Effects of emotional valence and three-dimensionality of visual stimuli on brain activation: an fMRI study

BACKGROUND: Examining changes in brain activation linked with emotion-inducing stimuli is essential to the study of emotions. Due to the ecological potential of techniques such as virtual reality (VR), inspection of whether brain activation in response to emotional stimuli can be modulated by the three-dimensional (3D) properties of the images is important. OBJECTIVE: The current study sought to test whether the activation of brain areas involved in the emotional processing of scenarios of different valences can be modulated by 3D. Therefore, the focus was made on the interaction effect between emotion-inducing stimuli of different emotional valences (pleasant, unpleasant and neutral valences) and visualization types (2D, 3D). However, main effects were also analyzed.METHODS: The effect of emotional valence and visualization types and their interaction were analyzed through a 3x2 repeated measures ANOVA. Post-hoc t-tests were performed under a ROI-analysis approach. RESULTS: The results show increased brain activation for the 3D affective-inducing stimuli in comparison with the same stimuli in 2D scenarios, mostly in cortical and subcortical regions that are related to emotional processing, in addition to visual processing regions. CONCLUSIONS: This study has the potential of clarify brain mechanisms involved in the processing of emotional stimuli (scenarios’ valence) and their interaction with three-dimensionality.

A survey of technologies and applications for climbing robots locomotion and adhesion

The interest in the development of climbing robots has grown rapidly in the last years. Climbing robots are useful devices that can be adopted in a variety of applications, such as maintenance and inspection in the process and construction industries. These systems are mainly adopted in places where direct access by a human operator is very expensive, because of the need for scaffolding, or very dangerous, due to the presence of an hostile environment. The main motivations are to increase the operation efficiency, by eliminating the costly assembly of scaffolding, or to protect human health and safety in hazardous tasks. Several climbing robots have already been developed, and other are under development, for applications ranging from cleaning to inspection of difficult to reach constructions. A wall climbing robot should not only be light, but also have large payload, so that it may reduce excessive adhesion forces and carry instrumentations during navigation. These machines should be capable of travelling over different types of surfaces, with different inclinations, such as floors, walls, or ceilings, and to walk between such surfaces (Elliot et al. (2006); Sattar et al. (2002)). Furthermore, they should be able of adapting and reconfiguring for various environment conditions and to be self-contained. Up to now, considerable research was devoted to these machines and various types of experimental models were already proposed (according to Chen et al. (2006), over 200 prototypes aimed at such applications had been developed in the world by the year 2006). However, we have to notice that the application of climbing robots is still limited. Apart from a couple successful industrialized products, most are only prototypes and few of them can be found in common use due to unsatisfactory performance in on-site tests (regarding aspects such as their speed, cost and reliability). Chen et al. (2006) present the main design problems affecting the system performance of climbing robots and also suggest solutions to these problems. The major two issues in the design of wall climbing robots are their locomotion and adhesion methods. With respect to the locomotion type, four types are often considered: the crawler, the wheeled, the legged and the propulsion robots. Although the crawler type is able to move relatively faster, it is not adequate to be applied in rough environments. On the other hand, the legged type easily copes with obstacles found in the environment, whereas generally its speed is lower and requires complex control systems. Regarding the adhesion to the surface, the robots should be able to produce a secure gripping force using a light-weight mechanism. The adhesion method is generally classified into four groups: suction force, magnetic, gripping to the surface and thrust force type. Nevertheless, recently new methods for assuring the adhesion, based in biological findings, were proposed. The vacuum type principle is light and easy to control though it presents the problem of supplying compressed air. An alternative, with costs in terms of weight, is the adoption of a vacuum pump. The magnetic type principle implies heavy actuators and is used only for ferromagnetic surfaces. The thrust force type robots make use of the forces developed by thrusters to adhere to the surfaces, but are used in very restricted and specific applications. Bearing these facts in mind, this chapter presents a survey of different applications and technologies adopted for the implementation of climbing robots locomotion and adhesion to surfaces, focusing on the new technologies that are recently being developed to fulfill these objectives. The chapter is organized as follows. Section two presents several applications of climbing robots. Sections three and four present the main locomotion principles, and the main "conventional" technologies for adhering to surfaces, respectively. Section five describes recent biological inspired technologies for robot adhesion to surfaces. Section six introduces several new architectures for climbing robots. Finally, section seven outlines the main conclusions.

Climbing robots: a survey of technologies and applications

The interest in the development of climbing robots is growing rapidly. Motivations are typically to increase the operation efficiency by obviating the costly assembly of scaffolding or to protect human health and safety in hazardous tasks. Climbing robots are starting to be developed for applications ranging from cleaning to inspection of difficult to reach constructions. These robots should be capable of travelling on different types of surfaces, with varying inclinations, such as floors, walls, ceilings, and to walk between such surfaces. Furthermore, these machines should be capable of adapting and reconfiguring for various environment conditions and to be self-contained. Regarding the adhesion to the surface, they should be able to produce a secure gripping force using a light-weight mechanism. This paper presents a survey of different applications and technologies proposed for the implementation of climbing robots.

Development of procedures for the simulation of atmospheric flows over complex terrain, using OpenFOAM

The main purpose of this work was the development of procedures for the simulation of atmospheric ows over complex terrain, using OpenFOAM. For this aim, tools and procedures were developed apart from this code for the preprocessing and data extraction, which were thereafter applied in the simulation of a real case. For the generation of the computational domain, a systematic method able to translate the terrain elevation model to a native OpenFOAM format (blockMeshDict) was developed. The outcome was a structured mesh, in which the user has the ability to de ne the number of control volumes and its dimensions. With this procedure, the di culties of case set up and the high computation computational e ort reported in literature associated to the use of snappyHexMesh, the OpenFOAM resource explored until then for the accomplishment of this task, were considered to be overwhelmed. Developed procedures for the generation of boundary conditions allowed for the automatic creation of idealized inlet vertical pro les, de nition of wall functions boundary conditions and the calculation of internal eld rst guesses for the iterative solution process, having as input experimental data supplied by the user. The applicability of the generated boundary conditions was limited to the simulation of turbulent, steady-state, incompressible and neutrally strati ed atmospheric ows, always recurring to RaNS (Reynolds-averaged Navier-Stokes) models. For the modelling of terrain roughness, the developed procedure allowed to the user the de nition of idealized conditions, like an uniform aerodynamic roughness length or making its value variable as a function of topography characteristic values, or the using of real site data, and it was complemented by the development of techniques for the visual inspection of generated roughness maps. The absence and the non inclusion of a forest canopy model limited the applicability of this procedure to low aerodynamic roughness lengths. The developed tools and procedures were then applied in the simulation of a neutrally strati ed atmospheric ow over the Askervein hill. In the performed simulations was evaluated the solution sensibility to di erent convection schemes, mesh dimensions, ground roughness and formulations of the k - ε and k - ω models. When compared to experimental data, calculated values showed a good agreement of speed-up in hill top and lee side, with a relative error of less than 10% at a height of 10 m above ground level. Turbulent kinetic energy was considered to be well simulated in the hill windward and hill top, and grossly predicted in the lee side, where a zone of ow separation was also identi ed. Despite the need of more work to evaluate the importance of the downstream recirculation zone in the quality of gathered results, the agreement between the calculated and experimental values and the OpenFOAM sensibility to the tested parameters were considered to be generally in line with the simulations presented in the reviewed bibliographic sources.

Os apoios educativos na construção do sucesso educativo: um estudo de caso num Território de intervenção prioritária

O maior desafio da escola atual é conjugar a escolaridade obrigatória e universal com a ânsia do sucesso educativo. Uma escola justa e democrática não pode limitar-se a selecionar os que têm mais mérito, tem, obrigatoriamente, de se preocupar com aqueles que têm mais dificuldades em ter sucesso e que se vão autoexcluindo. Um dos dispositivos clássicos para potenciar os resultados académicos são os Apoios Educativos, porém no Agrupamento de Escolas X, um Território Educativo de Intervenção Prioritária (TEIP), os resultados obtidos mantêm-se abaixo dos padrões nacionais. É este o ponto de partida do nosso estudo, pois, apesar do investimento considerável no aumento de apoios educativos neste Agrupamento, muitos alunos continuam a registar insucesso educativo.Partindo desta realidade percecionada com a análise documental sobre os Apoios Educativos neste Agrupamento, e após uma ação de acompanhamento da Inspeção Geral da Educação e Ciência, surgiu a necessidade de orientar o nosso olhar para uma análise de todo o processo dos apoios de modo a perceber como se pode otimizar o impacto dos apoios no sucesso dos alunos e, consequentemente, ter o reconhecimento exterior. Tendo por base a análise de conteúdo das entrevistas a docentes de Português e Matemática, envolvidos no processo dos apoios educativos e do focus group realizado com alunos que beneficiaram destes apoios educativos, e suportada por um enquadramento teórico e legal, delineou-se um plano de ação, que visa a melhoria do sucesso educativo de todos os alunos e envolve toda a organização escolar. Perceciona-se a preponderância da coordenação e da monitorização num processo que se pretende efetivo e não de simples receituário, mas acima de tudo, toma-se consciência que para funcionar é necessário que seja devidamente clarificado, sentido e apropriado por todos os atores envolvidos.

Escolas do concelho de Matosinhos com estrutura de betão armado

O presente trabalho pretende contribuir para a gestão das intervenções de reparação e de reforço das escolas do concelho de Matosinhos com estrutura de betão armado. Apresenta-se uma síntese sobre a história do edifício escolar e do seu desenvolvimento em território nacional. Desenvolve-se uma pesquisa bibliográfica sobre metodologias de inspeção adotadas em território nacional e internacionalmente. Identificaram-se diferentes tipologias estruturais e arquitetónicas das escolas de Matosinhos, selecionou-se a mais representativa e, aparentemente, a que envolve casos com estados de conservação mais deficientes, definiu-se uma metodologia de inspeção estrutural e desenvolveram-se as respetivas fichas de inspeção. Selecionou-se e inspecionou-se visualmente um corpo da Escola Básica da Portela, de tipologia P3 e realizaram-se diferentes ensaios de diagnóstico. Comparam-se os respetivos resultados com os obtidos na inspeção da Escola da Amieira, do mesmo concelho e com a mesma tipologia. Propõem-se soluções de reparação com base no resultado da inspeção visual, nos ensaios de diagnóstico e na norma NP EN 1504-9. Estima-se o respetivo custo e sugere-se uma metodologia de extrapolação das conclusões e do estabelecimento de uma estimativa orçamental das intervenções de reparação das restantes escolas tipo P3 deste concelho e de outras com idênticas tipologias, localizações e condições ambientais envolventes.

Tire inspection spreading machine

The aim of the project was to design in Solidworks and improve an existing Tire inspection machine. The project was developed in Gislotica - Mechanical Solutions, guided by ing. Rui Manuel Fazenda Silva who is a professor in ISEP. The designed device relates to the inspection of automobile tires for holes and weak places caused by punctures and usage. Such inspection includes careful examination of the inside surface of the tire which is difficult because of its cylindrical shape, stiff and resistant nature of the material out of which the tire is made. The whole idea is to provide a machine by which the walls of the tire may be spread and hold apart, presenting the inner surface for the worker to control. The device must also perform rotational and vertical movement of the tire. It is meant to provide inspection in hich there is no need for the controller to use force. It makes his work easier and more efficient.

Abordagem da segurança, higiene e saúde na organização e gestão escolar

A escola é o centro de convergência que justifica e fundamenta os recursos alocados ao sistema educativo. Durante o normal funcionamento das escolas, as condições de segurança, salubridade dos edifícios e equipamentos devem ser previstas e mantidas para garantir a salvaguarda da saúde e bem-estar dos seus ocupantes. A responsabilidade sobre estas questões encontra-se transferida para os Órgãos de Gestão dos estabelecimentos educativos. Neste âmbito efectuou-se um estudo que objectivou caracterizar a organização e a gestão escolar, no contexto da segurança, higiene e saúde; conhecer a forma da organização e da gestão da emergência nos estabelecimentos de ensino e o grau de satisfação dos gestores escolares relativamente aspectos relacionados com a Segurança, Higiene e Saúde. Neste sentido, foi aplicado um inquérito por questionário on-line, dirigido aos directores dos agrupamentos de escolas e escolas únicas da Região Norte de Portugal. Na generalidade os resultados obtidos demonstraram que ao nível da organização e gestão da emergência é evidenciada alguma preocupação, constatando-se no entanto, que nem todas as escolas possuam delegado de segurança, algumas não possuem plano de segurança, apenas metade evidenciou a existência de projectos educativos em áreas relacionadas com a temática e não existe ainda uma participação efectiva no seio escolar por parte da comunidade. Os gestores escolares, relativamente ao grau de satisfação, referiram as condições das infra-estruturas e estado de conservação dos estabelecimentos escolares, como factores de maior descontentamento. Percepcionou-se que a gestão escolar é centrada nos problemas do quotidiano, não existindo uma planificação ou um programa legitimado de segurança, higiene e saúde a longo prazo. A análise à actuação do gestor escolar face à segurança e higiene, não pode efectuar-se alheia e separadamente do actual regime de autonomia, administração e gestão dos estabelecimentos públicos da educação pré-escolar e dos ensinos básico e secundário, porque o desempenho dos diferentes actores no processo educativo é por si condicionada. Cabe ao gestor escolar, na figura do Director(a) consagrar a segurança, higiene e saúde integradas na dinâmica escolar, promovendo um ambiente escolar mais saudável e seguro.

Estudo sobre as representações sociais face à deficiência em contexto escolar

A descriminação e a ausência de igualdade de oportunidades no acesso a direitos fundamentais inscritos na constituição portuguesa continuam a ser para as pessoas com deficiência um tema bastante actual e uma das preocupações nucleares de todos aqueles que directa ou indirectamente se interessam por estas questões. O acesso a educação e ao emprego, ainda que incentivado por políticas sociais inclusivas, continua a ser extremamente dificultado pela existência de barreiras, com configurações diversas, mas quase sempre organizadas em torno de representações acerca da deficiência pouco coerentes e coincidentes com o entendimento actual deste fenómeno. O trabalho por nós realizado teve como objectivo contribuir para o estudo das representações sociais relativamente à deficiência em Portugal, perspectivada a análise a partir dos agentes educativos do agrupamento de escolas do distrito de Viana do Castelo, uma das zonas do país com maior número de pessoas com deficiência, de acordo com o Censo de 2001. O inquérito por questionário de auto-administração realizado a uma amostra de 56 agentes educativos foi concordante com muitas das crenças e estereótipos face às pessoas com deficiência encontrados em estudos similares, nomeadamente no que reporta às atitudes negativas de pena e de culpa e à visualização da pessoa com deficiência como incapaz e pouco autónoma. Esta situação sugere a necessidade de se continuar a desenvolver estudos de caracterização destes traços em diferentes micro-culturas, no sentido de se desenvolverem estratégias personalizadas que permitam a sua remissão e o desmantelar das barreiras ainda existentes para a inclusão destes cidadãos na sociedade.

Construção de um robô trepador com locomoção através de rodas e adesão através de meios magnéticos

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Diagnóstico ambiental dos estabelecimentos de ensino orientado para a implementação de um sistema de gestão ambiental

As instituições de ensino procuram ser impulsionadoras de boas práticas ambientais demonstrando com isso o seu compromisso com o meio ambiente e com as gerações futuras. Os Sistemas de Gestão Ambiental (SGA), nomeadamente as exigências da ISO 14001:2004 podem ser uma oportunidade para as instituições gerirem correctamente todos os seus recursos, assim como eliminarem os riscos e custos desnecessários, ao mesmo tempo que reforçam os seus valores quanto à protecção do meio ambiente, prevenção da poluição, cumprimento legal e as necessidades socioeconómicas. Pretendeu-se com este estudo determinar quais os factores que condicionam a abordagem de uma política ambiental nos estabelecimentos de ensino, relacionando-as com as diferentes características das escolas com as suas abordagens ambientais, assim como determinar quais os factores que influenciam a postura ambiental das escolas. Os resultados foram recolhidos através de um inquérito por questionário, direccionado para os estabelecimentos de ensino pré-escolar, 1º, 2º, 3º ciclos e secundário da Área Metropolitana do Porto. Através da análise das respostas de 405 escolas, conclui-se que aqueles com melhores desempenhos ambientais e melhores condições para implementar um SGA são os estabelecimentos de ensino com a tipologia EB2,3/ES, públicos, pertencentes aos concelhos de Gondomar, Mais e Sto Tirso, localizados nas zonas urbanas e com edifícios escolares recentes em excelentes ou bons estados de conservação. De um modo geral todos os estabelecimentos de ensino demonstram um desempenho ambiental considerado bom e acima do considerado satisfatório para a implementação de um SGA.

Sistema de visão para percepção e navegação de um UAV Quadrotor

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

ONET – Observatório Nacional da Educação em Turismo. A importância da tecnologia na educação em turismo

Esta tese pretende fazer um estudo sobre a influência que a evolução tecnológica tem, de forma direta e indireta, sobre a educação em turismo. Os fatores indiretos (fornecedores turísticos, agências…) acabam por ter o maior peso devido às constantes evoluções que sofrem para poderem dar um serviço cada vez melhor aos seus clientes. A ideia surgiu da necessidade de elaboração de um modelo para a reformulação do portal do Observatório Nacional de Educação em Turismo (ONET), cujo planeamento e parte da implementação decorreu numa parte mais prática da tese. Os pontos principais da reformulação do portal passaram pela modificação do seu design, elaboração de um repositório de objetos de aprendizagem e de uma rede social. A propósito do repositório, decidiu-se elaborar também um objeto de aprendizagem sobre o tema “A História do Turismo no Mundo”. Toda esta evolução tecnológica, que se tem verificado nos últimos anos, veio agilizar muitos procedimentos, sendo necessários profissionais qualificados. É aqui que entra o papel das escolas. Têm de se adaptar em termos de utilização das mais recentes tecnologias, nomeadamente software. Algumas empresas produtoras de software desenvolvem também simuladores que são utilizados nas escolas para um ensino semelhante ao que será a futura vida profissional.

Coordenação de veículo de inspecção subaquática com veículo de superfície autónomo

O LSA/ISEP(Laboratório de sistemas Autónomos do Instituto Superior de Engenharia do Porto) tem vindo nos últimos anos a desenvolver sistemas robóticos inovadores para operação em ambiente marinho sendo o veículo de superfície autónomo ROAZ II um exemplo de renome internacional. Neste contexto, e tendo em vista a satisfação dos requisitos parciais conducentes à obtenção do grau de Mestre em Eng. Electrotécnica e de Computadores - Ramo de Sistemas Autónomos do ISEP, o presente trabalho visou a integração de um robô submarino operado remotamente (ROV) com o robô de superfície ROAZ II. Esta solução inovadora de operação coordenada e integrada de um ASV/ROV permite dotar o ASV de mobilidade e visão subaquática. Após a caracterização e análise de requisitos de diversos cenários operacionais foi apresentada uma arquitectura de controlo coordenado dos dois veículos baseada em manobras de controlo descritas por autómatos híbridos. Os dois veículos foram modelados e as manobras coordenadas projectadas foram validadas com um simulador em ambiente Matlab/Simulink. Foi desenvolvido um sistema de localização relativa do ROV através da fusão sensorial de um sistema INS com um sistema acústico USBL utilizando um filtro EKF. O veículo ROV (VideoRay) do LSA foi instrumentado com os sensores necessários e efectuada a integração de hardware e software com o ASV ROAZ II permitindo a operação remota. Foi realizada uma missão demonstrativa de inspecção de pilares subaquáticos em cenário real com a operação conjunta dos dois robôs.

Avaliação da qualidade do ar interior em edifícios do ISEP

Mestrado em Engenharia Química - Ramo Tecnologias de Protecção Ambiental