Robôs quadrúpedes: geração de trajectórias em tempo real usando sistemas dinâmicos não-lineares

A geração de trajectórias de robôs em tempo real é uma tarefa muito complexa, não existindo ainda um algoritmo que a permita resolver de forma eficaz. De facto, há controladores eficientes para trajectórias previamente definidas, todavia, a adaptação a variações imprevisíveis, como sendo terrenos irregulares ou obstáculos, constitui ainda um problema em aberto na geração de trajectórias em tempo real de robôs. Neste trabalho apresentam-se modelos de geradores centrais de padrões de locomoção (CPGs), inspirados na biologia, que geram os ritmos locomotores num robô quadrúpede. Os CPGs são modelados matematicamente por sistemas acoplados de células (ou neurónios), sendo a dinâmica de cada célula dada por um sistema de equações diferenciais ordinárias não lineares. Assume-se que as trajectórias dos robôs são constituídas por esta parte rítmica e por uma parte discreta. A parte discreta pode ser embebida na parte rítmica, (a.1) como um offset ou (a.2) adicionada às expressões rítmicas, ou (b) pode ser calculada independentemente e adicionada exactamente antes do envio dos sinais para as articulações do robô. A parte discreta permite inserir no passo locomotor uma perturbação, que poderá estar associada à locomoção em terrenos irregulares ou à existência de obstáculos na trajectória do robô. Para se proceder á análise do sistema com parte discreta, será variado o parâmetro g. O parâmetro g, presente nas equações da parte discreta, representa o offset do sinal após a inclusão da parte discreta. Revê-se a teoria de bifurcação e simetria que permite a classificação das soluções periódicas produzidas pelos modelos de CPGs com passos locomotores quadrúpedes. Nas simulações numéricas, usam-se as equações de Morris-Lecar e o oscilador de Hopf como modelos da dinâmica interna de cada célula para a parte rítmica. A parte discreta é modelada por um sistema inspirado no modelo VITE. Medem-se a amplitude e a frequência de dois passos locomotores para variação do parâmetro g, no intervalo [-5;5]. Consideram-se duas formas distintas de incluir a parte discreta na parte rítmica: (a) como um (a.1) offset ou (a.2) somada nas expressões que modelam a parte rítmica, e (b) somada ao sinal da parte rítmica antes de ser enviado às articulações do robô. No caso (a.1), considerando o oscilador de Hopf como dinâmica interna das células, verifica-se que a amplitude e frequência se mantêm constantes para -50.2. A extensão do movimento varia de forma directamente proporcional à amplitude. No caso das equações de Morris-Lecar, quando a componente discreta é embebida (a.2), a amplitude e a frequência aumentam e depois diminuem para - 0.170.5 Pode concluir-se que: (1) a melhor forma de inserção da parte discreta que menos perturbação insere no robô é a inserção como offset; (2) a inserção da parte discreta parece ser independente do sistema de equações diferenciais ordinárias que modelam a dinâmica interna de cada célula. Como trabalho futuro, é importante prosseguir o estudo das diferentes formas de inserção da parte discreta na parte rítmica do movimento, para que se possa gerar uma locomoção quadrúpede, robusta, flexível, com objectivos, em terrenos irregulares, modelada por correcções discretas aos padrões rítmicos.

Via, homem e veiculo: fatores de risco associados a gravidade dos acidentes de transito

OBJETIVO Analisar as características das vítimas, vias e veículos envolvidos em acidentes de trânsito e os fatores de risco de acidentes com ocorrência de óbito.  MÉTODOS Estudo de coorte não concorrente considerando os acidentes de trânsito em Fortaleza, CE, de janeiro de 2004 a dezembro de 2008. Foram utilizados dados do Sistema de Informação de Acidente de Trânsito de Fortaleza, do Sistema de Informações de Mortalidade, do Sistema de Informações Hospitalares e dos bancos de dados de Habilitação e Veículos do Departamento Estadual de Trânsito. Técnicas de relacionamento determinístico e probabilístico foram aplicadas para integrar as bases de dados. Efetuou-se a análise descritiva das variáveis relativas às pessoas, às vias, aos veículos e ao tempo. Foram utilizados os modelos lineares generalizados na investigação de fatores de risco para óbito por acidente de trânsito. O ajuste do modelo foi verificado pela razão de verossimilhança e análise ROC.  RESULTADOS Registraram-se 118.830 acidentes no período. Predominaram colisão/abalroamento (78,1%), atropelamentos (11,9%) e choque com obstáculo fixo (3,9%) e com motocicletas (18,1%). Ocorreram óbitos em 1,4% dos acidentes. Estiveram independentemente associados ao óbito por acidente de trânsito: bicicletas (OR = 21,2; IC95% 16,1;27,8), atropelamentos (OR = 5,9; IC95% 3,7;9,2), choque com obstáculo fixo (OR = 5,7; IC95% 3,1;10,5) e acidentes com motociclistas (OR = 3,5; IC95% 2,6;4,6). Os principais fatores contribuintes foram envolvimento de uma única pessoa (OR = 6,6; IC95% 4,1;10,73), presença de condutores não habilitados (OR = 4,1; IC95% 2,9;5,5) um único veículo envolvido (OR = 3,9; IC95% 2,3;6,4), sexo masculino (OR = 2,5; IC95% 1,9;3,3), tráfego em vias de jurisdição federal (OR = 2,4; IC95% 1,8;3,7), horário madrugada (OR = 2,4; IC95% 1,8;3,0) e dia de domingo (OR = 1,7; IC95% 1,3;2,2), todas ajustadas segundo modelo log-binomial.  CONCLUSÕES As ações de promoção e prevenção de acidentes no trânsito devem focar os acidentes com veículos de duas rodas, que mais frequentemente envolvem uma única pessoa, não habilitada, do sexo masculino, em horários noturnos, em finais de semana e nas vias onde se desenvolvem maiores velocidades.

Comparação de modelos de assistência ao parto em hospitais públicos

OBJETIVO Comparar os modelos colaborativo e tradicional na assistência ao parto e nascimento. MÉTODOS Estudo transversal realizado com 655 primíparas em quatro hospitais do sistema único de saúde em Belo Horizonte, MG, em 2011 (333 mulheres do modelo colaborativo e 322 do modelo tradicional, incluindo aquelas com trabalho de parto induzido e prematuro). Os dados foram coletados em entrevistas e levantamento de prontuários. Foram aplicados os testes Qui-quadrado para comparação e regressão logística múltipla para determinar associação entre o modelo e os desfechos analisados. RESULTADOS Houve diferenças significativas entre os modelos em relação ao nível de escolaridade e trabalho remunerado. No modelo colaborativo houve menor utilização da ocitocina (50,2% no modelo colaborativo versus 65,5% no modelo tradicional; p < 0,001), da ruptura artificial das membranas (54,3% no modelo colaborativo versus 65,9% no modelo tradicional; p = 0,012) e da taxa de episiotomia (16,1% no modelo colaborativo versus 85,2% no modelo tradicional; p < 0,001), e maior utilização de métodos não farmacológicos para alívio da dor (85,0% no modelo colaborativo versus 78,9% no modelo tradicional; p = 0,042). A associação entre o modelo colaborativo e a redução no uso da ocitocina, da ruptura artificial das membranas e da episiotomia manteve-se após o ajuste para fatores de confundimento. O modelo assistencial não esteve associado a complicações neonatais ou maternas nem à utilização de analgesia de condução. CONCLUSÕES Os resultados sugerem que o modelo colaborativo poderá reduzir as intervenções na assistência ao trabalho de parto e parto com resultados perinatais semelhantes.

Modelação numérica de modelos experimentais de alvenaria de pedra tradicional

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Construção, pela Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa

Optimização estrutural na análise não linear dos modelos de escoras e tirantes

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil - Perfil Estruturas

Métodos analíticos e numéricos do tipo elementos finitos contínuos e contínuos/descontínuos para o estudo de modelos de Boussinesq melhorados para a propagação de ondas

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Matemática na área de especialização de Análise Numérica

Modelos determinísticos e estocásticos aplicados ao cálculo de provisões para sinistros

A estimação das provisões para sinistros é de extrema importância na atividade de uma seguradora do ramo Não Vida, porque, por um lado, são necessários recursos suficientes para garantir o pagamento de qualquer sinistro que ocorra e, por outro, o excesso de provisões pode condicionar a rentabilidade da companhia. Assim, faz parte do papel do atuário garantir a adequação destas provisões técnicas. Com esse propósito, é habitualmente utilizado o método determinístico Chain Ladder para a estimação das provisões para sinistros. Contudo, de forma a contornar as limitações desta metodologia, recorre-se a modelos estocásticos, como o modelo proposto por Thomas Mack, uma aplicação dos Modelos Lineares Generalizados, a técnica Bootstrap, entre outros. Dos modelos estocásticos é de salientar um dos mais recentemente estudados, Double Chain Ladder, que está diretamente associado ao método Chain Ladder, trazendo algumas vantagens sobre esse último e possibilitando também a aplicação da técnica Bootstrap e uma simples associação ao método Bornhuetter-Ferguson. O objetivo desta dissertação consiste na aplicação e análise destes modelos na estimação de provisões para sinistros no ramo Não Vida.

Incorporação da densidade no ajuste de dois modelos à curva de retenção de água no solo

A curva de retenção de água no solo é fundamental para o desenvolvimento de estudos relacionados com a dinâmica da água, com a modelagem de processos físicos do solo e crescimento das plantas. Normalmente, a curva de retenção é obtida por meio de medidas simultâneas do conteúdo de água (θ) e do potencial mátrico da água no solo (ψ) numa única amostra. Um procedimento alternativo consiste em utilizar várias amostras por ψ para descrever a curva de retenção. A utilização deste procedimento requer a incorporação dos fatores de variação existentes entre as amostras nos parâmetros das funções matemáticas utilizadas para descrever essa curva. O objetivo deste trabalho foi obter a curva de retenção, utilizando esta última sistemática, e ajustar duas diferentes funções não-lineares aos dados de θ(ψ). Amostras indeformadas (0,05 m de diâmetro e 0,05 m de altura) foram obtidas num Latossolo Vermelho distroférrico cultivado com milho sob plantio direto e preparo convencional do solo. Foram retiradas 96 amostras por sistema de preparo, na profundidade de 0-0,10 m, na linha e na entrelinha da cultura. A curva de retenção foi obtida utilizando-se 12 ψ, sendo 16 amostras por ψ: oito por sistema de preparo e quatro por posição amostrada. Os modelos de Genuchten (1980) - VG e o de Hutson & Cass (1987) - HC foram ajustados aos dados. Funções relacionando os parâmetros dos modelos com as variáveis independentes preparo, posição de amostragem e densidade do solo (Ds) os substituíram no ajuste dos dados. Não houve influência estatisticamente significativa dos sistemas de preparo e posição de amostragem (p > 0,05) no ajuste das funções aos dados . Com a função de VG obtiveram-se efeitos significativos da Ds no parâmetro n, o qual foi descrito por uma função quadrática da Ds. Resultado similar foi obtido com o parâmetro "a" da função de HC. A curva de retenção foi sensível às variações da Ds e o procedimento utilizado apresenta vantagens de natureza metodológica, bem como a redução substancial de tempo e custo para obter a curva de retenção. A precisão dos modelos utilizados foi praticamente similar, mas o modelo de HC apresentou menor número de parâmetros empíricos que o modelo de VG.

Comparação de modelos matemáticos na estimativa das perdas de produtividade de grãos em arroz irrigado

Os objetivos deste trabalho foram comparar modelos matemáticos e identificar, entre variáveis morfológicas, a de melhor ajuste na previsão de perdas de produtividade em arroz irrigado por interferência da cultivar EEA 406, simuladora de arroz-vermelho. Foram realizados quatro experimentos, sendo um no campo e os demais em casa de vegetação. Três cultivares de arroz, BRS-38 Ligeirinho, IRGA 417 e BR-IRGA 409, foram estudadas no campo, com espaçamento entrelinhas de 15 e 25 cm, além de populações da cultivar competidora (dez níveis). Em casa de vegetação, realizaram-se experimentos em monocultivos e em série de substituição. A análise dos dados foi realizada com aplicação de modelos lineares e não lineares de regressão. O melhor ajuste dos dados de perdas de produtividade em arroz foi encontrado com o modelo de dois parâmetros. Área foliar e cobertura do solo estimaram melhor as perdas de produtividade de grãos do que a massa seca da cultivar simuladora. Os modelos testados indicam que a redução do espaçamento entrelinhas aumenta a habilidade competitiva das cultivares de arroz em relação à cultivar concorrente.

Desenvolvimento de modelos preditores de acúmulo de forragem em pastagens tropicais

O objetivo deste trabalho foi identificar, quantificar e modelar atributos condicionantes do acúmulo de forragens no Brasil Central e desenvolver modelos estimadores do acúmulo de forragem potencial, com base em parâmetros climáticos. Uma estrutura de banco de dados foi modelada e implementada para a inserção de dados de crescimento de forrageiras. Foram inseridos dados primários de experimentos com cultivares do gênero Cynodon, Panicum e Urochloa. O banco de dados permitiu gerar listagens ordenadas das taxas médias de acúmulo de forragem (TMA), temperatura média, máxima, mínima (Tmín), radiação global incidente e dias do ano, para cada período de crescimento. Realizaram-se regressões lineares simples e múltiplas, com variáveis climáticas como regressoras e TMA como variável resposta. O modelo com Tmín como variável independente se destacou com os melhores valores para o coeficiente de determinação, critério de Akaike e critério bayesiano, e foi adotado como padrão. Os modelos foram agrupados pelo teste de coincidência em seis grupos. Os modelos possuem capacidade estimadora diferente para cada cultivar. A calibração dos modelos com dados locais pode acomodar efeitos desconsiderados na sua formulação e aumenta a acurácia de estimativas da produção potencial.

Modelos para avaliação genética da produção de leite em múltiplas lactações

O objetivo deste trabalho foi avaliar componentes de covariância e valores genéticos para produção de leite acumulada em até 305 dias, a partir dos dados das três primeiras lactações de vacas Gir. Foram analisados dados de 14.659 lactações, de 9.079 vacas, por meio dos modelos de repetibilidade, multicaracterístico (Mult) e de regressão aleatória com variância residual homogênea (MRAHo) ou heterogênea (MRAHe). A produção de leite foi considerada como característica distinta em cada lactação, no modelo Mult. Polinômios lineares foram utilizados nos modelos de regressão aleatória para ajuste das trajetórias médias e dos efeitos genético aditivo e de ambiente permanente individuais, de acordo com a ordem de parto. As médias a posteriori da herdabilidade foram semelhantes entre os diferentes modelos e lactações, e variaram entre 0,24 e 0,29. Os modelos Mult e MRAHe ajustaram-se melhor aos dados, uma vez que observou-se heterogeneidade de variâncias genéticas e residuais entre lactações. As correlações genéticas da produção acumulada de leite em até 305 dias nas três primeiras lactações foram próximas de 1,0; portanto, a seleção de reprodutores já pode ser feita a partir dos resultados da primeira lactação. Modelos de regressão aleatória com variâncias genéticas e residuais heterogêneas permitem modelar adequadamente as covariâncias das produções de leite acumuladas em múltiplas lactações e obter valores genéticos para seleção de reprodutores com base nos dados já da primeira lactação.

APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DE MODELOS MISTOS (REML/BLUP) NA ESTIMAÇÃO DE COMPONENTES DE VARIÂNCIA E PREDIÇÃO DE VALORES GENÉTICOS EM PUPUNHEIRA (Bactris gasipaes)

No Brasil, a pupunheira é uma planta muito útil na alimentação, seja como fonte de frutos ou de palmito. O interesse pela pupunheira, além de ser uma cultura perene, são: crescimento a pleno sol, precocidade, rusticidade, perfilhamento, palatabilidade e não-escurecimento do palmito após o corte. Estimativas de parâmetros genéticos em pupunheira são escassas e se constituem em ferramenta de suma importância para orientar os programas de melhoramento. O objetivo deste trabalho foi estudar a variabilidade genética e estimar o valor genético individual como critério de seleção, usando o procedimento BLUP/REML (Melhor predição linear não viciada/máxima verossimilhança restrita). Adotaram-se duas estratégias de seleção para o caráter produção de palmito: simulando programa de melhoramento a curto prazo (CP- seleção das 9 famílias com 31 indivíduos de maior valor genético) e a longo prazo (LP- seleção das 15 famílias com 53 indivíduos). As progênies foram avaliadas em experimento delineado em blocos ao acaso com três repetições, parcelas lineares de cinco plantas, espaçadas de 2,0 m x 1,0 m e bordadura composta por uma fileira em torno do experimento no Campo Experimental do Matapí, Município de Porto Grande, Estado do Amapá. A avaliação foi realizada aos 26 meses pós- plantio (2ª avaliação), coletando-se dados de altura da planta (AP), diâmetro da planta à altura do colo (DPC), tamanho do palmito (TP), diâmetro do palmito (DP), peso do resíduo apical (PRA), basal (PRB) e do palmito líquido (PP) (tipo exportação). Os dados de AP, DPC, TP e DP corresponderam às médias das touceiras que apresentavam mais de uma haste. Já para os caracteres PRA, PRB e PP corresponderam à soma das hastes na touceira. De maneira geral, a população estudada apresenta baixa variabilidade genética. As herdabilidades no sentido restrito em nível de indivíduos foram: AP (18,44%), DPC (3,16%), TP (42,47%), DP (10,54%), PP (5,70%), PRB (6,15%). Os ganhos genéticos preditos em relação à média da população para PP foram de 7,18% na situação de LP e 8,40% para CP, com tamanho efetivo de 30,38 e 19,00, respectivamente.

Infiltração de água no solo em áreas cultivadas com cana-de-açúcar sob diferentes sistemas de colheita e modelos de ajustes de equações de infiltração

As técnicas de colheita da cultura de cana nem sempre seguem preceitos conservacionistas, fato que pode influenciar atributos físicos do solo com consequente alteração da velocidade de infiltração de água no solo. O trabalho realizado teve como objetivo avaliar o efeito de diferentes sistemas de colheita (manual e mecanizada) da cana-de-açúcar (crua e queimada), sobre as características de infiltração e verificar a adequação de modelos matemáticos para a estimativa da taxa de infiltração de água no solo. Foi utilizado um simulador de chuva portátil calibrado para aplicar uma precipitação de 60 mm h-1. Os testes de infiltração de água no solo foram realizados em três sistemas de colheita: colheita manual de cana queimada, colheita mecanizada de cana crua e colheita mecanizada de cana queimada. A qualidade do ajuste dos modelos foi avaliada por meio de regressões não lineares entre os valores estimados e os valores médios observados em cada tratamento estudado. Nos tratamentos onde foi empregada a colheita mecânica, observou-se uma redução da taxa de infiltração final em relação à área sob colheita manual de cana queimada. A equação de Horton foi a mais adequada para a estimativa da taxa de infiltração de água no solo estudado.

Análise matemática e biológica dos modelos de estimativa de perdas de rendimento na cultura devido à interferência de plantas daninhas

As plantas daninhas acarretam reduções no rendimento das culturas agrícolas. Os modelos matemáticos de estimativa de perda de rendimento na cultura devido à interferência dessas plantas podem ser instrumentos úteis à tomada de decisão de manejo. Se for possível prever as perdas de rendimento, será possível decidir se é viável ou não a aplicação de uma medida de controle. Há na literatura vários modelos matemáticos empíricos de regressão lineares, não-lineares e polinomiais usados para estimar as perdas de rendimento devido às plantas daninhas. O presente trabalho teve como objetivo apresentar uma análise dos modelos matemáticos presentes na literatura utilizados para estimar as perdas de rendimento que as plantas daninhas acarretam à cultura, considerando o ajuste matemático às observações e a descrição biológica do comportamento dessas perdas.

Estimativa da área foliar de Sida cordifolia e Sida rhombifolia usando dimensões lineares do limbo foliar

A estimativa da área foliar pode auxiliar na compreensão de relações de interferência entre plantas daninhas e cultivadas. Com o objetivo de obter uma equação que, por meio de parâmetros lineares dimensionais das folhas, permita a estimativa da área foliar de Sida cordifolia e Sida rhombifolia, estudaram-se as correlações entre área foliar real (Af) e parâmetros dimensionais do limbo foliar, como o comprimento (C) ao longo da nervura principal e a largura máxima (L) perpendicular à nervura principal. Foram analisados 200 limbos foliares de cada espécie, coletados em diferentes agroecossistemas na Universidade Estadual Paulista, campus de Jaboticabal. Os modelos estatísticos utilizados foram linear: Y = a + bx; linear simples: Y = bx; geométrico: Y = ax b; e exponencial: Y = ab x. Todos os modelos analisados podem ser empregados para estimação da área foliar de S. cordifolia e S. rhombifolia. Sugere-se optar pela equação linear simples, envolvendo o produto C*L, considerando-se o coeficiente linear igual a zero, em função da praticidade desta. Desse modo, a estimativa da área foliar de S. cordifolia pode ser obtida pela fórmula Af = 0,7878*(C*L), com coeficiente de determinação de 0,9307, enquanto para S. rhombifolia a estimativa da área foliar pode ser obtida pela fórmula Af = 0,6423*(C*L), com coeficiente de determinação de 0,9711.