Interface Multimodal com Predição de Movimentos para Uso em Reabilitação de Membros Inferiores

Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de uma plataforma multimodal de aquisição e processamento de sinais. O projeto proposto insere-se no contexto do desenvolvimento de interfaces multimodais para aplicação em dispositivos robóticos cujo propósito é a reabilitação motora adaptando o controle destes dispositivos de acordo com a intenção do usuário. A interface desenvolvida adquire, sincroniza e processa sinais eletroencefalográficos (EEG), eletromiográficos (EMG) e sinais provenientes de sensores inerciais (IMUs). A aquisição dos dados é feita em experimentos realizados com sujeitos saudáveis que executam tarefas motoras de membros inferiores. O objetivo é analisar a intenção de movimento, a ativação muscular e o início efetivo dos movimentos realizados, respectivamente, através dos sinais de EEG, EMG e IMUs. Para este fim, uma análise offline foi realizada. Nessa análise, são utilizadas técnicas de processamento dos sinais biológicos e técnicas para processar sinais provenientes de sensores inerciais. A partir destes, os ângulos da articulação do joelho também são aferidos ao longo dos movimentos. Um protocolo experimental de testes foi proposto para as tarefas realizadas. Os resultados demonstraram que o sistema proposto foi capaz de adquirir, sincronizar, processar e classificar os sinais combinadamente. Análises acerca da acurácia dos classificadores utilizados mostraram que a interface foi capaz de identificar intenção de movimento em 76, 0 ± 18, 2% dos movimentos. A maior média de tempo de antecipação ao movimento foi obtida através da análise do sinal de EEG e foi de 716, 0±546, 1 milisegundos. A partir da análise apenas do sinal de EMG, este valor foi de 88, 34 ± 67, 28 milisegundos. Os resultados das etapas de processamento dos sinais biológicos, a medição dos ângulos da articulação, bem como os valores de acurácia e tempo de antecipação ao movimento se mostraram em conformidade com a literatura atual relacionada.

Proposta de um algoritmo GPC adaptativo com baixo custo computacional

Esta dissertação propõe um algoritmo do Controlador Preditivo Generalizado (GPC) com horizonte de controle igual a um para ser aplicado em plantas industriais com modelos variantes no tempo, simples o su ficiente para ser implementado em Controlador Lógico Programável (PLC). A solução explícita do controlador é obtida em função dos parâmetros do modelo e dos parâmetros de sintonia do GPC (horizonte nal de predição hp e o fator de supressão do sinal de controle ), além das entradas e saídas presentes e passadas. A sintonia do fator de supressão e do horizonte de previsão GPC é feita através do lugar das raízes da equação característica do sistema em malha fechada, sempre que os parâmetros do modelo da planta industrial (estável ou instável em malha aberta) forem modificados.

Uma solução da equação difusão-advecção com o termo contragradiente

Neste trabalho, apresenta­se uma solução para equação de difusão­advecção considerando o  termo  contragradiente  que  é um termo  adicional. Esse termo  adicional  contém informações  sobre a assimetria, escala de tempo Lagrangeana e velocidade turbulenta vertical. A solução  da equação foi obtida pela utilização da técnica de Transformada de Laplace, considerando a  Camada  Limite  Planetária  (CLP)  como  um  sistema  de  multicamadas.  Os  parâmetros  turbulentos foram derivados da teoria de difusão estatística de Taylor, combinada com a teoria  da similaridade. Assim, são apresentadas simulações para diferentes valores de assimetria, o  que  propiciou  a  obtenção  de  uma  concentração  de  contaminantes  em  diferentes  alturas,  em  uma  camada  limite  convectiva.  A  avaliação  do  desempenho  do  modelo,  considerando  a  assimetria  no  processo  de  dispersão  de  poluentes  atmosféricos, foi realizada  através  de  um  experimento  de  tanque  convectivo  tradicional.  Nesse  experimento,  o  termo  contragradiente  influenciou a concentração de poluentes para uma camada limite convectiva. Entretanto, com  as  parametrizações  utilizadas,  o  modelo  não  conseguiu  captar  de  forma  eficiente  o  comportamento da concentração em pontos mais distantes da fonte.

Idades e crescimento da cioba, Ocyururs chrysurus, da Costa Central do Brasil

A idade e o crescimento da cioba da costa central do Brasil foram estudados a partir de leituras de otólitos obtidos em amostragens mensais de desembarques comerciais, realizados nas cidades de Vitória e Vila Velha, entre os anos de 1998 e 1999. Através da análise do incremento marginal, foi verificada a formação anual de uma zona translúcida a partir do final do outono e durante o inverno. Foram observadas ciobas de 2 a 19 anos. Os comprimentos furcais (CF) médios retrocalculados variaram de 108 mm para idade 1 a 524 mm para idade 19. A equação de Von Bertalanffy ajustada aos CF médios retrocalculados foi CFt = 567,1 (1 - e -0.130 (t + 0.773)). A relação comprimento peso foi P = 2,68x10-5CF2.914, onde P = peso total em gramas. O crescimento é lento, com os incrementos anuais em peso aumentando gradativamente até atingir o máximo de 164 g entre as idades 7 e 8 anos. Os resultados deste trabalho indicam que a cioba tem longa expectativa de vida e baixas taxas de crescimento somático, características das espécies mais sensíveis à exploração pesqueira.

Substituição dos parâmetros do modelo de Green-Ampt-Mein-Larson para estimativa da infiltração em alguns solos do Brasil

A partir de uma análise detalhada do processo de infiltração de água no solo, foram propostas alternativas para adequação dos parâmetros de entrada do modelo de Green-Ampt-Mein-Larson (GAML), na tentativa de melhorar a eficiência da estimativa da infiltração em alguns solos brasileiros. As adequações consistiram em substituir a condutividade hidráulica do solo saturado (K0) pela taxa de infiltração estável (Tie) e o teor de água do solo saturado (qs) pelo teor de água na zona de transmissão (qw), além de estabelecer uma equação para estimativa do potencial matricial na frente de umedecimento (yf) com base nos parâmetros do modelo de curva de retenção de água de Brooks & Corey. Avaliou-se o desempenho do conjunto de adequações propostas (GAML-t) para estimativa da infiltração de água em três solos: Latossolo Vermelho-Amarelo, Latossolo Vermelho e Argissolo Vermelho. O desempenho do GAML-t foi comparado com o obtido pelo GAML aplicado em sua forma original e adequado segundo cinco diferentes formas, evidenciando-se que o primeiro obteve melhor desempenho nos três solos estudados.

Desenvolvimento e análise de uma rede neural artificial para estimativa da erosividade da chuva para o Estado de São Paulo

O conhecimento do valor da erosividade da chuva (R) de determinada localidade é fundamental para a estimativa das perdas de solo feitas a partir da Equação Universal de Perdas de Solo, sendo, portanto, de grande importância no planejamento conservacionista. A fim de obter estimativas do valor de R para localidades onde este é desconhecido, desenvolveu-se uma rede neural artificial (RNA) e analisou-se a acurácia desta com o método de interpolação "Inverso de uma Potência da Distância" (ID). Comparando a RNA desenvolvida com o método de interpolação ID, verificou-se que a primeira apresentou menor erro relativo médio na estimativa de R e melhor índice de confiança, classificado como "Ótimo", podendo, portanto, ser utilizada no planejamento de uso, manejo e conservação do solo no Estado de São Paulo.

Estudo do processo de secagem em leito de espuma de cenoura, tomate, beterraba e morango

Em geral, produtos agrícolas são produzidos em larga escala e essa produtividade cresce proporcionalmente ao seu consumo. Entretanto, outro fator também cresce de forma proporcional, as perdas pós-colheita, o que sugere a utilização de tecnologias para aumentar a utilização desses produtos mitigando o desperdício e aumentando sua a vida de prateleira. Além disso, oferecer o produto durante o período de entressafra. No presente trabalho, foi utilizado à tecnologia de secagem em leito de espuma aplicada a cenoura, beterraba, tomate e morango, produtos amplamente produzidos e consumidos no Brasil. Neste trabalho, os quatros produtos foram submetidos à secagem em leito de espuma em secador com ar circulado em temperaturas controladas de 40, 50, 60, 70 e 80 °C. A descrição da cinética de secagem foi realizada pelo ajuste de modelos matemáticos para cada temperatura do ar de secagem. Além disso, foi proposto um modelo matemático generalizado ajustado por regressão não linear. O modelo de Page obteve o melhor ajuste sobre os dados de secagem em todos os produtos testados, com um coeficiente de determinação (R²) superior a 98% em todas as temperaturas avaliadas. Além disso, foi possível modelar a influência da temperatura do ar sobre o parâmetro k do modelo de Page através da utilização de um modelo exponencial. O coeficiente de difusão efetiva aumentou com a elevação da temperatura, apresentando valores entre 10-8e 10-7 m².s-¹ para as temperaturas de processo. A relação entre o coeficiente de difusão efetiva e a temperatura de secagem pôde ser descrita pela equação de Arrhenius.

Usabilidade e qualidade da informação : avaliação do Portal do aluno da Universidade Federal do Espírito Santo

O presente trabalho tem por objetivo avaliar o Portal do Aluno da Universidade Federal do Espírito Santo, identificando fatores associados à usabilidade que afetam a percepção de qualidade da informação e diferenciando grupos de usuários em função da usabilidade do Portal. Para tanto, foi realizado um levantamento por meio de um questionário aplicado aos usuários, com abordagem predominantemente quantitativa. Foi descrito o perfil dos alunos, o contexto em que utilizam o Portal e qual avaliação fazem dos relatórios e atividades. A partir do modelo elaborado no estudo, no qual a usabilidade contou com seis dimensões (facilidade de aprendizado, facilidade de memorização, eficiência, satisfação, suporte a erros e utilidade), constatou-se que, com exceção da facilidade de aprendizado, as demais dimensões possuem significância estatística na percepção da qualidade da informação, sendo a mais influente a dimensão satisfação. Por meio da análise de conglomerados, foram identificados três grupos, com base nas avaliações dos fatores associados ao atendimento de suas expectativas e aos resultados do uso do portal (satisfação, eficiência e utilidade): o primeiro grupo composto por alunos que avaliaram melhor estes fatores bem como as atividades, os relatórios e a qualidade da informação do Portal; o segundo que avaliaram medianamente; e o terceiro que avaliaram pior. Através da regressão simples utilizando a média das dimensões de usabilidade, verificou-se também que a qualidade da informação está fortemente correlacionada (r=0,7) com a usabilidade do Portal, tendo um poder de predição de 49%. Também foram obtidas respostas acerca do que era mais confuso e sugestões de melhorias que ajudaram a formular, conjuntamente com as demais análises, as propostas do Plano de Intervenção. Embora ainda apresente deficiências, em uma escala de 0 a 5, o Portal foi avaliado acima da média na dimensão satisfação (3,42), bem como obteve média geral de qualidade da informação de 3,31 e de usabilidade de 3,69 . Desta forma, pode-se dizer que ele tem cumprido sua função.

Variabilidade genética em famílias de meios-irmãos de cafeeiro robusta

O cultivo do café é uma das atividades do agronegócio de maior importância socioeconômica dentre as diferentes atividades ligadas ao comércio agrícola mundial. Uma das maiores contribuições da genética quantitativa para o melhoramento genético é a possibilidade de prever ganhos genéticos. Quando diferentes critérios de seleção são considerados, a predição de ganhos referentes a cada critério tem grande importância, pois indica os melhoristas sobre como utilizar o material genético disponível, visando obter o máximo de ganhos possível para as características de interesse. O presente trabalho foi instalado em julho de 2004, na Fazenda Experimental de Bananal do Norte, conduzida pelo Incaper, no distrito de Pacotuba, município de Cachoeiro de Itapemirim, região Sul do Estado, com o objetivo de selecionar as melhores plantas entre e dentro de progênies de meios- irmãos de Coffea canephora, por meio de diferentes critérios de seleção. Foram realizadas análises de variância individuais e conjuntas para 26 progênies de meios- irmãos Coffea canephora. O delineamento experimental utilizado foi em blocos ao acaso com quatro testemunhas adicionais com quatro repetições e parcela composta por cinco plantas, com o espaçamento de 3,0 m x 1,2 m. Neste trabalho, considerou-se os dados das últimas cinco colheitas. As características mensuradas foram: florescimento, maturação, tamanho do grão, peso, porte, vigor, ferrugem, mancha cercóspora, seca de ponteiros, escala geral, porcentagem de frutos boia e bicho mineiro. Todas as análises estatísticas foram realizadas com o aplicativo computacional em genética e estatística (GENES). Foram estimados os ganhos de seleção em função da porcentagem de seleção de 20% entre e dentro, sendo as mesmas mantidas para todas as características. Todas as características foram submetidas a seleção no sentido positivo, exceto para florescimento, porte, ferrugem, mancha cercóspora, seca de ponteiros, porcentagem de frutos boia e bicho mineiro, para obter decréscimo em suas médias originais. Os critérios de seleção estudados foram: seleção convencional entre e dentro das famílias, índice de seleção combinada, seleção massal e seleção massal estratificada. Esta dissertação é composta por dois capítulos, em que foram realizadas análises biométricas, como a obtenção de estimativas de parâmetros genéticos. Na maioria das características estudadas, verificaram-se diferenças significativas (P<0,05) para genótipos que, associados aos coeficientes de variação genotípicos e também ao coeficiente de determinação genotípico e à relação CVg/CVe, indicam a existência de variabilidade genética nos materiais genéticos para a maioria das características e condições favoráveis para obtenção de ganhos genéticos pela seleção. Essas características também foram correlacionadas. Os dados foram submetidos às análises de variância e multivariada, aplicando-se a técnica de agrupamento e UPGMA, teste de médias e estudo de correlações. Na técnica de agrupamento, foi utilizada a distância generalizada de Mahalanobis como medida de dissimilaridade, e na delimitação dos grupos, o método de Tocher. Foi encontrada diversidade genética para as características associadas à qualidade fisiológica, mobilização de reserva das sementes, dimensões e biomassa das plântulas. Quatro grupos de genótipos puderam ser formados. Peso de massa seca de sementes, redução de reserva de sementes e peso de massa seca de plântulas estão positivamente correlacionados entre si, enquanto a redução de reserva das sementes e a eficiência na conversão dessas reservas em plântulas estão negativamente correlacionadas. De acordo com os resultados obtidos, verificou-se que todas as características apresentaram níveis diferenciados de variabilidade genética e os critérios de seleção utilizados mostraram-se eficientes para o melhoramento, no qual o índice de seleção combinada é o critério de seleção que apresentou os melhores resultados em termos de ganhos, sendo indicado como critério mais apropriado para o melhoramento genético da população estudada. Nos estudos de correlações, em 70% dos casos, a correlação fenotípica foi superior à genotípica, mostrando maior influência dos fatores ambientais em relação aos genotípicos e condições propícias ao melhoramento dos diferentes caracteres. No estudo de divergência genética, observou-se que pelo agrupamento de genótipos, pela técnica de Tocher, indicou que os genótipos foram distribuídos em três grupos.

Comparação de desempenho entre a formulação direta do Método dos Elementos de Contorno com Funções Radiais e o Método dos Elementos Finitos em problemas de Poisson e Helmholtz

O presente trabalho objetiva avaliar o desempenho do MECID (Método dos Elementos de Contorno com Interpolação Direta) para resolver o termo integral referente à inércia na Equação de Helmholtz e, deste modo, permitir a modelagem do Problema de Autovalor assim como calcular as frequências naturais, comparando-o com os resultados obtidos pelo MEF (Método dos Elementos Finitos), gerado pela Formulação Clássica de Galerkin. Em primeira instância, serão abordados alguns problemas governados pela equação de Poisson, possibilitando iniciar a comparação de desempenho entre os métodos numéricos aqui abordados. Os problemas resolvidos se aplicam em diferentes e importantes áreas da engenharia, como na transmissão de calor, no eletromagnetismo e em problemas elásticos particulares. Em termos numéricos, sabe-se das dificuldades existentes na aproximação precisa de distribuições mais complexas de cargas, fontes ou sorvedouros no interior do domínio para qualquer técnica de contorno. No entanto, este trabalho mostra que, apesar de tais dificuldades, o desempenho do Método dos Elementos de Contorno é superior, tanto no cálculo da variável básica, quanto na sua derivada. Para tanto, são resolvidos problemas bidimensionais referentes a membranas elásticas, esforços em barras devido ao peso próprio e problemas de determinação de frequências naturais em problemas acústicos em domínios fechados, dentre outros apresentados, utilizando malhas com diferentes graus de refinamento, além de elementos lineares com funções de bases radiais para o MECID e funções base de interpolação polinomial de grau (um) para o MEF. São geradas curvas de desempenho através do cálculo do erro médio percentual para cada malha, demonstrando a convergência e a precisão de cada método. Os resultados também são comparados com as soluções analíticas, quando disponíveis, para cada exemplo resolvido neste trabalho.

Crescimento, produção e rendimento dos clones da variedade ‘Conilon Vitória’ em condições de déficit hídrico e irrigado

O Estado do Espírito Santo é o maior produtor de grãos de café conilon do Brasil. Devido aos trabalhos na seleção de plantas produtivas, os avanços na produtividade desta cultura são mais pronunciados com a utilização da técnica da irrigação. A utilização da irrigação na cafeicultura possibilita a adoção de novas tecnologias de plantio, expansão da área produtiva, uniformização da produção diminuindo os grãos chochos e mal granados, além de mitigar os problemas da deficiência hídrica nos períodos críticos da cultura. Diante do exposto, objetivou-se com este estudo, avaliar o crescimento, a produção e o rendimento dos treze clones da variedade de café ‘Conilon Vitória’, em condições de déficit hídrico e irrigado. O experimento foi instalado no ano de 2010 no Instituto Federal do Espírito Santo, Campus Alegre, em esquema de parcelas subdivididas 3 x 13, sendo nas parcelas o manejo de irrigação em três níveis (irrigado, irrigado com déficit hídrico de 50% e sem irrigação) e nas subparcelas os clones da variedade ‘Conilon Vitória’ em treze níveis, em um delineamento em blocos casualizados, com três repetições. Cada parcela experimental foi constituída por cinco plantas úteis. O manejo da irrigação adotado foi via clima, onde a ETo foi estimada por meio da equação de Hargreaves e Samani (1985). Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey para comparações entre o fator manejo e Scott-Knott para comparações entre o fator clone. O crescimento dos ramos das plantas foi diferenciado em relação ao manejo de irrigação aplicado. Plantas sem irrigação apresentaram maiores picos de crescimento. Plantas irrigadas apresentaram menores picos de crescimento dos ramos, porém, com maior período de crescimento. A produtividade média de plantas irrigadas foi cerca de 474,5% superior a plantas sem irrigação. A produtividade média de plantas irrigadas com déficit hídrico de 50% foi cerca de 329,6 % superior a plantas sem irrigação. O rendimento entre plantas irrigadas e irrigadas com déficit hídrico de 50% não diferiu. Já plantas sem irrigação apresentaram menor rendimento em todos os clones. A irrigação influenciou no tamanho dos grãos, plantas irrigadas apresentaram maiores percentagens de grãos retidos em peneiras 13 e superiores. Já plantas sem irrigação apresentaram maiores percentagens de grãos retidos na fundagem.

Crescimento, produção e rendimento dos clones da variedade ‘Conilon Vitória’ em condições de déficit hídrico e irrigado

O Estado do Espírito Santo é o maior produtor de grãos de café conilon do Brasil. Devido aos trabalhos na seleção de plantas produtivas, os avanços na produtividade desta cultura são mais pronunciados com a utilização da técnica da irrigação. A utilização da irrigação na cafeicultura possibilita a adoção de novas tecnologias de plantio, expansão da área produtiva, uniformização da produção diminuindo os grãos chochos e mal granados, além de mitigar os problemas da deficiência hídrica nos períodos críticos da cultura. Diante do exposto, objetivou-se com este estudo, avaliar o crescimento, a produção e o rendimento dos treze clones da variedade de café ‘Conilon Vitória’, em condições de déficit hídrico e irrigado. O experimento foi instalado no ano de 2010 no Instituto Federal do Espírito Santo, Campus Alegre, em esquema de parcelas subdivididas 3 x 13, sendo nas parcelas o manejo de irrigação em três níveis (irrigado, irrigado com déficit hídrico de 50% e sem irrigação) e nas subparcelas os clones da variedade ‘Conilon Vitória’ em treze níveis, em um delineamento em blocos casualizados, com três repetições. Cada parcela experimental foi constituída por cinco plantas úteis. O manejo da irrigação adotado foi via clima, onde a ETo foi estimada por meio da equação de Hargreaves e Samani (1985). Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey para comparações entre o fator manejo e Scott-Knott para comparações entre o fator clone. O crescimento dos ramos das plantas foi diferenciado em relação ao manejo de irrigação aplicado. Plantas sem irrigação apresentaram maiores picos de crescimento. Plantas irrigadas apresentaram menores picos de crescimento dos ramos, porém, com maior período de crescimento. A produtividade média de plantas irrigadas foi cerca de 474,5% superior a plantas sem irrigação. A produtividade média de plantas irrigadas com déficit hídrico de 50% foi cerca de 329,6 % superior a plantas sem irrigação. O rendimento entre plantas irrigadas e irrigadas com déficit hídrico de 50% não diferiu. Já plantas sem irrigação apresentaram menor rendimento em todos os clones. A irrigação influenciou no tamanho dos grãos, plantas irrigadas apresentaram maiores percentagens de grãos retidos em peneiras 13 e superiores. Já plantas sem irrigação apresentaram maiores percentagens de grãos retidos na fundagem.

Estudo da cristalização de parafinas por espectroscopia de RMN em temperaturas variáveis

A cristalização e formação de depósitos parafínicos é um problema operacional crítico na indústria do petróleo em todo o mundo e provoca grandes perdas econômicas na recuperação do óleo. São muitos os estudos que têm sido realizados para desenvolver modelos termodinâmicos de predição da precipitação de parafinas, sendo que boa parte deles utilizam a ressonância magnética nuclear (RMN) em alto ou baixo campo magnético juntamente com outras técnicas como calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise elementar e cromatografia gasosa para caracterizar a fase sólida formada a partir do petróleo. Este trabalho busca um maior entendimento da cristalização de ceras parafínicas por meio de experimentos de espectroscopia de RMN de 1H e 13C conduzidos em temperaturas variáveis, o que pode auxiliar na previsão e remediação dos problemas causados pela sua deposição nas linhas de escoamento da produção. Para isso, o estudo desse fenômeno foi conduzido inicialmente em amostras de parafina comercial e, posteriormente, em uma amostra de petróleo parafínico com variação de temperatura sem extrair a fase sólida, garantindo a não interferência de solventes que podem influenciar no processo de cristalização. A metodologia desenvolvida demonstrou ser útil para determinar a temperatura inicial de aparecimento de cristais (TIAC), sendo obtida uma boa concordância com os resultados de DSC para a parafina comercial e petróleo. O registro de espectros em diferentes temperaturas permitiu também a identificação das variações de intensidade e largura de linha dos sinais associados aos diferentes grupos químicos presentes nos materiais estudados.