Autonomous behaviors for an unmanned mini-aerial vehicle

This thesis aims at addressing the development of autonomous behaviors, for search and exploration with a mini-UAV (Unmanned Aerial Vehicle), or also called MAV (Mini Aerial Vehicle) prototype, in order to gather information in rescue scenarios. The platform used in this work is a four rotor helicopter, known as quad-rotor from the German company Ascending Technologies GmbH, which is later assembled with a on-board processing unit (i.e. a tiny light weight computer) and a on-board sensor suite (i.e. 2D-LIDAR and Ultrasonic Sonar). This work can be divided into two phases. In the first phase an Indoor Position Tracking system was settled in order to obtain the Cartesian coordinates (i.e. X, Y, Z) and orientation (i.e.heading) which provides the relative position and orientation of the platform. The second phase was the design and implementation of medium/high level controllers on each command input in order to autonomously control the aircraft position, which is the first step towards an autonomous hovering flight, and any autonomous behavior (e.g. Landing, Object avoidance, Follow the wall). The main work is carried out in the Laboratory ”Intelligent Systems for Emergencies and Civil Defense”, in collaboration with ”Dipartimento di Informatica e Sistemistica” of Sapienza Univ. of Rome and ”Istituto Superiore Antincendi” of the Italian Firemen Department.

Forest fire detection with a small fixed wing autonomous aerial vehicle

In this work a forest fire detection solution using small autonomous aerial vehicles is proposed. The FALCOS unmanned aerial vehicle developed for remote-monitoring purposes is described. This is a small size UAV with onboard vision processing and autonomous flight capabilities. A set of custom developed navigation sensors was developed for the vehicle. Fire detection is performed through the use of low cost digital cameras and near-infrared sensors. Test results for navigation and ignition detection in real scenario are presented.

Decentralized Target Tracking based on Multi-Robot Cooperative Triangulation

Target tracking with bearing-only sensors is a challenging problem when the target moves dynamically in complex scenarios. Besides the partial observability of such sensors, they have limited field of views, occlusions can occur, etc. In those cases, cooperative approaches with multiple tracking robots are interesting, but the different sources of uncertain information need to be considered appropriately in order to achieve better estimates. Even though there exist probabilistic filters that can estimate the position of a target dealing with incertainties, bearing-only measurements bring usually additional problems with initialization and data association. In this paper, we propose a multi-robot triangulation method with a dynamic baseline that can triangulate bearing-only measurements in a probabilistic manner to produce 3D observations. This method is combined with a decentralized stochastic filter and used to tackle those initialization and data association issues. The approach is validated with simulations and field experiments where a team of aerial and ground robots with cameras track a dynamic target.

Multi-robot cooperative stereo for outdoor scenarios

13th International Conference on Autonomous Robot Systems (Robotica), 2013

In vitro SCREENING ANTIBACTERIAL ACTIVITY OF Bidens pilosa LINNÉ AND Annona crassiflora MART. AGAINST OXACILLIN RESISTANT Staphylococcus aureus (ORSA) FROM THE AERIAL ENVIRONMENT AT THE DENTAL CLINIC

Currently multiresistant Staphylococcus aureus is one common cause of infections with high rates of morbidity and mortality worldwide, which directs scientific endeavors in search for novel antimicrobials. In this study, nine extracts from Bidens pilosa (root, stem, flower and leaves) and Annona crassiflora (rind fruit, stem, leaves, seed and pulp) were obtained with ethanol: water (7:3, v/v) and their in vitro antibacterial activity evaluated through both the agar diffusion and broth microdilution methods against 60 Oxacillin Resistant S. aureus (ORSA) strains and against S. aureus ATCC6538. The extracts from B. pilosa and A. crassiflora inhibited the growth of the ORSA isolates in both methods. Leaves of B. pilosa presented mean of the inhibition zone diameters significantly higher than chlorexidine 0.12% against ORSA, and the extracts were more active against S. aureus ATCC (p < 0.05). Parallel, toxicity testing by using MTT method and phytochemical screening were assessed, and three extracts (B. pilosa, root and leaf, and A. crassiflora, seed) did not evidence toxicity. On the other hand, the cytotoxic concentrations (CC50 and CC90) for other extracts ranged from 2.06 to 10.77 mg/mL. The presence of variable alkaloids, flavonoids, tannins and saponins was observed, even though there was a total absence of anthraquinones. Thus, the extracts from the leaves of B. pilosa revealed good anti-ORSA activity and did not exhibit toxicity.

MOLLUSCICIDAL AND LARVICIDAL ACTIVITIES OF Atriplex inflata AERIAL PARTS AGAINST THE MOLLUSK Galba truncatula, INTERMEDIATE HOST OF Fasciola hepatica

Fasciolosis is a widespread parasitosis of farm live-stock in many developing countries. For this reason, it is necessary to search for new substances against parasitic diseases caused by flukes. Indeed, a wide variety of terrestrial plants have been subjected to chemical and pharmacological screening in order to discover their potential for human medicinal use. The molluscicidal and larvicidal activities of Atriplex inflata were tested on Galba truncatula and Fasciola hepatica larval stages infecting this snail in Tunisia. Phytochemical tests were conducted on extracts in order to establish a meaningful relationship with molluscicidal and larvicidal activities. The molluscicidal activity was evaluated by subjecting snails to sample aqueous solutions. Accordingly, hexane, ethyl acetate, methanol and methanol-water (8:2, v-v) were used as extraction solvents. As a result, hexane and ethyl acetate extracts showed potent activity, according to the World Health Organization, giving LC50 = 7.59 mg/L and 6.69 mg/L for hexane extracts of leaves and fruits, respectively. Ethyl acetate extracts gave LC50 = 5.90 mg/L and 7.32 mg/L for leaves and fruits, successively. Molluscicidal activities of powders were less potent on snails, but active according to the World Health Organization. Hexane and ethyl acetate extracts from leaves and fruits gave potent larvicidal activities with a delay rate exceeding 45.50% (45.50- 98.92%). Phytochemical tests showed that these activities may be attributed to the presence of triterpenoids and/or sterols.

Comparative evaluation of aerial lime mortars for architectural conservation

Journal of Cultural Heritage 9 (2008) 338-346

Construção e caracterização de um transformador de 562,5 VA com núcleo de ferro amorfo

Nos sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia, os transformadores de potência são um dos componentes mais comuns e importantes. Deste modo, o desempenho dos transformadores é fundamental para a eficiência global dos sistemas. Para optimizar a eficiência dos transformadores, a escolha do material ferromagnético a usar para a construção do núcleo, é um factor muito importante. Por exemplo, o uso de um material ferromagnético amorfo no núcleo de um transformador, em vez de aço silício, reduz as perdas magnéticas totais do dispositivo. Outra possível solução para aumentar a eficiência dos sistemas de distribuição de energia, é a instalação de transformadores supercondutores de alta temperatura (SAT), normalmente arrefecidos em azoto líquido a 77 K. Deste modo, um transformador de 562,5 VA com núcleo de ferro amorfo foi projectado e construído e as suas propriedades magnéticas mais importantes foram medidas à temperatura ambiente, e à temperatura criogénica para deste modo contribuir para uma melhoria da eficiência dos transformadores supercondutores. De seguida, foram comparadas com as propriedades magnéticas de um transformador com núcleo de aço silício de grão orientado. As perdas magnéticas totais do material amorfo à temperatura ambiente e criogénica, os parâmetros do esquema equivalente de Steinmetz e a impedância de curto-circuito são apresentadas e discutidas. Foi também caracterizado o comportamento do transformador em carga determinando, por exemplo, o rendimento e a regulação da tensão em função da carga do transformador. Aspectos de construção do transformador são também abordados.

Contributo para a validação da versão portuguesa do instrumento de avaliação VOICE (service users perceptions of impatient care, Views on Inpatient Care)

RESUMO: Nos últimos anos assistiu-se a um reposicionamento das pessoas portadoras de doença mental na sociedade, no sentido de viverem em pleno os seus direitos, sem restrições. Esta tendência acompanhou as transformações que se têm vivido na forma como os utentes dos serviços de saúde interagem com os mesmos e com os profissionais de saúde, de forma a permitir uma maior autonomização e responsabilização no que concerne ao tratamento da sua doença, a relação que estabelecem com o seu médico, e a participação na avaliação e monitorização da qualidade dos serviços. Mais recentemente, também no mundo científico, esta afirmação se fez sentir, com o surgimento de investigação liderada por utentes, no sentido de estudar de forma adequada questões que partem do seu ponto de vista, e que possibilitem a produção de conhecimento significativa no contexto das suas experiências. Com o presente trabalho pretende-se contribuir para a validação da versão portuguesa do VOICE (Service Users’ Perceptions of Inpatient Care, Views on Inpatient Care) (Evans et al., 2012), instrumento para a avaliação dos serviços de internamento de agudos em psiquiatria, construído a partir de um investigação liderado por utentes e partindo das suas perspectiva. O VOICE é constituído por 19 questões, agrupadas em sete domínios: admissão; cuidados e tratamento; medicação; equipa de técnicos do internamento; terapia e atividades; ambiente e diferenças. O presente estudo envolveu uma amostra de 85 utentes de um serviço de internamento de agudos de uma instituição psiquiátrica do Norte de Portugal. A versão portuguesa do VOICE apresentou boa aceitação por parte dos utentes e boas características psicométricas - a consistência interna foi alta (α = 0,87) e todos, exceto um item (item 6), apresentam elevadas correlações item-total (variando de 0,18 - item 6 a 0,71 - item 11; M = 0,54, DP = 0,15), sugerindo ser um instrumento útil na avaliação dos serviços de internamento de agudos. No futuro torna-se necessário alargar o estudo a outros contextos de internamento e envolvendo amostras mais alargadas.-------------- ABSTRACT: In recent years there has been a gradual process to help people with the experience of mental illness regaining their full rights. Following the advances in the understanding of mental health problems, and the use of medication to help patients overcome symptoms, service-users have become more autonomous and responsible in the way they deal with health professionals, and are now called to participate in assessing and monitoring mental health services and policies. In the context of these transformations we have assisted to the emergence of research led by service-users (in this case of psychiatric and mental health services) in order to emphasize their point of view, and to enable the production of significant knowledge resulting from their experiences, and perceptions. The present study aims to contribute to the dissemination of service-user led research, based on the adaptation and validation of the Portuguese version of the VOICE - Service Users' Perceptions Questionnaire, Views on Inpatient Care. (Evans et al., 2012). The VOICE is composed of 19 questions, grouped in seven domains: admissions, care and treatment, medication, team of technicians during hospitalization, therapy and activities, environment and diversity. The present study involved a sample of 85 inpatient of a psychiatric institution in Northern Portugal. The Portuguese version of the VOICE showed good psychometric properties and was well accepted by patients [high internal consistency (α = 0,87); and high correlation of each item, except item 6, with the total score (ranging from 0.18 on item 6 to 0.71 on item 11; average=0,54; SD=0,15), suggesting it to be a useful tool for assessing inpatient services. In the future there is a need to extend the study to other contexts and include larger samples.

Variação espaço-temporal na atividade forrageira da Saúva (Atta laevigata)

Na Amazônia, a regeneração natural da floresta em pastos e cultivos abandonados pode ser afetada pelas saúvas, pois estas são importantes predadoras das plântulas e das sementes das espécies arbóreas que eventualmente ali se estabelecem. Entretanto, pouco se sabe sobre como as chances de uma dada planta ser atacada ou de uma semente ser removida pelas saúvas varia no tempo e no espaço. Com este intuito, estabeleci uma parcela de 80 χ 120 m, subdividida em quadrantes de 10 χ 10m, em um campo abandonado próximo a Manaus. Na periferia desta parcela haviam 3 ninhos da saúva Atta laevigata. Ao longo de 1 ano, determinei quais plantas (das espécies arbóreas somente) foram atacadas pelas formigas. Determinei também como variou a atividade de coleta de sementes por A. laevigata. Para isto utilizei grãos de feijão (Phaseolus vulgaris). Iscas, com cerca de 20 feijões cada, foram distribuídas pela parcela ao longo do ano. Finalmente, determinei se plantas (mudas de Bellucia imperialis) estabelecidas em solo desnudo tinham uma maior chance de serem atacadas do que aquelas estabelecidas em solo com cobertura de gramíneas. Os resultados mostram que a atividade de coleta de sementes foi espacialmente agregada. A maior atividade foi observada nas regiões sudeste e noroeste da parcela, em geral, próximo aos ninhos. Forte variação temporal na coleta de sementes também foi observada. O pico máximo de atividade ocorreu em meados de julho e o de menor atividade em meados de janeiro. A atividade de corte seguiu um padrão similar. Houve uma clara diminuição no número de plantas atacadas entre novembro e janeiro. A proporção de plantas atacadas por parcela variou entre 6 e 89%. A incidência de ataques por saúvas sobre mudas de B. imperialis não variou em função da cobertura vegetal (com ou sem gramíneas). Isto possivelmente em função da forte heterogeneidade espacial na atividade de A. laevigata, que encobriu qualquer efeito devido a cobertura vegetal.

Limitations and improvements to the risk assessment process in Olive Oil Mills: the views of OSH practitioners

Although most of the accidents occurred in Olive Oil Mill (OOM) resulted from “basic” risks, there is a need to apply adequate tools to support risk decisions that can meet the specificities of this sector. This study aims to analyse the views of Occupational, Safety & Health (OSH) practitioners about the risk assessment process in OOM, identifying the key difficulties inherent to the risk assessment process in these sector, as well as identifying some improvements to the current practice. This analysis was based on a questionnaire that was developed and applied to 13 OSH practitioners working at OOM. The results showed that the time available to perform the risk assessment is the more frequent limitation. They believe that the methodologies available are not an important limitation to this process. However, a specific risk assessment methodology, that includes acceptance criteria adjusted to the OOM reality, using risk metrics supported on the frequency of accidents and workdays lost, were indicated as being also an important contributions improve the process. A semi-quantitative approach, complemented with the use of the sector accident statistics, can be a good solution for this sector. However, further strategies should also be adopted, mainly those that can lead to an easy application of the risk assessment process.

Estudio de la vía intraperitoneal y sus células presentadoras de antígenos en la inducción de tolerancia a EAE

La Esclerosis Múltiple es una de las enfermedades autoinmunes del Sistema Nervioso Central más frecuentes en adultos jóvenes. Un modelo experimental de la misma es la Encefalomielitis Autoinmune Experimental (EAE). Numerosos trabajos demuestran que en EAE, los clones patogénicos capaces de transferir la enfermedad son células T cooperadoras tipo 1 (Th1), mientras que las células T cooperadoras tipo 2 (Th2) actuarían como clones protectivos. Debido a las funciones opuestas de estas dos poblaciones existe la posibilidad de que la desregulación inmune asociada a Esclerosis Múltiple y su modelo experimental EAE se relacione a un desbalance Th1-Th2. La célula presentadora de antígeno (CPA), la dosis de antígeno, su ruta de entrada, el tipo de interleuquina presente en el medio, las moléculas co-estimulatorias de la CPA, etc., son fundamentales para la inducción de poblaciones Th1 ó Th2. Las estrategias terapéuticas actuales intentan suprimir la enfermedad administrando el autoantígeno por distintas vías, como por ejemplo la vía oral, intragástrica, endovenosa, etc. La inducción de tolerancia utilizando la vía intraperitoneal (ip) no ha sido muy explorada. Recientemente hemos iniciado una nueva línea de trabajo en la cual se suprimió la EAE inyectando i.p. antígenos de mielina en días previos a la inmunización. El objetivo de este proyecto será estudiar la vía i.p. y las CPA peritoneales en la inducción de supresión de la EAE. Se analizará: 1) El mecanismo inmunológico por el cual se induce supresión al inyectar antígenos de mielina por la vía i.p., estudiando si en los animales suprimidos se genera un estado de anergia al autoantígeno y/o células capaces de regular negativamente la respuesta autoinmune. 2) Si las CPA peritoneales pulsadas in vivo con antígenos de mielina al ser transferidas a animales receptores singénicos en días previos a la inmunización con mielina bovina son capaces de inducir supresión de la respuesta autoinmune en los animales receptores. 3) El fenotipo de las CPA peritoneales ya que se sabe que CPA que expresen determinadas moléculas de superficie tales como antígenos del Complejo Mayor de Histocompatibilidad, moléculas de adhesión, moléculas coestimulatorias, etc., participan activamente en el destino final de la respuesta inducida.

Estudio de los mecanismos moleculares involucrados en la inmunosupresión observada durante la infección con Trypanosoma cruzi: Rol de la vía PD-1/PD1-L y E3 ubiquitina ligasas. Molecular mechanismns involved in the immunosupression during Tryapanosoma cruzi infection. Role of PD1-PD1-L pathway and E3 ubiquitin ligases.

Trypanosoma cruzi es el agente causal de la enfermedad de Chagas, un problema de salud importante en América Latina, así como también en América Central, ya que causa infección crónica afectando a millones de personas [1]. Durante esta enfermedad se han descripto varias alteraciones de la respuesta inmune, entre ellas una severa inmunosupresión durante la etapa aguda de la infección, tanto en humanos como en ratones. Células T provenientes de ratones infectados activadas in vitro, muestran reducción en la respuesta proliferativa a mitógenos, característica de un estado de inmunosupresión [2-4]. La falla del sistema inmune durante estadios tempranos de la infección probablemente colabore con la diseminación y el establecimiento del parásito. Un gran número de estudios se han focalizado en la identificación de mecanismos moleculares responsables del fenómeno de inmunosupresión, entre los mecanismos citados se ha demostrado presencia de células supresoras [5-9], factores inmunosupresores presentes en el parásito [2, 3, 10-13], producción excesiva de óxido nítrico [14], disminuida producción de IL-2 y reducida expresión del receptor de IL2 en células de bazo de animales infectados [9, 15-17]. Muchos de estos mecanismos han sido exhaustivamente investigados, sin embargo no está del todo claro si existen mecanismos adicionales involucrados en la inmunosupresión de la célula T. Adicionalmente, en los últimos años nuevas moléculas que median la regulación negativa de la célula T, entre las cuales están PD-1/PD1-L [18], arginasa [19] y E3 ubiquitina ligasas [20-22], han sido reportadas durante inmunosupresión en diversas infecciones. Trypanosoma cruzi, the etiological agent of Chagas’ disease, is parasite causing chronic infections in human and other mammalian species. There is an important immunosupresion during the acute phase of the infection that contribute to the dissemination and installation of the parasite. Several studies have been focused on identifying the mechanisms involved in the immunosupresion; however it is not clear if there are additional mechanisms implicated. In addition, during the last years new molecules involved in the negative T cell regulation such as PD-1/PD1-L pathway and E3 ubiquitin ligases (E3-Ub-Lig) have been reported. It has been demonstrated, that E3-Ub-Lig control the amount and localization of intracellular signal mediators, limiting T cell activation. Moreover, these mechanisms mediate the immunosupresion observed during several infections leading to the persistence of the pathogen in the host. In this project the role of E3-Ub-Lig on the T cell immunosupresion and hipo-response mechanisms observed during T. cruzi infection will be studied. On the other hand, it has been reported that some pathogens release proteins with E3-Ub-Lig activity modifying the ubiquitination process to promote their survival and replication in the host. Recently, a protein with E3-Ub-Lig activity was identified in T. cruzi, however its target molecule has not been discovered yet. Therefore, one of the aims of this project consists on studying different potential target molecules for this novel E3-Ub-Lig. In addition, during the last years, important progress has been done about the biological rol of PD-1/PD1-L pathway on the regulation of the immune response in several infections. However, it is not well known how PD-1/PD1-L pathway transduces signals at intracelular level to block T cell response. Because of this, it is interesting to study if there is any relation between the PD-1/PD1-L pathway and E3-Ub-Lig on the mechanism of T cell immunosupression during T. cruzi infection.

Evaluación de la enfermedad alérgica respiratoria: el concepto de unidad de la vía aérea.

Introducción: Existen evidencias epidemiológicas, funcionales y patológicas que vinculan las vías aéreas superior e inferior, reconocidas clínicamente como una vía aérea única. Objetivos: 1.Estudiar la enfermedad alérgica en la vía aérea. 2. Investigar el impacto pulmonar de la enfermedad de la vía aérea superior. 3. Comparar el efecto bronquial de la enfermedad de la vía aérea superior de etiología alérgica y no alérgica. Población y métodos: Estudio prospectivo, observacional, descriptivo y analítico. Se incluirán niños y adolescentes entre 6 y 18 años con síntomas de rinitis alérgica y no alérgica de diferentes grados de gravedad clínica, sin asma. Se establecerá por historia clínica, edad, sexo, índice de masa corporal y duración de la rinitis. Se realizarán pruebas cutáneas con aeroalergenos, espirometría por curva flujo-volumen y estudio de citología nasal, dosaje de inmunoglobulinas. Se calculará un tamaño muestral mínimo con un poder de 80%, una confianza de 95% y una precisión de 10%, para una prevalencia estimada de rinitis pura de 30% en 150 sujetos, aplicando la fórmula n=Zα2 p(1-p)/i2. Se realizará un muestreo no aleatorio sucesivo. Resultados esperados: La rinitis produciría alteraciones subclínicas en los parámetros de funcionalidad pulmonar. Dicho impacto podría variar de acuerdo al grado clínico de rinitis y su etiología. Utilidad potencial de los resultados: Profundizar el conocimiento de la fisiología de la vía aérea como una unidad y detectar el posible impacto funcional de la rinitis sobre la vía aérea inferior y sus potenciales implicancias terapéuticas.

Scotland illustrated in a series of views taken expressly for this work by Messrs. T. Allom, W. H. Bartlett, and H. M'Culloch. By William Beattie.

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