Os robots na aprendizagem da trignometria

Este trabalho foi elaborado no âmbito do Mestrado de Ensino de Matemática do 3º Ciclo do Ensino Básico e Secundário da Universidade da Madeira, no ano letivo de 2012/2013. Os grandes objetivos deste estudo são os de analisar qualitativamente uma atividade, para compreender como é que os alunos aprendem trigonometria, utilizando os robots NXT da Lego. De igual modo, se procede também, de forma sucinta, à apresentação do trabalho desenvolvido pelo grupo de estágio, ao longo da Prática de Ensino Supervisionado. Para a realização da investigação, foram recolhidos dados pelo investigador, através de registos audiovisuais do trabalho dos alunos, com câmara e vídeo. Com o fim de melhor estudar o problema aqui apresentado, o mesmo foi dissecado em três questões de investigação: (a) Que aprendizagens os alunos realizam com a montagem, programação e interação com os robots? (b) De que forma é que os alunos aprendem trigonometria, quando utilizam os Robots? (c) Quais as dificuldades manifestadas pelos alunos na resolução de problemas? As questões de investigação iluminaram a análise dos dados. Das conclusões que advêm deste estudo destaca-se o papel essencial da robótica e dos materiais manipuláveis, na construção e concetualização do conhecimento dos alunos.

A survey of control architectures for autonomous mobile robots

MEDEIROS, Adelardo A. D.A survey of control architectures for autonomous mobile robots. J. Braz. Comp. Soc., Campinas, v. 4, n. 3, abr. 1998 .Disponível em: -65001998000100004&lng=en&nrm=iso> Acesso: 27 set. 2010.

TORP: The Open Robot Project A Framework for Module-Based Robots

The development of robots has shown itself as a very complex interdisciplinary research field. The predominant procedure for these developments in the last decades is based on the assumption that each robot is a fully personalized project, with the direct embedding of hardware and software technologies in robot parts with no level of abstraction. Although this methodology has brought countless benefits to the robotics research, on the other hand, it has imposed major drawbacks: (i) the difficulty to reuse hardware and software parts in new robots or new versions; (ii) the difficulty to compare performance of different robots parts; and (iii) the difficulty to adapt development needs-in hardware and software levels-to local groups expertise. Large advances might be reached, for example, if physical parts of a robot could be reused in a different robot constructed with other technologies by other researcher or group. This paper proposes a framework for robots, TORP (The Open Robot Project), that aims to put forward a standardization in all dimensions (electrical, mechanical and computational) of a robot shared development model. This architecture is based on the dissociation between the robot and its parts, and between the robot parts and their technologies. In this paper, the first specification for a TORP family and the first humanoid robot constructed following the TORP specification set are presented, as well as the advances proposed for their improvement.

Mapeamento robótico 2,5-D com representação em grade de ocupação-elevação

This work introduces a new method for environment mapping with three-dimensional information from visual information for robotic accurate navigation. Many approaches of 3D mapping using occupancy grid typically requires high computacional effort to both build and store the map. We introduce an 2.5-D occupancy-elevation grid mapping, which is a discrete mapping approach, where each cell stores the occupancy probability, the height of the terrain at current place in the environment and the variance of this height. This 2.5-dimensional representation allows that a mobile robot to know whether a place in the environment is occupied by an obstacle and the height of this obstacle, thus, it can decide if is possible to traverse the obstacle. Sensorial informations necessary to construct the map is provided by a stereo vision system, which has been modeled with a robust probabilistic approach, considering the noise present in the stereo processing. The resulting maps favors the execution of tasks like decision making in the autonomous navigation, exploration, localization and path planning. Experiments carried out with a real mobile robots demonstrates that this proposed approach yields useful maps for robot autonomous navigation

Localização de robôs móveis autônomos utilizando fusão sensorial de odometria e visão monocular

The development and refinement of techniques that make simultaneous localization and mapping (SLAM) for an autonomous mobile robot and the building of local 3-D maps from a sequence of images, is widely studied in scientific circles. This work presents a monocular visual SLAM technique based on extended Kalman filter, which uses features found in a sequence of images using the SURF descriptor (Speeded Up Robust Features) and determines which features can be used as marks by a technique based on delayed initialization from 3-D straight lines. For this, only the coordinates of the features found in the image and the intrinsic and extrinsic camera parameters are avaliable. Its possible to determine the position of the marks only on the availability of information of depth. Tests have shown that during the route, the mobile robot detects the presence of characteristics in the images and through a proposed technique for delayed initialization of marks, adds new marks to the state vector of the extended Kalman filter (EKF), after estimating the depth of features. With the estimated position of the marks, it was possible to estimate the updated position of the robot at each step, obtaining good results that demonstrate the effectiveness of monocular visual SLAM system proposed in this paper

Estratégias baseadas em aprendizado para coordenação de uma frota de robôs em tarefas cooperativas

In multi-robot systems, both control architecture and work strategy represent a challenge for researchers. It is important to have a robust architecture that can be easily adapted to requirement changes. It is also important that work strategy allows robots to complete tasks efficiently, considering that robots interact directly in environments with humans. In this context, this work explores two approaches for robot soccer team coordination for cooperative tasks development. Both approaches are based on a combination of imitation learning and reinforcement learning. Thus, in the first approach was developed a control architecture, a fuzzy inference engine for recognizing situations in robot soccer games, a software for narration of robot soccer games based on the inference engine and the implementation of learning by imitation from observation and analysis of others robotic teams. Moreover, state abstraction was efficiently implemented in reinforcement learning applied to the robot soccer standard problem. Finally, reinforcement learning was implemented in a form where actions are explored only in some states (for example, states where an specialist robot system used them) differently to the traditional form, where actions have to be tested in all states. In the second approach reinforcement learning was implemented with function approximation, for which an algorithm called RBF-Sarsa($lambda$) was created. In both approaches batch reinforcement learning algorithms were implemented and imitation learning was used as a seed for reinforcement learning. Moreover, learning from robotic teams controlled by humans was explored. The proposal in this work had revealed efficient in the robot soccer standard problem and, when implemented in other robotics systems, they will allow that these robotics systems can efficiently and effectively develop assigned tasks. These approaches will give high adaptation capabilities to requirements and environment changes.

Robots, intencionalidade e inteligência artificial

O artigo aborda problemas filosóficos relativos à natureza da intencionalidade e da representação mental. A primeira parte apresenta um breve histórico dos problemas, percorrendo rapidamente alguns episódios da filosofia clássica e da filosofia contemporânea. A segunda parte examina o Chinese Room Argument (Argumento do Quarto do Chinês) formulado por J. Searle. A terceira parte desenvolve alguns argumentos visando mostrar a inadequação do modelo funcionalista de mente na construção de robots. A conclusão (quarta parte) aponta algumas alternativas ao modelo funcionalista tradicional, como, por exemplo, o conexionismo.

Influência da medicação pré-anestésica com midazolam e clonidina no nível de hipnose após indução anestésica com propofol e alfentanil em crianças: monitorização pelo índice bispectral

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: A medicação pré-anestésica (MPA) é adjuvante da anestesia e diminui tanto a necessidade de concentrações elevadas de anestésicos como a ansiedade perioperatória, produzindo amnésia e contribuindo para estabilidade hemodinâmica. Dentre as drogas administradas na MPA de crianças, encontram-se o midazolam e a clonidina. O objetivo desta pesquisa foi avaliar se a MPA com midazolam e clonidina exerce influência no nível de hipnose, avaliado pelo BIS, em crianças após indução anestésica com propofol e alfentanil. MÉTODO: Participaram do estudo 30 pacientes, com idades entre 2 e 12 anos, estado físico ASA I, submetidos a cirurgias eletivas, que foram distribuídos em 3 grupos: G1 - sem MPA, G2 - midazolam (0,5 mg.kg-1) e G3 - clonidina (4 µg.kg-1), por via oral, 60 minutos antes da cirurgia. Todos os pacientes receberam alfentanil (30 µg.kg-1), propofol (3 mg.kg-1) e atracúrio (0,5 mg.kg-1). Avaliou-se o valor derivado do BIS antes da indução da anestesia (M1) e após a intubação (M2). O método estatístico utilizado foi a análise de variância para idade, peso e altura, e análise de perfil para o BIS, sendo o valor de p < 0,05 considerado significativo. RESULTADOS: Quando se comparou o mesmo momento (M1 ou M2) entre os três grupos, não foram observadas diferenças estatisticamente significativas. Quando se compararam os dois momentos de um mesmo grupo, M1 foi maior que M2 nos três grupos. CONCLUSÕES: A medicação pré-anestésica com midazolam e clonidina não influenciou o nível de hipnose em crianças induzidas com propofol e alfentanil.

Monitorização da pressão intracraniana como exame complementar no diagnóstico de morte encefálica: observação preliminar através do registro de dois casos

Estudou-se retrospectivamente a evolução clínica de dois pacientes, até sua falência cardíaca irreversível (FCI), submetidos à monitorização contínua da pressão intracraniana (PIC). O estudo detalhado desses traçados mostrou que, nos dois casos a PIC atingiu valores máximos 5 e 12 h antes de ocorrer diminuição na amplitude das ondas, observada 47 e 60 h pré-FCI. Essa diminução foi progressiva e tornou-se linear cerca de 30 h antes da FCI, em ambos os casos. O diagnóstico clínico de morte encefálica (ME) foi obtido 3 e 28 hs após a linearidade do traçado. Os autores sugerem que o diagnóstico de ME pode ser definido mais precocemente com o uso da monitorização da PIC desde que o paciente não esteja sob sedação, e salientam a necessidade de mais observações, em número maior de pacientes.

Monitorização vídeo-EEG prolongada em crises não epilépticas: semiologia clínica

O objetivo deste estudo foi mostrar a contribuição da monitorização vídeo-EEG prolongada (MVEP) no diagnóstico de crises não epilépticas (CNE) e estimar sua prevalência em um centro terciário de atendimento à Epilepsia (EP). Foram observados 47 pacientes com diagnóstico de CNE com crises espontâneas ou provocadas. Foram instituídos protocolos direcionados à história clínica e à semiologia das crises. A análise estatística baseou-se no teste de Fisher e na análise de cluster. Os resultados evidenciaram prevalência de 10% de CNE. Houve predominância do sexo feminino (63,8%); em 57% dos pacientes as crises foram espontâneas. A média de idade foi 32,5 ± 11anos. O sinal semiológico mais freqüente foi o sono aparente (87,2%). em 9% dos pacientes observaram-se tanto EP como CNE. Três agrupamentos resultaram da análise de cluster: CNE hipermotora das extremidades com alteração de tônus; CNE com automatismos e CNE axial com movimentos oculares. em conclusão, o estudo da semiologia clínica das CNE durante a MVEP contribui para o diagnóstico desta entidade nosológica e para o diagnóstico diferencial com EP; o teste provocativo auxilia na obtenção das crises.

Autonomous mobile robots designing for the medical trash collector task

This paper describes the UNESP robotic team in the medical trash collector task, proposed on the 5 rd IEEE Latin American Robots Competition in the LEGO category. We present our understanding of the task and discuss the proposed solution, focusing on the mechanical and computational issues of the robots. The mechanics is based on rigid body capability of transforming rotational into curvilinear movement. With respect to the computational control, the system is modeled as a reactive system with sequential transition of behaviors. A state-machine is proposed to allow this transition, and the synchronization of robotic states is guaranteed by the communication system. The proposed approach has shown itself capable of dealing with the high difficulty degree of this cooperative task. ©2006 IEEE.

Conception of wheeled mobile robots with reconfigurable control using integrate prototyping

With the fast innovation of the hardware and software technologies using rapid prototyping devices, with application in the robotics and automation, more and more it becomes necessary the development of applications based on methodologies that facilitate future modifications, updates and enhancements in the original projected system. This paper presents a conception of mobile robots using rapid prototyping, distributing the several control actions in growing levels of complexity and using resources of reconfigurable computing proposal oriented to embed systems implementation. Software and the hardware are structuralized in independents blocks, with connection through common bus. The study and applications of new structures control that permits good performance in relation to the parameter variations. This kind of controller can be tested on different platform representing the wheeled mobile robots using reprogrammable logic components (FPGA). © 2006 IEEE.

A framework for learning in humanoid simulated robots

One of the most important characteristics of intelligent activity is the ability to change behaviour according to many forms of feedback. Through learning an agent can interact with its environment to improve its performance over time. However, most of the techniques known that involves learning are time expensive, i.e., once the agent is supposed to learn over time by experimentation, the task has to be executed many times. Hence, high fidelity simulators can save a lot of time. In this context, this paper describes the framework designed to allow a team of real RoboNova-I humanoids robots to be simulated under USARSim environment. Details about the complete process of modeling and programming the robot are given, as well as the learning methodology proposed to improve robot's performance. Due to the use of a high fidelity model, the learning algorithms can be widely explored in simulation before adapted to real robots. © 2008 Springer-Verlag Berlin Heidelberg.