A compact low-cost electronic hardware design for actuating soft robots

A low cost, compact embedded design approach for actuating soft robots is presented. The complete fabrication procedure and mode of operation was demonstrated, and the performance of the complete system was also demonstrated by building a microcontroller based hardware system which was used to actuate a soft robot for bending motion. The actuation system including the electronic circuit board and actuation components was embedded in a 3D-printed casing to ensure a compact approach for actuating soft robots. Results show the viability of the system in actuating and controlling siliconebased soft robots to achieve bending motions. Qualitative measurements of uniaxial tensile test, bending distance and pressure were obtained. This electronic design is easy to reproduce and integrate into any specified soft robotic device requiring pneumatic actuation.

Automatic devices for monitoring environmentally induced auto-oxidative degradation of artistic materials in conservation sites

This paper describes an automatic device for in situ and continuous monitoring of the ageing process occurring in natural and synthetic resins widely used in art and in the conservation and restoration of cultural artefacts. The results of tests carried out under accelerated ageing conditions are also presented. This easy-to-assemble palm-top device, essentially consists of oscillators based on quartz crystal resonators coated with films of the organic materials whose response to environmental stress is to be addressed. The device contains a microcontroller which selects at pre-defined time intervals the oscillators and records and stores their oscillation frequency. The ageing of the coatings, caused by the environmental stress and resulting in a shift in the oscillation frequency of the modified crystals, can be straightforwardly monitored in this way. The kinetics of this process reflects the level of risk damage associated with a specific microenvironment. In this case, natural and artificial resins, broadly employed in art and restoration of artistic and archaeological artefacts (dammar and Paraloid B72), were applied onto the crystals. The environmental stress was represented by visible and UV radiation, since the chosen materials are known to be photochemically active, to different extents. In the case of dammar, the results obtained are consistent with previous data obtained using a bench-top equipment by impedance analysis through discrete measurements and confirm that the ageing of this material is reflected in the gravimetric response of the modified quartz crystals. As for Paraloid B72, the outcome of the assays indicates that the resin is resistant to visible light, but is very sensitive to UV irradiation. The use of a continuous monitoring system, apart from being obviously more practical, is essential to identify short-term (i.e. reversible) events, like water vapour adsorption/desorption processes, and to highlight ageing trends or sudden changes of such trends. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Alphanumeric LCD infrared control via computer’s parallel port

The present work will explain a method to achieve a remote controlled (via IR LED) alphanumeric Liquid Crystal Display. In modern times, the remote access of different devices has become quite popular, therefore, the aim of this project is to provide a useful tool that will integrate common and easy to access devices. The system includes a C language based user interface, an assembly language code for the AT89C51ED2 microcontroller instructions and some digital electronic circuits needed for the driving and control of both the LCD and the infrared communication, as well as the PC with a parallel port. The interaction of all the devices provides a whole system that can be helpful in different applications, or it can be separated into each one of its different stages to take the best advantage as possible.

Adaptive, Decentralized, And Real-Time Sampling Strategies For Resource Constrained Hydraulic And Hydrologic Sensor Networks

We discuss the development and performance of a low-power sensor node (hardware, software and algorithms) that autonomously controls the sampling interval of a suite of sensors based on local state estimates and future predictions of water flow. The problem is motivated by the need to accurately reconstruct abrupt state changes in urban watersheds and stormwater systems. Presently, the detection of these events is limited by the temporal resolution of sensor data. It is often infeasible, however, to increase measurement frequency due to energy and sampling constraints. This is particularly true for real-time water quality measurements, where sampling frequency is limited by reagent availability, sensor power consumption, and, in the case of automated samplers, the number of available sample containers. These constraints pose a significant barrier to the ubiquitous and cost effective instrumentation of large hydraulic and hydrologic systems. Each of our sensor nodes is equipped with a low-power microcontroller and a wireless module to take advantage of urban cellular coverage. The node persistently updates a local, embedded model of flow conditions while IP-connectivity permits each node to continually query public weather servers for hourly precipitation forecasts. The sampling frequency is then adjusted to increase the likelihood of capturing abrupt changes in a sensor signal, such as the rise in the hydrograph – an event that is often difficult to capture through traditional sampling techniques. Our architecture forms an embedded processing chain, leveraging local computational resources to assess uncertainty by analyzing data as it is collected. A network is presently being deployed in an urban watershed in Michigan and initial results indicate that the system accurately reconstructs signals of interest while significantly reducing energy consumption and the use of sampling resources. We also expand our analysis by discussing the role of this approach for the efficient real-time measurement of stormwater systems.

Estudo comparativo de sistemas de produção integrada e convencional de pessegueiro

O objetivo do presente trabalho foi comparar os sistemas de Produção Convencional (PC) e Integrada (PI) de pêssegos no sul do Brasil. Áreas de um pomar da cv. Marli foram avaliadas em relação às principais práticas de manejo da planta e do solo, controle fitossanitário, aspectos econômicos, bem como à qualidade da fruta. No Estudo I, na área conduzida sob PI, foram utilizadas as práticas de manejo preconizadas pela Organização Internacional de Controle Biológico (OICB). Na área conduzida no sistema de PC, as plantas foram manejadas de acordo com as práticas comumente utilizadas pelo produtor. A produção de pêssegos, em ambos os sistemas, não foi afetada. Na área de PI, houve menor número de pêssegos por planta, entretanto as frutas apresentaram maior tamanho e peso. A maioria dos pêssegos foram classificados como CAT I (diâmetro superior a 57 mm). As frutas produzidas na PC, são, na maioria, de CAT II (57 a 48 mm). A incidência de grafolita (Grapholita molesta) e podridão parda (Monilinia fructicola) sobre os frutos foi semelhante em ambos os sistemas. Quanto a mosca-das-frutas (Anastrepha fraterculus), a incidência sobre os frutos da PC foi superior. O monitoramento de pragas foi eficaz para determinar o momento adequado para a aplicação dos inseticidas. A prática reduziu o uso de agroquímicos no sistema PI. No Estudo II, que foi conduzido em um pomar da cv. Coral 2, o uso de duas aplicações de metoxifenozide e uma aplicação do etofemprox, ambos inseticidas de baixo impacto ambiental, garantiram danos bem inferiores quando comparados aos danos obtidos na PC, onde foram utilizadas 9 aplicações de paratiom metil. A redução das aplicações garante uma diminuição dos custos na produção. A qualidade pós-colheita não apresentou diferenças em relação à acidez, firmeza e cor. Com base nestes resultados, podemos concluir que é possível produzir pêssegos de qualidade, com produtividade e redução considerável no uso de agroquímicos.

Produção convencional x integrada em pessegueiro na Depressão Central do Rio Grande do Sul

A produção integrada (PI) procura reduzir o uso de agrotóxicos, eliminar outros produtos considerados perigosos para a saúde humana ou prejudicial para o meio ambiente, e ao mesmo tempo, fomentar as boas práticas de manejo agrícola. Assim o objetivo deste trabalho é comparar os sistemas de produção convencional (PC) e integrado de pêssegos da cv. Marli, em relação as principais práticas de manejo da planta e do solo, controle fitossanitário, aspectos econômicos, bem como a qualidade da fruta, a fim de que possa estabelecer o sistema de Produção Integrada de Frutas de Caroço (PIFC) na Depressão Central-RS. Na área conduzida sob PI, foram utilizadas as práticas de acordo com o manejo preconizado pela Organização Internacional de Controle Biológico e no sistema de PC, aquelas de uso comum pelo produtor. A produção de pêssegos da cv. Marli, conduzidos em ambos os sistemas, não foi afetada. Na área de PI, houve menor número de pêssegos por planta comparada com a PC, entretanto os pêssegos apresentaram maior tamanho, peso e calibre, não afetando a produção final de pêssegos. A classificação das frutas demonstrou que os pêssegos provenientes do sistema de PI são na maioria pertencente a CAT I (diâmetro superior a 57 mm), enquanto os do sistema PC são de CAT II (57 a 48 mm). Em relação às pragas e doenças houve maior incidência de grafolita (Grapholita molesta) e podridão parda (Monilinia fructicola) no pomar de pêssegos provenientes do sistema de PI. O monitoramento de pragas e o manejo de doenças proporcionaram uma sensível redução na aplicação de agroquímicos. A qualidade pós-colheita nos pêssegos provenientes do pomar de PI, apresentou maior acidez e firmeza de polpa nas frutas. Os resultados alcançados da avaliação conjunta nos dois sistemas permitem concluir que é possível produzir pêssegos de melhor qualidade, mantendo a produtividade com uma redução considerável no uso de agroquímicos.

Análise comparativa entre produção integrada e convencional de pessegueiros 'Marli' na Depressão Central do Rio Grande do Sul

O objetivo deste trabalho foi o de fazer uma análise comparativa de pomares de pessegueiros cultivados sob os sistemas de Produção Integrado (PI) e Produção Convencional (PC).

Balance-bot

Research on inverted pendulum has gained momentum over the last decade on a number of robotic laboratories over the world; due to its unstable proprieties is a good example for control engineers to verify a control theory. To verify that the pendulum can balance we can make some simulations using a closed-loop controller method such as the linear quadratic regulator or the proportional–integral–derivative method. Also the idea of robotic teleoperation is gaining ground. Controlling a robot at a distance and doing that precisely. However, designing the tool to takes the best benefit of the human skills while keeping the error minimal is interesting, and due to the fact that the inverted pendulum is an unstable system it makes a compelling test case for exploring dynamic teleoperation. Therefore this thesis focuses on the construction of a two-wheel inverted pendulum robot, which sensor we can use to do that, how they must be integrated in the system and how we can use a human to control an inverted pendulum. The inverted pendulum robot developed employs technology like sensors, actuators and controllers. This Master thesis starts by presenting an introduction to inverted pendulums and some information about related areas such as control theory. It continues by describing related work in this area. Then we describe the mathematical model of a two-wheel inverted pendulum and a simulation made in Matlab. We also focus in the construction of this type of robot and its working theory. Because this is a mobile robot we address the theme of the teleoperation and finally this thesis finishes with a general conclusion and ideas of future work.

Uma arquitetura distribuída de hardware e software para controle de um robô móvel autônomo

BRITTO, Ricardo S.; MEDEIROS, Adelardo A. D.; ALSINA, Pablo J. Uma arquitetura distribuída de hardware e software para controle de um robô móvel autônomo. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE AUTOMAÇÃO INTELIGENTE,8., 2007, Florianópolis. Anais... Florianópolis: SBAI, 2007.

Títulos de anticorpos aglutinantes induzidos por vacinas comerciais contra leptospirose bovina

No presente estudo, 100 fêmeas bovinas foram divididas em cinco grupos de 20 animais cada. Os grupos experimentais receberam quatro diferentes vacinas comerciais (B, C, D e E), e um grupo permaneceu como controle. Amostras foram colhidas no dia da aplicação da primeira dose e nos dias 3, 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 56, 63, 70, 77, 84, 91, 120, 150 e 180 pós-vacinação (PV). A triagem dos animais foi feita pela análise sorológica com 6 antígenos de leptospiras, escolhendo-se os animais não reagentes. Os títulos de anticorpos foram monitorados pela soroaglutinação microscópica (SAM) com os sorovares Canicola, Grippotyphosa, Hardjo, Icterohaemorrhagiae, Pomona e Wolffi. Todas as vacinas induziram, aos 3 dias PV, títulos de anticorpos aglutinantes para os sorovares Hardjo e Wolffi, que persistiram até o 150º dia PV. Os sorovares Hardjo e Wolffi induziram os maiores títulos de anticorpos aglutinantes. A vacina D, apesar de não possuir o sorovar Wolffi em sua composição foi capaz de induzir anticorpos aglutinantes contra este sorovar. Somente foram detectados anticorpos contra o sorovar Canicola nos animais vacinados com a bacterina D. A vacina que induziu os maiores títulos médios de anticorpos, considerando todos os sorovares testados foi a D.

Anticorpos contra Leptospira spp em bovinos leiteiros vacinados com bacterina polivalente comercial: perfil sorológico frente a dois esquemas de vacinação

Mediante a utilização da prova de soroaglutinação microscópica (SAM), foi pesquisada a indução de anticorpos contra leptospira em bovinos vacinados com uma bacterina polivalente comercial. Procurou-se avaliar a resposta sorológica homóloga frente a dois esquemas de vacinação. Os animais utilizados foram fêmeas adultas em produção leiteira oriundas de seis propriedades da região noroeste do Estado de São Paulo. Vinte animais de cada propriedade foram escolhidos após três exames sorológicos com 24 sorovares de leptospiras com intervalo de 20 dias, através de triagem sorológica com 24 antígenos de leptospiras. Os grupos foram constituídos de animais não reagentes (I, II e III) e animais reagentes (IV, V e VI). Posteriormente os animais foram subdivididos em grupos controle (I e IV), os que receberam somente uma dose de vacina (II e V) e que receberam duas uma doses de vacina com e dose de reforço após 30 dias (III e VI). Os animais foram monitorados por meio da SAM nos dias 0, 15, 30, 45 e 60 após a primeira aplicação da vacina. Os resultados obtidos revelaram que não houve diferença significativa (p>0,05) entre os animais vacinados e não vacinados. Não houve diferença significativa (p>0,05) nas respostas de títulos vacinais com relação ao perfil sorológico apresentados pelos animais. A vacinação com reforço apresentou melhor desempenho e a indução produção de aglutininas somente ocorreu contra os sorovares hardjo, wolffi, icterohaemorrhagiae e pomona. Há a necessidade de maiores estudos sobre o poder imunogênico da vacina utilizada no experimento.

Uma arquitetura distribuída de hardware e software para controle de um robô móvel autônomo

In this work, we present a hardware-software architecture for controlling the autonomous mobile robot Kapeck. The hardware of the robot is composed of a set of sensors and actuators organized in a CAN bus. Two embedded computers and eigth microcontroller based boards are used in the system. One of the computers hosts the vision system, due to the significant processing needs of this kind of system. The other computer is used to coordinate and access the CAN bus and to accomplish the other activities of the robot. The microcontroller-based boards are used with the sensors and actuators. The robot has this distributed configuration in order to exhibit a good real-time behavior, where the response time and the temporal predictability of the system is important. We adopted the hybrid deliberative-reactive paradigm in the proposed architecture to conciliate the reactive behavior of the sensors-actuators net and the deliberative activities required to accomplish more complex tasks

Otimização de Algoritmos Criptográficos para Redes de Sensores e Atuadores Sem-fio para Poços do Tipo Plunger Lift

Wireless sensors and actuators Networks specified by IEEE 802.15.4, are becoming increasingly being applied to instrumentation, as in instrumentation of oil wells with completion Plunger Lift type. Due to specific characteristics of the environment being installed, it s find the risk of compromising network security, and presenting several attack scenarios and the potential damage from them. It`s found the need for a more detailed security study of these networks, which calls for use of encryption algorithms, like AES-128 bits and RC6. So then it was implement the algorithms RC6 and AES-128, in an 8 bits microcontroller, and study its performance characteristics, critical for embedded applications. From these results it was developed a Hybrid Algorithm Cryptographic, ACH, which showed intermediate characteristics between the AES and RC6, more appropriate for use in applications with limitations of power consumption and memory. Also was present a comparative study of quality of security among the three algorithms, proving ACH cryptographic capability.

Sistema automatizado para o aproveitamento de água cinza e azul, com controle de PH utilizando lógica fuzzy

Every day, water scarcity becomes a more serious problem and, directly affects global society. Studies are directed in order to raise awareness of the rational use of this natural asset that is essential to our survival. Only 0.007% of the water available in the world have easy access and can be consumed by humans, it can be found in rivers, lakes, etc... To better take advantage of the water used in homes and small businesses, reuse projects are often implemented, resulting in savings for customers of water utilities. The reuse projects involve several areas of engineering, like Environmental, Chemical, Electrical and Computer Engineering. The last two are responsible for the control of the process, which aims to make gray water (soapy water), and clear blue water (rain water), ideal for consumption, or for use in watering gardens, flushing, among others applications. Water has several features that should be taken into consideration when it comes to working its reuse. Some of the features are, turbidity, temperature, electrical conductivity and, pH. In this document there is a proposal to control the pH (potential Hydrogen) through a microcontroller, using the fuzzy logic as strategy of control. The controller was developed in the fuzzy toolbox of Matlab®

Power performance evaluation of an electric home fan with triac-based automatic speed control system

In order to provide a low cost system of thermal comfort, a common model of home fan, 40 cm diameter size, had its manual four-button control system replaced by an automatic speed control. The new control system has a temperature sensor feeding a microcontroller that, by using an optic coupling, DIAC or TRIAC-based circuit, varies the RMS value of the fan motor input voltage and its speed, according to the room temperature. Over a wide range of velocity, the fan net power and the motor fan input power were measured working under both control system. The temperature of the motor stator and the voltage waveforms were observed too. Measured values analysis showed that the TRIAC-based control system makes the fan motor work at a very low power factor and efficiency values. The worst case is at low velocity range where the higher fan motor stator temperatures were registered. The poor power factor and efficiency and the harmonics signals inserted in the motor input voltage wave by the TRIAC commutation procedure are correlated.