elektrárnu vzdáleně. Řízení je propojeno s mobilní aplikací a databází s webovým přístupem. Součástí inovace je také nový automatický režim čisticího stroje zajišťujícího vyhrabávání zachycených nečistot na jemných česlích vodní elektrárny.The thesis deals with the innovation of automatic control system of a small hydroelectric power plant. In the framework of the innovation, the original control system is supplemented in parallel with a new control system using modern technologies. The core of the new system is a programmable logic automaton with input/output modules controlling and monitoring the necessary peripherals. Unlike the original system, the new system can be used to control and monitor the plant remotely. The control is connected to a mobile application and a database with web access. The innovation also includes a new automatic mode of the cleaning machine, ensuring the removal of debris caught on the fine trash racks of the hydroelectric power plant
Evaluation of the Operation Efficiency of the First Responder Fire Trucks in the Firefighter Units in District Benešov
Full text linkV bakalářské práci Zhodnocení efektivity provozu prvovýjezdových cisternových automobilových stříkaček (dále jen CAS) na územním odboru Benešov se autor zabývá analýzou současné požární techniky využívané v daném regionu. Součástí zkoumání je rovněž zjištění míry spokojenosti uživatelů s touto technikou a jejich případné preference. V teoretické části jsou uvedeny základní údaje a charakteristika územního odboru Benešov, charakteristika měst, ve kterých jsou dislokované stanice Hasičského záchranného sboru Středočeského kraje, a jejich hasební obvod. Dále je zde vysvětleno, co je to prvovýjezdová CAS a jaké je její značení. V další kapitole je podrobné seznámení s konkrétní současnou technikou na stanicích profesionálních i vybraných dobrovolných hasičů, a její popis a detailní charakteristika. V praktické části jsou uvedeny výsledky dotazníkového šetření. K tomuto dotazníkovému šetření byli vybráni strojníci požární techniky Hasičského záchranného sboru Středočeského kraje ze stanic Benešov a Vlašim a strojníci jednotek sborů dobrovolných hasičů obcí Zdislavice a Trhový Štěpánov. Dále jsou zde prezentovány rozhovory s odborníky v oblasti řízení a obsluhy požární techniky. V kapitole s názvem Diskuze byla na základě výsledků dotazníkového šetření provedena analýza současné požární techniky využívané na územním odboru Benešov ve vztahu k technickému vybavení ostatních stanic ve Středočeském kraji, dále pak v Moravskoslezském kraji a ve Slovenské republice.In the bachelor thesis "Evaluation of the operation efficiency of the first responder fire trucks in the firefighter units in district Benešov" the author deals with the analysis of the current firefighting equipment at the territorial department Benešov and how its users are satisfied with it, or what else they would prefer. In the theoretical part basic data and characteristics of the territorial department of Benešov, characteristics of the towns where the stations of the Central Bohemian Region Fire Rescue Corps are located and their fire fighting district are presented. It also explains what a first-pass tanker is and what its markings are. In the next chapter there is a detailed introduction to the specific current equipment at the stations of professional and selected volunteer firefighters and its description and detailed characteristics. In the practical part the results of the questionnaire survey are presented. For this questionnaire survey, firefighting engineers of the Central Bohemian Region Fire Brigade from the stations Benešov and Vlašim and engineers of the units of the volunteer fire brigades of the municipalities Zdislavice and Trhový Štěpánov were selected. In addition, interviews with experts in the field of management and operation of firefighting equipment are presented. In the discussion chapter, based on the evaluation of the questionnaire survey, a comparison was made between the current equipment at the Benešov territorial department, then with other stations in the Central Bohemia Region and, last but not least, a comparison with the Moravian-Silesian Region and Slovak Republic
Adherence analysis in long-term digital monitoring of schizophrenia symptoms
No full textSchopnost pacienta dodržovat doporučení předepsaná lékařem představuje klíčový předpoklad úspěšné prevence a léčby. V tomto kontextu se práce zaměřuje na definici a charakteristiku adherentního pacienta v rámci telemedicínského systému ITAREPS (Information Technology Aided Relapse Prevention in Schizophrenia). Systém slouží k prevenci relapsů u pacientů se schizofrenií. Ohrožení pacienta se vyhodnocuje na základě skóre získaného z pravidelných SMS dotazníků. Předpokladem jeho účinnosti je aktivní a dlouhodobá spolupráce pacienta v podobě zasílání těchto zpráv. Práce si klade za cíl pomocí vstupních proměnných předpovědět, kteří pacienti v systému setrvají dlouhodobě (alespoň 26 týdnů), a následně identifikovat ty, kteří systém užívají aktivně a vykazují vysokou míru adherence (nad 0,8). K tomu je využit klasifikační model logistické regrese, který se opírá o rozsáhlou explorační analýzu vstupních dat. Analýza odhaluje několik proměnných souvisejících se setrváním v programu, například přístup ošetřujícího lékaře, přítomnosti pečovatele nebo intenzitu pozitivních symptomů. Model predikuje setrvání s přesností 0,703. Pro predikci vysoce adherentních pacientů analýza neidentifikuje dostatečně silné predikční proměnné, ale navrhuje zlepšení modelu užitím dynamických proměnných získaných v prvních týdnech užívání systému. Práce také poukazuje na pozitivní výsledky s ohledem na zjištěné vysoké míry adherence. Zároveň přináší zajímavé zjištění, že pacienti s méně příznivým klinickým stavem využívají systém sice méně aktivně, avšak po delší dobu.A patient's ability to follow medical recommendations is a key prerequisite for successful prevention and treatment. In this context, the present thesis focuses on defining and characterizing an adherent patient within the telemedicine system ITAREPS (Information Technology Aided Relapse Prevention in Schizophrenia). This system is designed to prevent relapses in patients with schizophrenia. The risk of relapse is assessed based on scores derived from regular SMS questionnaires. The systems effectiveness relies on the patients active and long-term cooperation, specifically through the consistent submission of these messages. The thesis aims to predict, using input variables, which patients will remain in the system long-term (at least 26 weeks), and to identify those who actively use the system and show a high level of adherence (above 0.8). A logistic regression model is used, based on extensive exploratory data analysis. This analysis reveals several variables associated with long-term engagement, such as the physicians approach, caregiver involvement, and intensity of positive symptoms. The model predicts continued participation with an accuracy of 0.703. For predicting highly adherent patients, no sufficiently strong predictors were found; thus, incorporating dynamic variables from the first weeks of system use is proposed. The thesis also highlights positive findings regarding the observed high levels of adherence. An interesting observation is that patients with less favorable clinical conditions tend to use the system less actively, yet remain in it for a longer period of time
The Use of Adaptive Scenarios in Virtual Reality as a Modern Trend in the Training of Security Forces
Full text linkCílem bakalářské práce je návrh kritérií pro vývoj adaptivních scénářů ve virtuální realitě sloužící pro výcvik bezpečnostních složek. V práci bylo dále zkoumáno, jakým způsobem může virtuální realita přispět k optimalizaci výcviku, především v přizpůsobení zátěže cvičících na základě jejich fyziologických odpovědí. Teoretická část práce poskytuje přehled současného stavu výzkumu v oblasti adaptivních scénářů ve virtuální realitě, včetně metod získávání a měření fyziologických dat. Praktická část obsahuje experimentální měření provedené na vzorku deseti probandů, jehož cílem bylo analyzovat jejich fyziologické reakce při plnění VR scénářů. Měřeny byly změny ve variabilitě srdeční frekvence a změny v srdeční frekvenci, které byly následně statisticky zpracovány a porovnány s aktuálními trendy v adaptivním tréninku ve virtuální realitě. Výsledky ukazují, že scénáře ve virtuální realitě mohou vyvolat měřitelné fyziologické reakce, což potvrzuje možnost využití těchto dat k navržení adaptivních prvků ve scénářích. Limitace měření spočívaly především v malém vzorku probandů a regulovaných experimentálních podmínkách, což omezilo generalizaci výsledků. Na základě těchto zjištění byla navržena praktická doporučení pro další výzkum a vývoj adaptivních VR scénářů. Práce přináší nový přístup k optimalizaci výcviku bezpečnostních složek pomocí VR a poskytuje návod na implementaci adaptivních tréninkových scénářů do výcvikových programů.This bachelor thesis provides an analysis of criteria for the development of adaptive scenarios in virtual reality designed for the training of security forces. This thesis also explores the role of virtual reality in optimizing training, particularly by adjusting trainees' workloads according to their physiological responses. The theoretical part provides an overview of the current state of research in the field of adaptive scenarios in virtual reality, including methods for acquiring and measuring physiological data. The practical part presents experimental measurements conducted on a sample of ten participants, aiming to analyse their physiological responses while performing virtual reality scenarios. Heart rate variability and heart rate changes were measured, statistically analysed, and compared to current trends in adaptive virtual reality training. The results suggest that virtual reality scenarios can elicit measurable physiological responses, confirming the potential of using this data to design adaptive elements within training scenarios. The main limitations of the study were the small sample size and the controlled experimental conditions, which restrict the generalizability of the findings. Based on these findings, practical recommendations for future research and the development of adaptive virtual reality scenarios are presented. This thesis introduces a novel approach to optimizing the training of security forces through virtual reality and offers guidance on implementing adaptive training scenarios into training programs
Interactive Robotic Scene Exploration Using Vision-Language Models
Full text linkAutonomní servisní roboti operující v nestrukturovaných, částečně pozorovatelných prostředích čelí třem kritickým výzvám: přesné percepci scény, konzistentní reprezentaci paměti a sofistikovanému výběru akcí. Tato práce řeší tyto výzvy hybridním řešením, který kombinuje velké jazykové modely (LLM) s reprezentacemi grafů scény pro inteligentní robotický průzkum a manipulaci. Problém interaktivního průzkumu scény formulujeme jako částečně pozorovatelný Markovův rozhodovací proces (POMDP), ale využíváme LLM k obejití výpočetní neřešitelnosti explicitní údržby pravděpodobnostních odhadu stavu a výpočtu optimální strategie. Náš systém udržuje znalosti o prostředí jako grafy scénystrukturované reprezentace objektů, jejich vlastností a prostorových/sémantických vztahůdynamicky aktualizované prostřednictvím percepce a uvažování řízeného LLM. Řešení rozšiřuje tradiční prostory akcí pomocí stromů chování s kontrolou předpokladů, umožňuje složité vícekrokové uvažování a zavádí akce průzkumu vlastností nad rámec základní manipulace. Pomocí experimentální validace s manipulátorem Franka Emika Panda jsme hodnotili: (1) schopnosti generování grafů scény pomocí čtyř vizuálně-jazykových modelů a (2) schopnosti výběru akcí s explicitními reprezentacemi grafů scény a bez nich. Výsledky demonstrují významnou variaci výkonu modelů, přičemž nejlepší model (o4-mini) dosahuje 88% přesnosti generování grafů scény a 4,5× zlepšení oproti nejhoršímu výsledku. Integrace grafu scény vede ke 40% snížení počtu selhání (p=0,042), přičemž náš systém je schopen autonomního provozu v 77,4% a zároveň generuje grafy scény s 72% přesností vůči referenčním hodnotám.Autonomous service robots operating in unstructured, partially observable environments face three critical challenges: accurate scene perception, consistent memory representation, and sophisticated action selection. This thesis addresses these challenges by proposing a hybrid framework that combines Large Language Models (LLMs) with scene graph representations for intelligent robotic exploration and manipulation. We formulate the problem as a Partially Observable Markov Decision Process (POMDP) but leverage LLMs to bypass the computational intractability of explicit belief state maintenance and optimal policy computation. Our system maintains environmental knowledge as scene graphsstructured representations of objects, their properties, and spatial/semantic relationshipsdynamically updated through LLM-driven perception and reasoning. The framework expands traditional action spaces using behavior trees with precondition checking, enabling complex multi-step reasoning, and introduces property exploration actions beyond basic manipulation. Experimental validation using a Franka Emika Panda manipulator evaluated: (1) scene graph generation capabilities across four vision-language models, and (2) action selection performance with and without explicit scene graph representations. Results demonstrate significant model performance variation, with the best model (o4-mini) achieving 88% scene graph generation accuracy and 4.5× improvement over the worst performer. For action selection, scene graph integration reduces behavior failures by 40% (p=0.042), with our system achieving 77.4% autonomous operation while generating scene graphs with 72% accuracy from ground-truth representations
Conference presentation app
No full textTato bakalářská práce se zaměřuje na návrh a implementaci webového systému pro správu a prezentaci programu konference. Systém je postaven na open-source platformách v jazyce JavaScript, přičemž backend zajišťuje Strapi a jako framework pro oba reaktivní frontendy je použit Vue 3. První frontend představuje administrační rozhraní postavené na Vue 3 a Vite, druhý je veřejná prezentační webová stránka využívající framework Nuxt 3 s renderováním na straně serveru. Výsledkem je plně funkční konferenční systém, který lze snadno přizpůsobit potřebám různých událostí a je snadno spravovatelný a rozšiřitelný.This bachelors thesis focuses on the design and implementation of a web system for managing and presenting conference agenda. System is built on open-source Javascript platforms, with Strapi as backend and Vue 3 as the framework for the two reactive frontends. First frontend is an administration panel built with Vue 3 and Vite and the other is an public-facing presentation website using the Nuxt 3 framework with server-side rendering. The result is a fully functional conference system that can be easily adapted to the needs of various events and easily manage and extended
A database system for collecting properties of Volkswagen group infotainments
No full textCílem této práce je vývoj, návrh a testování webové aplikace pro správu parametrů profilů infotainmentů vozidel koncernu Volkswagen, jako jsou časovací parametry, modelové označení, a podobně. Aplikace by měla také umožňovat export profilů v binárním formátu E-EDID. Tento formát je nezbytný pro propojení obrazovek infotainmentů s vývojovými zařízeními pomocí produktů společnosti Digiteq Automotive. Aplikace využívá databázi na bázi SQL a zohledňuje různé uživatelské role a oprávnění. Implementace je postavena na PHP frameworku Laravel a databázi MySQL (případně MariaDB). Součástí řešení je také uživatelská příručka usnadňující orientaci v aplikaci. Aplikace byla také řádně manuálně i automaticky testována, proběhlo také uživatelské testování s budoucími uživateli. Výsledna aplikace je nasazena v testovacím prostředí a je připravena k dalšímu využití v rámci společnosti Digiteq Automotive.The goal of this thesis is the design, development, and testing of a web application for managing parameters of infotainment profiles of Volkswagen Group vehicles, such as timing parameters and part number. The application should be able to export profiles in the binary E-EDID format. This format is essential for interconnecting infotainment displays to external development devices using products developed by Digiteq Automotive. The application uses an SQL-based database and supports various user roles that control access permissions. The implementation is based on the PHP framework Laravel and MySQL (or MariaDB). The solution also includes a user manual to assist with navigation within the application. The application was thoroughly tested both manually and automatically, including usability testing with future users. The resulting application has been deployed in a test environment and is ready for further use within Digiteq Automotive
Using evolutionary algorithms for modification of immune cell receptors
Full text linkChemokinový receptor CXCR4 hraje klí-čovou roli v regulaci imunitního systému a slouží také jako koreceptor pro vstup viru HIV do hostitelských buněk. To z něj činí slibný cíl pro vývoj alternativní léčby HIV. Tato práce zkoumá využití evoluč-ních algoritmů k návrhu variant receptoru, které zachovávají silnou interakci s přiro-zeným ligandem SDF-1 (aby byla zacho-vána funkce) a zároveň snižují afinitu k proteinu gp120 v obálce HIV. Prohledávání prostoru řešení bylo ří-zeno fitness funkcí odvozenou z prediko-vaných hodnot pDockQ, které popisují interakce mezi variantami CXCR4 a je-jich ligandy. Bylo vyvinuto několik mo-delů strojového učení pro odhad parame-trů interakcí na základě primární amino-kyselinové sekvence. Metody zahrnovali lineární neuronovou síť, konvoluční neuro-novou síť, využití předtrénovaného protei-nového jazykového modelu a regresoru na principu k-nejbližísch sousedů. Vzhledem ke složitým vztahům v použitých datech nevykázaly modely schopnost dostatečně přesně predikovat interakční veličiny a je-jich výstupy měly tendenci konvergovat ke středním hodnotám. V důsledku toho byly genetické algo-ritmy schopny procházet predikovaným fit-ness prostorem, ale optimalizovaly pouze hodnoty bez jasného biologického vý-znamu. Tyto výsledky poukazují na ná-ročnost predikce proteinových interakcí pouze z primární struktury a naznačují, že pro účinný návrh bude pravděpodobně nutné zapojit i informace o struktuře pro-teinů.The CXCR4 chemokine receptor plays a critical role in immune system regulation and also serves as a coreceptor for HIV entry into host cells. This makes it a promising target for developing an alternative HIV treatment. This work explores the use of evolutionary algorithms to design receptor variants that maintain strong interaction with the natural ligand SDF-1 (to preserve native function) while reducing affinity to the HIV envelope protein gp120. The evolutionary search was guided by a fitness function derived from predicted pDockQ values, representing interactions between CXCR4 variants and their ligands. These predictions were used as fitness functions in both single- and multi-objective genetic algorithms. Several machine learning models, including a linear neural network, a convolutional neural network, a fine-tuned large language model, and a k-nearest neighbors regressor, were developed to estimate interaction values based solely on the primary amino acid sequence. Due to complex relationships in the data, all models exhibited low predictive accuracy, with outputs tending to converge toward mean values. As a result, the genetic algorithms were able to navigate the predicted fitness landscape but ultimately optimized values without clear biological relevance. These findings highlight the challenges of predicting protein-protein interactions from sequence alone and suggest that incorporating structural features may be necessary for effective protein design