Sistema de Visão Stereo Ativo aplicado aos robôs do ISePorto

A presente dissertação endereça o desenvolvimento de um sistema de visão stereo ativo para os robôs de futebol robótico da equipa ISePorto do ISEP, de modo a que estes tirem o máximo partido das câmaras rotativas neles existentes. Este trabalho surge da necessidade de melhorar a capacidade de perceção do ambiente por parte dos robôs, principalmente da perceção da bola quando não está no plano do campo e dos robôs adversários. Esta necessidade surge devido ao aumento da dinâmica que se tem vindo a veri car ultimamente nas competições. Para tal, foram estudados algumas trabalhos relacionados no que diz respeito a sistemas de visão stereo com baselines variáveis e eixos de rotação em ambas as câmaras, bem como fundamentos de visão stereo. Foi proposta uma arquitetura para o sistema de visão ativo de modo a ser aplicado em qualquer robô da equipa MSL (Middle Size League). Para tornar possível a implementação desta arquitetura foi desenvolvido um procedimento para a calibração e determinação em tempo real dos parâmetros extrínsecos do par stereo em função da posição angular dos eixos rotativos do robô. O sistema de visão foi também dotado de capacidade de sincronismo e foram implementadas funcionalidades ao nível de software que possibilitam a deteção de objetos na imagem, a correspondência de objetos presentes nas imagens de ambas as câmaras e consequentemente a determinação das posições tridimensionais desses objetos relativamente ao robô. O sistema desenvolvido foi testado e validado em cenário MSL ao nível de perceção da bola, robôs adversários e linhas do campo. Os resultados obtidos apresentam uma melhoria signi cativa, face à implementação atual dos robôs, na perceção tridimensional da bola quando não está no plano do campo, e dos robôs adversários.

Distributed active traction control system applied to the RoboCup middle size league

This work addresses the problem of traction control in mobile wheeled robots in the particular case of the RoboCup Middle Size League (MSL). The slip control problem is formulated using simple friction models for ISePorto Team robots with a differential wheel configuration. Traction was also characterized experimentally in the MSL scenario for relevant game events. This work proposes a hierarchical traction control architecture which relies in local slip detection and control at each wheel, with relevant information being relayed to a higher level responsible for global robot motion control. A dedicated one axis control embedded hardware subsystem allowing complex local control, high frequency current sensing and odometric information procession was developed. This local axis control board is integrated in a distributed system using CAN bus communications. The slipping observer was implemented in the axis control hardware nodes integrated in the ISePorto robots and was used to control and detect loss of for traction. %and to detect the ball in the kicking device. An external vision system was used to perform a qualitative analysis of the slip detection and observer performance results are presented.

Hand gesture recognition system based in computer vision and machine learning : applications on human-machine interaction

Sendo uma forma natural de interação homem-máquina, o reconhecimento de gestos implica uma forte componente de investigação em áreas como a visão por computador e a aprendizagem computacional. O reconhecimento gestual é uma área com aplicações muito diversas, fornecendo aos utilizadores uma forma mais natural e mais simples de comunicar com sistemas baseados em computador, sem a necessidade de utilização de dispositivos extras. Assim, o objectivo principal da investigação na área de reconhecimento de gestos aplicada à interacção homemmáquina é o da criação de sistemas, que possam identificar gestos específicos e usálos para transmitir informações ou para controlar dispositivos. Para isso as interfaces baseados em visão para o reconhecimento de gestos, necessitam de detectar a mão de forma rápida e robusta e de serem capazes de efetuar o reconhecimento de gestos em tempo real. Hoje em dia, os sistemas de reconhecimento de gestos baseados em visão são capazes de trabalhar com soluções específicas, construídos para resolver um determinado problema e configurados para trabalhar de uma forma particular. Este projeto de investigação estudou e implementou soluções, suficientemente genéricas, com o recurso a algoritmos de aprendizagem computacional, permitindo a sua aplicação num conjunto alargado de sistemas de interface homem-máquina, para reconhecimento de gestos em tempo real. A solução proposta, Gesture Learning Module Architecture (GeLMA), permite de forma simples definir um conjunto de comandos que pode ser baseado em gestos estáticos e dinâmicos e que pode ser facilmente integrado e configurado para ser utilizado numa série de aplicações. É um sistema de baixo custo e fácil de treinar e usar, e uma vez que é construído unicamente com bibliotecas de código. As experiências realizadas permitiram mostrar que o sistema atingiu uma precisão de 99,2% em termos de reconhecimento de gestos estáticos e uma precisão média de 93,7% em termos de reconhecimento de gestos dinâmicos. Para validar a solução proposta, foram implementados dois sistemas completos. O primeiro é um sistema em tempo real capaz de ajudar um árbitro a arbitrar um jogo de futebol robótico. A solução proposta combina um sistema de reconhecimento de gestos baseada em visão com a definição de uma linguagem formal, o CommLang Referee, à qual demos a designação de Referee Command Language Interface System (ReCLIS). O sistema identifica os comandos baseados num conjunto de gestos estáticos e dinâmicos executados pelo árbitro, sendo este posteriormente enviado para um interface de computador que transmite a respectiva informação para os robôs. O segundo é um sistema em tempo real capaz de interpretar um subconjunto da Linguagem Gestual Portuguesa. As experiências demonstraram que o sistema foi capaz de reconhecer as vogais em tempo real de forma fiável. Embora a solução implementada apenas tenha sido treinada para reconhecer as cinco vogais, o sistema é facilmente extensível para reconhecer o resto do alfabeto. As experiências também permitiram mostrar que a base dos sistemas de interação baseados em visão pode ser a mesma para todas as aplicações e, deste modo facilitar a sua implementação. A solução proposta tem ainda a vantagem de ser suficientemente genérica e uma base sólida para o desenvolvimento de sistemas baseados em reconhecimento gestual que podem ser facilmente integrados com qualquer aplicação de interface homem-máquina. A linguagem formal de definição da interface pode ser redefinida e o sistema pode ser facilmente configurado e treinado com um conjunto de gestos diferentes de forma a serem integrados na solução final.

The active mathematics project at ISCAP

This paper summarizes a project that is contributing to a change in the way of teaching and learning Mathematics. Mathematics is a subject of the Accounting and Administration course. In this subject we teach: Functions and Algebra. The aim is that the students understand the basic concepts and is able to apply them in other issues, when possible, establishing a bridge between the issues that they have studied and their application in Accounting. As from this year, the Accounting course falls under in Bologna Process. The teacher and the student roles have changed. The time for theoretical and practical classes has been reduced, so it was necessary to modify the way of teaching and learning. In the theoretical classes we use systems of multimedia projection to present the concepts, and in the practical classes we solve exercises. To supplement our theoretical and practical classes we have developed an active mathematics project called MatActiva based on the Moodle platform offered by PAOL - Projecto de Apoio Online (Online Support Project). In the last versions of Moodle, it is possible use the TeX language to create math questions. Using this tool we created a set of interactive materials. With the creation of this new project we wanted to take advantage already obtained results with the previous experiences, giving to the students opportunities to complement their study in Mathematics. One of the great objectives is to motivate students, encourage them to overcome theirs difficulties through an auto-study, giving them more confidence and the opportunity to seeing others perspectives of the mathematics subjects. In the MatActiva project the students have a big collection of information about the way of the subject works, which includes the objectives, the program, recommended bibliography, evaluation method and summaries. It works as material support for the practical and theoretical classes, the slides of the theoretical classes are available, the sheets with exercises for the students to do in the classroom and complementary exercises, as well as the exams of previous years. Students can also do diagnostic tests and evaluation tests online. Our approach is a reflexive one, based on the professional experience of the teachers that explore and incorporate new tools of Moodle with their students and coordinate the project MatActiva.

Porto: cidade amiga das pessoas idosas: um estudo centrado na visão de prestadores de serviços a pessoas idosas das freguesias de Cedofeita, Paranhos, St. Ildefonso, Bonfim e Campanhã

O envelhecimento da população é um fenómeno das sociedades contemporâneas simultâneo à crescente modificação do meio urbano. De modo a responder a estas alterações a Organização Mundial de Saúde (OMS) lançou o projeto Cidade Amiga das Pessoas Idosas que preconiza a adaptação das estruturas e serviços para que estes sejam acessíveis e promovam a inclusão dos cidadãos idosos. A presente investigação, de natureza qualitativa e exploratória, tem como objetivo verificar se a cidade do Porto possui características de uma cidade amiga das pessoas idosas através da visão de prestadores de serviços a pessoas idosas das freguesias de Paranhos, Cedofeita, St. Ildefonso, Bonfim e Campanhã. Pretende, assim, ser um contributo para o desenvolvimento do projeto Cidade Amiga das Pessoas Idosas na cidade portuense. Para tal, realizam-se 3 focus groups com prestadores de serviços selecionados a partir de uma amostragem por conveniência, onde se utiliza um guião de entrevista semi-estruturado com as seguintes categorias: espaços exteriores e edifícios, transportes, habitação, participação social, respeito e inclusão social, participação cívica e emprego, comunicação e informação e apoio comunitário e serviços de saúde. É possível verificar que os participantes partilham, de forma geral, uma imagem positiva da cidade do Porto, contudo, têm tendência a iniciar o discurso pelas características negativas da cidade. Colaboram também com sugestões de melhoria para a cidade. Pela perspetiva dos participantes é possível verificar que aspetos relacionados com espaços exteriores e edifícios, respeito e inclusão social e apoio comunitário e serviços de saúde se destacam pela negativa, enquanto aspetos intimos à participação social das pessoas idosas bem como, à comunicação e informação na cidade do Porto são na generalidade elogiados. Desta forma, indicam como positivo o aparecimento de novas iniciativas como as Universidades Seniores ou o projeto “Afetos” desenvolvido pela Misericórdia; as ofertas dirigidas à população sénior desenvolvidas pelas Juntas de Freguesia e a presença de jornais de distribuição gratuita, em espaços públicos. Por oposição, identificam como pouco amigo das pessoas idosas os passeios pouco largos, com obstáculos e pouco cuidados; a falta de casas de banho públicas; o desinvestimento em atividades intergeracionais e a carência de lares públicos na cidade.

The immediate effects of atlanto-occipital joint manipulation and suboccipital muscle inhibition technique on active mouth opening and pressure pain sensitivity over latent myofascial trigger points in the masticatory muscles

DESIGN: A randomized controlled trial.OB JECTIVE: To investigate the immediate effects on pressure pain thresholds over latent trigger points (TrPs) in the masseter and temporalis muscles and active mouth opening following atlanto-occipital joint thrust manipulation or a soft tissue manual intervention targeted to the suboccipital muscles. BACKGROUND : Previous studies have described hypoalgesic effects of neck manipulative interventions over TrPs in the cervical musculature. There is a lack of studies analyzing these mechanisms over TrPs of muscles innervated by the trigeminal nerve. METHODS: One hundred twenty-two volunteers, 31 men and 91 women, between the ages of 18 and 30 years, with latent TrPs in the masseter muscle, were randomly divided into 3 groups: a manipulative group who received an atlanto-occipital joint thrust, a soft tissue group who received an inhibition technique over the suboccipital muscles, and a control group who did not receive an intervention. Pressure pain thresholds over latent TrPs in the masseter and temporalis muscles, and active mouth opening were assessed pretreatment and 2 minutes posttreatment by a blinded assessor. Mixed-model analyses of variance (ANOVA) were used to examine the effects of interventions on each outcome, with group as the between-subjects variable and time as the within-subjects variable. The primary analysis was the group-by-time interaction. RESULTS: The 2-by-3 mixed-model ANOVA revealed a significant group-by-time interaction for changes in pressure pain thresholds over masseter (P<.01) and temporalis (P =.003) muscle latent TrPs and also for active mouth opening (P<.001) in favor of the manipulative and soft tissue groups. Between-group effect sizes were small. CONCLUSIONS: The application of an atlanto-occipital thrust manipulation or soft tissue technique targeted to the suboccipital muscles led to an immediate increase in pressure pain thresholds over latent TrPs in the masseter and temporalis muscles and an increase in maximum active mouth opening. Nevertheless, the effects of both interventions were small and future studies are required to elucidate the clinical relevance of these changes. LEVEL OF EVIDENCE : Therapy, level 1b. J Orthop Sports Phys Ther 2010;40(5):310-317. doi:10.2519/jospt.2010.3257. KEYWORDSDS: cervical manipulation, muscle trigger points, neck, TMJ, upper cervical.

Relação entre a unidade de biofeedback de pressão, deslocamento do centro de pressão e atividade eletromiográfica durante o active straight leg raising em indivíduos com e sem dor lombo-pélvica.

Introdução: A unidade de biofeedback de pressão, em indivíduos com dor lombo-pélvica, é utilizada durante exercícios de estabilização segmentar, no entanto ainda carece de evidência científica. Objetivo: Determinar a relação entre a unidade de biofeedback de pressão (UBFP), o deslocamento do centro de pressão no sentido médio-lateral (COPml) e a atividade eletromiográfica abdominal durante o active straight leg raising (ASLR) em indivíduos com e sem dor lombo-pélvica, bem como identificar diferenças entre os grupos. Metodologia: Estudo transversal analítico em 18 estudantes universitários voluntários com dor lombo-pélvica crónica inespecífica (GCD) e em 20 sem dor (GSD). Durante o ASLR (desafio postural dinâmico) foram avaliadas as variações máxima e média da pressão (recorrendo à UBFP) e do deslocamento do COPml (através da plataforma de forças), bem como a atividade muscular abdominal, bilateralmente, com recurso à eletromiografia de superfície. Estatisticamente recorreu-se à correlação de Spearman e ao teste Mann-Whitney U, ambos com um nível de significância de 0,05. Resultados: No GCD, ao contrário do GSD, não foi verificada uma relação entre a UBFP e a atividade do transverso abdominal/obliquo interno (TrA/OI) contra-lateral. Correlações moderadas, mas com sentidos opostos, foram evidenciadas em ambos os grupos, entre o deslocamento do COPml e a atividade do TrA/OI contra-lateral. Em ambos os grupos, a UBFP demonstrou estar fortemente correlacionada com o COPml. Não foram observadas diferenças significativas entre os grupos nas variáveis avaliadas. Conclusão: A UBFP, no GCD, não se apresentou relacionada com a atividade do TrA/OI. Contudo, demonstrou uma relação com o deslocamento do COPml, em ambos os grupos, sendo portanto um indicador de estabilidade do tronco e assim, uma ferramenta útil em ambiente clínico. No GCD observou-se que uma maior atividade muscular TrA/OI pressupõe maior deslocamento do COPml, sendo uma relação contrária à verificada no GSD, podendo ser um indicador da perda da sua ação tónica.

Short- and medium-term effects of manual therapy on cervical active range of motion and pressure pain sensitivity in latent myofascial pain of the upper trapezius muscle: a randomized controlled trial

Objective: The purpose of this study was to investigate effects of different manual techniques on cervical ranges of 17 motion and pressure pain sensitivity in subjects with latent trigger point of the upper trapezius muscle. 18 Methods: One hundred seventeen volunteers, with a unilateral latent trigger point on upper trapezius due to computer 19 work, were randomly divided into 5 groups: ischemic compression (IC) group (n = 24); passive stretching group (n = 20 23); muscle energy technique group (n = 23); and 2 control groups, wait-and-see group (n = 25) and placebo group 21 (n = 22). Cervical spine range of movement was measured using a cervical range of motion instrument as well as 22 pressure pain sensitivity by means of an algometer and a visual analog scale. Outcomes were assessed pretreatment, 23 immediately, and 24 hours after the intervention and 1 week later by a blind researcher. A 4 × 5 mixed repeated- 24 measures analysis of variance was used to examine the effects of the intervention and Cohen d coefficient was used. 25 Results: A group-by-time interaction was detected in all variables (P b .01), except contralateral rotation. The 26 immediate effect sizes of the contralateral flexion, ipsilateral rotation, and pressure pain threshold were large for 3 27 experimental groups. Nevertheless, after 24 hours and 1 week, only IC group maintained the effect size. 28 Conclusions: Manual techniques on upper trapezius with latent trigger point seemed to improve the cervical range of 29 motion and the pressure pain sensitivity. These effects persist after 1 week in the IC group. (J Manipulative Physiol 301 Ther 2013;xx:1-10)

Dermic diffusion and stratum corneum: a state of the art review of mathematical models

Transdermal biotechnologies are an ever increasing field of interest, due to the medical and pharmaceutical applications that they underlie. There are several mathematical models at use that permit a more inclusive vision of pure experimental data and even allow practical extrapolation for new dermal diffusion methodologies. However, they grasp a complex variety of theories and assumptions that allocate their use for specific situations. Models based on Fick's First Law found better use in contexts where scaled particle theory Models would be extensive in time-span but the reciprocal is also true, as context of transdermal diffusion of particular active compounds changes. This article reviews extensively the various theoretical methodologies for studying dermic diffusion in the rate limiting dermic barrier, the stratum corneum, and systematizes its characteristics, their proper context of application, advantages and limitations, as well as future perspectives.

Networked embedded systems for active flow control in aircraft

Aerodynamic drag is known to be one of the factors contributing more to increased aircraft fuel consumption. The primary source of skin friction drag during flight is the boundary layer separation. This is the layer of air moving smoothly in the immediate vicinity of the aircraft. In this paper we discuss a cyber-physical system approach able of performing an efficient suppression of the turbulent flow by using a dense sensing deployment to detect the low pressure region and a similarly dense deployment of actuators to manage the turbulent flow. With this concept, only the actuators in the vicinity of a separation layer are activated, minimizing power consumption and also the induced drag.

A vision of cyber-physical internet

When the Internet was born, the purpose was to interconnect computers to share digital data at large-scale. On the other hand, when embedded systems were born, the objective was to control system components under real-time constraints through sensing devices, typically at small to medium scales. With the great evolution of the Information and Communication Technology (ICT), the tendency is to enable ubiquitous and pervasive computing to control everything (physical processes and physical objects) anytime and at a large-scale. This new vision gave recently rise to the paradigm of Cyber-Physical Systems (CPS). In this position paper, we provide a realistic vision to the concept of the Cyber-Physical Internet (CPI), discuss its design requirements and present the limitations of the current networking abstractions to fulfill these requirements. We also debate whether it is more productive to adopt a system integration approach or a radical design approach for building large-scale CPS. Finally, we present a sample of realtime challenges that must be considered in the design of the Cyber-Physical Internet.

Relatório de Estágio em Educação Pré-Escolar

O relatório de estágio de qualificação profissional desenvolveu-se no âmbito da Unidade Curricular (UC) de Prática Pedagógica Supervisionada, inserida no Mestrado em Educação Pré- Escolar, nos contextos de creche e pré-escolar. Esta integração implicou a mestranda numa atitude investigativa, traduzida no aprofundamento dos referenciais teóricos abordados na referida UC, que permitiu desenvolver uma atitude indagadora e reflexiva, de modo a aliar saberes teóricos à prática e mobilizá-los em contexto. Efetivando a sua prática pedagógica através da observação, recolha de dados, análise sistemática da ação e reflexão crítica permanente, apoiou-se na metodologia de investigaçãoação, que segundo Elliot (1991) constitui um processo reflexivo, que envolve a mudança de teorias e práticas, permitindo ligar a autoavaliação ao desenvolvimento profissional. A prática pedagógica revista neste documento parte da convicção da mestranda relativamente à importância da observação, na mesma perspetiva de Gonçalves (2006): “se soubermos observar, saberemos compreender, se soubermos compreender, saberemos intervir e se soubermos intervir, saberemos melhorar, estaremos a conferir ao exercício de observação e análise da relação educativa o seu verdadeiro estatuto de instrumento de desenvolvimento pessoal/profissional do formando” (p.72). Foi assim que a mestranda solidificou a construção da sua imagem de criança, encarando-a como ativa e competente, almejando que essa visão se refletisse nas suas planificações, que identificavam necessidades e interesses das crianças, e consequentemente na sua ação. A co construção de saberes e a cooperação assumiram particular relevância no processo de formação e desenvolvimento profissional, proporcionado pelos intervenientes no contexto educativo: par de formação, educadoras, supervisora, pais e comunidade.

Influência de diferentes estratégias de estabilização lombopélvica e de programas de exercícios de controlo motor no Active Straight Leg Raise

Introdução: O Active Straight Leg Raise (ASLR) tem sido sugerido como um indicador clínico da estabilidade lombopélvica. Estratégias passivas e ativas podem contribuir para aumentar esta estabilidade, assim como programas de exercício baseados nas mesmas estratégias ativas. Objetivos: Comparar os efeitos imediatos da compressão pélvica manual (CP), do drawing-in (DI) e do bracing abdominal (BA) durante o ASLR em indivíduos com e sem dor lombopélvica crónica e inespecífica, e avaliar o efeito prolongado das manobras de estabilização ativas através dos programas de exercícios de controlo motor, Pilates e McGill. Métodos: Estudo transversal, com uma amostra de 111 voluntários, 52 sem dor lombopélvica (NLPPG) e 59 com dor lombopélvica (LPPG), e estudo experimental, formado pelo LPPG dividido em 19 no grupo controlo (GC), 20 no grupo pilates (GP) e 20 no grupo mcgill (GMg). Foi avaliado o ASLR padrão, o ASLR com CP, o ASLR com DI e ASLR com BA. Os participantes foram avaliados antes e após as 8 semanas de implementação dos programas exercícios de McGill e Richardson, apenas aos respetivos grupos. Resultados: O LPPG apresentou significativamente maior score no ASLR comparativamente ao NLPPG (z=-9,361; p<0,001). Apesar do BA ter apresentado scores inferiores às restantes estratégias (p<0,001), todas elas foram capazes de diminuir o score do ASLR (p<0,001). Após a aplicação dos programas de exercícios, verificou-se que o GP (p<0,001) e o GMg (p<0,001) apresentaram scores significativamente menores no ASLR, relativamente ao GC. No GP e no GMg verificou-se uma diminuição do score do ASLR (Z=-4,028; p<0,001; Z=-4,179; p<0,001, respetivamente). Além disso, GMg apresentou uma tendência para apresentar menores scores do ASLR comparativamente ao GP. Conclusão: Qualquer uma destas manobras de estabilização quando adicionada ao ASLR pode aumentar a estabilidade lombopélvica, especialmente o BA. Os exercícios de Pilates e de McGill permitiram melhorar os scores do ASLR.

Towards Active Course Marks for Autonomous Sailing Competitions

This paper describes the environmental monitoring / regatta beacon buoy under development at the Laboratory of Autonomous Systems (LSA) of the Polytechnic Institute of Porto. On the one hand, environmentalmonitoring of open water bodies in real or deferred time is essential to assess and make sensible decisions and, on the other hand, the broadcast in real time of position, water and wind related parameters allows autonomous boats to optimise their regatta performance. This proposal, rather than restraining the boats autonomy, fosters the development of intelligent behaviour by allowing the boats to focus on regatta strategy and tactics. The Nautical and Telemetric Application (NAUTA) buoy is a dual mode reconfigurable system that includes communications, control, data logging, sensing, storage and power subsystems. In environmental monitoring mode, the buoy gathers and stores data from several underwater and above water sensors and, in regatta mode, the buoy becomes an active course mark for the autonomous sailing boats in the vicinity. During a race, the buoy broadcasts its position, together with the wind and the water current local conditions, allowing autonomous boats to navigate towards and round the mark successfully. This project started with the specification of the requirements of the dual mode operation, followed by the design and building of the buoy structure. The research is currently focussed on the development of the modular, reconfigurable, open source-based control system. The NAUTA buoy is innovative, extensible and optimises the on board platform resources.

Effect of active components from Garlic on AGEs formation

Advanced glycation end-products are Maillard reaction products that are found in thermal processed food. This compounds are often referred as unhealthy for human diet, namely because of their capacity to form amino-acid dimers. There is a broad range of answers to get about how these products are formed, how they interact with the organism and how these reactions can be inhibited to prevent the referred effects. Some compounds from garlic are thought to be able to inhibit these reactions. This study using spectrophotometric, High Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry (HPLC-MS/MS) and Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR) analysis, helps to understand better not only not only the effect of some compounds obtained from garlic, diallyl sulfide (DAS), diallyl disulfide (DADS) and diallyl trisulfide (DATS), on these AGEs production reaction, but also helped to understand better the reaction itself.