Myoelectric Signal Monitoring System

The Electromyography (EMG) is an important tool for gait analyzes and disorders diagnoses. Traditional methods involve equipment that can disturb the analyses, being gradually substituted by different approaches, like wearable and wireless systems. The cable replacement for autonomous systems demands for technologies capable of meeting the power constraints. This work presents the development of an EMG and kinematic data capture wireless module, designed taking into account power consumption issues. This module captures and converts the analog myoeletric signal to digital, synchronously with the capture of kinetic information. Both data are time multiplexed and sent to a PC via Bluetooth link. The work carried out comprised the development of the hardware, the firmware and a graphical interface running in an external PC. The hardware was developed using the PIC18F14K22, a low power family of microcontrollers. The link was established via Bluetooth, a protocol designed for low power communication. An application was also developed to recover and trace the signal to a Graphic User Interface (GUI), coordinating the message exchange with the firmware. Results were obtained which allowed validating the conceived system in static and with the subject performing short movements. Although it was not possible to perform the tests within more dynamic movements, it is shown that it is possible to capture, transmit and display the captured data as expected. Some suggestions to improve the system performance also were made.

Sistema para avaliação das vibrações no braço e ombro de um tenista

Este trabalho propõe o desenvolvimento de um módulo capaz de medir a intensidade das vibrações sofridas por um tenista no braço e ombro durante um jogo. Numa primeira fase foi estudada a biomecânica do braço humano e a biomecânica dos movimentos envolvidos no ténis. Foi realizada uma pesquisa sobre os dispositivos MEMs mais adequados bem como o hardware e software a utilizar, tendo sido analisados os requisitos do sistema a implementar. Foi desenvolvido um protótipo electrónico microcontrolado compacto e de baixo custo baseado na utilização de sensores microeletromecânicos (MEMs) de aceleração, permitindo obter informações biomecânicas do desportista e monitoriza-lo durante o treino de maneira não evasiva, possibilitando que ele esteja no seu ambiente natural de treino. O sistema envia as informações dos sensores para um PC através da porta USB sendo estas processados no mesmo. Foi desenvolvida uma interface gráfica intuitiva, para a apresentação dos dados resultantes das medidas, de fácil leitura pelos treinadores. Esta interface grava e apresenta os dados em tempo real. Os testes de campo foram realizados no campo de ténis que existe na Quinta das Freiras em Rio Tinto. O protótipo é de fácil fixação no atleta e permite a monitorização no local de treino sendo pequeno ((20x15mm) e muito leve (2g), tornando-se uma alternativa versátil para o auxilio de atletas e treinadores, aperfeiçoamento da técnica e como ferramenta de pesquisa na área de educação física.

Controlo e monitorização de um sistema de Auto-Pull

Esta dissertação descreve o estudo do controlo e da monitorização de um sistema de autopull, bem como o estudo da implementação de um destes sistemasnuma área de negócio. Inicialmente, de modo a percecionar as melhores opções a tomar para a realização deste projeto foram estudadas duas redes de comunicação locais, redes Ethernet e redes CAN, tendo-se optado pelas redes Ethernet, sendo as razões que determinaram esta escolha explanadas no desenvolvimento do relatório. Após ter sido selecionada a rede que foi utilizada, foram estudados os requisitos do sistema e procuradas no mercado soluções que os satisfaçam. Para a comunicação em tempo real foram utilizadas Web Sockets e para a utilização destas,foi necessário um servidor de Web Sockets, tendo a escolha recaídosobre onodejs. Posteriormente, foi elaborada uma interface gráfica que permitiu a criação de um sistema inteligente que auxilia os clientes do espaço a efetuarem pedidos bem como a chamarem os funcionários, não necessitando de passar os longos tempos de espera que normalmenteestão associados a estes espaços. Posto isto, foi realizado um website que deverá apresentar o espaço, os próximos eventos a realizar e outras informações importantes. Este sistema torna-se uma mais-valia para a divulgação da tecnologia implementada e para a divulgação dos espaços que eventualmente venham a adotar um sistema análogo. De seguida foi efetuado um plano de negócios, simulando um espaço físico que eventualmente implementasse esta tecnologia. Para tal, foi estudada a envolvente externa e interna em que este negócio estaria inserido, as políticas de marketing que deveriam ser seguidas e ainda um plano financeiro que descrevesse o investimento, as vendas esperadas e todos os restantes componentes económicos do projeto. Por último foram tecidas as principais conclusões inerentes ao projeto desenvolvido e analisadas as possibilidades de melhorias futuras.

Scalable Intelligence for Scheduling Systems

A personalização é um aspeto chave de uma interação homem-computador efetiva. Numa era em que existe uma abundância de informação e tantas pessoas a interagir com ela, de muitas maneiras, a capacidade de se ajustar aos seus utilizadores é crucial para qualquer sistema moderno. A criação de sistemas adaptáveis é um domínio bastante complexo que necessita de métodos muito específicos para ter sucesso. No entanto, nos dias de hoje ainda não existe um modelo ou arquitetura padrão para usar nos sistemas adaptativos modernos. A principal motivação desta tese é a proposta de uma arquitetura para modelação do utilizador que seja capaz de incorporar diferentes módulos necessários para criar um sistema com inteligência escalável com técnicas de modelação. Os módulos cooperam de forma a analisar os utilizadores e caracterizar o seu comportamento, usando essa informação para fornecer uma experiência de sistema customizada que irá aumentar não só a usabilidade do sistema mas também a produtividade e conhecimento do utilizador. A arquitetura proposta é constituída por três componentes: uma unidade de informação do utilizador, uma estrutura matemática capaz de classificar os utilizadores e a técnica a usar quando se adapta o conteúdo. A unidade de informação do utilizador é responsável por conhecer os vários tipos de indivíduos que podem usar o sistema, por capturar cada detalhe de interações relevantes entre si e os seus utilizadores e também contém a base de dados que guarda essa informação. A estrutura matemática é o classificador de utilizadores, e tem como tarefa a sua análise e classificação num de três perfis: iniciado, intermédio ou avançado. Tanto as redes de Bayes como as neuronais são utilizadas, e uma explicação de como as preparar e treinar para lidar com a informação do utilizador é apresentada. Com o perfil do utilizador definido torna-se necessária uma técnica para adaptar o conteúdo do sistema. Nesta proposta, uma abordagem de iniciativa mista é apresentada tendo como base a liberdade de tanto o utilizador como o sistema controlarem a comunicação entre si. A arquitetura proposta foi desenvolvida como parte integrante do projeto ADSyS - um sistema de escalonamento dinâmico - utilizado para resolver problemas de escalonamento sujeitos a eventos dinâmicos. Possui uma complexidade elevada mesmo para utilizadores frequentes, daí a necessidade de adaptar o seu conteúdo de forma a aumentar a sua usabilidade. Com o objetivo de avaliar as contribuições deste trabalho, um estudo computacional acerca do reconhecimento dos utilizadores foi desenvolvido, tendo por base duas sessões de avaliação de usabilidade com grupos de utilizadores distintos. Foi possível concluir acerca dos benefícios na utilização de técnicas de modelação do utilizador com a arquitetura proposta.

Web-assisted tobacco intervention in Portuguese : intentions to make behavioural changes and behavioural changes

ABSTRACT - The problem of how to support “intentions to make behavioural changes” (IBC) and “behaviour changes” (BC) in smoking cessation when there is a scarcity of resources is a pressing issue in public health terms. The present research focuses on the use of information and communications technologies and their role in smoking cessation. It is developed in Portugal after the ratification of WHO Framework Convention on Tobacco Control (on 8 November 2005). The prevalence of smokers over fifteen years of age within the population stood at 20.9% (30.9% for men and 11.8% for women). While the strategy of helping people to quit smoking has been emphasised at National Health Service (NHS) level, the uptake of cessation assistance has exceeded the capacity of the service. This induced the search of new theoretical and practical venues to offer alternative options to people willing to stop smoking. Among these, the National Health Plan (NHP) of Portugal (2004-2010), identifies the use of information technologies in smoking cessation. eHealth and the importance of health literacy as a means of empowering people to make behavioural changes is recurrently considered an option worth investigating. The overall objective of this research is to understand, in the Portuguese context, the use of the Internet to help people to stop smoking. Research questions consider factors that may contribute to “intentions to make behavioural changes” (IBC) and “behavioural changes” (BC) while using a Web-Assisted Tobacco Intervention Probe (WATIP). Also consideration is given to the trade-off on the use of the Web as a tool for smoking cessation: can it reach a vast number of people for a small cost (efficiency) demonstrating to work in the domain of smoking cessation (efficacy)”? In addition to the introduction, there is a second chapter in which the use of tobacco is discussed as a public health menace. The health gains achieved by stopping smoking and the means of quitting are also examined, as is the use of the Internet in smoking cessation. Then, several research issues are introduced. These include background theory and the theoretical framework for the Sense of Coherence. The research model is also discussed. A presentation of the methods, materials and of the Web-Assisted Tobacco Intervention Probe (WATIP) follows. In chapter four the results of the use of the Web-Assisted Tobacco Intervention Probe (WATIP) are presented. This study is divided into two sections. The first describes results related to quality control in relation to the Web-Assisted Tobacco Intervention Probe (WATIP) and gives an overview of its users. Of these, 3,150 answered initial eligibility questions. In the end, 1,463 met all eligibility requirements, completed intake, decided on a day to quit smoking (Dday) and declared their “intentions to make behavioural changes” (IBC) while a second targeted group of 650 did not decide on a Dday. With two quit attempts made before joining the platform, most of the participants had experienced past failures while wanting to stop. The smoking rate averaged 21 cigarettes per day. With a mean age of 35, of the participants 55% were males. Among several other considerations, gender and the Sense of Coherence (SOC) influenced the success of participants in their IBC and endeavour to set quit dates. The results of comparing males and females showed that, for current smokers, establishing a Dday was related to gender differences, not favouring males (OR=0.76, p<0.005). Belonging to higher Socio-economic strata (SES) was associated with the intention to consider IBC (when compared to lower SES condition) (OR=1.57, p<0.001) and higher number of school years (OR=0.70, p<0.005) favoured the decision to smoking cessation. Those who demonstrated higher confidence in their likelihood of success in stopping in the shortest time had a higher rate of setting a Dday (OR=0.51, p<0.001). There were differences between groups in IBC reflecting the high and low levels of the SOC score (OR=1.43, p=0.006), as those who considered setting a Dday had higher levels of SOC. After adjusting for all variables, stages of readiness to change and SOC were kept in the model. This is the first Arm of this research where the focus is a discussion of the system’s implications for the participants’ “intentions to make behavioural changes” (IBC). Moreover, a second section of this study (second Arm) offers input collected from 77 in-depth interviews with the Web-Assisted Tobacco Intervention Probe (WATIP) users. Here, “Behaviour Change” (BC) and the usability of the platform are explored a year after IBC was declared. A percentage of 32.9% of self-reported, 12-month quitters in continuous abstinence from smoking from Dday to the 12-month follow- up point of the use of the Web-Assisted Tobacco Intervention Probe (WATIP) has been assessed. Comparing the Sense of Coherence (SOC) scores of participants by their respective means, according to the two groups, there was a significant difference in these scores of non smokers (BC) (M=144,66, SD=22,52) and Sense of Coherence (SOC) of smokers (noBC) (M=131,51, SD=21,43) p=0.014. This WATIP strategy and its contents benefit from the strengthening of the smoker’s sense of coherence (SOC), so that the person’s progress towards a life without tobacco may be experienced as comprehensible, manageable and meaningful. In this sample the sense of coherence (SOC) effect is moderate although it is associated with the day to quit smoking (Dday). Some of the limitations of this research have to do with self-selection bias, sample size (power) and self-reporting (no biochemical validation). The enrolment of participants was therefore not representative of the smoking population. It is not possible to verify the Web-Assisted Tobacco Intervention Probe (WATIP) evaluation of external validity; consequently, the results obtained cannot be applied generalized. No participation bias is provided. Another limitation of this study is the associated limitations of interviews. Interviewees’ perception that fabricating answers could benefit them more than telling the simple truth in response to questions is a risk that is not evaluated (with no external validation like measuring participants’ carbon monoxide levels). What emerges in this analysis is the relevance of the process that leads to the establishment of the quit day (Dday) to stop using tobacco. In addition, technological issues, when tailoring is the focus, are key elements for scrutiny. The high number of dropouts of users of the web platform mandates future research that should concentrate on the matters of the user-centred design of portals. The focus on gains in health through patient-centred care needs more research, so that technology usability be considered within the context of best practices in smoking cessation.

Narrative Bifurcation, Cloud Computing Interfaces and Hitchcok

From a narratological perspective, this paper aims to address the theoretical issues concerning the functioning of the so called «narrative bifurcation» in data presentation and information retrieval. Its use in cyberspace calls for a reassessment as a storytelling device. Films have shown its fundamental role for the creation of suspense. Interactive fiction and games have unveiled the possibility of plots with multiple choices, giving continuity to cinema split-screen experiences. Using practical examples, this paper will show how this storytelling tool returns to its primitive form and ends up by conditioning cloud computing interface design.

Kinect-sign

A nova era da informação que se está a assistir tem possibilitado a criação de novas e vastas coleções de intelecto virtual, como por exemplo o Wikipedia, Corsera, entre outros. Estas ferramentas vieram possibilitar a procura por cultura, resoluções de problemas do quotidiano, novos métodos de aprendizagem, por parte da sociedade em geral. Porém, como é habitual, tem-se vindo a verificar uma certa dificuldade inerente por parte de certas minorias sociais, que não possuem as mesmas capacidades de um indivíduo “normal“. Esta dissertação tem como objetivo a criação de uma ferramenta, em formato de jogo sério, para apoiar o ensino de Língua Gestual Portuguesa a um público ouvinte o -“Kinect Sign”. Com este estudo pretende-se explorar as mais recentes ferramentas de desenvolvimento de jogos, mais conhecidas como Authoring Tools e a sua integração com Natural User interfaces, concretamente o sensor Kinect. A solução apresentada neste documento propõe a utilização desta ferramenta a todos os indivíduos iniciantes que necessitem de uma introdução a esta forma de comunicação, para tornar um pouco menos agressiva a entrada no complexo mundo da linguagem gestual. A validação deste trabalho consistiu no desenvolvimento de um jogo protótipo que incentive os jogadores a aprenderem enquanto jogam. Analisaram-se problemas e tecnologias atuais para se chegar a uma estruturação semelhante a um jogo comum disponível em qualquer superfície comercial e websites dedicados ao género. Posterior apresentação a uma população selecionada a fim de analisar a sua opinião e utilidade do modelo desenvolvido, seguindo-se a resposta a um pequeno questionário.

Control system for actuation and sensing in digital microfluidics devices

Digital Microfluidics (DMF) is a second generation technique, derived from the conventional microfluidics that instead of using continuous liquid fluxes, it uses only individual droplets driven by external electric signals. In this thesis a new DMF control/sensing system for visualization, droplet control (movement, dispensing, merging and splitting) and real time impedance measurement have been developed. The software for the proposed system was implemented in MATLAB with a graphical user interface. An Arduino was used as control board and dedicated circuits for voltage switching and contacts were designed and implemented in printed circuit boards. A high resolution camera was integrated for visualization. In our new approach, the DMF chips are driven by a dual-tone signal where the sum of two independent ac signals (one for droplet operations and the other for impedance sensing) is applied to the electrodes, and afterwards independently evaluated by a lock-in amplifier. With this new approach we were able to choose the appropriated amplitudes and frequencies for the different proposes (actuation and sensing). The measurements made were used to evaluate the real time droplet impedance enabling the knowledge of its position and velocity. This new approach opens new possibilities for impedance sensing and feedback control in DMF devices.

About using serious games to teach (Portuguese) sign language

Sign language is the form of communication used by Deaf people, which, in most cases have been learned since childhood. The problem arises when a non-Deaf tries to contact with a Deaf. For example, when non-Deaf parents try to communicate with their Deaf child. In most cases, this situation tends to happen when the parents did not have time to properly learn sign language. This dissertation proposes the teaching of sign language through the usage of serious games. Currently, similar solutions to this proposal do exist, however, those solutions are scarce and limited. For this reason, the proposed solution is composed of a natural user interface that is intended to create a new concept on this field. The validation of this work, consisted on the implementation of a serious game prototype, which can be used as a source for learning (Portuguese) sign language. On this validation, it was first implemented a module responsible for recognizing sign language. This first stage, allowed the increase of interaction and the construction of an algorithm capable of accurately recognizing sign language. On a second stage of the validation, the proposal was studied so that the pros and cons can be determined and considered on future works.

m-SportGIS

Information technologies (ITs), and sports resources and services aid the potential to transform governmental organizations, and play an important role in contributing to sustainable communities development, respectively. Spatial data is a crucial source to support sports planning and management. Low-cost mobile geospatial tools bring productive and accurate data collection, and their use combining a handy and customized graphical user interface (GUI) (forms, mapping, media support) is still in an early stage. Recognizing the benefits — efficiency, effectiveness, proximity to citizens — that Mozambican Minister of Youth and Sports (MJD) can achieve with information resulted from the employment of a low-cost data collection platform, this project presents the development of a mobile mapping application (app) — m-SportGIS — under Open Source (OS) technologies and a customized evolutionary software methodology. The app development embraced the combination of mobile web technologies and Application Programming Interfaces (APIs) (e.g. Sencha Touch (ST), Apache Cordova, OpenLayers) to deploy a native-to-the-device (Android operating system) product, taking advantage of device’s capabilities (e.g. File system, Geolocation, Camera). In addition to an integrated Web Map Service (WMS), was created a local and customized Tile Map Service (TMS) to serve up cached data, regarding the IT infrastructures limitations in several Mozambican regions. m-SportGIS is currently being exploited by Mozambican Government staff to inventory all kind of sports facilities, which resulted and stored data feeds a WebGIS platform to manage Mozambican sports resources.

Projecto de criação de metodologia de análise da Usabilidade para selecção de plataforma SaaS de Gestão de Projectos online CATCH, Global Marketing

O aparecimento de soluções de software baseadas na Cloud vieram democratizar o acesso a aplicações de suporte à actividade empresarial, permitindo a micro e pequenas empresas aceder a ferramentas que outrora apenas as grandes empresas poderiam financiar, dada a introdução de novas formas de pagamento mensais com base em contratos flexíveis, acesso via internet e ausência de instalação de hardware específico ou compra de licenças por utilizador – a verdadeira utilização de software como um serviço, vulgo SaaS (Software as a Service). As aplicações de tipo SaaS aportam inúmeros benefícios para as empresas e mesmo vantagens competitivas importantes, estando disponíveis soluções em diversas áreas, nomeadamente para a Gestão de Projectos, como ferramentas de CRM (Customer Relationship Management) e CMS (Content Management System), entre outros. Assim, as empresas de Marketing e Comunicação, caso da empresa em que se centra este Projecto, têm hoje em dia acesso a um conjunto de aplicações SaaS, que pelo seu custo acessível e fácil acesso online, permitem às empresas mais pequenas serem rapidamente tão competitivas quanto as maiores, por norma com processos mais pesados e tradicionais. Adicionalmente, assistimos também ao fenómeno da consumerização das TI, em que os consumidores passam a querer ter o mesmo tipo de User Experience (UX) de que usufruem na utilização de aplicações fora do seu trabalho, aplicadas à vida empresarial. Este Projecto argumenta que a Usabilidade deve ser um dos elementos chave para a selecção correcta de uma aplicação online de Gestão de Projectos (do tipo SaaS), algo que deveria ser facilitado pela aplicação de uma metodologia de teste da Usabilidade, disponível numa plataforma online de acesso livre. A metodologia deverá ser eficaz e passível de ser utilizada por colaboradores de uma micro ou pequena empresa, apoiando o seu processo decisório de investimento, sendo eles especialistas ou não na matéria. A metodologia proposta neste projecto exploratório pressupõe uma complementaridade entre a avaliação Heurística de Usabilidade pelo método de Nielsen e o Método de Purdue - Purdue Usability Testing Questionnaire (PUTQ).

Hand gesture recognition system based in computer vision and machine learning

"Lecture notes in computational vision and biomechanics series, ISSN 2212-9391, vol. 19"

Vision-based portuguese sign language recognition system

Vision-based hand gesture recognition is an area of active current research in computer vision and machine learning. Being a natural way of human interaction, it is an area where many researchers are working on, with the goal of making human computer interaction (HCI) easier and natural, without the need for any extra devices. So, the primary goal of gesture recognition research is to create systems, which can identify specific human gestures and use them, for example, to convey information. For that, vision-based hand gesture interfaces require fast and extremely robust hand detection, and gesture recognition in real time. Hand gestures are a powerful human communication modality with lots of potential applications and in this context we have sign language recognition, the communication method of deaf people. Sign lan- guages are not standard and universal and the grammars differ from country to coun- try. In this paper, a real-time system able to interpret the Portuguese Sign Language is presented and described. Experiments showed that the system was able to reliably recognize the vowels in real-time, with an accuracy of 99.4% with one dataset of fea- tures and an accuracy of 99.6% with a second dataset of features. Although the im- plemented solution was only trained to recognize the vowels, it is easily extended to recognize the rest of the alphabet, being a solid foundation for the development of any vision-based sign language recognition user interface system.

Reverse engineering of web applications

The MAP-i Doctoral Program of the Universities of Minho, Aveiro and Porto

Monitorização e controlo em ambientes industriais através de rede de sensores sem fios

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Telecomunicações e Informática