Coordonare Licență & Doctorat

Anul universitar 2026–2027 · Teme individuale

Specializarea: Robotică · Coordonator: Conf. univ. habil. dr. ing. Tiberiu-Teodor Cociaș · 18 teme, 26–28 de locuri

Tema 1 - Prinderea robotică a obiectelor necunoscute folosind estimarea formei 3D din imagini stereo

Două camere USB reconstruiesc obiectul, care este aproximat cu o primitivă geometrică (superquadrică); un braț robotic printat 3D calculează și execută prinderea.

Matematică: geometrie epipolară, triangulare, optimizare neliniară Levenberg–Marquardt, cinematică inversă.
Echipament: braț printat 3D cu servomotoare, 2 camere USB · Buget estimat: 60–80 € · Studenți: 1 student

Tema 2 - Calibrarea hand-eye cameră–braț robotic și evaluarea preciziei de poziționare

Determinarea transformării cameră–efector prin rezolvarea ecuației AX = XB, compararea metodelor clasice și măsurarea erorii pe un braț real.

Matematică: grupurile SO(3)/SE(3), cuaternioni, descompunere SVD, metoda celor mai mici pătrate.
Echipament: braț printat 3D, cameră web, tablă de șah tipărită · Buget estimat: 50–70 € · Studenți: 1 student

Tema 3 - Controlul unui braț robotic printat 3D prin visual servoing bazat pe imagine

Brațul este comandat direct din eroarea măsurată în imagine (IBVS), cu analiza stabilității sistemului în buclă închisă.

Matematică: matricea de interacțiune, Jacobian, funcții Lyapunov.
Echipament: braț printat 3D, cameră web · Buget estimat: 50–70 € · Studenți: 1 student

Tema 4 - Învățarea sarcinilor de manipulare din demonstrații (Imitation Learning)

Robotul învață o mișcare din demonstrații (braț leader–follower de tip SO-101) și o generalizează la alte poziții ale obiectelor; antrenarea se face pe Google Colab.

Matematică: Dynamic Movement Primitives (ecuații diferențiale), regresie, rețele neuronale.
Echipament: braț open-source SO-101 sau braț printat 3D + simulare · Buget estimat: 70–230 € · Studenți: 1 student

Tema 5 - Estimarea poziției 6D a obiectelor pentru pick-and-place folosind rețele neuronale antrenate pe date sintetice

Setul de date se generează în Blender; rețeaua detectează puncte cheie, din care se calculează poziția și orientarea obiectului, validate cu o cameră web.

Matematică: problema PnP, RANSAC, reprezentări ale rotațiilor.
Echipament: cameră web (opțional braț printat 3D) · Buget estimat: 20–70 € · Studenți: 1 student

Tema 6 - Identificarea modelului dinamic al unui braț robotic planar: model analitic vs. rețele neuronale informate fizic (PINN)

Derivarea modelului Euler–Lagrange al unui braț cu 2 grade de libertate, identificarea parametrilor din măsurători și comparația cu un model hibrid fizic + rețea neuronală.

Matematică: ecuațiile Lagrange, regresie liniară în parametri, optimizare.
Echipament: braț planar printat 3D, motoare DC cu encoder, senzor de curent, ESP32/STM32 · Buget estimat: ~50 € · Studenți: 1 student

Tema 7 - Odometrie vizual-inerțială folosind camera și IMU-ul unui smartphone

Estimarea traiectoriei fără GPS prin fuziunea mișcării calculate din imagini cu datele inerțiale; evaluare pe un traseu cunoscut.

Matematică: filtrul Kalman extins, geometrie epipolară, cinematica corpului rigid.
Echipament: smartphone propriu, laptop · Buget estimat: ~0 € · Studenți: 1 student

Tema 8 - Robot mobil omnidirecțional cu roți mecanum: modelare cinematică și urmărirea traiectoriei

Construcția robotului, modelul cinematic și implementarea unui regulator de urmărire a traiectoriei pe microcontroler.

Matematică: Jacobian cinematic, control neliniar, analiza erorii de urmărire.
Echipament: 4 roți mecanum, 4 motoare cu encoder, ESP32/STM32, șasiu printat 3D · Buget estimat: 60–90 € · Studenți: 1 student

Tema 9 - Controlul lateral al unui vehicul autonom la scară redusă pe baza detecției benzii de rulare

Detecția benzii cu o rețea neuronală și compararea regulatoarelor Pure Pursuit, Stanley și MPC pe un vehicul cu direcție.

Matematică: modelul bicicletă, omografie, control predictiv (MPC).
Echipament: șasiu printat 3D cu servo de direcție, ESP32-CAM, laptop · Buget estimat: 50–80 € · Studenți: 1 student

Tema 10 - Hărți semantice de ocupare pentru navigația roboților mobili folosind segmentare neuronală pe platformă embedded

Segmentarea în timp real a imaginii cu o rețea cuantizată și proiectarea rezultatului într-o hartă de ocupare probabilistică.

Matematică: actualizare bayesiană log-odds, proiecție perspectivă, cuantizarea rețelelor.
Echipament: Raspberry Pi + cameră (sau procesare pe laptop) · Buget estimat: 20–120 € · Studenți: 1 student

Tema 11 - Teleoperarea unui braț robotic prin gesturi folosind estimarea pozei mâinii

Scheletul mâinii detectat de cameră este transferat în spațiul de lucru al robotului, cu filtrarea tremurului.

Matematică: cinematică directă și inversă, transformări de coordonate, filtrul Kalman.
Echipament: braț printat 3D, cameră web · Buget estimat: 40–60 € · Studenți: 1 student

Tema 12 - Scaner 3D cu lidar 1D montat pe un mecanism pan-tilt

Lidarul este rotit pe două axe pentru a obține norul de puncte al unei încăperi; scanările din mai multe poziții sunt aliniate într-un singur model.

Matematică: coordonate sferice, modelarea erorilor de măsurare, algoritmul ICP, SVD.
Echipament: lidar 1D (disponibil), 2 servomotoare, suport printat 3D · Buget estimat: ~15 € · Studenți: 1 student

Tema 13 - Control prin impedanță pentru un braț robotic cu 2 grade de libertate acționat de motoare BLDC

Brațul se comportă ca un sistem masă–arc–amortizor la contactul cu omul; cuplul este estimat din curent (SimpleFOC).

Matematică: dinamica manipulatorului, ecuații diferențiale de ordinul 2, stabilitate.
Echipament: motoare BLDC gimbal, encodere magnetice AS5600, driver FOC, piese printate 3D · Buget estimat: 70–100 € · Studenți: 1 student

Tema 14 - Detecția anomaliilor de funcționare la o axă robotică folosind semnalele motorului și rețele neuronale

Pe o axă printată 3D se provoacă defecte (dezechilibru, frecare, joc mecanic), detectate din curent și vibrații cu un autoencoder.

Matematică: FFT, analiză spectrală, distanța Mahalanobis, rețele neuronale.
Echipament: motor DC, senzor de curent INA219, accelerometru MPU6050, ESP32 · Buget estimat: 30–40 € · Studenți: 1 student

Tema 15 - Cartografiere 2D cu un lidar 1D rotativ montat pe un minirobot mobil

Lidarul este rotit de un motor cu encoder pentru a obține un scan 2D, iar harta de ocupare a mediului se construiește de pe un minirobot al institutului.

Matematică: coordonate polare, corecția distorsiunii de mișcare, scan matching, actualizare bayesiană log-odds.
Echipament: lidar 1D și minirobot (disponibile), motor cu encoder · Buget estimat: 10–15 € · Studenți: 1 student

Anul universitar 2026–2027 · Platforme colaborative

Mai mulți studenți lucrează pe aceeași platformă, dar fiecare are un modul distinct, cu propriul model matematic, propriile metrici de evaluare și o interfață documentată către celelalte module.

Tema 16 - Celulă robotică de sortare cu robot delta și bandă transportoare (4–5 studenți)

Un robot delta printat 3D, cu ventuză, preia piese de pe o bandă în mișcare și le sortează pe categorii. Modulele comunică prin interfețe definite de la început (ROS2/MQTT).

Module (câte un student):

1. Modelarea și controlul robotului delta - cinematică directă/inversă analitică, Jacobian, singularități, spațiul de lucru
2. Detecția și clasificarea pieselor cu vedere artificială - modelul camerei pinhole, omografia planului benzii, metrici precision/recall
3. Profilometrie cu lidar 1D deasupra benzii - profil 3D din lidar + encoder, estimarea înălțimii și volumului, fuziune bayesiană cu camera
4. Urmărirea pieselor pe bandă și planificarea traiectoriei de interceptare - filtrul Kalman, traiectorii polinomiale de grad 5, optimizarea timpului de ciclu
5. (opțional) Banda transportoare și coordonarea celulei - modelul motorului DC, acordarea regulatorului PID, mașină de stări, indicatori de performanță

Echipament: 3 servomotoare/motoare pas cu pas, pompă de vid cu ventuză, motor cu encoder, cameră, microcontroler, piese printate 3D; lidar 1D disponibil · Buget estimat: 100–150 € total

Tema 17 - Robot mobil autonom pentru logistică internă (4 studenți)

Un robot cu tracțiune diferențială care transportă repere într-un laborator sau depozit; fiecare student dezvoltă un modul distinct.

Module (câte un student):

1. Modelarea și controlul mișcării - model cinematic și dinamic, control MPC/PID pe STM32
2. Localizare și cartografiere (SLAM) - filtru de particule, modelul probabilistic al senzorilor
3. Planificarea traseului - A* / D* Lite, Dynamic Window Approach pentru obstacole dinamice
4. Percepție neuronală - detecția stațiilor, markerelor ArUco și persoanelor, estimarea poziției relative

Echipament: șasiu printat 3D, motoare cu encoder, LIDAR low-cost (LD06/LD19), Raspberry Pi, ESP32 · Buget estimat: 180–250 € total

Tema 18 - Flotă de miniroboți mobili coordonați (3–4 studenți)

Mai mulți miniroboți ai institutului de cercetare lucrează împreună pe o arenă, localizați de o cameră montată pe plafon.

Module (câte un student):

1. Localizare globală cu cameră și markere - calibrarea camerei, omografie
2. Controlul formației prin algoritmi de consens - Laplacianul grafului, analiza stabilității
3. Alocarea sarcinilor și planificare multi-robot - algoritmul ungar, rezolvarea conflictelor de traseu
4. Firmware și comunicație în timp real - protocoale, latență, sincronizare

Echipament: miniroboți disponibili la institut, cameră web · Buget estimat: ~20 € total