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 -5amplitude e a frequência têm o mesmo comportamento, crescendo e diminuindo nos intervalos de g [-0.5,0.34] e [0.4,1.83], sendo nos restantes valores de g nulas. Isto traduz-se em variações na extensão do movimento e na velocidade do robô, proporcionais à amplitude e à frequência, respectivamente. Ainda com o oscilador Hopf, no caso (b), a frequência mantêm-se constante enquanto a amplitude diminui para g<0.2 e aumenta para g>0.2. 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 - 0.17amplitude diminui para g<0.5 e aumenta para g>0.5 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.

Unveiling the Biometric Potential of Finger-Based ECG Signals

The ECG signal has been shown to contain relevant information for human identification. Even though results validate the potential of these signals, data acquisition methods and apparatus explored so far compromise user acceptability, requiring the acquisition of ECG at the chest. In this paper, we propose a finger-based ECG biometric system, that uses signals collected at the fingers, through a minimally intrusive 1-lead ECG setup recurring to Ag/AgCl electrodes without gel as interface with the skin. The collected signal is significantly more noisy than the ECG acquired at the chest, motivating the application of feature extraction and signal processing techniques to the problem. Time domain ECG signal processing is performed, which comprises the usual steps of filtering, peak detection, heartbeat waveform segmentation, and amplitude normalization, plus an additional step of time normalization. Through a simple minimum distance criterion between the test patterns and the enrollment database, results have revealed this to be a promising technique for biometric applications.

Signal Subspace Identification in Hyperspectral Linear Mixtures

Chpater in Book Proceedings with Peer Review Second Iberian Conference, IbPRIA 2005, Estoril, Portugal, June 7-9, 2005, Proceedings, Part II

Análise da influência da aplicação de kinesio tape na ativação muscular durante um passe de futsal

Introdução – O futsal é um desporto exigente, pelo que a aplicação de bandas de kinesio tape surge como uma vertente de intervenção a considerar. Objetivos – Analisar o efeito do kinesio tape na ativação e amplitude muscular do longo peroneal e tibial anterior na execução de um passe. Metodologia – Foram estudados 40 passes por cada situação definida (sem banda de kinesio tape e com banda para o tibial anterior e longo peroneal, aplicadas em separado), perfazendo um total de 120 comportamentos distintos. O gesto técnico foi realizado por atletas sem historial de lesão. Após avaliação do sinal eletromiográfico foram estudados os dois picos presentes. Resultados – Verificaram- se diferenças entre as três situações em estudo. A banda de kinesio tape não se revelou eficaz na antecipação e aumento de ativação muscular nas condições definidas no estudo. Discussão – O executante estabelece estratégias diferentes para responder a diferentes estados de estabilidade ao longo dessa mesma tarefa. Conclusão – A individualidade de cada comportamento técnico foi estudado e pela ausência de história anterior de lesão dos seus executantes e pelo gesto técnico proposto o estímulo das bandas de kinesio tape pode não ter sido suficiente para o aumento e pré-ativação muscular.

Analysis of UV spectral bands using multidimensional scaling

This study describes the change of the ultraviolet spectral bands starting from 0.1 to 5.0 nm slit width in the spectral range of 200–400 nm. The analysis of the spectral bands is carried out by using the multidimensional scaling (MDS) approach to reach the latent spectral background. This approach indicates that 0.1 nm slit width gives higher-order noise together with better spectral details. Thus, 5.0 nm slit width possesses the higher peak amplitude and lower-order noise together with poor spectral details. In the above-mentioned conditions, the main problem is to find the relationship between the spectral band properties and the slit width. For this aim, the MDS tool is to used recognize the hidden information of the ultraviolet spectra of sildenafil citrate by using a ShimadzuUV–VIS 2550, which is in theworld the best double monochromator instrument. In this study, the proposed mathematical approach gives the rich findings for the efficient use of the spectrophotometer in the qualitative and quantitative studies.

Experimental Study And Evaluation Of Paper-Based Inkjet Electrodes For ECG Signal Acquisition

Applications involving biosignals, such as Electrocardiography (ECG), are becoming more pervasive with the extension towards non-intrusive scenarios helping targeting ambulatory healthcare monitoring, emotion assessment, among many others. In this study we introduce a new type of silver/silver chloride (Ag/AgCl) electrodes based on a paper substrate and produced using an inkjet printing technique. This type of electrodes can increase the potential applications of biosignal acquisition technologies for everyday life use, given that there are several advantages, such as cost reduction and easier recycling, resultant from the approach explored in our work. We performed a comparison study to assess the quality of this new electrode type, in which ECG data was collected with three types of Ag/AgCl electrodes: i) gelled; ii) dry iii) paper-based inkjet printed. We also compared the performance of each electrode when acquired using a professional-grade gold standard device, and a low cost platform. Experimental results showed that data acquired using our proposed inkjet printed electrode is highly correlated with data obtained through conventional electrodes. Moreover, the electrodes are robust to high-end and low-end data acquisition devices. Copyright © 2014 SCITEPRESS - Science and Technology Publications. All rights reserved.

Generation of Nakagami correlated fading in GNSS signals affected by ionospheric scintillation

We propose a low complexity technique to generate amplitude correlated time-series with Nakagami-m distribution and phase correlated Gaussian-distributed time-series, which is useful for the simulation of ionospheric scintillation effects in GNSS signals. To generate a complex scintillation process, the technique requires solely the knowledge of parameters Sa (scintillation index) and σφ (phase standard deviation) besides the definition of models for the amplitude and phase power spectra. The concatenation of two nonlinear memoryless transformations is used to produce a Nakagami-distributed amplitude signal from a Gaussian autoregressive process.

Complex-order forced van der Pol oscillator

In this paper we consider a complex-order forced van der Pol oscillator. The complex derivative Dα1jβ, with α, β ∈ ℝ+, is a generalization of the concept of an integer derivative, where α = 1, β = 0. The Fourier transforms of the periodic solutions of the complex-order forced van der Pol oscillator are computed for various values of parameters such as frequency ω and amplitude b of the external forcing, the damping μ, and parameters α and β. Moreover, we consider two cases: (i) b = 1, μ = {1.0, 5.0, 10.0}, and ω = {0.5, 2.46, 5.0, 20.0}; (ii) ω = 20.0, μ = {1.0, 5.0, 10.0}, and b = {1.0, 5.0, 10.0}. We verified that most of the signal energy is concentrated in the fundamental harmonic ω0. We also observed that the fundamental frequency of the oscillations ω0 varies with α and μ. For the range of tested values, the numerical fitting led to logarithmic approximations for system (7) in the two cases (i) and (ii). In conclusion, we verify that by varying the parameter values α and β of the complex-order derivative in expression (7), we accomplished a very effective way of perturbing the dynamical behavior of the forced van der Pol oscillator, which is no longer limited to parameters b and ω.

An embedded 1149.4 extension to support mixed-signal debugging

Debugging electronic circuits is traditionally done with bench equipment directly connected to the circuit under debug. In the digital domain, the difficulties associated with the direct physical access to circuit nodes led to the inclusion of resources providing support to that activity, first at the printed circuit level, and then at the integrated circuit level. The experience acquired with those solutions led to the emergence of dedicated infrastructures for debugging cores at the system-on-chip level. However, all these developments had a small impact in the analog and mixed-signal domain, where debugging still depends, to a large extent, on direct physical access to circuit nodes. As a consequence, when analog and mixed-signal circuits are integrated as cores inside a system-on-chip, the difficulties associated with debugging increase, which cause the time-to-market and the prototype verification costs to also increase. The present work considers the IEEE1149.4 infrastructure as a means to support the debugging of mixed-signal circuits, namely to access the circuit nodes and also an embedded debug mechanism named mixed-signal condition detector, necessary for watch-/breakpoints and real-time analysis operations. One of the main advantages associated with the proposed solution is the seamless migration to the system-on-chip level, as the access is done through electronic means, thus easing debugging operations at different hierarchical levels.

Could the LHC two-proton signal correspond to the heavier scalar in two-higgs-doublet models?

LHC has reported tantalizing hints for a Higgs boson of mass 125 GeV decaying into two photons. We focus on two-Higgs-doublet Models, and study the interesting possibility that the heavier scalar H has been seen, with the lightest scalar h having thus far escaped detection. Nonobservation of h at LEP severely constrains the parameter-space of two-Higgs-doublet models. We analyze cases where the decay H -> hh is kinematically allowed, and cases where it is not, in the context of type I, type II, lepton-specific, and flipped models.

Fractional discrete-time signal processing: scale conversion and linear prediction

Nonlinear Dynamics, Vol. 29

The comb signal and its Fourier transform

SignalProcessing, Vol. 81, nº 3

Fractional signal processing: scale conversion

In Proceedings of the “ECCTD '01 - European Conference on Circuit Theory and Design, Espoo, Finland, August 2001

A signal processing view of differintegration

Proceedings of the European Control Conference, ECC’01, Porto, Portugal, September 2001

Construção de um variador de frequência

A dificuldade de controlo de um motor de indução, bem como o armazenamento de energia CC e posterior utilização como energia alternada promoveram o desenvolvimento de variadores de frequência e inversores. Assim, como projeto de tese de mestrado em Automação e Sistemas surge o desenvolvimento de um variador de frequência. Para elaboração do variador de frequência efetuou-se um estudo sobre as técnicas de modulação utilizadas nos inversores. A técnica escolhida e utilizada é a Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM). Esta técnica baseia-se na modelação por largura de impulso (PWM), o qual é formado por comparação de um sinal de referência com um sinal de portadora de elevada frequência. Por sua vez, a topologia escolhida para o inversor corresponde a um Voltage Source Inverter (VSI) de ponte trifásica completa a três terminais. O desenvolvimento da técnica de modulação SPWM levou ao desenvolvimento de um modelo de simulação em SIMULINK, o qual permitiu retirar conclusões sobre os resultados obtidos. Na fase de implementação, foram desenvolvidas placas para o funcionamento do variador de frequência. Assim, numa fase inicial foi desenvolvida a placa de controlo, a qual contém a unidade de processamento e que é responsável pela atuação de Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBTs). Para além disso, foi desenvolvida uma placa para proteção dos IGBTs (evitando condução simultânea no mesmo terminal) e uma placa de fontes isoladas para alimentação dos circuitos e para atuação dos IGBTs. Ainda, foi desenvolvida a técnica de SPWM em software para a unidade de controlo e finalmente foi desenvolvida uma interface gráfica para interação com o utilizador. A validação do projeto foi conseguida através da variação da velocidade do motor de indução trifásico. Para isso, este foi colocado a funcionar a diversas frequências de funcionamento e a diferentes amplitudes. Para além disso, o seu funcionamento foi também validado utilizando uma carga trifásica equilibrada de 3 lâmpadas de forma a ser visualizada a variação de frequência e variação de amplitude.