Prezenční studium

4 roky

prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D.

Předseda :
prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D.
Člen interní :
prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c.
prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D.
prof. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D.
doc. Ing. Petr Blecha, Ph.D., FEng.
prof. Ing. Pavel Hutař, Ph.D.
prof. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D.
doc. Ing. Jaroslav Katolický, Ph.D.
doc. Ing. Jaroslav Juračka, Ph.D.
Člen externí :
Ing. Jan Čermák, Ph.D., MBA

Hlavním cílem doktorského studia ve studijním programu Konstrukční a procesní inženýrství je, v souladu se zákonem o vysokých školách, výchova vysoce kvalifikovaných a vzdělaných odborníků, kteří jsou schopni samostatné vědecké, výzkumné a tvůrčí činnosti v oblastech konstrukčního a procesního inženýrství. Studium poskytuje absolventům patřičné znalosti a dovednosti, které umožňují vykonávat tyto činnosti v akademických i aplikačních institucích na mezinárodně požadované a standardizované úrovni. Důraz je kladen na poskytnutí potřebných teoretických znalostí a praktických zkušeností z oblasti tématu doktorského studia. Intenzivně je podporováno rovněž získání zkušeností ze zahraničních výzkumných pracovišť. Studijní program je koncipován svým zaměřením a obsahem tak, aby v maximální míře uspokojoval nároky a požadavky průmyslu a společnosti na vysoce vzdělané a kvalifikované odborníky v oblastech konstrukčního a procesního inženýrství.

Doktorské studium je založeno především na vlastní výzkumné a tvůrčí činnosti studentů – doktorandů. Tyto aktivity jsou intenzivně podporovány participací studentů ve výzkumných projektech národního i mezinárodního charakteru. Výzkumné oblasti zahrnují konstrukční inženýrství (analýzu, koncepci, konstrukci a projekci strojních zařízení, dopravních prostředků, výrobních strojů a energetiky) a procesní inženýrství (analýza, návrh a projekce procesů strojírenského, dopravního, energetického a petrochemického průmyslu).

Absolvent doktorského studijního programu Konstrukční a procesní inženýrství je vysoce kvalifikovaným odborníkem s hlubokými teoretickými znalostmi a praktickými dovednosti v oblasti tématu doktorského studia, které mu umožňují vykonávat tvůrčí a výzkumnou činnost jak samostatně, tak ve vědeckých týmech. Absolvent je vybaven znalostmi současného stavu poznání z oblasti konstrukčního a procesního inženýrství, které nachází uplatnění v dalších činnostech výzkumu a vývoje a umožňují absolventovi realizovat navazující výzkumné a tvůrčí aktivity. Absolvent je rovněž schopen připravit návrh výzkumného projektu a následně jej vést. Současně je vybaven dovednostmi pro aplikaci a transfer teoretických poznatků základního výzkumu do aplikační sféry. Absolvent je dále schopen se přizpůsobit a adaptovat i dalším příbuzným vědním oborům, spolupracovat na interdisciplinárních úlohách a zvyšovat svoji profesní kvalifikaci. Vysoká úroveň získaného vzdělání je podpořena zapojením studentů do národních a mezinárodních výzkumných projektů a spoluprací se zahraničními výzkumnými institucemi. Tyto zkušenosti umožňují absolventům nejen uskutečňovat vlastní vědeckou činnost, ale také profesionálně prezentovat své výsledky, diskutovat o nich a prosazovat své názory a myšlenky na mezinárodní úrovni.

Absolvent doktorského studijního programu Konstrukční a procesní inženýrství disponuje znalostmi a dovednostmi ve třech hlavních oblastech, jejichž synergie umožňuje široké uplatnění.
1. Vysoce odborné teoretické znalosti i praktické dovednosti úzce související s tématem dizertační práce (viz níže).
2. Odborné znalosti a dovednosti nezbytné pro vykonávání vědecké práce, výzkumných a tvůrčích činností.
3. Osobnostní a interpersonální dovednosti (soft skills), které umožňují absolventovi na profesionální úrovni prosazovat své myšlenky a názory, prezentovat a obhajovat výsledky své práce a diskutovat o nich a také efektivně pracovat ve vědeckém týmu či být jeho vedoucím.
Podle tématu dizertační práce získá absolvent vysoce odborné znalosti a dovednosti strojního inženýrství v konstrukci, projekci, návrhu a provozu strojů, strojních zařízení, inženýrských procesů a pochodů či transportních a dopravních prostředcích. Tyto znalosti a schopnosti umožňují uplatnění absolventů jak ve výzkumných institucích v ČR i zahraničí, tak i v komerčních společnostech a aplikovaném výzkumu.

Absolvent doktorského studijního programu Konstrukční a procesní inženýrství je vybaven vysoce odbornými a specializovanými teoretickými znalostmi a praktickými dovednostmi strojního inženýrství v oblastech konstrukce a projekce strojů a strojních zařízení, procesů a pochodů, transportu a dopravních prostředků, které mu umožňují vykonávat samostatnou i týmovou vědecko-výzkumnou a vývojovou činnost jak v akademických či výzkumných institucích, tak ve firmách a aplikačně orientovaných institucích. Charakteristickou pracovní pozicí zastávanou absolventem je výzkumník, vědecký pracovník, vývojář, výpočtář, projektant či konstruktér. Absolvent je také vybaven schopnostmi pro vykonávání vedoucí či manažerské pozice.

Viz platné předpisy, Směrnice děkana Pravidla pro organizaci studia na fakultě (doplněk Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně).

Pravidla a podmínky pro tvorbu studijních programů určují:
ŘÁD STUDIJNÍCH PROGRAMŮ VUT,
STANDARDY STUDIJNÍCH PROGRAMŮ VUT,
STUDIJNÍ A ZKUŠEBNÍ ŘÁD VUT,
SMĚRNICE DĚKANA Pravidla pro organizaci studia na fakultě (doplněk Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně),
SMĚRNICE DĚKANA FSI Jednací řád oborových rad doktorských studijních programů FSI VUT v Brně.
Studium v DSP se neuskutečňuje v kreditovém systému. Klasifikační stupně jsou „prospěl“, „neprospěl“, u obhajoby disertační práce je výsledek „obhájil“, „neobhájil“.

Na VUT jsou zohledněny potřeby rovného přístupu k vysokoškolskému vzdělávání. V přijímacím řízení ani ve studiu nedochází k přímé či nepřímé diskriminaci z žádných důvodů. Studujícím se specifickými vzdělávacími potřebami (poruchy učení, fyzický a smyslový handicap, chronická somatická onemocnění, poruchy autistického spektra, narušené komunikační schopnosti, psychická onemocnění) je poskytováno poradenství v poradenském centru VUT, které je součástí Institutu celoživotního vzdělávání VUT. Podrobně tuto problematiku řeší Směrnice rektora č. 11/2017 „Uchazeči a studenti se specifickými potřebami na VUT“. Rovněž je vytvořen funkční systém sociálních stipendií, který popisuje Směrnice rektora č. 71/2017 „Ubytovací a sociální stipendium“.

Doktorský studijní program Konstrukční a procesní inženýrství je zaměřen na poskytnutí nejvyššího stupně terciárního vzdělání a je pokračováním navazujícího magisterského studijního programu Strojní inženýrství a bakalářského studijního programu Strojírenství, které jsou aktuálně akreditované a uskutečňované na FSI VUT v Brně. Absolventi jiných studijních programů se zájmem o studium v doktorském studijním programu Konstrukční a procesní inženýrství musí prokázat úroveň svých znalostí odpovídající výše uvedeným studijním programům.

1. kolo (podání přihlášek od 01.04.2026 do 31.05.2026)

1. Digitální dvojče hnacího ústrojí elektromobilu včetně tepelného chování

   Disertační práce se zaměřuje na pokročilé modelování hnacího ústrojí moderních elektromobilů s důrazem na kombinaci 0D, 1D a 3D modelů a analýzu jejich tepelného chování. Tento přístup umožňuje komplexní pochopení dynamiky a efektivity hnacího ústrojí elektromobilů, což je klíčové pro optimalizaci jejich výkonu a životnosti. Návrh strategie pro optimalizaci tepelného managementu a efektivity hnacího ústrojí na základě zjištěných výsledků.

   Školitel: Štětina Josef, prof. Ing., Ph.D.

2. Digitální dvojče vojenských kolon a silniční infrastruktury pro plánování, simulaci a hodnocení průjezdnosti v podmínkách krizové mobility

   Disertační práce by se zaměřila na návrh a ověření vícevrstvého digitálního dvojčete, které propojí:

   • digitální model vojenské kolony (typy vozidel, hmotnosti, rozměry, dynamika, rozestupy, chování řidičů/řídicích systémů),

   • digitální dvojče silniční infrastruktury (geometrie trasy, mosty, nosnosti, omezení, křižovatky, stoupání, povrch),

   • provozní a scénářovou vrstvu (mírový tranzit, krizová mobilita, degradované podmínky, omezení průjezdu, objížďky),

   • hodnoticí vrstvu (průjezdnost, bezpečnost, časové zpoždění, zatížení infrastruktury, rizika).

   Cílem by bylo vytvořit nástroj, který umožní virtuálně testovat průjezd vojenských kolon po reálné síti a vyhodnotit, kde jsou limity infrastruktury a jak optimalizovat trasování, konfiguraci kolony nebo logistické plánování.

   Školitel: Štětina Josef, prof. Ing., Ph.D.

3. Dynamika proudění a distribuce kapaliny a páry v rotujícím desorbéru v systému CCUS (Carbon Capture, Utilization and Storage.

   Experimentálně a počítačově studovat jevy. Které vznikají při rozstřiku kapaliny (solventu) v rotujícím loži desorbéru, kde dochází k uvolnění absorbovaného CO2, které je následně stlačeno a transportováno k dalšímu využití. Desorbér je součástí celého systému na výrobu biometanu z bioplynu v bioplynových stanicích. Uvolnění CO2 z kapalného solventu je energeticky náročné a vyžaduje velmi účinné zařízení. Pokrokovým řešením je použití různých rotujících geometrických struktur (RPB - Rotating Packed Bed).

   Předmětem doktorandského studia bude posoudit vliv různých geometrických struktur typu TPMS – Triply Periodic Minimal Surfaces (jako gyroidy, diamondy a podobné) na ohřev jejich povrchů pomocí páry a rozstřik kapalných solventů na jejich povrchu s cílem nalézt nejlepší řešení z hlediska spotřeby energie. Z hlediska praktických kroků a metod řešení doktorand ve spolupráci s týmem v laboratoři rotujících technologií připraví experimentální stend a pomocí experimentů a počítačových simulací bude studovat výše popsané jevy. Sledovat se bude spotřeba energie, množství uvolněného CO2 a možnost zpětného získání tepla po kondenzaci páry.

   Studium bude součástí řešení projektu trilaterální spolupráce s Polytechnikou Lodž (Polsko) a TU Berlín (Německo) a projektu Technologické agentury programu Theta II. Doktorand se bude účastnit jednání obou projektů a dalších, které jsou ve fázi přípravy. Z obou zdrojů bude možné studentovi vyplácet stipendium či mu hradit jinou formou mzdu. Při řešení bude doktorand úzce spolupracovat s kolegy z Lodže a Berlína, kde je také možnost absolvovat stáž programu Erasmus. Ten je možné také absolvovat např. na Newcastle university či na jiných spolupracujících univerzitách.

   Školitel: Jícha Miroslav, prof. Ing., CSc.

4. Elektromotory pro aerospace

   Cílem tématu je vývoj konstrukce elektromotoru za pomocí strukturovaného magnetického obvodu vyrobeného metodou 3D kovového tisku. Předpokládá se, že vhodná konstrukce strukturovaného magnetického obvodu by měla zvýšit účinnost elektromotoru, snížit jeho hmotnost a zároveň zlepšit chlazení. Konstrukce magnetického obvodu bude založena na patentované technologii odboru Technické Diagnostiky (EP3373311).

   Školitel: Kubík Michal, doc. Ing., Ph.D.

5. Hybridní fyzikálně-datové modelování vysokootáčkových strojů s aplikací na konstrukční optimalizaci

   Disertační práce je zaměřena na vytvoření obecného rámce pro modelování rotačních strojů (turbodmychadel, elektromotorů apod.), který systematicky propojí klasickou mechaniku s moderními datově orientovanými metodami a nástroji umělé inteligence.

   Záměrem je rozšířit tradiční přístup založený na přímém numerickém řešení pohybových rovnic o metodologii, která umožní fyzikálně konzistentní integraci datově identifikovaných členů do struktury dynamického modelu. Práce bude vycházet z formulace pohybových rovnic a zapojení aproximačních nástrojů založených na strojovém učení.

   Současně bude rozvíjena metodika redukce řádu modelu a identifikace parametrů s využitím fyzikálně informovaných neuronových sítí a pravděpodobnostních přístupů tak, aby výsledné modely byly použitelné v návrhovém a optimalizačním procesu. Navržený rámec bude ověřen na vybraném technickém systému v přímé spolupráci s průmyslovou praxí.

   V průběhu studia se předpokládá úzká spolupráce s průmyslovým partnerem a reálné uplatnění výsledků práce. Součástí studia jsou dlouhodobá stáž na světově významném výzkumném pracovišti v zahraničí, pravidelná účast na mezinárodních konferencích v oboru a publikace v odborných časopisech.

   Školitel: Novotný Pavel, prof. Ing., Ph.D.

6. Integrace metod strojového učení do adaptivního řízení průmyslových robotických pracovišť

   Disertační práce se zaměří na vývoj pokročilé architektury řízení průmyslových robotických pracovišť založené na integraci moderních modelů umělé inteligence, zejména multimodálních vision-language a vision-language-action modelů. Cílem je umožnit adaptivní interpretaci vizuálních dat, senzorických vstupů a přirozenojazykových instrukcí a jejich transformaci do formální reprezentace výrobních úloh vykonatelných průmyslovým robotem. Výzkum bude směřovat k propojení datově řízených foundation modelů s klasickými metodami plánování pohybu, řízení a formální verifikace tak, aby bylo dosaženo vyšší míry autonomie při současném zachování bezpečnosti, determinismu a technologických omezení pracoviště.

   Školitel: Hadaš Zdeněk, prof. Ing., Ph.D.

7. Integrace zpětnovazebného učení do návrhu řadicích algoritmů převodových ústrojí

   Cílem práce je navrhnout metodiku, jak do vývoje řadicích algoritmů pro převodová ústrojí (AT/DCT/AMT, případně eAxle s vícestupňovou převodovkou) integrovat zpětnovazebné učení tak, aby řazení adaptivně reagovalo na styl jízdy, zatížení, profil trasy a degradaci komponent. Práce propojí modelově řízený návrh (MPC/DP, pravidlové logiky) se zpětnovazebnými metodami učení (reinforcement learning, offline RL, safe learning) a ověří výsledky v prostředí digitálního dvojčete (simulace powertrainu a podélné dynamiky) a na experimentálních datech.

   Školitel: Štětina Josef, prof. Ing., Ph.D.

8. Inteligentní algoritmy v autonomních vozidlech

   Téma disertační práce se zaměřuje na výzkum a rozšíření pokročilých algoritmů pro vnímání autonomních vozidel s důrazem na provoz v nepříznivých povětrnostních podmínkách (déšť, sníh, mlha, nízká viditelnost). Výzkum bude orientován na návrh metod založených na umělé inteligenci, zejména hlubokém učení a více senzorové fúzi dat (kamera, radar, LiDAR), s cílem zvýšit robustnost a spolehlivost vnímání okolního prostředí. Klíčovým cílem je zlepšení detekce a klasifikace objektů, lokalizace a predikce chování účastníků silničního provozu v situacích, kde dochází ke zhoršení kvality senzorických dat. Systém by byl postaven na produktech k tomu určených a testován v provozu a v pokročilém simulačním prostředí.

   Školitel: Kučera Pavel, doc. Ing., Ph.D.

9. Kalibrace a ověření CFD modelů eroze částicemi v zakřivených průtočných geometriích

   Cílem dizertační práce je vyvinout a ověřit numerický (CFD) postup pro predikci eroze způsobené pevnými částicemi v proudění se zakřivenými stěnami a technicky relevantními tvary (typu lopatkový kanál čerapdla nebo turbíny). Student bude pracovat s vícefázovým modelováním (Euler–Lagrange/DPM), včetně volby vhodných okrajových podmínek, turbulence a interakce částic se stěnou. Důležitou částí bude kalibrace parametrů erozních modelů (např. Finnie/Tabakoff) vůči experimentálním datům a jejich citlivostní analýza. Součástí bude vyhodnocení nejistot a stanovení mezí použitelnosti pro různé materiály, velikosti a koncentrace částic i provozní režimy. Výstupem budou validované výpočetní postupy a doporučení pro přenos výsledků z laboratorních konfigurací na složitější reálné geometrie (např. lopatkové kanály turbín a čerpadel).
   Práce bude vznikat v rámci mezinárodního projektu GAČR ve spolupráci s Univerzitou v Ljubljani (Slovinsko), Práce bude vznikat v rámci mezinárodního projektu GAČR ve spolupráci s Univerzitou v Ljubljani (Slovinsko), to umožní realizaci stáže, výjezdy na konference atd.

   Školitel: Rudolf Pavel, doc. Ing., Ph.D.

10. Kavitační eroze dílů palivových čerpadel: zrychlené zkoušky, kvantifikace poškození a ověřený model opotřebení

    Cílem práce je experimentálně kvantifikovat kavitační poškození vybraných dílů čerpadla a navrhnout postup, jak z urychlených testů spolehlivě odvodit riziko eroze v reálném provozu. Student se bude věnovat návrhu a vyhodnocení experimentů (včetně instrumentace), detailnímu měření a popisu poškozených povrchů a tvorbě srovnatelných map eroze. Na základě dat bude sestaven a ověřen model kavitační eroze použitelný pro hodnocení konstrukčních variant a provozních režimů. Praktickým přesahem může být i propojení s diagnostikou: hledání vazeb mezi mírou kavitace/eroze a měřitelnými signály z testů (např. vibroakustika) pro včasnou detekci kavitace během zkoušek.

    Školitel: Rudolf Pavel, doc. Ing., Ph.D.

11. Multidisciplinární návrh a optimalizace malých vrtulí pro bezpilotní prostředky

    Téma doktorského studia je zaměřeno na problematiku malých leteckých vrtulí pro bezpilotní prostředky. Dynamický růst trhu s bezpilotními systémy přináší zvýšené nároky na jejich udržitelnost, což se mimo jiné promítá do požadavků na vyšší energetickou účinnost pohonných jednotek, zejména vrtulí. Současně dochází k postupné integraci bezpilotních prostředků do běžného leteckého provozu, včetně operací v blízkosti obydlených oblastí, což vyvolává zvýšené požadavky na snižování hlukové zátěže.

    Dizertační práce bude aplikovat metodiku multidisciplinárního návrhu a optimalizace (MDO) s cílem posunout současné hranice návrhu malých vrtulí prostřednictvím integrovaného aerodynamického, akustického a konstrukčního přístupu. Výstupem bude návrhový rámec umožňující systematickou optimalizaci vrtulí s ohledem na účinnost, hlučnost a provozní omezení.

    Školitel: Zikmund Pavel, doc. Ing., Ph.D.

12. Návrh dekompozičních strategií pro efektivní řešení složitých dopravních úloh

    Disertační práce se zaměří na dekompozici složitých úloh řešených pomocí heuristických algoritmů, přičemž zvláštní pozornost bude věnována dopravním úlohám řešeným na Ústavu procesního inženýrství. V rámci práce bude provedena analýza klíčových charakteristik těchto složitých úloh a jejich vlivu na výpočetní náročnost. Důraz bude kladen na pochopení struktury úloh a identifikaci částí, které jsou vhodné pro rozklad na menší a lépe řešitelné podúlohy. Na základě této analýzy bude navržena a vyvinuta metodika dekompozičního přístupu, která umožní efektivnější řešení těchto úloh. Tento přístup bude navržen s ohledem na specifika dopravních úloh, včetně jejich dynamické povahy, vzájemných závislostí mezi jednotlivými částmi úloh a požadavku na rychlé rozhodování. Součástí práce bude také návrh a implementace algoritmů s využitím paralelního zpracování, což umožní efektivní využití dostupných výpočetních zdrojů. Implementace bude přizpůsobena konkrétním požadavkům jednotlivých úloh, přičemž cílem bude optimalizace jak z hlediska přesnosti výsledků, tak i z hlediska výpočetního času. Výsledky této disertační práce přispějí k rozvoji nových metod pro řešení složitých dopravních úloh a podpoří efektivnější integraci heuristických algoritmů v praktických aplikacích.

    Školitel: Šomplák Radovan, doc. Ing., Ph.D.

13. Nevýfukové emise motorových vozidel

    Vaše disertační práce se bude zabývat aktuálním a důležitým tématem, které má přímý dopad na životní prostředí a veřejné zdraví. Emise z pneumatik a brzdových systémů představují významný zdroj znečištění, který je často opomíjen vedle tradičních emisí z výfukových systémů motorových vozidel. Tyto částice mohou mít různou velikost a chemické složení, což ztěžuje jejich monitorování a regulaci. Hlavním úkloem bude vývoj predikčních modelů pro uvolňování těchto částic.

    Školitel: Štětina Josef, prof. Ing., Ph.D.

14. Numerické modelování proudění a kavitace v palivových odstředivých čerpadlech a návrh hydraulických úprav

    Práce se zaměří na vytvoření a ověření CFD postupů pro predikci kavitace v reálné geometrii palivového čerpadla, včetně výběru vhodného vícefázového přístupu, turbulence a okrajových podmínek. Student bude porovnávat simulace s experimentálními daty z výkonnostních a životnostních zkoušek a postupně model zpřesňovat tak, aby byl použitelný pro návrh změn hydrauliky. Výstupem budou doporučení, které konstrukční zásahy nejúčinněji omezují kavitaci při zachování požadovaného výkonu a účinnosti. Dizertace bude probíhat v rámci projeku aplikovaného výzkumu s průmyslovým partnerem.

    Školitel: Rudolf Pavel, doc. Ing., Ph.D.

15. Optimalizace CO2 systému klimatizace a tepelného čerpadla s využitím systémového modelu

    Postavit a využít model CO2 systému jako platformu pro "virtuální prototypování" a optimalizaci. Návrh optimalizace komponent specificky pro CO2 systémy, kvantifikace přínosu těchto vylepšení na úrovni celého systému. Možnost zobecnit poznatky a vytvoření plného digitálního dvojčete CO2 systému. Interní výměník tepla: Detailní analýza vlivu IHX na výkonnost systému v různých provozních režimech. Optimalizace jeho velikosti a návrhu pomocí modelu. Kompresor a expanzní ventil: Modelování interakce těchto komponent a jejich vlivu na výkon a COP. Jak se projeví například jiný typ kompresoru nebo jiná charakteristika expanzního ventilu.

    Školitel: Štětina Josef, prof. Ing., Ph.D.

16. Optimalizace chování hybridních pohonů

    Cílem disertační práce je navrhnout a experimentálně ověřit metodiku pro optimalizaci chování hybridních pohonů (full-hybrid ) se zaměřením na řízení toku energie, volbu provozních režimů a kalibraci řídicích strategií tak, aby bylo dosaženo minimální spotřeby a emisí při zachování jízdního komfortu, dynamiky a dlouhodobé životnosti baterie. Práce bude vycházet z vytvoření a zpřesnění víceúrovňových simulačních modelů pohonu a vozidla (např. 1D/0D modely motoru, elektromotoru, převodovky a baterie a jejich integrace do modelu podélné dynamiky), z analýzy reálných jízdních dat a z implementace pokročilých optimalizačních přístupů (např. vícekriteriální optimalizace, prediktivní řízení, případně strojové učení) pro návrh robustních strategií v různých jízdních scénářích a teplotních podmínkách. Součástí řešení bude validace modelů a strategií na zkušebních měřeních  a návrh doporučení pro aplikaci v praxi včetně kvantifikace přínosů a citlivostních analýz; výstupy budou tvořit publikované výsledky, ověřená metodika, parametrizované modely a sada testovacích scénářů pro opakovatelné hodnocení hybridních strategií.

    Školitel: Štětina Josef, prof. Ing., Ph.D.

17. Robustní a efektivní detekce malých objektů v obrazových datech s ohledem na praktické nasazení

    Cílem disertační práce je návrh a vývoj nových přístupů k detekci objektů v obraze, které tvoří pouze malou část celkové plochy snímku. Práce se zaměří na hledání metod, jež umožní spolehlivou identifikaci těchto objektů i v náročných podmínkách, kde tradiční postupy selhávají. Výzkum bude zahrnovat analýzu existujících metod, identifikaci jejich omezení a návrh nových řešení vedoucích ke zvýšení přesnosti, robustnosti a efektivity detekce. Důraz bude rovněž kladen na posouzení výpočetní náročnosti a inferenčního času s ohledem na praktické nasazení. Součástí práce bude také experimentální ověření navržených přístupů a jejich zhodnocení z hlediska použitelnosti v reálných aplikacích.

    Školitel: Škrabánek Pavel, doc. Ing., Ph.D.

18. Smart systém odpružení pro armádní vozidla

    Cílem dizertační práce je vyvinout elektronicky řízený systém odpružení využívající magnetoreologickou technologii pro armádní vozidla. V rámci práce bude navržen systém řízení a provedeno experimentální ověření na vozidle v reálných provozních podmínkách. Výzkum je zaměřen na zvýšení průjezdnosti terénem, zlepšení jízdní stability a na stabilizaci vozidla při střelbě.

    Školitel: Kubík Michal, doc. Ing., Ph.D.

19. Softwarově definované vozidlo

    Disertační práce se zaměřuje na pokročilé modelování softwarově definovaných vozidel (SDV) s důrazem na integraci multifyzikálních simulačních přístupů v prostředí 0D, 1D a 3D modelování. Cílem je vytvořit digitální dvojče vozidla, které umožní detailní analýzu dynamiky, energetické účinnosti a provozních charakteristik v reálném čase. Díky využití pokročilých algoritmů, strojového učení a simulací v prostředí cloud computingu lze optimalizovat klíčové aspekty výkonu, bezpečnosti a životnosti vozidla. Tento přístup reflektuje současné trendy v automobilovém průmyslu, kde softwarově definovaná architektura hraje klíčovou roli v transformaci vozidel směrem k vyšší autonomii, konektivitě a efektivitě.

    Školitel: Štětina Josef, prof. Ing., Ph.D.

20. Udržitelné strojové vidění

    Disertační práce se zaměří na zkoumání možností zvýšení udržitelnosti v oblasti strojového vidění. Problematika udržitelnosti ve strojovém vidění pokrývá optimalizaci procesů sběru, přenosu a zpracování obrazových dat s cílem snížení energetické a materiálové náročnosti. Přesné zaměření disertační práce vyplyne z analýzy současného stavu poznání, který student vypracuje. Preferován bude směr s největším výzkumným a aplikačním potenciálem.

    Školitel: Škrabánek Pavel, doc. Ing., Ph.D.

21. Udržitelný návrh bezpilotních prostředků

    Téma doktorského studia je zaměřeno na návrh bezpilotního prostředku s ohledem na aktuální požadavky Evropské unie v oblasti udržitelnosti a uhlíkové neutrality. V dizertační práci bude využita metodika Life Cycle Assessment k posouzení vlivu konstrukčního návrhu i provozu těchto prostředků na životní prostředí. Práce bude směřovat k podpoře budoucí standardizace bezpilotních prostředků tím, že navrhne soubor doporučení pro jejich standardizaci a kvantifikuje jejich dopad na životní prostředí.

    Školitel: Zikmund Pavel, doc. Ing., Ph.D.

22. Umělá inteligence v elektromobilech

    Téma disertační práce se zaměřuje na aplikaci metod umělé inteligence v oblasti vývoje řízení hnacího traktu elektromobilů, a to jak z pohledu jízdní dynamiky, tak z pohledu energetického managementu včetně termomanagementu. Výzkum bude orientován na návrh a implementaci pokročilých algoritmů založených na strojovém učení a adaptivním řízení za účelem optimalizace distribuce točivého momentu, řízení trakce, rekuperace energie a celkovému inteligentnímu řízení toku energie včetně termomanagementu. Navržené metody budou implementovány na experimentální nebo produkčně orientované platformě a ověřeny pomocí simulačních modelů a provozních testů.

    Školitel: Kučera Pavel, doc. Ing., Ph.D.

23. Uzavřená regulační smyčka řízení robotu využívající strojové učení na základě 3D dat

    Robotická manipulace v reálných prostředích vyžaduje průběžnou adaptaci na variabilitu geometrie objektů, jejich polohy a průběhu technologických procesů. Tradiční robotické systémy jsou založeny na předem naprogramovaných trajektoriích, přesné kalibraci a ručně navržených metodách zpracování senzorických dat, což omezuje jejich robustnost a schopnost zobecnění napříč úlohami, jako je uchopování, montáž nebo procesy spojování materiálů.

    Práce se zaměřuje na uzavřenou regulační smyčku řízení robotu využívající strojové učení na základě 3D dat, ve které jsou data z RGB-D senzorů využita k učení úlohově relevantních reprezentací scény přímo ovlivňujících řízení a adaptaci pohybu robotu. Tento přístup integruje vnímání a řízení do jednotného rámce, kde jsou 3D senzorická data využívána jako zdroj vizuální zpětné vazby umožňující online korekci trajektorií a robotických dovedností.

    Je umožněn odhad odchylek, nejistot a afordancí na základě prostorových dat a jejich využití pro adaptivní řízení robotu v reálném čase. Práce se bude věnovat nejenom manipulačním úlohám, ale i precizním technologickým procesům, jako je pájení nebo svařování, dále také úlohám typu uchopování objektů.

    Budou prozkoumány metody řízeného učení, samoučení a posilovaného učení na reálných i simulovaných datech, které umožňují škálovatelné trénování bez nutnosti rozsáhlé manuální anotace. Integrací strojového učení založeného na 3D datech s uzavřeným řízením robotu si tato práce klade za cíl zvýšit robustnost, flexibilitu a autonomii robotické manipulace v reálných průmyslových aplikacích.

    Školitel: Škrabánek Pavel, doc. Ing., Ph.D.

24. Vliv struktury obtékaného povrchu na vlastnosti mezní vrstvy, iniciaci kavitace a kavitační erozi

    Cílem dizertační práce je prozkoumat vliv různě tvarovaných a různě rozmístěných struktur na povrchu hydraulického profilu na jeho hydraulické a kavitační charakteristiky. Práce bude probíhat nejdříve s využitím výpočtových simulací založených na hybridních přístupech k modelování turbulence a následně bude provedena experimentální validace v kavitačním tunelu odboru fluidního inženýrství. Aplikaci lze nalézt u lopatek hydraulických strojů nebo na funkčních površích různých hydraulických zařízení (např. ventily).

    Školitel: Rudolf Pavel, doc. Ing., Ph.D.

25. Výzkum a vývoj vysokootáčkových valivých ložisek pro extrémní provozní podmínky

    Cílem práce je realizovat experimentální platformu a vlastní výzkum vysokootáčkových valivých ložisek při extrémních frekvencích otáčení a nestandardních mazacích režimech. Disertace se zaměří na fyzikální mechanismy mazání při vysokých frekvencích otáčení, včetně režimu mazání palivem nebo minimálního mazání, a na jejich vliv na teplotu, stabilitu a životnost ložiska. Výstupem budou nové konstrukční a tribologické principy využitelné např. v pohonných jednotkách bezpilotních letadel či v jiných extrémních aplikacích.

    Školitel: Omasta Milan, doc. Ing., Ph.D.

26. Výzkum konstrukčních a procesních vlastností TPMS struktur

    TPMS, tedy trojnásobně periodický minimální povrch (z anglického Triply Periodic Minimal Surface) je v technické praxi zavedené obecné označení pro specifické skupiny aditivně vyráběných aproximací povrchově symetrických struktur. Tyto (v současnosti pouze aditivně vyrobitelné) specifické povrchové struktury využívají symetrie inspirované krystalografickými skupinami (například kubickou, tetragonální, romboedrickou a dalšími) a nacházejí aktuálně široké uplatnění nejen v umění, ale i v řadě progresivních technických disciplín (jako například v oblasti modelování kostních náhrad, architektuře, průmyslovém designu či v konstrukci strojních zařízení). V oblasti procesních technologií se nabízí využití TPMS struktur v široké škále moderních zařízení pro přenos tepla anebo hmoty. Problémem je však nedostatečná znalost zásadních procesních vlastností (typicky tepelně-hydraulických vlastností) moderních TPMS struktur v souvislosti s omezenými možnostmi jejich vyrobitelnosti (3 D kovovým či plastovým tiskem) a konstrukčního provedení (tj. například drsností, tloušťkou a zakřivením povrchů) a také jejich modelování, resp. výpočtové predikce jejich procesního chování. Zcela neprozkoumanou oblastí z tohoto pohledu je pak využití gradientních TMPS struktur, u nichž se mění relativní hustota struktury v rámci jednoho dílu. Cílem disertační práce je tedy experimentální výzkum a výpočtové modelování zásadních konstrukčních a procesních vlastností vybraných perspektivních TPMS struktur, vyrobitelných 3 D kovovým či plastovým tiskem. Téma je součástí aktuálně řešeného projektu OP JAK.

    Školitel: Jegla Zdeněk, prof. Ing., Ph.D.

27. 4D tisk magneticky aktivních elastomerů

    V současné době probíhá intenzivní výzkum a vývoj v oblasti magneticky aktivních elastomerů či hydrogelů, které je možné vyrobit za pomocí tzv. 4D tisku. 4D tisk je nová a zcela unikátní technologie, která umožní tisknout dynamické 3D struktury schopné měnit svůj tvar v průběhu času. Cílem tohoto tématu je vývoj zařízení a metodiky 4D tisku magneticky aktivních elastomerů a hydrogelů. Součástí práce bude i aplikace této technologie na problematiku mikro robotiky.

    Školitel: Kubík Michal, doc. Ing., Ph.D.