A multi-objective approach for the motion planning of redundant manipulators

Kinematic redundancy occurs when a manipulator possesses more degrees of freedom than those required to execute a given task. Several kinematic techniques for redundant manipulators control the gripper through the pseudo-inverse of the Jacobian, but lead to a kind of chaotic inner motion with unpredictable arm configurations. Such algorithms are not easy to adapt to optimization schemes and, moreover, often there are multiple optimization objectives that can conflict between them. Unlike single optimization, where one attempts to find the best solution, in multi-objective optimization there is no single solution that is optimum with respect to all indices. Therefore, trajectory planning of redundant robots remains an important area of research and more efficient optimization algorithms are needed. This paper presents a new technique to solve the inverse kinematics of redundant manipulators, using a multi-objective genetic algorithm. This scheme combines the closed-loop pseudo-inverse method with a multi-objective genetic algorithm to control the joint positions. Simulations for manipulators with three or four rotational joints, considering the optimization of two objectives in a workspace without and with obstacles are developed. The results reveal that it is possible to choose several solutions from the Pareto optimal front according to the importance of each individual objective.

A fractional approach for the motion planning of redundant and hyper-redundant manipulators

The trajectory planning of redundant robots through the pseudoinverse control leads to undesirable drift in the joint space. This paper presents a new technique to solve the inverse kinematics problem of redundant manipulators, which uses a fractional differential of order α to control the joint positions. Two performance measures are defined to examine the strength and weakness of the proposed method. The positional error index measures the precision of the manipulator's end-effector at the target position. The repeatability performance index is adopted to evaluate if the joint positions are repetitive when the manipulator execute repetitive trajectories in the operational workspace. Redundant and hyper-redundant planar manipulators reveal that it is possible to choose in a large range of possible values of α in order to get repetitive trajectories in the joint space.

An evolutionary approach for the motion planning of redundant and hyper-redundant manipulators

The trajectory planning of redundant robots is an important area of research and efficient optimization algorithms are needed. The pseudoinverse control is not repeatable, causing drift in joint space which is undesirable for physical control. This paper presents a new technique that combines the closed-loop pseudoinverse method with genetic algorithms, leading to an optimization criterion for repeatable control of redundant manipulators, and avoiding the joint angle drift problem. Computer simulations performed based on redundant and hyper-redundant planar manipulators show that, when the end-effector traces a closed path in the workspace, the robot returns to its initial configuration. The solution is repeatable for a workspace with and without obstacles in the sense that, after executing several cycles, the initial and final states of the manipulator are very close.

Trajectory planning of redundant manipulators using genetic algorithms

The trajectory planning of redundant robots is an important area of research and efficient optimization algorithms are needed. This paper presents a new technique that combines the closed-loop pseudoinverse method with genetic algorithms. The results are compared with a genetic algorithm that adopts the direct kinematics. In both cases the trajectory planning is formulated as an optimization problem with constraints.

LSP communication in a digital age: the outcomes of teaching and learning in tertiary education

This paper discusses the changes brought by the communication revolution in teaching and learning in the scope of LSP. Its aim is to provide an insight on how teaching which was bi-dimensional, turned into a multidimensional system, gathering other complementary resources that have transformed, in a incredibly short time, the ways we receive share and store information, for instance as professionals, and keep in touch with our peers. The increasing rise of electronic publications, the incredible boom of social and professional networks, search engines, blogs, list servs, forums, e-mail blasts, Facebook pages, YouTube contents, Tweets and Apps, have twisted the way information is conveyed. Classes ceased to be predictable and have been empowered by digital platforms, innumerous and different data repositories (TILDE, IATE, LINGUEE, and so many other terminological data banks) that have definitely transformed the academic world in general and tertiary education in particular. There is a bulk of information to be digested by students, who are no longer passive but instead responsible and active for their academic outcomes. The question is whether they possess the tools to select only what is accurate and important for a certain subject or assignment, due to that overflow? Due to the reduction of the number of course years in most degrees, after the implementation of Bologna and the shrinking of the curricula contents, have students the possibility of developing critical thinking? Both teaching and learning rely on digital resources to improve the speed of the spreading of knowledge. But have those changes been effective to promote really communication? Furthermore, with the increasing Apps that have already been developed and will continue to appear for learning foreign languages, for translation among others, will the students feel the need of learning them once they have those Apps. These are some the questions we would like to discuss in our paper.

Optimization techniques for power distribution planning with uncertainties: a comparative study

Important research effort has been devoted to the topic of optimal planning of distribution systems. The non linear nature of the system, the need to consider a large number of scenarios and the increasing necessity to deal with uncertainties make optimal planning in distribution systems a difficult task. Heuristic techniques approaches have been proposed to deal with these issues, overcoming some of the inherent difficulties of classic methodologies. This paper considers several methodologies used to address planning problems of electrical power distribution networks, namely mixedinteger linear programming (MILP), ant colony algorithms (AC), genetic algorithms (GA), tabu search (TS), branch exchange (BE), simulated annealing (SA) and the Bender´s decomposition deterministic non-linear optimization technique (BD). Adequacy of theses techniques to deal with uncertainties is discussed. The behaviour of each optimization technique is compared from the point of view of the obtained solution and of the methodology performance. The paper presents results of the application of these optimization techniques to a real case of a 10-kV electrical distribution system with 201 nodes that feeds an urban area.

Maximizing the Social Welfare of Virtual Power Players Operation in Case of Excessive Wind Power

The integration of growing amounts of distributed generation in power systems, namely at distribution networks level, has been fostered by energy policies in several countries around the world, including in Europe. This intensive integration of distributed, non-dispatchable, and natural sources based generation (including wind power) has caused several changes in the operation and planning of power systems and of electricity markets. Sometimes the available non-dispatchable generation is higher than the demand. This generation must be used; otherwise it is wasted if not stored or used to supply additional demand. New policies and market rules, as well as new players, are needed in order to competitively integrate all the resources. The methodology proposed in this paper aims at the maximization of the social welfare in a distribution network operated by a virtual power player that aggregates and manages the available energy resources. When facing a situation of excessive non-dispatchable generation, including wind power, real time pricing is applied in order to induce the increase of consumption so that wind curtailment is minimized. This method is especially useful when actual and day-ahead resources forecast differ significantly. The distribution network characteristics and concerns are addressed by including the network constraints in the optimization model. The proposed methodology has been implemented in GAMS optimization tool and its application is illustrated in this paper using a real 937-bus distribution network with 20.310 consumers and 548 distributed generators, some of them non-dispatchable and with must take contracts. The implemented scenario corresponds to a real day in Portuguese power system.

Dispatch of distributed Energy Resources to Provide Energy and Reserve in Smart Grids using a Particle Swarm Optimization Approach

The smart grid concept is a key issue in the future power systems, namely at the distribution level, with deep concerns in the operation and planning of these systems. Several advantages and benefits for both technical and economic operation of the power system and of the electricity markets are recognized. The increasing integration of demand response and distributed generation resources, all of them mostly with small scale distributed characteristics, leads to the need of aggregating entities such as Virtual Power Players. The operation business models become more complex in the context of smart grid operation. Computational intelligence methods can be used to give a suitable solution for the resources scheduling problem considering the time constraints. This paper proposes a methodology for a joint dispatch of demand response and distributed generation to provide energy and reserve by a virtual power player that operates a distribution network. The optimal schedule minimizes the operation costs and it is obtained using a particle swarm optimization approach, which is compared with a deterministic approach used as reference methodology. The proposed method is applied to a 33-bus distribution network with 32 medium voltage consumers and 66 distributed generation units.

Study of Load Curves Concerning the Influence of Socioeconomic and Cultural Issues

The increase of electricity demand in Brazil, the lack of the next major hydroelectric reservoirs implementation, and the growth of environmental concerns lead utilities to seek an improved system planning to meet these energy needs. The great diversity of economic, social, climatic, and cultural conditions in the country have been causing a more difficult planning of the power system. The work presented in this paper concerns the development of an algorithm that aims studying the influence of the issues mentioned in load curves. Focus is given to residential consumers. The consumption device with highest influence in the load curve is also identified. The methodology developed gains increasing importance in the system planning and operation, namely in the smart grids context.

Relatório de estágio de qualificação profissional (fase intercalar do estágio)

No âmbito do Mestrado em Educação Pré-Escolar e Ensino do 1º Ciclo do Ensino Básico e da Prática Pedagógica Supervisionada, realizada em contexto de Creche, foi desenvolvido o presente relatório de estágio de qualificação profissional na Educação Pré-Escolar. A prática educativa sustentou-se num quadro teórico-concetual de referência, com vista à construção de saberes para a Educação de Infância, pelo compromisso e responsabilização progressiva da ação docente, tendo sido encarado como um momento de singular importância. Desta forma, este documento procura ilustrar o processo de desenvolvimento de competências profissionais pela estudante para este nível de educação. Nesta linha de pensamento, importa referenciar a metodologia de investigação-ação, que fundamentou a prática pedagógica da estudante ao longo das várias etapas do processo educativo: Observação, Planificação, Ação, Avaliação, Comunicação e Articulação. Assim, apoiada em estratégias e atitudes investigativas e reflexivas, esta metodologia potenciou a transformação, melhoria e adequação das suas práticas. O contexto de formação assumiu-se, portanto, como um lugar privilegiado de articulação entre teoria e prática, onde o processo de ensino e aprendizagem ficou pautado por intencionalidades educativas com vista ao desenvolvimento integral de cada criança, bem como pela construção de saberes e competências profissionais pela estagiária, elencadas nos Decretos-Lei n.º 240 e 241 de 2001. Tomando em consideração o processo desenvolvido, importa realçar a importância de uma formação profissional ao longo da vida, de modo a potenciar o desenvolvimento de uma atitude perante a Educação cada vez mais crítica, problematizadora, indagadora, reflexiva e investigativa, em prol do desenvolvimento holístico de cada criança.

Relatório de estágio em Ensino do 1.º Ciclo do Ensino Básico

Relatório EPE - Relatório de estágio em Educação Pré-Escolar: O presente relatório foi realizado no âmbito da unidade curricular Prática Pedagógica Supervisionada, inserida no Mestrado em Educação Pré-Escolar e Ensino do 1.º Ciclo do Ensino Básico, da Escola Superior de Educação do Porto, durante o ano letivo 2013/2014, atribuindo qualificação profissional no contexto de pré-escolar. Este documento pretende descrever e analisar o percurso formativo desenvolvido pela mestranda ao longo da sua prática pedagógica supervisionada, numa perspetiva reflexiva sobre a construção dos saberes profissionais para a Educação. Este percurso formativo comprometeu uma atitude investigativa, bem como a mobilização de saberes científicos e legais por forma a articular as vertentes de teoria e prática, perspetivando uma construção integrada dos saberes. A prática pedagógica foi sustentada numa perspetiva construtivista, atribuindo um papel ativo à criança na construção das suas aprendizagens. Esta baseou-se num trabalho de equipa cooperativo, o qual se concretiza através do debate e da partilha de ideias, entre os vários intervenientes da ação, como meio para a transformação da realidade educativa. Ao longo da prática foi, ainda, atribuído um papel fundamental à observação do contexto, sendo esta essencial para a compreensão e conhecimento pleno da criança. Em suma, todo o percurso formativo no qual está englobado a prática pedagógica, levou a uma problematização das questões emergentes da prática, desenvolvendo uma atitude indagadora e reflexiva. Apesar da significante contribuição para a aquisição de competências pessoais e profissionais, o percurso formativo deve ser assumido como uma construção contínua, fundamentado num princípio da aprendizagem ao longo da vida.

Relatório de estágio

No presente relatório é explanado o desenvolvimento profissional da formanda durante a prática pedagógica supervisionada em Educação Pré- Escolar (com crianças dos três aos seis anos) e na prática pedagógica supervisionada no 1.º Ciclo do Ensino Básico (com um grupo do 3.º ano). Neste documento, a formanda procurou descrever, analisar e refletir acerca da sua prática, evidenciando o seu desenvolvimento e dificuldades sentidas e as potencialidades do trabalho cooperativo e colaborativo. Durante as práticas pedagógicas supervisionadas a formanda mobilizou a metodologia de investigação-ação, com as suas etapas inerentes (observação, planificação, ação, avaliação e reflexão), o que possibilitou o seu desenvolvimento pessoal e profissional, ao ser desenvolvida de forma cíclica e continuada e articulando-se com a estratégia do portefólio de formação. O portefólio de formação, desenvolvido no percurso dos estágios, possibilitou a reflexão crítica por parte da formanda acerca do contexto e atividades propostas, bem como a observação e reflexão acerca do seu próprio desenvolvimento. Assim, esta formação inicial de docentes fomentou a aquisição e mobilização de competências e conhecimentos científicos, pedagógicos e didáticos, basilares para o desempenho proficiente da prática docente. Efetivamente as práticas pedagógicas supervisionadas possibilitaram à formanda a mobilização de uma postura investigativa e reflexiva, promotoras do desenvolvimento de competências e conhecimentos profissionais fundamentais e melhoria gradual da sua prática. Ressalva-se, no entanto, a importância da formação contínua da formanda, através da mobilização das características da metodologia de investigação-ação visando

Relatório de estágio

O presente relatório tem como intuito refletir sobre o desenvolvimento pessoal e profissional da mestranda, a sua experiência e os conhecimentos adquiridos em resultado da prática pedagógica supervisionada desenvolvida ao nível da Educação Pré-Escolar e do 1.º Ciclo do Ensino Básico ao longo deste mestrado. Ao longo da prática, a ação da mestranda foi orientada pela metodologia de investigação-ação, constituída por várias etapas cíclicas e articuladas (observação, planificação, ação, reflexão e avaliação) numa perspetiva socio construtivista. Esta estratégia possibilitou a planificação de atividades adequadas às caraterísticas específicas de cada grupo. Para isso foi indispensável adotar uma atitude profissional indagadora, de caráter investigativo e crítico-reflexivo, que permitiu agir intencionalmente em cada situação, procurando atender às necessidades e interesses de cada criança. A mestranda desenvolveu a sua forma pessoal de pensar e agir no decorrer da sua prática baseando-se em quadros teóricos e concetuais, visando uma diferenciação educativa e uma colaboração profissional e reflexiva. Em suma, os estágios desenvolvidos nos dois níveis educativos promoveram a edificação de uma postura profissional reflexiva e investigativa que favoreceu a tomada de decisões em contexto de prática. Neste contexto, foram reafirmadas competências profissionais e pessoais e abriu-se caminho para uma formação ao longo da vida, essencial para um docente generalista.