Desenvolvimento e Controlo de um Veículo Autónomo Aéreo Quadrotor

A crescente necessidade de meios de inspecção e recolha de informação de infraestruturas e do meio ambiente natural, origina o recurso a meios tecnológicos cada vez mais evoluídos. Neste contexto, os robôs móveis autónomos aéreos surgem como uma ferramenta importante. Em particular, os veículos aéreos de asa móvel, pela sua manobrabilidade e controlo podem-se utilizar eficazmente em meios complexos como cenários interiores onde o ambiente é parcialmente controlado. A sua utilização em coordenação com outros veículos robóticos móveis e em particular com a crescente autonomia de decisão, permitem uma eficiência elevada, por exemplo, em tarefas de recolha automática de informação, vigilância, apoio a comunicações, etc. A inexistência de um veículo autónomo de asa móvel no cenário multi-robótico desenvolvido pelo Laboratório de Sistemas Autónomos do Instituto Superior de Engenharia do Porto, aliada às suas aplicações referidas, criou a necessidade do desenvolvimento de um veículo desta gama. Identificou-se, pois, o desenvolvimento de um veículo autónomo aéreo do tipo quadrotor com capacidade de vôo base estabilizado como o problema a resolver. Foi efectuado um levantamento de requisitos do sistema, a caracterização de um veículo autónomo aéreo Vertical Take-off and Landing - VTOL, e efectuado um trabalho de pesquisa a fim de possibilitar o conhecimento das técnicas e tecnologias envolvidas. Tendo em vista o objectivo de controlo e estabilização do veículo, foi efectuada a modelização do sistema que serviu não só para a melhor compreensão da sua dinâmica mas também para o desenvolvimento de um simulador que possibilitou a validação de estratégias de controlo e avaliação de comportamentos do veículo para diferentes cenários. A inexistência de controladores de motores brushless adequada (frequência de controlo), originou o desenvolvimento de um controlador dedicado para motores brushless, motores esses utilizados para a propulsão do veículo. Este controlador permite uma taxa de controlo a uma frequência de 20KHz, possui múltiplas interfaces de comunicação (CAN, RS232, Ethernet, SPI e JTAG), é de reduzido peso e dimensões e modular, visto ter sido implementado em dois módulos, i.e., permite a sua utilização com diferentes interfaces de potência. Projectou-se um veículo autónomo aéreo em termos físicos com a definição da sua arquitectura de hardware e software bem como o sistema de controlo de vôo. O sistema de estabilização de vôo compreende o processamento de informação fornecida por um sistema de navegação inercial, um sonar e o envio de referências de velocidade para cada um dos nós de controlo ligados a um barramento CAN instalado no veículo. A implementação do veículo foi alcançada nas suas vertentes mecânica, de hardware e software. O UAV foi equipado com um sistema computacional dotando-o de capacidades para o desempenho de tarefas previamente analisadas. No presente trabalho, são também tiradas algumas conclusões sobre o desenvolvimento do sistema e sua implementação bem como perspectivada a sua evolução futura no contexto de missões coordenadas de múltiplos veículos robóticos.

Software development for estimation of optical clearing agent’s diffusion coefficients in biological tissues

The study of chemical diffusion in biological tissues is a research field of high importance and with application in many clinical, research and industrial areas. The evaluation of diffusion and viscosity properties of chemicals in tissues is necessary to characterize treatments or inclusion of preservatives in tissues or organs for low temperature conservation. Recently, we have demonstrated experimentally that the diffusion properties and dynamic viscosity of sugars and alcohols can be evaluated from optical measurements. Our studies were performed in skeletal muscle, but our results have revealed that the same methodology can be used with other tissues and different chemicals. Considering the significant number of studies that can be made with this method, it becomes necessary to turn data processing and calculation easier. With this objective, we have developed a software application that integrates all processing and calculations, turning the researcher work easier and faster. Using the same experimental data that previously was used to estimate the diffusion and viscosity of glucose in skeletal muscle, we have repeated the calculations with the new application. Comparing between the results obtained with the new application and with previous independent routines we have demonstrated great similarity and consequently validated the application. This new tool is now available to be used in similar research to obtain the diffusion properties of other chemicals in different tissues or organs.

Translation encoding for OGC services

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Software EarMaster como ferramenta pedagógica na disciplina de Formação Musical

O presente relatório de estágio mostra-nos um percurso realizado no ano letivo 2014/2015, referente à Prática de Ensino Supervisionada no âmbito do Mestrado em Ensino de Música, ramo de Formação Musical. O mesmo não reflete única e exclusivamente a Prática de Ensino Supervisionada do ano transato mas sim, todo um percurso académico realizado em que foram efetuadas reflexões, tomadas decisões, criadas novas ideias pedagógicas, que num todo foi essencial para uma melhoria da prática pedagógica como também na construção de um ser mais crítico e investigativo. Este documento é composto por duas partes. Na primeira parte é apresentado o capítulo I e II, sendo o primeiro uma abordagem à instituição de ensino em que foi realizada a prática de ensino supervisionada, e o segundo, uma reflexão aprofundada da mesma. A segunda parte do relatório prende-se a um Projeto de Investigação realizado no decorrer do ano letivo 2014/2015, direcionado para as Novas Tecnologias de Informação e Comunicação na Educação em geral e na Educação no Ensino Vocacional da Música mais especificamente, “O software EarMaster como ferramenta pedagógica na disciplina de Formação Musical”, tentando perceber se este tipo de software informáticos poderão ser uma mais-valia para o estudo da disciplina da Formação Musical e se trará melhores resultados para o aluno aquando da sua utilização. A metodologia utilizada no projeto de investigação prende-se a uma lógica quantitativa e qualitativa. O estudo não é, de todo, conclusivo devido ao tamanho da amostra obtida, tendo alguns alunos optado por não utilizar o software EarMaster, formando assim um pequeno grupo de amostra não suficiente para obter os melhores resultados, ficando em aberto possíveis investigações sobre esta temática. Serão, as Novas Tecnologias de Informação uma mais-valia para a Educação no nosso país? Será possível a utilização destas na sala de aula, sem que sejam pensadas como algo para “entreter” o aluno por momentos?

Derivation and consistency checking of models in early software product line engineering

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Informática

Exploring the experience of stigma in severe mental illness : a Portuguese contribution to the validation of a psychometric instrument

RESUMO: Fizemos uma análise da evolução do conceito de estigma, das suas correlações e das suas consequências e analisámos os instrumentos psicométricos utilizados para estudar experiências pessoais de estigma. Revimos os principais estudos de investigação sobre estigma em Portugal. Revimos, igualmente, os estudos relevantes utilizando o “Consumer Experiences of Stigma Questionnaire” (CESQ) e as propriedades psicométricas já documentadas. O nosso estudo teve como objetivos: explorar as experiências de estigma numa amostra portuguesa de pessoas com perturbação mental grave e contribuir para a documentação das propriedades psicométricas do “Consumer Experiences of Stigma Questionnaire” e para a validação da sua versão portuguesa. Fizemos um estudo transversal, descritivo e analítico, recolhemos dados sociodemográficos e clínicos e medimos as experiências de estigma e o funcionamento global. A frequência das respostas da secção de estigma foi semelhante à dos restantes estudos utilizando a CESQ. A frequência das respostas na secção de discriminação foi ligeiramente inferior à reportada noutros estudos. Verificámos a existência de uma associação entre a pontuação da subescala de discriminação, o sexo masculino e o facto de se viver na comunidade. A pontuação da subescala de discriminação está também correlacionada de forma positiva com o funcionamento global. Os alfas de Cronbach para a CESQ e para as suas subescalas foram considerados bons. Os coeficientes de correlação intraclasse foram igualmente considerados igualmente bons. Utilizando técnicas de análise fatorial, verificámos que a maior parte dos itens da CESQ se enquadrava em dois fatores, correspondendo sensivelmente às subescalas definidas previamente. Concluímos que o presente estudo explorou com sucesso a questão do estigma em Portugal, contribuindo em simultâneo para a validação do “Consumer Experiences of Stigma Questionnaire.--------------ABSTRACT: We reviewed the evolution of concept of stigma, its correlates and consequences, and analysed psychometric instruments that were used to study personal experiences of stigma. We provided an insight over research of stigma in Portugal. We reviewed relevant studies that use Consumer Experiences of Stigma Questionnaire and documented psychometric properties of this instrument. Our study aimed both to explore experiences of stigma in a Portuguese sample of people with severe mental illness and to contribute to the assessment of the psychometric properties of Consumer Experiences of Stigma Questionnaire and to the validation of its Portuguese translation. We performed a cross sectional descriptive and analytic study, collected socio-demographic data and measured experiences of stigma and global functioning. Frequency of responses regarding stigma section of CESQ matched previous studies using that scale. Frequency of responses in discrimination section was slightly lower than previously reported studies. We found an association between the discrimination score of CESQ and both male gender and living in the community. The discrimination score also positively correlated with global functioning. Cronbach alphas for CESQ and its subscales were good. Intraclass correlation coefficients for CESQ and stigma subscale were also good. Using factor analysis we found most of the items in CESQ would fit 2 factors, grossly corresponding to the previously defined subscales. We conclude that this study successfully explored stigma in Portugal, contributing in simultaneous to the validation of Consumer Experiences Questionnaire.

Phage display as a tool for development of novel therapeutics for breast cancer

Phage display technology is a powerful platform for the generation of highly specific human monoclonal antibodies (Abs) with potential use in clinical applications. Moreover, this technique has also proven to be a reliable approach in identifying and validating new cancer-related targets. For scientific or medical applications, different types of Ab libraries can be constructed. The use of Fab Immune libraries allows the production of high quality and affinity antigen-specific Abs. In this work, two immune human phage display IgG Fab libraries were generated from the Ab repertoire of 16 breast cancer patients, in order to obtain a tool for the development of new therapeutic Abs for breast cancer, a condition that has great impact worldwide. The generated libraries are estimated to contain more than 108 independent clones and a diversity over 90%. Libraries validation was pursued by selection against BSA, a foreign and highly immunogenic protein, and HER2, a well established cancer target. Preliminary results suggested that phage pools with affinity for these antigens were selected and enriched. Individual clones were isolated, however, it was not possible to obtain enough data to further characterize them. Selection against the DLL1 protein was also performed, once it is a known ligand of the Notch pathway, whose deregulation is associated to breast cancer, making it an interesting target for the generation of function-blocking Abs. Selection resulted in the isolation of a clone with low affinity and Fab expression levels. The validation process was not completed and further effort will have to be put in this task in the future. Although immune libraries concept implies limited applicability, the library reported here has a wide range of use possibilities, since it was not restrained to a single antigen but instead thought to be used against any breast cancer associated target, thus being a valuable tool.

A SDK improvement towards gesture support

Human-Computer Interaction have been one of the main focus of the technological community, specially the Natural User Interfaces (NUI) field of research as, since the launch of the Kinect Sensor, the goal to achieve fully natural interfaces just got a lot closer to reality. Taking advantage of this conditions the following research work proposes to compute the hand skeleton in order to recognize Sign Language Shapes. The proposed solution uses the Kinect Sensor to achieve a good segmentation and image analysis algorithms to extend the skeleton from the extraction of high-level features. In order to recognize complex hand shapes the current research work proposes the redefinition of the hand contour making it immutable to translation, rotation and scaling operations, and a set of tools to achieve a good recognition. The validation of the proposed solution extended the Kinects Software Development Kit to allow the developer to access the new set of inferred points and created a template-matching based platform that uses the contour to define the hand shape, this prototype was tested in a set of predefined conditions and showed to have a good success ration and has proven to be eligible for real-time scenarios.

Development and validation of gold nanoprobes for human SNP detection towards commercial application

Conventional molecular techniques for detection and characterization of relevant nucleic acid (i.e. DNA) sequences are, nowadays, cumbersome, expensive and with reduced portability. The main objective of this dissertation consisted in the optimization and validation of a fast and low-cost colorimetric nanodiagnostic methodology for the detection of single nucleotide polymorphisms (SNPs). This was done considering SNPs associated to obesity of commercial interest for STAB VIDA, and subsequent evaluation of other clinically relevant targets. Also, integration of this methodology into a microfluidic platform envisaging portability and application on points-of-care (POC) was achieved. To warrant success in pursuing these objectives, the experimental work was divided in four sections: i) genetic association of SNPs to obesity in the Portuguese population; ii) optimization and validation of the non-cross-linking approach for complete genotype characterization of these SNPs; iii) incorporation into a microfluidic platform; and iv) translation to other relevant commercial targets. FTO dbSNP rs#:9939609 carriers had higher body mass index (BMI), total body fat mass, waist perimeter and 2.5 times higher risk to obesity. AuNPs functionalized with thiolated oligonucleotides (Au-nanoprobes) were used via the non-cross-linking to validate a diagnostics approach against the gold standard technique - Sanger Sequencing - with high levels of sensitivity (87.50%) and specificity (91.67%). A proof-of-concept POC microfluidic device was assembled towards incorporation of the molecular detection strategy. In conclusion a successful framework was developed and validated for the detection of SNPs with commercial interest for STAB VIDA, towards future translation into a POC device.

Versão portuguesa do CANE (Camberwell Assessment of Need for the Elderly) : desenvolvimento e dados preliminares

RESUMO - A avaliação de necessidades de cuidados é crucial no planeamento, monitorização e avaliação de serviços de psiquiatria e saúde mental, bem como na investigação e na clínica. Este princípio é obviamente aplicável aos serviços responsáveis por populações de pessoas mais velhas. O instrumento CANE — Camberwell Assessment of Need for the Elderly possibilita uma avaliação consistente das necessidades de utentes idosos, nomeadamente em situações de patologia neuropsiquiátrica. Procede-se a uma avaliação cruzada, entrevistando a pessoa em questão, o seu cuidador informal e o técnico responsável. Esta avaliação multidimensional abrange domínios da esfera biológica, psicológica e social, sendo aplicável na comunidade ou em internamento (regime parcial ou completo). A utilidade do CANE tem sido evidenciada em contextos clínicos, de investigação e de avaliação de serviços. Existem múltiplas traduções a nível internacional, a maioria das quais validada. Na área da epidemiologia psiquiátrica nem sempre estão disponíveis os dados relativos à qualidade das adaptações de instrumentos, pelo que se apresenta o processo de desenvolvimento da versão portuguesa (de acordo com as regras para validação transcultural, no processo de tradução-retroversão). A aplicabilidade da versão portuguesa foi satisfatória neste estudo-piloto, representando a primeira fase de um trabalho multicêntrico nacional. Nesta fase inicial, foram considerados casos de idosos com patologia neuropsiquiátrica (maioritariamente demência — 71,4%), em dois centros (Lisboa e Porto) (n = 21). A média de idades foi 73,9 (± 6,3) anos, sendo 76,2% do sexo feminino. A maioria vivia em casa, apresentava co-morbilidade somática e estava em contacto com um cuidador informal (em geral, familiares do sexo feminino). Os avaliadores identificaram necessidades, nem sempre cobertas, nas seguintes dimensões: cuidados com a casa, alimentação, actividades diárias, memória, saúde física, sofrimento psicológico, companhia e dinheiro/economias. Nem sempre a perspectiva de doentes, cuidadores, técnicos e avaliadores foi inteiramente coincidente. Estes resultados preliminares da aplicação da versão portuguesa do CANE são consistentes quanto à sua validade ecológica, facial e de conteúdo, estando em curso contributos adicionais para a validação efectiva numa amostra de maior dimensão.

Simulation of humidity fields in concrete: experimental validation and parameter estimation

The moisture content in concrete structures has an important influence in their behavior and performance. Several vali-dated numerical approaches adopt the governing equation for relative humidity fields proposed in Model Code 1990/2010. Nevertheless there is no integrative study which addresses the choice of parameters for the simulation of the humidity diffusion phenomenon, particularly in concern to the range of parameters forwarded by Model Code 1990/2010. A software based on a Finite Difference Method Algorithm (1D and axisymmetric cases) is used to perform sensitivity analyses on the main parameters in a normal strength concrete. Then, based on the conclusions of the sensi-tivity analyses, experimental results from nine different concrete compositions are analyzed. The software is used to identify the main material parameters that better fit the experimental data. In general, the model was able to satisfactory fit the experimental results and new correlations were proposed, particularly focusing on the boundary transfer coeffi-cient.

Optimization of filling systems for low pressure by Flow 3D

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Prodromal Questionnaire: translation, adaptation to Portuguese and preliminary results in ultra-high risk individuals and first episode psychosis

OBJECTIVE: The Prodromal Questionnaire (PQ) is a 92-item self-report screening tool for individuals at ultra-high risk (UHR) to develop psychosis. This study aims to present the translation to Portuguese and preliminary results in UHR and first episode (FE) psychosis in a Portuguese sample. METHODS: The PQ was translated from English to Portuguese by two bilingual researchers from the research program on early psychosis of the Instituto de Psiquiatria HCFMUSP, São Paulo, Brazil (ASAS - "Evaluation and Follow up of Adolescents and Young Adults in São Paulo") and back translated by two other researchers. The study participants (n = 11-) were evaluated through the Portuguese version of the Prodromal Questionnaire (PQ) and SIPS. RESULTS: The individuals at UHR (n = 7) presented a lower score than first episode patients (n = 4). The UHR mean scores and standard deviation on Portuguese version of the PQ were: 13.0 ± 10.0 points on positive symptoms subscale, and FE patients: 33.0 ± 10.0. CONCLUSION: The UHR and FE patients' of this study presented PQ scores similar to the ones found in the literature; what suggests that it is possible to use the PQ in Brazilian help-seeking individuals as a screening tool.

Validation of the Portuguese version of the Evidence-Based Practice Questionnaire

OBJECTIVES: To describe the process of translation and linguistic and cultural validation of the Evidence Based Practice Questionnaire for the Portuguese context: Questionário de Eficácia Clínica e Prática Baseada em Evidências (QECPBE). METHOD: A methodological and cross-sectional study was developed. The translation and back translation was performed according to traditional standards. Principal Components Analysis with orthogonal rotation according to the Varimax method was used to verify the QECPBE's psychometric characteristics, followed by confirmatory factor analysis. Internal consistency was determined by Cronbach's alpha. Data were collected between December 2013 and February 2014. RESULTS: 358 nurses delivering care in a hospital facility in North of Portugal participated in the study. QECPBE contains 20 items and three subscales: Practice (α=0.74); Attitudes (α=0.75); Knowledge/Skills and Competencies (α=0.95), presenting an overall internal consistency of α=0.74. The tested model explained 55.86% of the variance and presented good fit: χ2(167)=520.009; p = 0.0001; χ2df=3.114; CFI=0.908; GFI=0.865; PCFI=0.798; PGFI=0.678; RMSEA=0.077 (CI90%=0.07-0.08). CONCLUSION: confirmatory factor analysis revealed the questionnaire is valid and appropriate to be used in the studied context.

A questionnaire to evaluate the impact of chronic diseases: validated translation and Illness Effects Questionnaire (IEQ) reliability study

INTRODUCTION: Patients' perception about their health condition, mainly involving chronic diseases, has been investigated in many studies and it has been associated to depression, compliance with the treatment, quality of life and prognosis. The Illness Effects Questionnaire (IEQ) is a tool which makes the standardized evaluation of patients' perception about their illness possible, so that it is brief and accessible to the different clinical settings. This work aims to begin the transcultural adaptation of the IEQ to Brazil through the validated translation and the reliability study. METHODS: The back-translation method and the test-retest reliability study were used in a sample of 30 adult patients under chronic hemodialysis. The reliability indexes were estimated using the Pearson, Spearman, Weighted Kappa and Cronbach's alpha coefficients. RESULTS: The semantic equivalence was reached through the validated translation. In this study, the reliability indexes obtained were respectively: 0.85 and 0.75 (p < 0.001); 0.68 and 0.92 (p < 0.0001). DISCUSSION: The reliability indexes obtained attest to the stability of responses in both evaluations. Additional procedures are necessary for the transcultural adaptation of the IEQ to be complete. CONCLUSION: The results indicate the translation validity and the reliability of the Brazilian version of the IEQ for the sample studied.