Proposal of methodology for the modeling and control of manipulators

Industrial applications demand that robots operate in agreement with the position and orientation of their end effector. It is necessary to solve the kinematics inverse problem. This allows the displacement of the joints of the manipulator to be determined, to accomplish a given objective. Complete studies of dynamical control of joint robotics are also necessary. Initially, this article focuses on the implementation of numerical algorithms for the solution of the kinematics inverse problem and the modeling and simulation of dynamic systems. This is done using real time implementation. The modeling and simulation of dynamic systems are performed emphasizing off-line programming. In sequence, a complete study of the control strategies is carried out through the study of several elements of a robotic joint, such as: DC motor, inertia, and gearbox. Finally a trajectory generator, used as input for a generic group of joints, is developed and a proposal of the controller's implementation of joints, using EPLD development system, is presented.

Experimental validation of a 3-D vision-based measurement system applied to robot calibration

One of the problems that slows the development of off-line programming is the low static and dynamic positioning accuracy of robots. Robot calibration improves the positioning accuracy and can also be used as a diagnostic tool in robot production and maintenance. A large number of robot measurement systems are now available commercially. Yet, there is a dearth of systems that are portable, accurate and low cost. In this work a measurement system that can fill this gap in local calibration is presented. The measurement system consists of a single CCD camera mounted on the robot tool flange with a wide angle lens, and uses space resection models to measure the end-effector pose relative to a world coordinate system, considering radial distortions. Scale factors and image center are obtained with innovative techniques, making use of a multiview approach. The target plate consists of a grid of white dots impressed on a black photographic paper, and mounted on the sides of a 90-degree angle plate. Results show that the achieved average accuracy varies from 0.2mm to 0.4mm, at distances from the target from 600mm to 1000mm respectively, with different camera orientations.

Performance evaluation of 3D computer vision techniques

This work presents the implementation and comparison of three different techniques of three-dimensional computer vision as follows: • Stereo vision - correlation between two 2D images • Sensorial fusion - use of different sensors: camera 2D + ultrasound sensor (1D); • Structured light The computer vision techniques herein presented took into consideration the following characteristics: • Computational effort ( elapsed time for obtain the 3D information); • Influence of environmental conditions (noise due to a non uniform lighting, overlighting and shades); • The cost of the infrastructure for each technique; • Analysis of uncertainties, precision and accuracy. The option of using the Matlab software, version 5.1, for algorithm implementation of the three techniques was due to the simplicity of their commands, programming and debugging. Besides, this software is well known and used by the academic community, allowing the results of this work to be obtained and verified. Examples of three-dimensional vision applied to robotic assembling tasks ("pick-and-place") are presented.

Energy and Dynamics of the solar agricultural robot "SolarSprayer"

The main objective of the present study was to design an agricultural robot, which work is based on the generation of the electricity by the solar panel. To achieve the proper operation of the robot according to the assumed working cycle the detailed design of the main equipment was made. By analysing the possible areas of implementation together with developments, the economic forecast was held. As a result a decision about possibility of such device working in agricultural sector was made and the probable topics of the further study were found out.

Putkimaisten kappaleiden hitsausautomaatioratkaisun kehittäminen

Putkipalkkiliitosten käyttäminen offshore-teollisuuden rakennusten tukirakenteissa on erittäin yleistä. Liitosten valmistaminen on hankalaa ja hidasta. Hyvin usein tukirakenteiden putkipalkkiliitokset joudutaan hitsaamaan manuaalisesti tukirakenteen suuren koon vuoksi. Tukirakenteen uudella valmistustavalla, jossa rakenne kootaan pienemmistä osista, voidaan putkipalkkiliitosten valmistaminen ja hitsaaminen automatisoida. Robottihitsausasema sekä sen käyttöliittymä ja ohjelmisto todettiin toimivaksi ratkaisuksi putkipalkkiliitosten hitsaamiseen. Automaatiosuunnitteluun liittyy monia eri vaiheita, joiden huolellinen läpikäynti takaa todenmukaisemman konseptiratkaisun. Konseptiratkaisu kehittyy samalla, kun laitteistoja ja layoutia muokataan valmiimmiksi. Automaatiosuunnittelun aikana pyritään löytämään oikea taso automaatiolle. Valittu automaation taso vaikuttaa tuotannon tuottavuuteen, läpimenoaikaan ja joustavuuteen. Automaation määrällä vaikutetaan myös ihmisen tekemän työn määrään ja työnkuvaan. Tässä diplomityössä kehitettiin Pemamek Oy:lle hitsausautomaatioratkaisuja putkimaisille kappaleille. Putkiston osia valmistavan tehtaan hitsaus- ja tuotantoautomaation konseptiratkaisua tarkasteltiin esimerkkitapauksen muodossa, jolla kuvattiin, kuinka automaatiojärjestelmä voidaan suunnitella konseptitasolle. Toinen hitsausautomaatioratkaisu, joka tässä työssä kehitettiin, on robottihitsausasema käyttöliittymineen putkipalkkiliitoksen hitsaamiseen.

Developmental and behavioral effects of postnatal amitraz exposure in rats

The effects of postnatal amitraz exposure on physical and behavioral parameters were studied in Wistar rats, whose lactating dams received the pesticide (10 mg/kg) orally on days 1, 4, 7, 10, 13, 16 and 19 of lactation; control dams received distilled water (1 ml/kg) on the same days. A total of 18 different litters (9 of them control and 9 experimental) born after a 21-day gestation were used. The results showed that the median effective time (ET50) for fur development, eye opening, testis descent and onset of the startle response were increased in rats postnatally exposed to amitraz (2.7, 15.1, 21.6 and 15.3 days, respectively) compared to those of the control pups (1.8, 14.0, 19.9 and 12.9 days, respectively). The ages of incisor eruption, total unfolding of the external ears, vaginal and ear opening and the time taken to perform the grasping hindlimb reflex were not affected by amitraz exposure. Pups from dams treated with amitraz during lactation took more time (in seconds) to perform the surface righting reflex on postnatal days (PND) 3 (25.0 ± 2.0), 4 (12.3 ± 1.2) and 5 (8.7 ± 0.9) in relation to controls (10.6 ± 1.2; 4.5 ± 0.6 and 3.4 ± 0.4, respectively); the climbing response was not changed by amitraz. Postnatal amitraz exposure increased spontaneous motor activity of male and female pups in the open-field on PND 16 (140 ± 11) and 17 (124 ± 12), and 16 (104 ± 9), 17 (137 ± 9) and 18 (106 ± 8), respectively. Data on spontaneous motor activity of the control male and female pups were 59 ± 11 and 69 ± 10 for days 16 and 17 and 49 ± 9, 48 ± 7 and 56 ± 7 for days 16, 17 and 18, respectively. Some qualitative differences were also observed in spontaneous motor behavior; thus, raising the head, shoulder and pelvis matured one or two days later in the amitraz-treated offspring. Postnatal amitraz exposure did not change locomotion and rearing frequencies or immobility time in the open-field on PND 30, 60 and 90. The present findings indicate that postnatal exposure to amitraz caused transient developmental and behavioral changes in the exposed offspring and suggest that further investigation of the potential health risk of amitraz exposure to developing human and animal offsprings may be warranted.

Understanding organizational wrongdoing

The topic is white collar crime in its organizational form. The research question is why otherwise law-abiding people engage in wrongful behavior within legitimate organizations and what kinds of dynamics are involved in wrongful organizational processes. This is a theoretical inquiry the method of which is to bring together relevant literature on organizational behavior regardless of the branch of science. In addition to criminological and sociolegal writings, I mostly refer to works of social psychology and organization theory. At first, I discuss the terminological multiplicity related to organizational white collar crime. In conclusion from a critical analysis of the dominant terms and definitions, I argue for the concept of organizational wrongdoing. The approach of organizational wrongdoing captures unethical, illegal and criminal organizational behavior. Thus, it is not retricted by legislative categories but ethical reasoning. The approach aims at grasping a behavioral entity, and state law crimes do not constitute an ontology of behavior. In order to understand organizational wrongdoing, the dominant criminological theories applied to white collar crime are discussed. To a surprisingly large extent, they lack a sophisticated organizational perspective and do not offer viable frameworks for building a plausible theory of organizational white collar crime. In order to fill the gap, I incorporate the social psychological dynamics of organizational behavior and present several findings on collective behavior that criminological theorization must come to terms with. ------ This publication has been first presented and accepted as a master's thesis at the Faculty of Law, University of Turku. It has been published on the series: Criminal Law and Judicial Procedure, Series B: 15, in print format. The publication was digitized in 2015 and published online.

Routine post-weaning handling of rats prevents isolation rearing-induced deficit in prepulse inhibition

Rats reared under isolation conditions from weaning present a number of behavioral changes compared to animals reared under social conditions (group housing). These changes include deficits in prepulse inhibition (PPI) of the startle reflex to a loud sound. PPI refers to the reduction of the magnitude of the startle reflex when a relatively weak stimulus (the prepulse) precedes by an appropriate time interval the intense startle-elicing stimulus (the pulse). PPI is useful for studying sensorimotor integration. The present study evaluated the effect of handling on the impairment of PPI induced by isolation-rearing. Male Wistar rats (N = 11-15/group) were housed in groups (5 per cage and handled three times a week) or isolated (housed individually) since weaning (21 days) for 10 weeks when they reach approximately 150 g. The isolated rats were divided into "minimally handled" animals (handled once a week for cleaning purposes only) or "handled" animals (handled three times a week). This handling consisted of grasping the rat by the tail and moving it to a clean cage (approximately 5 s). A statistically significant reduction (52%) in the PPI test was found only in the isolated group with minimal handling while no difference was seen between grouped animals and isolated handled animals. These results indicate that isolation rearing causes disruption in the PPI at adult age, which serves as an index of attention deficit. This change in the sensory processing of information induced by post-weaning isolation can be prevented by handling during the development of the animal.

Effect of neurotrophic factor, MDP, on rats’ nerve regeneration

Our objective was to determine the immune-modulating effects of the neurotrophic factor N-acetylmuramyl-L-alanyl-D-isoglutamine (MDP) on median nerve regeneration in rats. We used male Wistar rats (120-140 days of age, weighing 250-332 g) and compared the results of three different techniques of nerve repair: 1) epineural neurorrhaphy using sutures alone (group S - 10 rats), 2) epineural neurorrhaphy using sutures plus fibrin tissue adhesive (FTA; group SF - 20 rats), and 3) sutures plus FTA, with MDP added to the FTA (group SFM - 20 rats). Functional assessments using the grasp test were performed weekly for 12 weeks to identify recovery of flexor muscle function in the fingers secondary to median nerve regeneration. Histological analysis was also utilized. The total number and diameter of myelinated fibers were determined in each proximal and distal nerve segment. Two indices, reported as percentage, were calculated from these parameters, namely, the regeneration index and the diameter change index. By the 8th week, superiority of group SFM over group S became apparent in the grasping test (P = 0.005). By the 12th week, rats that had received MDP were superior in the grasping test compared to both group S (P < 0.001) and group SF (P = 0.001). Moreover, group SF was better in the grasping test than group S (P = 0.014). However, no significant differences between groups were identified by histological analysis. In the present study, rats that had received MDP obtained better function, in the absence of any significant histological differences.

Stretch-induced nerve injury: a proposed technique for the study of nerve regeneration and evaluation of the influence of gabapentin on this model

The rat models currently employed for studies of nerve regeneration present distinct disadvantages. We propose a new technique of stretch-induced nerve injury, used here to evaluate the influence of gabapentin (GBP) on nerve regeneration. Male Wistar rats (300 g; n=36) underwent surgery and exposure of the median nerve in the right forelimbs, either with or without nerve injury. The technique was performed using distal and proximal clamps separated by a distance of 2 cm and a sliding distance of 3 mm. The nerve was compressed and stretched for 5 s until the bands of Fontana disappeared. The animals were evaluated in relation to functional, biochemical and histological parameters. Stretching of the median nerve led to complete loss of motor function up to 12 days after the lesion (P<0.001), compared to non-injured nerves, as assessed in the grasping test. Grasping force in the nerve-injured animals did not return to control values up to 30 days after surgery (P<0.05). Nerve injury also caused an increase in the time of sensory recovery, as well as in the electrical and mechanical stimulation tests. Treatment of the animals with GBP promoted an improvement in the morphometric analysis of median nerve cross-sections compared with the operated vehicle group, as observed in the area of myelinated fibers or connective tissue (P<0.001), in the density of myelinated fibers/mm2 (P<0.05) and in the degeneration fragments (P<0.01). Stretch-induced nerve injury seems to be a simple and relevant model for evaluating nerve regeneration.

Robottihitsauksen toimintojen kehittäminen hitsaustuotannossa

Tämän diplomityön tarkoituksena oli kehittää robottihitsauksen toimintoja KKR Steel Oy:ssä. Tärkeimmät tutkimuskohteet olivat robottisolujen toiminnan tehostaminen ja uusien robottihitsaukseen sopivien tuotteiden kartoittaminen. Työ on jaettu teoreettiseen ja käytännön osuuteen. Teoriaosassa perehdytään kirjallisuuskatsauksen kautta robottihitsauksen perusteisiin, hitsauksen robotisointiin sekä tuottavuuteen ja laatuun. Robottihitsauksen osuudessa käsitellään hitsausrobotin rakennetta, siihen liittyviä oheislaitteita ja robottien ohjelmointia. Hitsauksen robotisoinnissa selvitetään syitä robottihitsauksen käyttöönotolle, robotisoitavilta tuotteilta vaadittavia ominaisuuksia sekä erilaisia toimenpiteitä robottiaseman toiminnan tehostamiseksi. Tuottavuuteen liittyvässä osuudessa selvitetään erilaisten laskentakaavojen ja tunnuslukujen käyttöä ja merkitystä hitsauksessa. Käytännön osuudessa kartoitettiin yrityksen robottihitsauksen lähtötilanne ja selvitettiin ongelmakohtien perusteella kehittämistoimenpiteitä. Tutkimuksissa seurattiin ja havainnoitiin hitsaustuotannon eri vaiheita, minkä perusteella laadittiin erilaisia parannuskeinoja. Toimenpiteistä saatavan hyödyn arviointiin käytettiin yrityksen tuotantoon sopivia mittareita kuten läpimenoaikaa ja kaariaikasuhdetta. Havaittujen ongelmakohtien perusteella ryhdyttiin kehittämään hitsauskiinnittimien suunnittelua ja käsittelylaitteiden käyttöä hitsaustuotannossa sekä hyödyntämään etäohjelmointia tuotteiden viennissä robottiasemille. Lisäksi robottiasemien käyttöastetta pyrittiin nostamaan tutkimalla käsinhitsattavia tuotteita ja siirtämällä niistä robotille soveltuvimmat robottiasemille hitsattavaksi.

O comportamento recente do investimento direto brasileiro no exterior em perspectiva

The recent behavior of the Brazilian direct investment abroad in perspective. This paper analyzes the recent behavior of the Brazilian direct investment abroad, as captured by an annual census conducted by the Central Bank of Brazil since 2001, by putting it in a broader perspective that includes international official data sources and early sample studies. Though the Central Bank has not been making available more disaggregated data than those analyzed here, it is intended to contribute to a better grasping of the perspectives of competitive internationalization of local firms, which is desirable not only as far as the external accounts are concerned, but also from the viewpoint of the technological capabilities of the local firms.

Modulaarinen arkkitehtuuri tuoteperheen kehittämisessä

Modulaarisen tuotteen kehittäminen tehostaa yrityksen kilpailukykyä ja helpottaa asiakkaiden tarpeiden tyydyttämistä. Tuoteperheen edut verrattaessa massatuotantoon ovat laajempi tuotevalikoima sekä parempi tuotettavuus massaräätälöintiin verrattuna. Eri tuotevaihtoehtoja ja moduuleja on mahdollista kehittää rinnakkain. Moduloitava tuoteperhe helpottaa yrityksen eri vaiheita aina tuotteen suunnittelusta huoltotoimenpiteisiin ja lopulta tuotteen purkamiseen. Asiakkaille tärkeitä hyötyjä moduloinnin osalta ovat tuotteiden parempi laatu ja huollettavuus. Täysin uuden modulaarisen tuoteperheen kehittäminen vaatii runsaasti resursseja suunnitteluosastolla. Modulaarisessa tuotteessa suunnittelutyö voidaan kohdistaa vain tietyn moduulin kohdalle ja suunnitteluaikoja saadaan täten lyhennettyä. Tässä kandidaatintyössä tutkittiin, miten hitsausautomaatiosovelluksissa modulaarisuus on toteutettu sekä pohditaan kehityskohteita, koska hitsausautomaatiosovelluksia tuotetaan runsaasti asiakasräätälöintinä. Tarkasteltavana tuoteperheenä oli robottihitsausportaalit ja hitsaustornit.

Robotiikkatuoteperheen kehittäminen

Robottiikkatuoteperheeseen kuuluu robottihitsausportaalit, joiden päärunko rakentuu kote-lopalkeista. Koteloprofiilien käyttö on suosittua teollisuuden eri aloilla ja se soveltuu hyvin raskaaseen konepajateollisuuteen. Hitsausrobottiportaalin suunnitteluun liittyy monia eri vaiheita ja valituilla teknisillä ratkaisuilla voidaan vaikuttaa valmistettavan tuotteen hitsin laatuun ja työn onnistumiseen. Hitsausrobottiportaalit ovat usein asiakasräätälöityjä ratkaisuja, jolloin suunnittelutyö sekä valmistusvaihe vaativat runsaasti kapasiteettia. Modulaarisuuden avulla suunnittelu- ja valmistusvaiheita on mahdollista nopeuttaa sekä parantaa tuotteen testausta, huollettavuutta ja laatua. Tässä diplomityössä tutkittiin, miten hitsausrobottiportaalin vaakapuomi käyttäytyy ja taipuu erilaisissa kuormitustilanteissa. Lisäksi työssä määritettiin alkuperäisen koteloprofiilin tilalle uusi optimoitu koteloprofiili sekä tarkasteltiin moduloinnin mahdollistamista robo-tiikkatuoteperheen portaalisovelluksiin.

Quand l’action surpasse la perception : rôle de la vision et de la proprioception dans la perception et le contrôle en temps réel de l’orientation spatiale de la main

Cette recherche a pour but d’évaluer le rôle de la vision et de la proprioception pour la perception et le contrôle de l’orientation spatiale de la main chez l’humain. L’orientation spatiale de la main est une composante importante des mouvements d’atteinte et de saisie. Toutefois, peu d’attention a été portée à l’étude de l’orientation spatiale de la main dans la littérature. À notre connaissance, cette étude est la première à évaluer spécifiquement l’influence des informations sensorielles et de l’expérience visuelle pour la perception et le contrôle en temps réel de l'orientation spatiale de la main pendant le mouvement d’atteinte naturel vers une cible stationnaire. Le premier objectif était d’étudier la contribution de la vision et de la proprioception dans des tâches de perception et de mouvement d’orientation de la main. Dans la tâche de perception (orientation-matching task), les sujets devaient passivement ou activement aligner une poignée de forme rectangulaire avec une cible fixée dans différentes orientations. Les rotations de l’avant-bras et du poignet étaient soit imposées par l’expérimentateur, soit effectuées par les sujets. Dans la tâche de mouvement d’orientation et d’atteinte simultanées (letter posting task 1), les sujets ont réalisé des mouvements d’atteinte et de rotation simultanées de la main afin d’insérer la poignée rectangulaire dans une fente fixée dans les mêmes orientations. Les tâches ont été réalisées dans différentes conditions sensorielles où l’information visuelle de la cible et de la main était manipulée. Dans la tâche perceptive, une augmentation des erreurs d’orientation de la main a été observée avec le retrait des informations visuelles concernant la cible et/ou ou la main. Lorsque la vision de la main n’était pas permise, il a généralement été observé que les erreurs d’orientation de la main augmentaient avec le degré de rotation nécessaire pour aligner la main et la cible. Dans la tâche de mouvement d’orientation et d’atteinte simultanées, les erreurs ont également augmenté avec le retrait des informations visuelles. Toutefois, les patrons d’erreurs étaient différents de ceux observés dans la tâche de perception, et les erreurs d’orientation n’ont pas augmenté avec le degré de rotation nécessaire pour insérer la poignée dans la fente. En absence de vision de la main, il a été observé que les erreurs d’orientation étaient plus petites dans la tâche de mouvement que de perception, suggérant l’implication de la proprioception pour le contrôle de l’orientation spatiale de la main lors des mouvements d’orientation et d’atteinte simultanées. Le deuxième objectif de cette recherche était d’étudier l’influence de la vision et de la proprioception dans le contrôle en temps réel de l’orientation spatiale de la main. Dans une tâche d’orientation de la main suivie d’une atteinte manuelle (letter posting task 2), les sujets devaient d’abord aligner l’orientation de la même poignée avec la fente fixée dans les mêmes orientations, puis réaliser un mouvement d’atteinte sans modifier l’orientation initiale de la main. Une augmentation des erreurs initiales et finales a été observée avec le retrait des informations visuelles. Malgré la consigne de ne pas changer l’orientation initiale de la main, une diminution des erreurs d’orientation a généralement été observée suite au mouvement d’atteinte, dans toutes les conditions sensorielles testées. Cette tendance n’a pas été observée lorsqu’aucune cible explicite n’était présentée et que les sujets devaient conserver l’orientation de départ de la main pendant le mouvement d’atteinte (mouvement intransitif; letter-posting task 3). La diminution des erreurs pendant l’atteinte manuelle transitive vers une cible explicite (letter-posting task 2), malgré la consigne de ne pas changer l’orientation de la main pendant le mouvement, suggère un mécanisme de corrections automatiques pour le contrôle en temps réel de l’orientation spatiale de la main pendant le mouvement d’atteinte naturel vers une cible stationnaire. Le troisième objectif de cette recherche était d’évaluer la contribution de l’expérience visuelle pour la perception et le contrôle de l’orientation spatiale de la main. Des sujets aveugles ont été testés dans les mêmes tâches de perception et de mouvement. De manière générale, les sujets aveugles ont présenté les mêmes tendances que les sujets voyants testés dans la condition proprioceptive (sans vision), suggérant que l’expérience visuelle n’est pas nécessaire pour le développement d’un mécanisme de correction en temps réel de l’orientation spatiale de la main basé sur la proprioception.