Multi-criteria optimization manipulator trajectory planning

In the last twenty years genetic algorithms (GAs) were applied in a plethora of fields such as: control, system identification, robotics, planning and scheduling, image processing, and pattern and speech recognition (Bäck et al., 1997). In robotics the problems of trajectory planning, collision avoidance and manipulator structure design considering a single criteria has been solved using several techniques (Alander, 2003). Most engineering applications require the optimization of several criteria simultaneously. Often the problems are complex, include discrete and continuous variables and there is no prior knowledge about the search space. These kind of problems are very more complex, since they consider multiple design criteria simultaneously within the optimization procedure. This is known as a multi-criteria (or multiobjective) optimization, that has been addressed successfully through GAs (Deb, 2001). The overall aim of multi-criteria evolutionary algorithms is to achieve a set of non-dominated optimal solutions known as Pareto front. At the end of the optimization procedure, instead of a single optimal (or near optimal) solution, the decision maker can select a solution from the Pareto front. Some of the key issues in multi-criteria GAs are: i) the number of objectives, ii) to obtain a Pareto front as wide as possible and iii) to achieve a Pareto front uniformly spread. Indeed, multi-objective techniques using GAs have been increasing in relevance as a research area. In 1989, Goldberg suggested the use of a GA to solve multi-objective problems and since then other researchers have been developing new methods, such as the multi-objective genetic algorithm (MOGA) (Fonseca & Fleming, 1995), the non-dominated sorted genetic algorithm (NSGA) (Deb, 2001), and the niched Pareto genetic algorithm (NPGA) (Horn et al., 1994), among several other variants (Coello, 1998). In this work the trajectory planning problem considers: i) robots with 2 and 3 degrees of freedom (dof ), ii) the inclusion of obstacles in the workspace and iii) up to five criteria that are used to qualify the evolving trajectory, namely the: joint traveling distance, joint velocity, end effector / Cartesian distance, end effector / Cartesian velocity and energy involved. These criteria are used to minimize the joint and end effector traveled distance, trajectory ripple and energy required by the manipulator to reach at destination point. Bearing this ideas in mind, the paper addresses the planning of robot trajectories, meaning the development of an algorithm to find a continuous motion that takes the manipulator from a given starting configuration up to a desired end position without colliding with any obstacle in the workspace. The chapter is organized as follows. Section 2 describes the trajectory planning and several approaches proposed in the literature. Section 3 formulates the problem, namely the representation adopted to solve the trajectory planning and the objectives considered in the optimization. Section 4 studies the algorithm convergence. Section 5 studies a 2R manipulator (i.e., a robot with two rotational joints/links) when the optimization trajectory considers two and five objectives. Sections 6 and 7 show the results for the 3R redundant manipulator with five goals and for other complementary experiments are described, respectively. Finally, section 8 draws the main conclusions.

Certificação de filtros em fatores de transmissão e de cerâmicas em fatores de reflexão, em colorimetria

Mestrado em Engenharia Química - Tecnologias de Protecção Ambiental

SmallPower, Energias Renováveis, Lda.: tradução e gestão de conteúdos

Relatório de estágio realizado por: Tiago André Nogueira da Cruz Trabalho orientado pela Mestre Célia Sousa

La social stock exchange au Portugal: un nouvel allié de l'économie sociale

Résumé Cet article vise à contribuer à la connaissance de la Bolsa de Valores Sociais (BVS) — Social Stock Exchange — récemment créé au Portugal, dont le but primatial était de permettre la prise de moyens de financement des entités de l'Économie Sociale engagées dans des projets d'éducation et d'entreprenariat. Il se penchera sur la qualification juridique des divers types d'entités cotées dans la BVS, sur le concept d'investisseur social et sur la protection dont il jouira, vis-à-vis des exigences de transparence et de gouvernance qui incombent à ces entités. Le thème proposé sera examiné en soulignant les virtualités et le potentiel de la BVS, faisant référence à l'un ou à l'autre sujet qui viennent à effet, avec un accent particulier sur l'avantage d'élaborer un code de gouvernance corporative pour les entités de l'Économie Sociale. Abstract This article aims to contribute to the knowledge of the Bolsa de Valores Sociais (BVS) — Social Stock Exchange — recently created in Portugal, whose primatial purpose was to allow the taking of means of financing the Social Economy entities, engaged in projects in education and entrepreneurship. It will reflect on the legal classification of the various types of entities rated in the BVS, on the concept of social investor and on the protection he will enjoy, leading to the consequent demands for transparency and governance that falls upon those entities. The proposed theme will be discussed highlighting the virtues and potential of BVS, playing in one or two topics that comes to purpose, with particular emphasis on the relevance of drawing up a code of corporate governance for entities of the Social Economy. Resumen Este artículo tiene como objetivo contribuir al conocimiento de la Bolsa de Valores Sociales (BVS), recientemente creada en Portugal, cuya finalidad principal es que las entidades de la economía social dedicadas a proyectos en las áreas de educación y de iniciativa empresarial puedan obtener medios financieros. Se abordará la calificación jurídica de los diversos tipos de entidades que cotizan en la BVS, así como el concepto de inversor social y la protección de que éste goza, con las consiguientes exigencias en materia de transparencia y de gobierno que recaen sobre esas entidades. Se analizará la temática propuesta destacando las virtudes y potencialidades de la BVS, sin omitir algún otro tópico adyacente que resulte relevante, en especial la conveniencia de que sea elaborado un código de gobernanza corporativa para las entidades de la economía social.

A bolsa de valores sociais enquanto agente de renovação da economia social

Este artigo visa contribuir para o conhecimento da Bolsa de Valores Sociais (BVS), recentemente criada em Portugal, cuja finalidade foi, primacialmente, a de permitir a obtenção de meios de financiamento às entidades da Economia Social que se dediquem a projectos nas áreas da educação e do empreendedorismo. Reflectir-se-á sobre a qualificação jurídica dos vários tipos de entidades cotadas na BVS, sobre o conceito de investidor social e a protecção de que este beneficia, com as consequentes exigências em matéria de transparência e de governação que recaem sobre aquelas entidades. A temática proposta será percorrida destacando as virtudes e potencialidades da BVS, tocando num ou noutro tópico adjacente que venha a propósito, com particular destaque para a pertinência da elaboração de um código de governança corporativa para as entidades da economia social.

A influência da idade nos parâmetros metabólicos na marcha com uma e duas bengalas

Introdução: A marcha implica o controlo do equilíbrio. Usando bengalas é aumentada a base de sustentação e reduzida a carga nos membros inferiores. No entanto, estão associadas ao aumento dos gastos metabólicos. Objetivo: Analisar a influência da idade nos parâmetros metabólicos na marcha com uma e duas bengalas, 3 pontos e 3 pontos modificada. Métodos: Estudo analítico transversal. Amostra: 11 jovens e 10 com idade superior a 60 anos, voluntários. Realizaram-se cinco recolhas de 10 minutos, medindo, através do aparelho “Cosmed K4b2”: consumo de oxigénio (VO2), dióxido de carbono expirado (VCO2) e quociente respiratório (R - substrato utilizado). Resultados: O CE foi significativamente inferior nos jovens relativamente ao “grupo de maiores de 60 anos” na 1BN (U=14.0 p=0.003), 2BN (U=10.0 p=0.001) e 2BM (U=18.0 p=0.008). No “grupo de maiores de 60 anos” o CE foi significativamente inferior, no sexo feminino em 1BM (U=15.0 p=0.008). A marcha 2BM apresenta CE e VCO2 significativamente mais elevado que a MN no “grupo de maiores de 60 anos”. No VCO2 não se observaram diferenças significativas entre grupos (p>0.05). No “grupo de mais de 60 anos”, na marcha 1BM (U=16.0 p=0.016), o VCO2 é significativamente superior no sexo masculino. O R apresenta-se signitivamente superior no grupo dos jovens em todas as marchas 1BN (U=0.00 p<0.05), 1BM (U=2.00 p<0.05), 2BN (U=2.00 p<0.05) e 2BM (U=0.00 p<0.05). Conclusão: A idade infuencia o CE na marcha com uma ou duas bengalas seja qual o tipo de marcha, consumindo os jovens menos O2 que o “grupo de maiores de 60 anos” e o tipo de substrato utilizado, tendo sido as proteinas o substrato mais utilizado nos jovens enquanto que nos maiores de 60 anos o substrato mais utilizado foi os lípidos.

Influence of tobacco smoke on carcinogenic PAH composition in indoor PM10 and PM2.5

Because of the mutagenic and/or carcinogenic properties, Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH), have a direct impact on human population. Consequently, there is a widespread interest in analysing and evaluating the exposure to PAH in different indoor environments, influenced by different emission sources. The information on indoor PAH is still limited, mainly in terms of PAH distribution in indoor particles of different sizes; thus, this study evaluated the influence of tobacco smoke on PM10 and PM2.5 characteristics, namely on their PAH compositions, with further aim to understand the negative impact of tobacco smoke on human health. Samples were collected at one site influenced by tobacco smoke and at one reference (non-smoking) site using low-volume samplers; the analyses of 17 PAH were performed by Microwave Assisted Extraction combined with Liquid Chromatography (MAE–LC). At the site influenced by tobacco smoke PM concentrations were higher 650% for PM10, and 720% for PM2.5. When influenced by smoking, 4 ring PAH (fluoranthene, pyrene, and chrysene) were the most abundant PAH, with concentrations 4600–21 000% and 5100–20 800% higher than at the reference site for PM10 and PM2.5, respectively, accounting for 49% of total PAH (SPAH). Higher molecular weight PAH (5–6 rings) reached concentrations 300–1300% and 140–1700% higher for PM10 and PM2.5, respectively, at the site influenced by tobacco smoke. Considering 9 carcinogenic PAH this increase was 780% and 760% in PM10 and PM2.5, respectively, indicating the strong potential risk for human health. As different composition profiles of PAH in indoor PM were obtained for reference and smoking sites, those 9 carcinogens represented at the reference site 84% and 86% of SPAH in PM10 and PM2.5, respectively, and at the smoking site 56% and 55% of SPAH in PM10 and PM2.5, respectively. All PAH (including the carcinogenic ones) were mainly present in fine particles, which corresponds to a strong risk for cardiopulmonary disease and lung cancer; thus, these conclusions are relevant for the development of strategies to protect public health.

Finding an upper bound on the increase in execution time due to contention on the memory bus in COTS-based multicore systems

Contention on the memory bus in COTS based multicore systems is becoming a major determining factor of the execution time of a task. Analyzing this extra execution time is non-trivial because (i) bus arbitration protocols in such systems are often undocumented and (ii) the times when the memory bus is requested to be used are not explicitly controlled by the operating system scheduler; they are instead a result of cache misses. We present a method for finding an upper bound on the extra execution time of a task due to contention on the memory bus in COTS based multicore systems. This method makes no assumptions on the bus arbitration protocol (other than assuming that it is work-conserving).

Estudo de reparações adesivas pela técnica de remendo embebido com reforços exteriores para aumento da resistência

As ligações adesivas têm sido utilizadas em áreas como a indústria aeroespacial, aeronáutica, de defesa, automóvel, da construção civil e das madeiras. As juntas adesivas têm vindo a substituir métodos como a soldadura, e ligações parafusadas e rebitadas, devido à facilidade de fabricação, maiores cadências de produção, menores custos, facilidade em unir materiais diferentes, melhor resistência à fadiga, entre outras razões. Como tal, também se utilizam reparações adesivas para restituição da resistência de estruturas danificadas, cujas técnicas mais comuns são a sobreposição simples, sobreposição dupla e remendo embebido. As reparações por remendo embebido, que são as mais eficientes, consistem na realização de um furo cónico na zona danificada e colagem de um remendo com a forma complementar do furo, de tal forma que não é alterada a forma inicial do componente. Neste trabalho pretende-se estudar experimental e numericamente reparações adesivas por remendo embebido, nomeadamente o efeito da utilização de reforços exteriores (em um ou nos dois lados da estrutura), para diferentes ângulos de inclinação. Foi considerado um adesivo dúctil (Araldite® 2015) e outro frágil (Araldite® AV138), o que permitiu abranger processos de rotura bastante distintos. O estudo experimental é acompanhado por outro numérico no software ABAQUS®, usando modelos coesivos para a previsão numérica da resistência das reparações. O trabalho numérico permitiu o estudo das distribuições de tensões, o que possibilitou a análise detalhada dos resultados obtidos. Foi também realizado um estudo numérico de otimização das reparações por alteração da espessura dos reforços e utilização de chanfro nas extremidades dos mesmos. Nos resultados obtidos, constatou-se a adequabilidade do método numérico na previsão fiável da resistência, e também que a utilização dos reforços aumenta consideravelmente o rendimento das reparações (até 530 % e 340 % para os adesivos Araldite® 2015 e AV138, respetivamente), o que poderá justificar a sua utilização em aplicações industriais em que a perturbação aerodinâmica causada por esta alteração não seja relevante.

Orientação Internacional das Intenções Empreendedoras dos Estudantes do Ensino Superior Politécnico

Dissertação de Mestrado em Gestão e Internacionalização de Empresas

Impacto Ambiental do Processo de Tingimento de uma Indústria de Curtumes e Avaliação do Desempenho da ETAR

Um dos objetivos desta dissertação de mestrado foi avaliar o impacto ambiental do processo de tingimento usado na indústria de curtumes, em termos de volume de efluente produzido e sua carga poluente. Pretendeu-se também encontrar alternativas ao nível do processo de tingimento que levem a uma melhoria na qualidade do efluente produzido. Outro objetivo deste trabalho foi avaliar o funcionamento da ETAR existente na empresa JR Fontes, no que diz respeito aos parâmetros em estudo (carência química de oxigénio - CQO, pH, crómio e teor de sólidos suspensos totais - SST), propondo alterações que permitam respeitar os valores de emissão exigidos na licença de descarga da empresa. Verificou-se que o processo de tingimento aplicado pela empresa JR Fontes é muito poluente, em termos de carga orgânica e matéria em suspensão. Este facto é comprovado pelos resultados obtidos para os três processos estudados: Montana, Galáctico e Navak. Todos os processos apresentam um efluente com pH ácido (aproximado a 3) e valores de CQO superiores a 3550 mg O2/L, sendo o processo Navak aquele que apresenta o valor mais alto para o banho composto, 8362 mg O2/L. Relativamente ao teor de crómio, o banho de recurtume com concentração mais elevada de crómio total é o banho 1 do processo Navak, com 2297 mg/L, sendo que a concentração destes banhos é sempre elevada, igual ou superior a 746 mg/L. No que diz respeito à matéria em suspensão, o processo Navak é novamente o mais poluente, com um valor de 3842 mg SST/L, não sendo obtidos nos outros processos, valores inferiores a 1205 mg SST/L. Na realização de um processo alternativo de tingimento verificou-se que é possível diminuir a carga orgânica do efluente originado. A aplicação de recurtumes sintéticos deu origem a efluentes menos poluentes. O melhor valor obtido para a CQO foi de 1113 mg O2/L, sendo obtidos valores não superiores a 7185 mg O2/L para processos de características semelhantes aos aplicados nesta indústria. Relativamente à ETAR, apesar das restrições ao funcionamento que esta apresenta, no geral pode ser considerada eficiente, embora não consiga atingir o objetivo pretendido de remoção para a CQO, ou seja o valor de 1100 mg O2/L. Nos restantes parâmetros é cumprido o limite de emissão (350 mg SST/L, pH entre 6 e 9 e 2 mg Cr/L para o crómio total): os SST apresentam o valor de 98 mg SST/L, o crómio total de 1,2 mg Cr/L e o pH encontra-se entre 8 e 9. São aqui feitas duas abordagens para solucionar os problemas existentes na ETAR. A primeira considera um ajuste no tratamento e equipamentos existentes, através da reconstrução do tanque de equalização, da substituição do coagulante por sulfato ferroso e da reconstrução do sedimentador, assim como a substituição das tubagens por umas de maior diâmetro, solucionando assim problemas de manutenção de toda a instalação e do incumprimento da legislação. A outra abordagem implica a substituição do sistema de afinação existente, os filtros de areia e carvão ativados, por um sistema de membranas de ultrafiltração ou por dois filtros de carvão ativado. Para tratar um efluente com um valor de CQO de 3000 mg O2/L com o carvão estudado, seriam necessários 132 kg de carvão por coluna, aproveitando-se os equipamentos existentes. No caso das membranas filtrantes, estas são eficazes, reduzindo a CQO em cerca de 70%. Ao contrário do carvão, a aplicação deste sistema implicaria a aquisição de novos equipamentos. Futuramente propõe-se a avaliação dos vários tipos de reagentes usados no tingimento de couro de forma a aplicar no tratamento aqueles que produzam as características desejadas no produto final e a que apresentem um menor resultado de CQO. Propõe-se também o estudo de viabilidade da remoção de crómio dos banhos de recurtume e consequente avaliação da aplicabilidade de um tratamento biológico em substituição ou como complemento do tratamento existente.

Strength improvement of adhesively-bonded scarf repairs in aluminium structures with external reinforcements

Adhesively bonded techniques are an attractive option to repair aluminium structures, compared to more traditional methods. Actually, as a result of the improvement in the mechanical characteristics of adhesives, adhesive bonding has progressively replaced the traditional joining methods. There are several bonded repair configurations, as single-strap, double-strap and scarf. Compared with strap repairs, scarf repairs have the advantages of a higher efficiency and the absence of aerodynamic disturbance. The higher efficiency is caused by the elimination of the significant joint eccentricities of strap repairs. Moreover, stress distributions along the bond length are more uniform, due to tapering of the scarf edges. The main disadvantages of this technique are the difficult machining of the surfaces, associated costs and requirement of specialised labour. This work reports on an experimental and numerical study of the tensile behaviour of two-dimensional (2D) scarf repairs of aluminium structures bonded with the ductile epoxy adhesive Araldite® 2015. The numerical analysis, by Finite Elements (FE), was performed in Abaqus® and used cohesive zone models (CZM) for the simulation of damage onset and growth in the adhesive layer, thus enabling the strength prediction of the repairs. A parametric study was performed on the scarf angle (α) and different configurations of external reinforcement (applied on one or two sides of the repair, and also different reinforcement lengths). The obtained results allowed the establishment of design guidelines for repairing, showing that the use of external reinforcements enables increasing α for equal strength recovery, which makes the repair procedure easier. The numerical technique was accurate in predicting the repairs’ strength, enabling its use for design and optimisation purposes.

Influence of cardiorespiratory fitness and parental lifestyle on adolescents' abdominal obesity

The aims of this study were (1) to analyse the influence of cardiorespiratory fitness (CRF) and parental overweight status (POS) and socioeconomic status (SES) on abdominal obesity. This study was comprised of 779 adolescents (12-18 years). Waist-height ratio (WHtR), 20 m shuttle-run test to ascertain CRF, POS according to World Health Organization recommendations and SES of parents using level of education were analysed. Using WHtR, the prevalence of abdominal obesity was 21.3% (23.5% girls and 17.9% boys; p = 0.062). Regardless of gender, participants who belonged to the WHtR risk group had significantly (p ≤ 0.05) lower CRF scores than the WHtR non-risk group; 84.4% of girls who belonged to the WHtR risk group had one or two overweight parents (p ≤ 0.05). Boys with low CRF (OR: 6.43; CI: 3.33-12.39) were more likely to belong to the WHtR risk group compared with their lean peers. Girls with low CRF (OR: 1.78; CI: 1.14-2.78) and with at least one overweight parent (OR: 2.50; CI: 1.07-5.85) or two overweight parents (OR: 4.90; CI: 2.08-11.54) were associated with the risk of abdominal obesity. This study highlights the influence of adolescents' family on abdominal obesity, especially in girls. Further, the data suggested that low CRF was a strong predictor of risk values of abdominal obesity in adolescence.

The relationship of cardiorespiratory fitness, birth weight and parental BMI on adolescents’ obesity status

The aims of this study were as follows: (1) to analyze differences in cardiorespiratory fitness (CRF), parents' body mass index (BMI) and birth weight (BW) between non-overweight (NOW) and overweight/obese (OV/OB) adolescents, and (2) to investigate the association of those variables with the risk of their biological offspring being OV/OB. This study comprised 788 adolescents (477 girls and 311 boys), aged between 12 and 18 years. CRF was predicted by maximal multistage 20-m shuttle-run test according to the procedures described in FITNESSGRAM. Children's BMI was classified according to the International Obesity Task Force. Adolescents' BW was assessed from each child's pediatric record at birth. Parents' OV/OB status was defined and classified according to the World Health Organization. Socioeconomic status was defined by parental education. The prevalence OV/OB was 21.4 and 5.3%, respectively, and there were no gender differences. The OV/OB adolescents (girls and boys) had significantly (P<or=0.05) lower CRF scores and higher BW (P<or=0.05) than did the NOW pears. Overall, 92.9% of OV/OB girls had one or two parents with OV/OB (P<or=0.05). Boys with low CRF (odds ratio (OR): 3.75; P<or=0.05) and high BW (OR: 1.65; P<or=0.05) were more likely to be classified as OV/OB compared with NOW. Girls with low CRF (OR: 2.66; P<or=0.05), high BW (OR: 2.09; P<or=0.05) and at least one parent (OR: 2.28; P<or=0.05) or two parents with OV/OB (OR: 4.39; P<or=0.05, respectively) were classified as OV/OB. Results from this study highlight the association between the family adolescents' obesity, in girls. Furthermore, our data suggested that low CRF and high BW were strong predictors of OV/OB in adolescence.