Multi-criteria optimization manipulator trajectory planning

In the last twenty years genetic algorithms (GAs) were applied in a plethora of fields such as: control, system identification, robotics, planning and scheduling, image processing, and pattern and speech recognition (Bäck et al., 1997). In robotics the problems of trajectory planning, collision avoidance and manipulator structure design considering a single criteria has been solved using several techniques (Alander, 2003). Most engineering applications require the optimization of several criteria simultaneously. Often the problems are complex, include discrete and continuous variables and there is no prior knowledge about the search space. These kind of problems are very more complex, since they consider multiple design criteria simultaneously within the optimization procedure. This is known as a multi-criteria (or multiobjective) optimization, that has been addressed successfully through GAs (Deb, 2001). The overall aim of multi-criteria evolutionary algorithms is to achieve a set of non-dominated optimal solutions known as Pareto front. At the end of the optimization procedure, instead of a single optimal (or near optimal) solution, the decision maker can select a solution from the Pareto front. Some of the key issues in multi-criteria GAs are: i) the number of objectives, ii) to obtain a Pareto front as wide as possible and iii) to achieve a Pareto front uniformly spread. Indeed, multi-objective techniques using GAs have been increasing in relevance as a research area. In 1989, Goldberg suggested the use of a GA to solve multi-objective problems and since then other researchers have been developing new methods, such as the multi-objective genetic algorithm (MOGA) (Fonseca & Fleming, 1995), the non-dominated sorted genetic algorithm (NSGA) (Deb, 2001), and the niched Pareto genetic algorithm (NPGA) (Horn et al., 1994), among several other variants (Coello, 1998). In this work the trajectory planning problem considers: i) robots with 2 and 3 degrees of freedom (dof ), ii) the inclusion of obstacles in the workspace and iii) up to five criteria that are used to qualify the evolving trajectory, namely the: joint traveling distance, joint velocity, end effector / Cartesian distance, end effector / Cartesian velocity and energy involved. These criteria are used to minimize the joint and end effector traveled distance, trajectory ripple and energy required by the manipulator to reach at destination point. Bearing this ideas in mind, the paper addresses the planning of robot trajectories, meaning the development of an algorithm to find a continuous motion that takes the manipulator from a given starting configuration up to a desired end position without colliding with any obstacle in the workspace. The chapter is organized as follows. Section 2 describes the trajectory planning and several approaches proposed in the literature. Section 3 formulates the problem, namely the representation adopted to solve the trajectory planning and the objectives considered in the optimization. Section 4 studies the algorithm convergence. Section 5 studies a 2R manipulator (i.e., a robot with two rotational joints/links) when the optimization trajectory considers two and five objectives. Sections 6 and 7 show the results for the 3R redundant manipulator with five goals and for other complementary experiments are described, respectively. Finally, section 8 draws the main conclusions.

The extended unsymmetric frontal solution for multiple-point constraints

The purpose of this paper is to discuss the linear solution of equality constrained problems by using the Frontal solution method without explicit assembling. Design/methodology/approach - Re-written frontal solution method with a priori pivot and front sequence. OpenMP parallelization, nearly linear (in elimination and substitution) up to 40 threads. Constraints enforced at the local assembling stage. Findings - When compared with both standard sparse solvers and classical frontal implementations, memory requirements and code size are significantly reduced. Research limitations/implications - Large, non-linear problems with constraints typically make use of the Newton method with Lagrange multipliers. In the context of the solution of problems with large number of constraints, the matrix transformation methods (MTM) are often more cost-effective. The paper presents a complete solution, with topological ordering, for this problem. Practical implications - A complete software package in Fortran 2003 is described. Examples of clique-based problems are shown with large systems solved in core. Social implications - More realistic non-linear problems can be solved with this Frontal code at the core of the Newton method. Originality/value - Use of topological ordering of constraints. A-priori pivot and front sequences. No need for symbolic assembling. Constraints treated at the core of the Frontal solver. Use of OpenMP in the main Frontal loop, now quantified. Availability of Software.

Multiple skin neoplasms in subjects under 40 years of age in Goiania, Brazil

OBJECTIVE To describe the trend for malignant skin neoplasms in subjects under 40 years of age in a region with high ultraviolet radiation indices.METHODS A descriptive epidemiological study on melanoma and nonmelanoma skin cancers that was conducted in Goiania, Midwest Brazil, with 1,688 people under 40 years of age, between 1988 and 2009. Cases were obtained fromRegistro de Câncer de Base Populacional de Goiânia(Goiania’s Population-Based Cancer File). Frequency, trends, and incidence of cases with single and multiple lesions were analyzed; transplants and genetic skin diseases were found in cases with multiple lesions.RESULTS Over the period, 1,995 skin cancer cases were observed to found, of which 1,524 (90.3%) cases had single lesions and 164 (9.7%) had multiple lesions. Regarding single lesions, incidence on men was observed to have risen from 2.4 to 3.1/100,000 inhabitants; it differed significantly for women, shifting from 2.3 to 5.3/100,000 (Annual percentage change – [APC] 3.0%, p = 0.006). Regarding multiple lesions, incidence on men was observed to have risen from 0.30 to 0.98/100,000 inhabitants; for women, it rose from 0.43 to 1.16/100,000 (APC 8.6%, p = 0.003). Genetic skin diseases or transplants were found to have been correlated with 10.0% of cases with multiple lesions – an average of 5.1 lesions per patient. The average was 2.5 in cases without that correlation.CONCLUSIONS Skin cancer on women under 40 years of age has been observed to be increasing for both cases with single and multiple lesions. It is not unusual to find multiple tumors in young people – in most cases, they are not associated with genetic skin diseases or transplants. It is necessary to avoid excessive exposure to ultraviolet radiation from childhood.

Project scheduling under multiple resources constraints using a genetic algorithm

The resource constrained project scheduling problem (RCPSP) is a difficult problem in combinatorial optimization for which extensive investigation has been devoted to the development of efficient algorithms. During the last couple of years many heuristic procedures have been developed for this problem, but still these procedures often fail in finding near-optimal solutions. This paper proposes a genetic algorithm for the resource constrained project scheduling problem. The chromosome representation of the problem is based on random keys. The schedule is constructed using a heuristic priority rule in which the priorities and delay times of the activities are defined by the genetic algorithm. The approach was tested on a set of standard problems taken from the literature and compared with other approaches. The computational results validate the effectiveness of the proposed algorithm.

Determinação do teor de compostos aromáticos policíclicos de óleos minerais isolantes para transformadores

Mestrado em Engenharia Química - Ramo Optimização Energética na Indústria Química

Quality indicators in the education of children with profound Intellectual and multiple disabilities

Todas as crianças, independentemente das suas necessidades, deveriam ter acesso a uma educação de qualidade e a serem incluídas nas suas famílias e comunidades. Esta afirmação inclui as crianças mais vulneráveis, em particular as crianças com dificuldades intelectuais e multideficiência. Os resultados da investigação sobre a educação de crianças com dificuldades intelectuais e multideficiência ainda não produziram até ao momento informação suficiente que possa ser usada para desenvolver indicadores de qualidade para a avaliação das práticas e dos serviços. A investigação nesta área é limitada por constrangimentos éticos, dificuldades na determinação de amostras e desafios metodológicos, sendo reduzido o número de estudos capaz de produzir a informação necessária. Este artigo tem como objetivo discutir fatores que contribuam para a qualidade do envolvimento de crianças com dificuldades intelectuais e multideficiência em atividades educativas, com base na experiência das autoras e na informação disponível que tem sido publicada sobre este assunto. Com base nesta discussão é sugerido um conjunto de indicadores que poderão ajudar os profissionais a dirigir as suas observações para a qualidade da oferta educativa e para aspetos significativos dos desempenhos das crianças quando envolvidas em atividades curriculares.

Desenvolvimento de recursos educativos em dispositivos móveis - RealHiBook

Nos últimos anos têm existido bastantes pesquisas e um grande investimento quer na área da educação à distância quer ao nível das tecnologias móveis. A dada altura percebeu-se que cada vez mais poderiam ser utilizados dispositivos móveis no contexto da educação e de que estes já seriam capazes de responder às exigências necessárias para que fosse possível criar ou melhorar cenários com recursos educativos. Este trabalho tem como objetivo propor um modelo que facilite a aprendizagem em dispositivos móveis. Nesse sentido, decidiu-se que seria uma mais-valia adicionar a este projeto, a utilização da Realidade Aumentada como potenciador de melhorias no processo de aprendizagem. A Realidade Aumentada, a par do que acontece com a educação à distância e com as tecnologias móveis, é uma área alvo de constantes investigações e inovação. Apresenta como principal capacidade a interação do utilizador com vários modelos virtuais incluídos numa cena real. Esta capacidade proporciona experiências que podem contribuir para o aumento da motivação e da perceção por parte dos alunos. A forma como o utilizador interage com as aplicações móveis é vista com extrema importância, principalmente na área da educação. Aliar uma boa interação à utilização da Realidade Aumentada, é parte integrante deste trabalho. Foram estudados exemplos de interações e formas como o utilizador vive a experiência durante a utilização de aplicações que partilham o mesmo tipo de tecnologias utilizadas neste projeto. O objetivo final foca-se na criação de uma aplicação, capaz de fornecer uma experiência enriquecedora no âmbito do ensino, ligado ao tema história e que consiga fundamentar a criação de um modelo que facilite a aprendizagem utilizando plataformas móveis. Os objetivos são corroborados por um conjunto de testes efetuados à aplicação e pelos resultados obtidos através de um questionário feito a um grupo de pessoas que testaram o protótipo.

Desenvolver o conhecimento sintático explícito no 1.º ciclo do ensino básico

Dissertação apresentada à Escola Superior de Educação de Lisboa para obtenção de grau de mestre em Didática da Língua Portuguesa

Integrated ecological-economic modelling and assessment aproach for coastal ecosystem management

Thesis submitted to the Faculty of Sciences and Technology, New University of Lisbon, for the degree of Doctor of Philosophy in Environmental Sciences

Liver morphology with emphasis on bile ducts changes and survival analysis in mice submitted to multiple Schistosoma mansoni infections and chemotherapy

In an attempt to be as close as possible to the infected and treated patients of the endemic areas of schistosomiasis (S. mansoni) and in order to achieve a long period of follow-up, mice were repeatedly infected with a low number of cercariae. Survival data and histological variables such as schistosomal granuloma, portal changes, hepatocellular necrosis, hepatocellular regeneration, schistosomotic pigment, periductal fibrosis and chiefly bile ducts changes were analysed in the infected treated and non treated mice. Oxamniquine chemotherapy in repeatedly infected mice prolonged survival significantly when compared to non-treated animals (chi-square 9.24, p = 0.0024), thus confirming previous results with a similar experimental model but with a shorter term follow-up. Furthermore, mortality decreased rapidly after treatment suggesting an abrupt reduction in the severity of hepatic lesions. A morphological and immunohistochemical study of the liver was carried out. Portal fibrosis, with a pattern resembling human Symmers fibrosis was present at a late phase in the infected animals. Bile duct lesions were quite close to those described in human Mansonian schistosomiasis. Schistosomal antigen was observed in one isolated altered bile duct cell. The pathogenesis of the bile duct changes and its relation to the parasite infection and/or their antigens are discussed.

Promoção da saúde depois dos 65 anos : elementos para uma política integrada de envelhecimento

Resumo - A presente tese explora o contributo de uma abordagem de Promoção da Saúde para o desenvolvimento de uma política integrada relativa ao envelhecimento e às pessoas idosas. Propôs-se, em particular, reunir elementos de apoio à fundamentação de medidas e políticas nacionais promotoras da saúde e bem-estar das pessoas de 65 e mais anos em Portugal. ● Delineia-se o enquadramento conceptual - referencial PromS - que clarifica a perspectiva de Promoção de Saúde adoptada. Um entendimento abrangente, positivo e multideterminado da saúde, a par do ênfase nos valores de equidade e de empowerment são alguns dos traços centrais desta abordagem. ● Conjugam-se dados empíricos quantitativos e qualitativos, concorrendo para o diagnóstico da situação de saúde da população de 65+ anos em Portugal: estudo qualitativo explorando as concepções leigas de saúde de pessoas idosas, discutidas em termos de literacia de saúde e de dimensões, determinantes e modos de acção sobre a saúde valorizados; perfil de saúde da população portuguesa de 65+ anos, caracterizando o seu estado de saúde/ bem-estar e factores (individuais e sociais/ambientais) que o influenciam; recorre a indicadores de diversas fontes, incluindo, quando possível, uma dimensão comparativa com outros grupos etários e outros países europeus; análise do padrão e magnitude de desigualdades sociais em resultados e determinantes de saúde das pessoas idosas em Portugal (dados do ESS3); breve análise de medidas/políticas nacionais relevantes para a saúde deste grupo populacional. ● Sugerem-se objectivos e áreas prioritárias para a actuação, bem como algumas estratégias e aspectos do dispositivo de intervenção a contemplar na formulação e implementação de uma política nacional de saúde dos idosos.----------------------------Abstract - The thesis explores contributions of a health promotion approach to the development of an integrated ageing policy. More specifically, it offers several elements in support of policies/measures promoting the health and well-being of people aged 65+ in Portugal. ● A conceptual framework - PromS - clarifies the health promotion approach adopted, stressing a comprehensive and positive understanding of health and its multiple determinants and emphasising the values of equity and empowerment. ● Quantitative and qualitative data are combined to render an assessment of the health situation of the over-65 population in Portugal, comprising: a qualitative study exploring older people’s lay views on health, discussed in terms of health literacy and favoured health dimensions, determinants and actions; a health profile of the Portuguese population aged 65 and over, covering health status and well-being and several determining factors (individual and social /environmental); it uses indicators from several sources, including, whenever possible, a comparison with other age groups and other European countries; an analysis of pattern and magnitude of social inequalities in health outcomes and in the distribution of some of it’s determinants among elderly people in Portugal (ESS3 data); a brief review of some national policies/measures pertinent to this group’s health. ● Objectives and priority areas for action are suggested, along with possible strategies and guidelines on infrastructure and processes regarding the formulation and implementation of a national health policy for older people.

Respostas educativas para alunos com multideficiência: conceções e práticas

Dissertação apresentada à Escola Superior de Educação de Lisboa para obtenção de grau de mestre em Educação Especial

Relatório de estágio

Resumo I (Prática Pedagógica) - O Estágio do Ensino Especializado realizado no presente ano lectivo foi elaborado na Academia de Música de Lisboa em três turmas. Vários foram os desafios encontrados no decorrer do ano lectivo, como por exemplo a instabilidade das turmas, a falta do quadro na sala em algumas aulas e a pouca experiência anterior na área de docência. A realização deste estágio permitiu experimentar actividades e estratégias aprendidas nas disciplinas do mestrado e estimulou uma atitude de reflexão regular sobre as escolhas pedagógicas elaboradas e sobre a resposta dos alunos. Também o feedback dos professores da Unidade Curricular de Didáctica do Ensino Especializado foi essencial na consciencialização de aspectos que teriam que ser mudados na minha abordagem do ensino: fazer actividades mais formativas e menos avaliativas, dar mais feedback, não avançar para outro nível enquanto uma tarefa ainda não estiver consolidada, não modificar as instruções tão rapidamente, ter cuidado com a apresentação visual das células rítmicas e pensar em soluções para quando os alunos estão cansados. Foi também importante reflectir sobre os planos de aula realizados ao longo do ano e sobre o que não seria realizado da mesma forma, nomeadamente na introdução de células rítmicas, introdução de funções harmónicas e cadências. Durante este ano foi feito um esforço para melhorar estes aspectos, no entanto ainda não foi possível implementar todas as mudanças. De qualquer modo, esta reflexão é um bom ponto de partida para o planeamento do próximo ano e um exemplo da atitude que deve acompanhar-me durante toda a minha actividade enquanto docente.

Multiple linear and principal component regressions for modelling ecotoxicity bioassay response

The ecotoxicological response of the living organisms in an aquatic system depends on the physical, chemical and bacteriological variables, as well as the interactions between them. An important challenge to scientists is to understand the interaction and behaviour of factors involved in a multidimensional process such as the ecotoxicological response.With this aim, multiple linear regression (MLR) and principal component regression were applied to the ecotoxicity bioassay response of Chlorella vulgaris and Vibrio fischeri in water collected at seven sites of Leça river during five monitoring campaigns (February, May, June, August and September of 2006). The river water characterization included the analysis of 22 physicochemical and 3 microbiological parameters. The model that best fitted the data was MLR, which shows: (i) a negative correlation with dissolved organic carbon, zinc and manganese, and a positive one with turbidity and arsenic, regarding C. vulgaris toxic response; (ii) a negative correlation with conductivity and turbidity and a positive one with phosphorus, hardness, iron, mercury, arsenic and faecal coliforms, concerning V. fischeri toxic response. This integrated assessment may allow the evaluation of the effect of future pollution abatement measures over the water quality of Leça River.

Multiple Linear Regression and Artificial Neural Networks to Predict Time and Efficiency of Soil Vapor Extraction

The prediction of the time and the efficiency of the remediation of contaminated soils using soil vapor extraction remain a difficult challenge to the scientific community and consultants. This work reports the development of multiple linear regression and artificial neural network models to predict the remediation time and efficiency of soil vapor extractions performed in soils contaminated separately with benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, trichloroethylene, and perchloroethylene. The results demonstrated that the artificial neural network approach presents better performances when compared with multiple linear regression models. The artificial neural network model allowed an accurate prediction of remediation time and efficiency based on only soil and pollutants characteristics, and consequently allowing a simple and quick previous evaluation of the process viability.