Student projects

Siin on mõned tegemised, mide meie uurimisgrupi juures on võimalik teha. Tegemist pole lõpliku nimekirjaga ning head tegijad on alati oodatud huvitavate ideedega. Kõikidest teemadest on võimalik edasi minna kuni PhD kaitsmiseni. Tegijad, kes teevad oma töö hindele A, saavad ka väärilise töötasu. Huvi korral võta ühendust. Mõnede teemade kirjeldused on inglise keeles. Nende teemade juhendajateks on külalisteadlased ja -õppejõud.

Eksperimentaalne materjaliteadus

Süsinikelektroodidega polümeersed täiturid

Kunstlihaseid ehk elektroaktiivseid polümeerseid komposiitmaterjale on väga palju erinevaid. Meie tegeleme madalpingel töötavate ioonsete materjalidega, millel on mitmed eelised kasutamiseks mikroseadmetes ja meditsiinis. Hetkel on uurimisel kaks suunda. Esimese eesmärk on arendada kunstlihasetes kasutatavaid ioonvedelik-süsinik-polümeer komposiite, kasutades selleks erinevaid süsinikke— süsinikaerogeeli, karbiidset süsinikku, süsiniknanotorusid jpt. Teine suund keskendub uute kunstlihase valmistamise tehnoloogiate rakendamisele. Töö eesmärgiks on valmistada erinevad aktuaator-sensormaterjalid, uurida nende valmistamise võimalusi ja nende omadusi.

Kunstlihased kosmoserakendustes

Meie poolt valmistatavad materjalid on kerged ning juhitavad madalate elektripingetega. Seetõttu pakuvad nad huvi kosmosetehnoloogia seadmete valmistajatele. Töö eesmärgiks on uurida kiirguse, temperatuuri jpt kosmoses materjalidele mõjuvate kahjustavate toimete mõju.

Juhtivpolümeeridel põhinevate mitmekihiliste kunstlihaste valmistamine ja iseloomustamine

Kunstlihased, sensorid ja energiahõiveseadmed on elektritjuhtivate orgaaniliste polümeeride uudsemateks ja põnevamateks arengusuundadeks. Neid loodetakse kasutada meditsiinis, robootikas, kosmose- ja militaartööstuses. Enne laiaulatuslikku kasutuselevõttu on siiski vaja veel teha hulk arendustööd. Mitmekihilise disain loob eeldused juhtivpolümeerse materjali paremaks kontrollimiseks ning tema omaduste parandamiseks. TÜ IMS laboris on välja töötatud uudsed sünteesimeetodid metallivabade kunstlihaste valmistamiseks. Senistel lihtsa ühekihilise struktuuriga materjalidel on mitmeid puudusi (juhtuvuse langus, tundlikus väliskeskkonna mõjudele). Aktuatsiooni tekitavale polümeerikihile vastupidise ioonliikuvusega kihtide lisamine loob eelduse neid puudusi vältida.

Design of actuator performance

(EAP development, technology), Master or bachelor student The focus of actuator research mainly based on actuator preparation in view of new devices. Carbide derived carbon materials is applied as actuator and conductive material to deposit conducting polymer on it. The interaction between these materials are object of the actuator studies with main goal to optimize actuator strain and stress. Improvement of actuator devices over additional chemical modification (hydrophobic or hydrophilic coatings) are included in the new design of actuator performance.

Flexible autofocus fluid lens device development for application at invisible shirt technology

IT, Technology andmaterial scientist, PhD student or 1 Master student Autofocus fluid lens device based on a formed interface between oil and water forming a lens, which change their form (concave or convex) under applied electric field. A new design based on conducting polymer actuators and modification thereof, changing the interface between oil and electrolyte over membrane actuation, which required less energy for application in portable devices (cell phone, laptops). The device was constructed for testing the membrane actuator. To apply different EAP actuators on it and minimize the device, different work need to be done in installing electronic control and testing actuator membranes. Flexible fluid lens is the next step to integrate it in smart shirt technology obtaining invisible shirts (optical effect).

Scanning ionic conductance microscopy (SICM)

1 PhD or 2 master/bachelor students, IT, physics, material science, technology SICM is a new instrument to measure ion movement on surface of conductive material. Double micro pipettes filled with electrolyte connecting the conductive sample and current in nano and pico level are possible to obtain. We are looking for students to make the SICM instrument applicable for actuator measurements to obtain more information of charging/discharging mechanism. With implementing electrochemical method on SICM we also want to establish micro-polymerization of conducting polymers on new smart devices. The main part for IT students is to help us to get the SICM instrument in operation mode. For a student in material science, chemistry or physics we want to investigate in situ actuation modes of actuator sample to get more information how ions trnsport inside of the electro active polymers.

Nanobubble formation mini device construction

Technology, Surface science, PhD or Master or Bachelor student Nanobubbles (oxygen or ozone) in aqueous solution can be obtained over bursting of micro-bubbles and the goal of this project is to obtain such device which can be deducted between a water stream. The application of this device is focus on cleaning purpose of solar cells which is still a not solved topic in the market. The harvest of energy in solar cells decrease after 5 years in the range between 20-40 percent of unclean solar panels (dust and dirt). To find a simple not environmental damaging method is one of the reason applying just water and air in Nanobubble formation and cleaning functionality. The project focus on future collaboration with solar-companies, cleaning and fumigations purpose.

Süsinikelektroodidega täiturmaterjali tööstusliku tootmise ettevalmistamine

Projekti sisuks on välja töötada materjal ja metoodika kuidas valmistada süsinikelektroodidega täitureid tööstuslikke protsesse kasutades. Töö laiem eesmärk on selliste materjalide masstootmine.

Arvutieksperimendid ja materjalide simuleerimine

Materjalidefektide simuleerimine kõrgsageduslikes elektriväljades

Nutikas tudeng, kes sa tunned huvi tänapäeva tippteaduse vastu ning soovid oma lõputööd teha CERN-iga seotud teemal ning tegutsedes CERN-is! Võta ühendust ning osale uue CERN-is baseeruva kiirendi väljatöötamisel! (Doktoritöö võimalus!)

Kompaktne lineaarpõrguti (CLIC) on CERN-is arendatav uue põlvkonna lineaarkiirendi, kus osakeste kiirendamine toimub sirgjoonelistel trajektooridel. Planeeritav seade on 50 km pikk ning sellega jõutakse energiateni 0.5 TeV - 5 TeV. Saavutamaks sellist energiat, kasutatakse kiirendavat elektrivälja, mis ulatub 100-150 MV/m. Sellistes kõrgetes elektriväljades avaldub olulise probleemina aga sage elektriliste läbilöökide tekkimine kiirendi elektroodidel.

Läbilöögid avalduvad vaakumkaartena (kaarlahendus vaakumis), ning üldiselt eeldatakse, et vaakumkaar algab elektrivälja võimendavate nanoskaalas olevatelt nõelasarnastelt pinnadefektidelt, nende pinnadefektide tekkemehhanism on ebaselge. Elektriliste läbilöökide kahandamine alla kriitilise piiri on keskse tähtsusega probleemiks CLIC-i ehitamisel!

Üks lubavamaid meetodeid kiirendi struktuuri parandamiseks on uute materjalide leidmine, mis suudavad taluda kõrgeid elektrivälju ning kiireid elektriväljade muutusi. Võtmeprobleemiks uute materjalide leidmisel on arusaamine füüsikalistest protsessidest, mis toimuvad materjalis läbilöögi eel ning ajal. Uurimustöös kasutatakse erinevaid arvutusmeetodeid, nagu molekulaardünaamika, lõplike elementide meetod ja kineetiline Monte-Carlo, selgitamaks elektriliste läbilöökideni viivate pinnadefektide tekkepõhjuseid. Töös vajalike aruvutisimulatsioonide läbiviimine tähendab, et suures plaanis kasutatakse nn. „multiscale“ simulatsioone, millega kaetakse materjalide simuleerimine alates atomistlikust skaalast kuni makroskaalani.

Lineaarkiirendi rakendusvaldkondadeks on näiteks standardmudeli järgne füüsika (physics beyond the standard model), Higgsi bosoni täppismõõtmised ning meditsiinilised valdkonnad, nagu näiteks vähiravi.

Kunstlihaste materjalide uurimine erinevate arvutisimulatsioonimeetodite abil

• Tegemist on materjaliga, mida välise elektriväljaga on võimalik panna kuju muutma: painduma, punduma, kokku tõmbuma - nagu teeb reaalne lihas
• kunstlihase materjal võib ka reageerida välisele mehaanilisele kujumuutusele elektrilise signaaliga
• kunstlihas tegutseb hääletult, olles ise mõõtmetelt väga väike
• kunstlihase materjalidena uuritakse selliseid "hitte" nagu grafeen ja ioonvedelik
• arvutisimulatsioonid viivad sind materjali "sisse", võimaldades näha seda, mis katses jääb varju, anda infot toimuvate protsesside kohta ja näpunäiteid materjalide parendamiseks
• tahad teda, kuidas liigutab 2 cm pikkune riba kunstlihast? võta lõplike lementide meetod ja sa näed ära pinged ja deformatsioonid kujumuutmisel
• tahad teada, kuidas elektroodide kuju muutmine mõjutab liitiumioonaku mahtuvust - seda, kui kaua sinu elektriauto mööda Tartu-Tallinna maanteed suudaks kihutada? võta lõplike elementide meetod ja sa saad välja arvutada aku tühjenemise kiiruse sinu elektriauto toitmisel
• tahad teada, kuidas liiguvad ja mõjutavad üksteist aatomid ja molekulid kunstlihases ja liitiumioonaku elektroodides ning elektrolüüdis? võta molekulaardünaamiline simulatsioon ja sa saad siseneda maailma, mis on 10000 korda väiksem sinu juuksekarva läbimõõdust
• tahad virtuaalselt istuda iga aatomi peal ja näha, kuidas ühe aatomi elektronpilv lööb teise oma segamini? võta kvantkeemiline molekulaardünaamika ja sinu sõit lainefunktsioonide harjadel on pöörasem kui Ristna neemel Katja ajal.

Liitium-ioon akude arhitektuuri optimeerimine arvutisimulatsioonide abil

Kaasaskantav mikroakutoide on oluliseks faktoriks paljudes arenevates tehnoloogiasuundades, kuna mikroelektroonika mõõtmete vähenemine on jätnud kaugele seljataha väikesemõõduliste vooluallikate arengu. Sobivate kaasaskantavate vooluallikate vähene energiamahtuvus on saamas takistuseks mitmete tehnoloogiasuundade nagu kaasaskantavate arvutusseadmete (Weareable Computing Technology e. WCT), mikroelektromehaaniliste seadmete (MEMS), biomeditsiiniliste mikromasinate arengus. Üheks võtmeprobleemiks selliste seadmete edukaks toimimiseks on nende varustamine vooluallikatega, mis ühelt küljelt tagavad seadme piisava energiahulgaga varustamise ning teiselt küljelt, on võimalikult väikesemõõduised ning kergekaalulised. Sellise konfiguratsiooni juures tulevad ilmsiks olemasolevate, olemuselt kahemõõtmeliste (2D) liitium-ioonakude puudused – nii väikeste ruum- ja pindalade puhul ei ole võimalik saavutada piisavaid energiatihedusi. Seda probleemi võimaldab lahendada 3D mikroakude (MB) kasutusele võtmine. Liitiumioonakude arhitektuuri optimeerimise eesmärgiks on valmistada töötav 3D-MB, mille energiatihedus ning mahtuvus on vähemalt suurusjärgu võrra suuremad praegu kasutusel olevate akude omadest. Toimiva 3D-MB välja töötamiseks arendatakse ja uuritakse erinevaid mikroaku arhitektuure, neist sobiva väljavalimist ning optimeerimist lihtsustavad oluliselt teoreetilised, arvutisimulatsioonidega läbi viidavad uuringud, mis võimaldavad testida erinevaid 3D-MB arhitektuure, lahendada optimeerimisülesandeid elektroodide optimaalse geomeetria leidmiseks; optimeerida elektroodi pinda; uurida terve aku käitumist laadimisel-tühjakslaadimisel; optimeerida sobivaid mikroaku arhitektuure. Meetodid makrotasandis, mida selliste uuringute läbiviimiseks kasutatakse on lõplike elementide meetod (LEM) ning mikrotasandil molekulaardünaamilise simulatsiooni meetod (MD). Simulatsioonide läbiviimiseks kasutatakse LEM-i puhul tarkvarapakette COMSOL Multiphysics ja Elmer ning MD puhul tarkvarapaketti dl_poly.

Aktuaatorid, seadmed ja nende juhtimine

IPMC elektromehhaanilisi omadusi uuriva seadme juhtimine

Töö eesmärgiks on koostada eksperimentaalne seade, mis mõõdab elektroaktiivsete polümeeride elektromehaanilisi omadusi. Materjale kasutatakse kunstlihastena erinevates rakendustes. Töö tulemuseks peab valmima moodul, mis võimaldab seadet juhtuda USB kaudu.

IPMC täitureid kasutava autonoomse seadme konstrueerimine

Eesmärgiks on nn kunstlihaeid kasutavate materjalide abil liikuvate autonoomsete seadmete konstrueerimine ning töö kirjeldamine. Valik ideid: "putukas", ratas, minipurilennuk, mikrohumanoid jne.

Süsinik-polümeermaterjalidest täiturite juhtimine

Töö eesmärgiks on parametriseerida ning uurida materjaliteadlaste poolt laboris loodud uudsete materjalide elektromehaanilisi omadusi. St. vajalike elektromehaaniliste ja füüsikaliskeemiliste mudelite loomine, nende mudelite kirjeldamine ning eksperimentaalsete tulemuste vastu kinnitamine. Töö sobib (erinevates mahtudes) bakalaureus, magistri ja doktoritöödeks. Vajalik on võõrkeele oskus ning soov ja võimalus töötada aegajalt erinevates laborites välismaa ülikoolides.

IPMC/süsinik polümeermaterjalidest energiakogujate uurimine

Töö eesmärgiks on parametriseerida ning uurida materjaliteadlaste poolt laboris loodud uudsete materjalide elektromehaanilisi omadusi eesmärgiga vinkeskkonnas olevate vibratsioonidest saadav energia muundada elektrienergiaks. Töö kujutab endast vajalike elektromehaaniliste ja füüsikaliskeemiliste mudelite loomist, nende mudelite kirjeldamine nin eksperimentaalsete tulemuste vastu kinnitamine. Töö sobib (erinevates mahtudes) bakalaureuse, magistri ja doktoritöödeks. Vajalik on võõrkeele oskus ning soov ja võimalus töötada aegajalt erinevates laborites välismaa ülikoolides.

Lahedad ideed kunstlihaste rakendamiseks

Ilmekas uksekoputi

Teha kunstlihastest ilmekas uksekoputi, vt. http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=-Kee7iyp_3U&list=TLC5Famb33RxE

Fokuseeritava läätsesüsteemi konstrueerimine ja prototüüpimine

Eesmärgiks on ehitada lihtne prototüüp, mis suudab vedeliku rõhuga manipuleerides muuta pehme läätse fooksukaugust. Aktiivseks elemendiks on süsinik-polümeer materjalist valmistatud täitur ehk nn kunstlihas.

Tigu

Ehitada lihtne prototüüp, mis liigub teo põhimõttel.

Signal and Image Processing (Signaali ja Pilditöötluse)

If you are interested in doing any of the following projects as your BSc project or if you would like to get more information please feel free to contact me via sjafari-AT-ut-DOT-ee

Game developing for new generation of smart phones

If you are looking for something cool, extraordinary and possibly want to make money after your project [!] then you may think about this project. For any information about the detail of this project please contact me via email sjafari-AT-ut-DOT-ee

Gesture based Computer Controlling by using Kinect Camera

[Taken]

Kinect is a line of motion sensing input devices. Based around a webcam-style add-on peripheral, it enables users to control and interact with their console/computer without the need for a game controller, through a natural user interface using gestures and spoken commands. This means that one can control a computer by using his/her body movements.

Happy Map

[Taken]

For this project a very good skill of programming on Android platform is required. The users will just check-in the location that they are and can set manually their feeling. The location and the selected feeling will be pointed on Google Map. This data can be used by other users to find out happy places in a town.

TMS320C6713 DSP Board

The TMS320C6713 device composes the floating-point DSP generation in the TMS320C6000™ DSP platform. The C6713 device is based on the high-performance, advanced very-long-instruction-word (VLIW) architecture developed by Texas Instruments (TI), making this DSP an excellent choice for multichannel and multifunction applications. The C6713 has a rich peripheral set that includes two Multichannel Audio Serial Ports (McASPs), two Multichannel Buffered Serial Ports (McBSPs), two Inter-Integrated Circuit (I2C) buses, one dedicated General-Purpose Input/Output (GPIO) module, two general-purpose timers, a host-port interface (HPI), and a glueless external memory interface (EMIF) capable of interfacing to SDRAM, SBSRAM, and asynchronous peripherals.

You can design your own highpass, lowpass, bandpass, and bandstop filter, denoise your input voice signal, add or cancel echo, as well as introduce positive and negative feedback to your voice signal. For any information about the detail of this project please contact me via email sjafari-AT-ut-DOT-ee

RFID based key ring finder

Required hardware: PIC18F4550 (x2), RFID Tx/Rx (up to x5), Buzzer Are you tired of forgetting your keys, your mobile phone, your wallet, and other essential things? Are you worried that someone will steal your stuff and by the time you find out it will be very late? Then this project is just right for you. We will develop a RFID transmitter and receiver where transmitters will be attached to your stuffs such as key ring and the receiver will be attached you such as on your belt. When the receiver stop receiving signal from the receiver, the buzzer will be activated. A receiver can be programmed to control up to 5 transmitters. It is important to pay lots of attentions on the shape and colour of design so that it attract people's attention, i.e. the design should follow the fashion so people would love to have one just because it looks great as well as it will be very helpful. For any information about the detail of this project please contact me via email sjafari-AT-ut-DOT-ee

Bluetooth based wireless Pedometer

Required hardware: ATMega1284 (x2), Bluetooth Rx/Tx, LCD Disp, Accelerometer. There are various existing methods of measuring pace, including step counters, GPS units, and smartphone applications. Pedometers are a common method of tracking physical activity. However, many pedometers are self-contained units that are often out of sight. This wireless pedometer not only records steps, but sends this information wirelessly to a wrist-mounted module. This wrist unit provides users with easily accessible information about the number of steps they’ve taken, their pace, and the timing of their steps. The tracker also calculates and displays the speed at which the user if moving, given an average stride of the user. For any information about the detail of this project please contact me via email sjafari-AT-ut-DOT-ee

3D Modeling and Emotion Recognition of Human Face Avatars

In this project, we try to automatically fit a 3D avatar on human face upon automatic detection of landmarks and using geometric transformations, including scaling, translation and rotation, in order to adjust all the vertices according to the face being investigated. Afterward, the project will proceed by detecting facial expression of the avatar obtained in the foregoing process via conducting an exhaustive literature review on the existing algorithms, or if necessary, devising a new/modified one. For any information about the detail of this project please contact me via email sjafari-AT-ut-DOT-ee

Estimation of Human Body Measurements according to Image Taken by Mobile Phone

Even the most advanced 3D scanners still cannot provide reliable, comprehensive measurement data. More precisely, for any reason, including illumination interferences, etc., the measurements offered by the existing 3D scanners, in the most cases, are neither complete nor accurate. As a result, there is a need to estimate the body measurements based on 2D static visual data obtained by mobile phones, which is also more convenient to implement compared to the 3D laser scanners. There are a variety of ratios and measurement values of human body which are almost the same in all instances. As the final goal of the project, we will exploit the latter list so as to estimate other measurements of the body based on the ones being already provided in the image taken by a mobile phone. For any information about the detail of this project please contact me via email sjafari-AT-ut-DOT-ee

Robotic

Team Philosopher is planning to participate in the upcoming Robocup in the standard platform league. RoboCup is an international robotics competition founded in 1997. The aim is to promote robotics and AI research, by offering a publicly appealing, but formidable challenge [1]. SPL league consists of several competitions which include: 5 vs. 5 soccer, drop-in soccer and technical challenges. League's standard platform this year is Nao robot. Members: Gholamreza Anbarjafari, Viljar Puusepp, Morteza Daneshmand, Siim Schults, Anastasia Bolotnikova, and Rainer Keerdo. Contact: sjafari-AT-ut-DOT-ee

Developing kick for NAOs for Robocup 2015 SPL

Taken

Self-localization and/or automatic colour calibration for Robocup 2015 SPL

Taken

Partneritega seotud teemad

Mehhanoelektriliste andurite uurimine

Töö eesmärgiks on eksperimentaalselt uurida erinevate mehaanilist liigutust elektriliseks muundavate materjalide omadusi. Töö hõlmab eksperimendi konstrueerimist ja arvutijuhitavate mõõtmiste teostamist LabVIEW keskkonnas. Sobib hästi arvutitehnika, füüsika ja materjaliteaduse tudengitele.

Robotmannekeen rõivatööstusele

Projekti eesmärgiks on arendada välja inimkeha kujuline mannekeeni alakeha rõivatööstusele kiirendamaks ning parendamaks disainerrõivaste väljatöötamist. Projektis on vaja konstrueerida mehaanika sõlmed, realiseerida elektroonika juhtsõlmed, modeleerida ning luua algoritmid mannekeeni välispinna juhtimiseks ning arendada välja süsteemi kontroll tarkvara. Samuti on vaja arendada välja kasutajatarkvara. Projekti käigus tuleb koostööd teha mitmete põnevate inimestega, kes on aktiivsed moe- ja rõivatööstuse vallas. Sobib mitmeteks bakalaureuse ja magistritöödeks, sõltuvalt tasemest on ka töö maht erinev.

Projektil on ka konkreetne rakendus vt www.fits.me

Puutetundlik sensor robotmannekeenile

Projekti eesmärgiks on arendada inimkeha kujuline mannekeenile puutetundlike "naha" välja arendamine. Projektis on vaja uurida ja testida erinevaid sensoreid, Leida olulised mõõtevahemikud ja mõõtetäpsused vastavalt vajadusele rakenduses. Projekti käigus tuleb koostööd teha mitmete põnevate inimestega, kes on aktiivsed moe- ja rõivatööstuse vallas. Sobib mitmeteks bakalaureuse ja magistritöödeks, sõltuvalt tasemest on ka töö maht erinev.

Õppetööga seotud

Sensori-anduri töö uurimine ja juhendmaterjali koostamine

Töö eesmärgiks on eksperimentaalselt parametriseerida robootikas/automaatikas kasutatav sensor/täitur ning tulemuse põhjal koostada protokoll ja metoodika selle kasutamiseks.

Juhendmaterjali koostamine koolirobootika tarbeks

Töö eesmärgiks on koostada õpetajatele juhendmaterjale ja põnevaid tööülesandeid, aga samuti ülesandeid, mis aitavad lastel õppida füüsikat, matemaatikat, keemiat ja bioloogiat. -->

Üldine info bakalaureuse- ja magistritöö tegijatele

Teil on kaks juhendajat. Eeldame, et te vähemalt kord nädalas võtate vähemalt ühe juhendajaga kontakti ja arutate läbi oma mured ja tegemised.

Töö esimene versioon peab olema esitatud hiljemalt 1. maiks. Hilinemiseks sobivad ainult dokumentaalselt tõestatavad meditsiinilised põhjused. Esimene version peab sisaldama:

1. sissejuhatust, mis räägib, miks projekti tulemus on vajalik ja mida teised selles valdkonnas maailmas teinud on;
2. projekti teoreetilisi/matemaatilisi/mudeli aluseid lahti kirjutatuna;
3. tehtud tegevuse detailset kirjeldust (detaile pole kunagi liiga palju, delete on lihtsaim funktsioon, mida juhendaja teie kirjaliku töö ümber kirjutamisel :) teha saab);
4. töö tulemusi, st kas mõõtmistulemusi või seadme töötava! prototüübi tehniline kirjeldust ja seadet ennast;
5. hinnangut oma tööle, st töö tulemuste edasise arengu analüüsi, tulemuste analüüsi ja hinnangut töö tulemuse kvaliteedile.