Chytré technologie a materiály v mechatronice (FSI-RAE-A)

Akademický rok 2025/2026

Garant:	doc. Ing. Zdeněk Hadaš, Ph.D.
Garantující pracoviště:	ÚMTMB	všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky:	angličtina
Cíle předmětu:

Výstupy studia a kompetence:

Prerekvizity:

Obsah předmětu (anotace):
Předmět seznamuje studenty s moderními technologiemi a materiály, především alternativními možnostmi napájení moderních bezdrátových aplikací a využití těchto systémů a materiálů v konceptu Průmyslu 4.0. V rámci předmětu se studenti seznámí se základními principy a alternativami napájení a snímaní s využitím projevů okolní energie (Energy Harvesting). Jako energy harvesting zdroje jsou představeny solární, termoelektrické a elektromechanické generátory. Podstatná část předmětu se věnuje tzv. SMART materiálům, metamateriálům a jejich technickým aplikacím. Hlavní náplní předmětu je studium efektivní elektromechanické přeměny mechanické energie vibrací, rázů, deformace a lidského chování s využitím simulačního modelování „Energy Harvesting“ systémů.
Metody vyučování:

Způsob a kritéria hodnocení:

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:

Typ (způsob) výuky:
Přednáška	13 × 1 hod.	nepovinná
Laboratorní cvičení	13 × 2 hod.	povinná
Osnova:
Přednáška	1. Průmysl 4.0 a chytré technologie 2. Představení aplikací internetu věcí a „Energy Harvesting“ technologií 3. Fotovoltaické články 4. Termoelektrické generátory 5. Elektromechanická přeměna – základní principy 6. Elektromechanická přeměna – energetická analýza generování energie z vibrací 7. Energy harvesting generátor jako mechatronická soustava 8. Elektromagnetické zdroje energie 9. Chytré materiály a piezoelektrické zdroje energie 10. Chování piezoelektrických materiálů v technických soustavách 11. Akumulace energie, Elektronika - Power management 12. Využití "energy harvesting" technologií v technické praxi 13. MEMS

Laboratorní cvičení	1. Energetická analýza autonomní mechatronické soustavy 2. Modely solárních článků a termogenerátorů 3. Model termoelektrického modulu 4. Měření a analýza vibrací strojů z pohledu energy harvesting 5. Mechanická energie jako autonomní zdroj 6. Modely elektromagnetické přeměny 7. Modelování magnetického pole permanentních magnetů 8. Simulační model komplexního elektromagnetického generátoru 9. Měření energy harvesting generátoru 10. Modelování piezoelektrických elementů a základní analýzy 11. Modelování piezo-generátoru 12. Model výkonové elektroniky 13. Prezentace závěrečných prací studentů

Literatura - základní:
1. Shashank Priya, Daniel J. Inman: Energy Harvesting Technologies, Springer US, 2009
2. Olfa Kanoun: Energy Harvesting for Wireless Sensor Networks: Technology, Components and System Design, De Gruyter Oldenbourg, 2018.
3. A. K. Batra, Almuatasim Alomari: Power Harvesting Via Smart Materials, SPIE 2017.
4. Fiala, P., Kadlecová, E.: Modelování elektromagnetických polí, FEKT VUT v Brně, 2005.
5. Grepl, R.: Modelování mechatronických systémů v Matlab/SimMechanics, BEN, 2007.
Literatura - doporučená:
1. Tom J. Kaźmierski (Editor), Steve Beeby (Editor): Energy Harvesting Systems: Principles, Modeling and Applications, Springer, 2011.
2. Mukherjee, S., et al.: AmIware Hardware Technology Drivers of Ambient Intelligence, Philips Research Book Series Vol. 5, Springer Netherlands, 2006.
3. Adams, Thomas M., Layton, Richard A.: Introductory MEMS Fabrication and Applications, 2010.

Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program	Forma	Obor	Spec.	Typ ukončení	Kredity	Povinnost	St.	Roč.	Semestr
BPC-EMU	prezenční studium	--- bez specializace	--	kl	5	Povinně volitelný	1	3	Z
N-IMB-P	prezenční studium	IME Inženýrská mechanika	--	kl	5	Povinně volitelný	2	2	Z
N-IMB-P	prezenční studium	BIO Biomechanika	--	kl	5	Povinně volitelný	2	2	Z
N-MET-P	prezenční studium	--- bez specializace	--	kl	5	Povinně volitelný	2	2	Z
N-AIŘ-P	prezenční studium	--- bez specializace	--	kl	5	Volitelný	2	2	Z
N-ENG-Z	příjezd na krátkodobý studijní pobyt	--- bez specializace	--	kl	5	Doporučený kurs	2	1	Z