ROVIM T2D: Um robô autónomo de vigilância de instalações militares

Os avanços técnológicos da última década permitiram um crescimento nas aplicações militares de veículos autónomos. Com o objetivo de explorar o seu potêncial na vigilância de instalações militares, a Academia Militar encomendou o desenvolvimento e construção de um protótipo funcional de um veículo autónomo. Nesta dissertação os sistemas de tração, travagem e direção desse protótipo são abordados. A literatura atual foca-se em aplicações comerciais de veículos rodoviários, onde a autonomia é o principal problema. No entanto, equipas não profissionais lidam antes disso com dificuldades em capturar uma visão clara do projecto e fracos procedimentos de segurança. Uma moto-quatro com um módulo de baterias elétricas e atuadores embarcados para os sistemas da tração, travagem e direção, assim como os mecanismos de controlo e interface, é aqui proposta e avaliada, numa abordagem focada na flexibilidade de desenho e na segurança dos utilizadores. As limitações da solução proposta são identificadas e são propostas correções.

Regulador linear de tensão em tecnologia HV-CMOS

Atualmente, assiste-se na nossa sociedade a um recurso e uso massivo de equipamentos eletrónicos portáteis. Este facto, aliado à competitividade de mercado, exigiu o desenvolvimento desses equipamentos com o intuito de melhorar a sua gestão de potência e, obter, consequentemente, maior autonomia e rendimento. Assim, na gestão de potência de um SoC são os reguladores de tensão que assumem um papel de extrema importância. O trabalho realizado ao longo da presente dissertação pressupõe o projeto de um regulador linear de tensão do tipo LDO em tecnologia HV-CMOS, capaz de suportar tensões de entrada de 12V com vista à alimentação de blocos funcionais RF-CMOS com 3,3V e uma corrente de 100mA. Foi implementado através do processo CMOS de 0.35μm de 50V da Austria Micro Systems. A corrente de quiescente do regulador linear de tensão que determina a eficiência de corrente é de 120,22μA. Possui uma eficiência de corrente de 99,88% e um rendimento de 82,46% quando a tensão mínima de entrada é utilizada. O regulador linear de tensão possui uma tensão de dropout de 707mV. A estabilidade do sistema é mantida mesmo com transições de carga de 10μA para 100mA. O regulador possui um tempo de estabelecimento inferior a 2,4μs e uma variação da tensão de saída relativamente ao seu valor nominal inferior a 18mV, ambos para o pior caso. Porém, este regulador possui um undershoot e um overshoot de +- 1,85V.

Célula de medida de viscosidade de líquidos

O objetivo deste trabalho é o projeto, construção e teste de um sistema que permita a medida de viscosidade de líquidos utilizando o método do fio vibrante em regime livre. A principal contribuição original deste trabalho é o modo de controlo do estímulo e aquisição de sinal no contexto da medição de viscosidade, utilizando uma interface gráfica (GUI) onde o utilizador pode controlar o estímulo e a taxa de aquisição do sensor. A Field Programmable Gate Array (FPGA) é utilizada para controlar e sincronizar todo o sistema e fazer a ligação entre a interface gráfica e o hardware desenvolvido para condicionar o sinal de estímulo do fio vibrante e de resposta do fio vibrante. A amplitude eficaz máxima de corrente a estimular o fio vibrante permite utilizar fios vibrantes com um diâmetro maior e efetuar medições em líquidos mais viscosos. Utilizando o protótipo desenvolvido para adquirir a resposta do fio vibrante fez-se o ajuste dos pontos experimentais à equação que descreve o comportamento teórico da resposta do fio vibrante, obtendo-se valores de frequência e amortecimento da resposta do fio vibrante com um desvio padrão de e respetivamente, permitindo assim calcular a viscosidade do líquido em estudo.

Piloto automático: Sistema de navegação autónoma

Desde o início do crescente interesse na área de robótica que a navegação autónoma se apresenta como um problema de complexa resolução que, por isso, desperta vasto interesse no meio científico. Além disso, as capacidades da navegação autónoma aliadas à robótica permitem o desenvolvimento de variadas aplicações. O objectivo da navegação autónoma é conferir, a um dispositivo motor, capacidade de decisão relativa à locomoção. Para o efeito, utilizam-se sensores, como os sensores IMU, o receptor GPS e os encoders, para fornecer os dados essenciais à navegação. A dificuldade encontra-se no correcto processamento destes sinais uma vez que são susceptíveis a fontes de ruído. Este trabalho apresenta um sistema de navegação autónomo aplicado ao controlo de um robot. Para tal, desenvolveu-se uma aplicação que alberga todo o sistema de localização, navegação e controlo, acrescido de uma interface gráfica, que permite a visualização em mapa da movimentação autónoma do robot. Recorre-se ao Filtro de Kalman como método probabilístico de estimação de posição, em que os sinais dos vários sensores são conjugados e filtrados. Foram realizados vários testes de modo a avaliar a capacidade do robot atingir os pontos traçados e a sua autonomia no seguimento da trajectória pretendida.

Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot

A comunicação e transmissão de informação sem fios tornou - se uma realidade cada vez mais utilizada pelas sociedades contemporâneas. A nível profissional, as forças armadas de cada país acharam conveniente modernizar os seus meios, por forma a aumentar a eficiência e a segurança em determinadas tarefas. Nesse sentido, o Exército português adquiriu um robot (ROVIM) cuja função é desempenhar ações de reconhecimento e vigilância de modo a obter informações de forma segura. O objetivo desta dissertação é dimensionar e construir uma antena para controlo wireless do robot (ROVIM). As especificações técnicas desta antena requerem dois modos de operação, um com uma largura de feixe larga e outro com uma largura de feixe estreita. Para alcançar esses objetivos dimensionou-se e construiu-se duas antenas. Na dissertação são construídas duas antenas, a primeira é uma antena Yagi – Uda convencional e a segunda é uma antena com uma estrutura nova que permite a regulação do ganho e da largura de feixe a -3 dB. A primeira antena será o modelo base da segunda antena, que apresenta a inovação do controlo das caraterísticas de radiação. Esse controlo é possível através da introdução de díodos e do respetivo circuito de polarização na estrutura da antena. Inicialmente, as antenas foram dimensionadas e simuladas recorrendo ao programa de simulação CST MWS, de modo a operarem na banda dos 2,4 GHz. Após a construção das antenas, as caraterísticas de radiação foram medidas recorrendo à câmara anecoica e ao network analyzer, permitindo assim a comparação dos resultados medidos com os simulados.

The investigation of energy efficiency measures in the traditional buildings in Oporto World Heritage Site

Background The improvement of energy efficiency in buildings is widely promoted as a measure to mitigate climate change through the reduction of CO2 emissions. Thermal regulations worldwide promote it, for both new and existing buildings. Among the existing stock, traditional and historic buildings pose the additional challenge of heritage conservation. Their energy efficiency upgrade raises the risk of provoking negative impacts on their significance. Aims and Methodology This research used an approach based on impact assessment methodologies, defining an inital baseline scenario for both heritage and energy, from which the appropriate improvement solutions were identified and assessed. The measures were dynamically simulated and the results for energy, CO2, cost and comfort compared with the initial scenario, and then being further assessed for their heritage impact to eventually determine the most feasible solutions. To test this method, ten case studies, representative of the identified typological variants, were selected among Oporto’s traditional buildings located in the World Heritage Site. Findings and Conclusions The fieldwork data revealed that the energy consumption of these dwellings was below the European average. Additionally, the households expressed that their home comfort sensation was overall positive. The simulations showed that the introduction of insulation and solar thermal panels were ineffective on these cases in terms of energy, cost and comfort. At the same time, these measures pose a great risk to the buildings heritage value. The most efficient solutions were obtained from behavioural changes and DHW retrofit. The study reinforced the idea that traditional buildings performed better than expected and can be retrofitted and updated at a low-cost and with passive solutions. The use of insulation and solar panels should be disregarded.

Comunicações tácticas e de emergência por propagação por efeito NVIS

O presente trabalho tem como objectivo projectar e construir uma antena que opere em onda curta, HF, e que explore a propagação na ionosfera por efeito NVIS, de modo a permitir o estabelecimento de comunicações de curta distância em situações tácticas e de emergência. Este projecto pode ter bastante interesse para o Exército Português, em teatros de operações em que o terreno seja bastante acidentado, como por exemplo o Afeganistão ou o Kosovo. A antena projectada e construída é composta por dois dipolos cruzados, com uma tipologia em v invertido, por forma a ser efectuada uma ligação de curta distância, com ângulos de elevação que podem atingir cerca de 88º a 89º para distâncias da ordem da dezena de quilómetros. Foi efectuado o dimensionamento teórico, a simulação do diagrama de radiação e posteriormente procedeu-se à construção e ensaio da antena, com resultados bastante satisfatórios.

Estudo de balística interna

O conhecimento e a compreensão dos processos que ocorrem no interior do tubo de uma arma de fogo, desde a ignição da carga propulsora, até à saída do projétil, é importante no desenvolvimento do armamento, de uma forma económica e segura. Com a modelação matemática destes processos, que é uma abordagem muito utilizada atualmente, é possível otimizar a carga explosiva e os materiais utilizados. Este estudo foi realizado no âmbito do projeto FIREND, resultante da colaboração entre a Academia Militar e o Instituto Superior Técnico O modelo desenvolvido foi aplicado a um sistema, arma, carga propulsora e projétil, já existente, tendo os resultados obtidos sido validados com o software PRODAS e tabelas referentes ao presente sistema. Para melhor compreender a importância das variáveis envolvidas, é feita uma análise de sensibilidade a diversos parâmetros balísticos, mantendo constante as dimensões da arma em estudo. Na análise dos resultados verifica-se que a cinta de travamento é um elemento muito importante, alterando significativamente os valores da pressão e da velocidade. Verificou-se também que com cargas propulsoras de maior taxa de queima é possível obter valores mais elevados de pressão máxima e velocidade à saída. Palavras chave: Balística interna; Projétil de Artilharia; Pressão; Velocidade; Modelação matemática; Análise de sensibilidade.

Análise de balística externa de um projétil de calibre 155 mm

O objetivo desta Dissertação é propor uma geometria para um projétil de combate a incêndios. É utilizado o código de volume finito Star - CCM+R para calcular forças e momentos que atuam no projétil e é criado um código no MathematicaR para definir as caraterísticas da trajetória. O PRODASV 3 R é utilizado de modo a verificar e validar os modelos implementados. Inicialmente, o procedimento adotado consistiu em criar uma metodologia completa para uma munição existente que permitisse ser verificada e validada com a literatura disponível. Foi realizada uma extensa caraterização aerodinâmica através de CFD, a fim de se estabelecer o comportamento das forças e momentos que atuam nos projéteis e assim fornecer os dados necessários para o modelo 6 DOF. As forças e momentos dependem do ângulo de ataque. Concluiu-se que a cinta de travamento, a cinta de guiamento e o efeito de Coriolis eram desprezáveis quando comparados com os resultados obtidos. Na fase seguinte foram testadas seis geometrias diferentes, variando-se o comprimento e o nariz. Definiu-se para este projétil um a velocidade inicial de 100m/s, 10kg, concluindo-se que o comprimento total seria de 697,1mm e perfil semiesférico, com capacidade para transportar 7,5 dm3 no interior. Foram realizados testes com vento para avaliar a estabilidade em voo, e o software e processo de análise desenvolvido neste trabalho estão disponíveis, sendo um contributo para o projeto FIREND.

O arqueossítio da Medroa, povoado ou espaço ritual?

A presente Tese incide sobre o arqueossítio da Medroa. Nela pretendemos determinar sobre que tipo de ocupação nos encontramos se povoado ou acampamento ou um espaço ritual. Para isso se analisa os diversos dados da escavação assim como de sua indústria e os diversos vestígios do enquadramento da área e de alguns vestígios do concelho. A análise final aponta para um espaço fortemente ritualizado.