Robôs quadrúpedes: geração de trajectórias em tempo real usando sistemas dinâmicos não-lineares

A geração de trajectórias de robôs em tempo real é uma tarefa muito complexa, não existindo ainda um algoritmo que a permita resolver de forma eficaz. De facto, há controladores eficientes para trajectórias previamente definidas, todavia, a adaptação a variações imprevisíveis, como sendo terrenos irregulares ou obstáculos, constitui ainda um problema em aberto na geração de trajectórias em tempo real de robôs. Neste trabalho apresentam-se modelos de geradores centrais de padrões de locomoção (CPGs), inspirados na biologia, que geram os ritmos locomotores num robô quadrúpede. Os CPGs são modelados matematicamente por sistemas acoplados de células (ou neurónios), sendo a dinâmica de cada célula dada por um sistema de equações diferenciais ordinárias não lineares. Assume-se que as trajectórias dos robôs são constituídas por esta parte rítmica e por uma parte discreta. A parte discreta pode ser embebida na parte rítmica, (a.1) como um offset ou (a.2) adicionada às expressões rítmicas, ou (b) pode ser calculada independentemente e adicionada exactamente antes do envio dos sinais para as articulações do robô. A parte discreta permite inserir no passo locomotor uma perturbação, que poderá estar associada à locomoção em terrenos irregulares ou à existência de obstáculos na trajectória do robô. Para se proceder á análise do sistema com parte discreta, será variado o parâmetro g. O parâmetro g, presente nas equações da parte discreta, representa o offset do sinal após a inclusão da parte discreta. Revê-se a teoria de bifurcação e simetria que permite a classificação das soluções periódicas produzidas pelos modelos de CPGs com passos locomotores quadrúpedes. Nas simulações numéricas, usam-se as equações de Morris-Lecar e o oscilador de Hopf como modelos da dinâmica interna de cada célula para a parte rítmica. A parte discreta é modelada por um sistema inspirado no modelo VITE. Medem-se a amplitude e a frequência de dois passos locomotores para variação do parâmetro g, no intervalo [-5;5]. Consideram-se duas formas distintas de incluir a parte discreta na parte rítmica: (a) como um (a.1) offset ou (a.2) somada nas expressões que modelam a parte rítmica, e (b) somada ao sinal da parte rítmica antes de ser enviado às articulações do robô. No caso (a.1), considerando o oscilador de Hopf como dinâmica interna das células, verifica-se que a amplitude e frequência se mantêm constantes para -50.2. A extensão do movimento varia de forma directamente proporcional à amplitude. No caso das equações de Morris-Lecar, quando a componente discreta é embebida (a.2), a amplitude e a frequência aumentam e depois diminuem para - 0.170.5 Pode concluir-se que: (1) a melhor forma de inserção da parte discreta que menos perturbação insere no robô é a inserção como offset; (2) a inserção da parte discreta parece ser independente do sistema de equações diferenciais ordinárias que modelam a dinâmica interna de cada célula. Como trabalho futuro, é importante prosseguir o estudo das diferentes formas de inserção da parte discreta na parte rítmica do movimento, para que se possa gerar uma locomoção quadrúpede, robusta, flexível, com objectivos, em terrenos irregulares, modelada por correcções discretas aos padrões rítmicos.

Aproveitamento energético num sistema de distribuição de água

Dissertação de Mestrado, Engenharia e Gestão de Sistemas de Água, 9 de Novembro de 2015, Universidade dos Açores.

Monitorization of alveolar deposited surface area of nanoparticles and ultrafine particles in different environments

Nanotechnology is an important emerging industry with a projected annual market of around one trillion dollars by 2015. It involves the control of atoms and molecules to create new materials with a variety of useful functions. Although there are advantages on the utilization of these nano-scale materials, questions related with its impact over the environment and human health must be addressed too, so that potential risks can be limited at early stages of development. At this time, occupational health risks associated with manufacturing and use of nanoparticles are not yet clearly understood. However, workers may be exposed to nanoparticles through inhalation at levels that can greatly exceed ambient concentrations. Current workplace exposure limits are based on particle mass, but this criteria could not be adequate in this case as nanoparticles are characterized by very large surface area, which has been pointed out as the distinctive characteristic that could even turn out an inert substance into another substance exhibiting very different interactions with biological fluids and cells. Therefore, it seems that, when assessing human exposure based on the mass concentration of particles, which is widely adopted for particles over 1 μm, would not work in this particular case. In fact, nanoparticles have far more surface area for the equivalent mass of larger particles, which increases the chance they may react with body tissues. Thus, it has been claimed that surface area should be used for nanoparticle exposure and dosing. As a result, assessing exposure based on the measurement of particle surface area is of increasing interest. It is well known that lung deposition is the most efficient way for airborne particles to enter the body and cause adverse health effects. If nanoparticles can deposit in the lung and remain there, have an active surface chemistry and interact with the body, then, there is potential for exposure. It was showed that surface area plays an important role in the toxicity of nanoparticles and this is the metric that best correlates with particle-induced adverse health effects. The potential for adverse health effects seems to be directly proportional to particle surface area. The objective of the study is to identify and validate methods and tools for measuring nanoparticles during production, manipulation and use of nanomaterials.

Sintonia de controladores baseada em Sistemas de Inferência Difusa

Este trabalho de pesquisa e desenvolvimento tem como fundamento principal o Conceito de Controlo por Lógica Difusa. Utilizando as ferramentas do software Matlab, foi possível desenvolver um controlador com base na inferência difusa que permitisse controlar qualquer tipo de sistema físico real, independentemente das suas características. O Controlo Lógico Difuso, do inglês “Fuzzy Control”, é um tipo de controlo muito particular, pois permite o uso simultâneo de dados numéricos com variáveis linguísticas que tem por base o conhecimento heurístico dos sistemas a controlar. Desta forma, consegue-se quantificar, por exemplo, se um copo está “meio cheio” ou “meio vazio”, se uma pessoa é “alta” ou “baixa”, se está “frio” ou “muito frio”. O controlo PID é, sem dúvida alguma, o controlador mais amplamente utilizado no controlo de sistemas. Devido à sua simplicidade de construção, aos reduzidos custos de aplicação e manutenção e aos resultados que se obtêm, este controlador torna-se a primeira opção quando se pretende implementar uma malha de controlo num determinado sistema. Caracterizado por três parâmetros de ajuste, a saber componente proporcional, integral e derivativa, as três em conjunto permitem uma sintonia eficaz de qualquer tipo de sistema. De forma a automatizar o processo de sintonia de controladores e, aproveitando o que melhor oferece o Controlo Difuso e o Controlo PID, agrupou-se os dois controladores, onde em conjunto, como poderemos constatar mais adiante, foram obtidos resultados que vão de encontro com os objectivos traçados. Com o auxílio do simulink do Matlab, foi desenvolvido o diagrama de blocos do sistema de controlo, onde o controlador difuso tem a tarefa de supervisionar a resposta do controlador PID, corrigindo-a ao longo do tempo de simulação. O controlador desenvolvido é denominado por Controlador FuzzyPID. Durante o desenvolvimento prático do trabalho, foi simulada a resposta de diversos sistemas à entrada em degrau unitário. Os sistemas estudados são na sua maioria sistemas físicos reais, que representam sistemas mecânicos, térmicos, pneumáticos, eléctricos, etc., e que podem ser facilmente descritos por funções de transferência de primeira, segunda e de ordem superior, com e sem atraso.

Health-related quality of life and working conditions among nursing providers

OBJECTIVE: To evaluate working conditions associated with health-related quality of life (HRQL) among nursing providers. METHODS: Cross-sectional study conducted in a university hospital in the city of São Paulo, Southeastern Brazil, during 2004-2005. The study sample comprised 696 registered nurses, nurse technicians and nurse assistants, predominantly females (87.8%), who worked day and/or night shifts. Data on sociodemographic information, working and living conditions, lifestyles, and health symptoms were collected using self-administered questionnaires. The following questionnaires were also used: Job Stress Scale, Effort-Reward Imbalance (ERI) and Medical Outcomes Study 36-Item Short-Form Health Survey (SF-36). Ordinal logistic regression analysis using proportional odds model was performed to evaluate each dimension of the SF-36. RESULTS: Around 22% of the sample was found to be have high strain and 8% showed an effort-reward imbalance at work. The dimensions with the lowest mean scores in the SF-36 were vitality, bodily pain and mental health. High-strain job, effort-reward imbalance (ERI>1.01), and being a registered nurse were independently associated with low scores on the role emotional dimension. Those dimensions associated to mental health were the ones most affected by psychosocial factors at work. CONCLUSIONS: Effort-reward imbalance was more associated with health than high-strain (high demand and low control). The study results suggest that the joint analysis of psychosocial factors at work such as effort-reward imbalance and demand-control can provide more insight to the discussion of professional roles, working conditions and HRQL of nursing providers.

Heterogeneous kinetics of the reduction of chromium (VI) by elemental iron

Zero valent iron (ZVI) has been extensively used as a reactive medium for the reduction of Cr(VI) to Cr(III) in reactive permeable barriers. The kinetic rate depends strongly on the superficial oxidation of the iron particles used and the preliminary washing of ZVI increases the rate. The reaction has been primarily modelled using a pseudo-first-order kinetics which is inappropriate for a heterogeneous reaction. We assumed a shrinking particle type model where the kinetic rate is proportional to the available iron surface area, to the initial volume of solution and to the chromium concentration raised to a power ˛ which is the order of the chemical reaction occurring at surface. We assumed α= 2/3 based on the likeness to the shrinking particle models with spherical symmetry. Kinetics studies were performed in order to evaluate the suitability of this approach. The influence of the following parameters was experimentally studied: initial available surface area, chromium concentration, temperature and pH. The assumed order for the reaction was confirmed. In addition, the rate constant was calculated from data obtained in different operating conditions. Digital pictures of iron balls were periodically taken and the image treatment allowed for establishing the time evolution of their size distribution.

Pregnancy rates and predictors in women with HIV/AIDS in Rio de Janeiro, Southeastern Brazil

OBJECTIVE: To assess incidence and predictors of first pregnancy among women with HIV/AIDS. METHODS: Prospective cohort study was conducted in Rio de Janeiro, southeastern Brazil, between 1996 and 2003. This study comprised 225 women with HIV/AIDS followed up until their first pregnancy or first censored event (hysterectomy, tubal ligation, menopause, 50 years of age, loss to follow-up, death or the end of December 2003). Pregnancy and abortion rates were estimated, and Cox proportional hazards models were used to identify baseline characteristics associated with pregnancy risk. RESULTS: The women were followed up for 565 person/years with a median follow-up of 3 years per women. The mean age was 32 years (SD: 7), and 54.7% were white. There were 60 pregnancies in 39 women, and 18 were terminated (induced abortions), accounting for a rate of 6.9% and 2.1% women/year, respectively. Repeated pregnancies occurred in 33.3% of the women (13/39). Higher pregnancy risk was seen among younger women (HR=3.42; 95%CI: 1.69;6.95) and those living with their partners (HR=1.89; 95%CI: 1.00;3.57). Lower pregnancy risk was associated with higher education level (HR=0.43; 95%CI: 0.19;0.99) and use of antiretroviral therapy (HR=061; 95%CI: 0.31;1.17). CONCLUSIONS: Lower pregnancy rates were found in our cohort than in the general population. Sociodemographic characteristics should be taken into consideration in the management of reproductive health in HIV-positive childbearing age women. Reproductive and family planning counseling must be incorporated into HIV/AIDS programs for women to help preventing HIV transmission to their partners and offspring.

Estudo económico das energias renováveis: o caso português

Dissertação de Mestrado apresentado ao Instituto de Contabilidade e Administração do Porto para a obtenção do grau de Mestre em Empreendedorismo e Internacionalização, sob orientação de Maria Clara Dias Pinto Ribeiro

Efeitos auditivos em doentes com tumores de cabeça e pescoço e tumores cerebrais sujeitos a Radioterapia e terapia combinada

Introdução: A capacidade auditiva dos doentes com neoplasias de cabeça e pescoço e tumores cerebrais pode ser comprometida com os tratamentos antineoplásicos realizados. A Quimioterapia com cisplatina pode provocar perda auditiva de condução ou neurossensorial, podendo agravar-se quando combinada com Radioterapia (RT). O objectivo deste trabalho foi a análise da relação entre a Terapia Combinada (Cisplatina+RT) e a Radioterapia isolada, e os seus efeitos adversos sobre a audição tendo em consideração a inclusão das estruturas do ouvido no campo de tratamento de RT. Métodos: Foram seguidos 10 doentes submetidos a Terapia Combinada (grupo TC) e 11 a Radioterapia isolada (grupo RT). A avaliação audiológica realizou-se antes do inicio (M1), no fim (M2) e um mês após (M3) o termo dos tratamentos e incluiu anamnese audiológica, otoscopia e audiometria tonal. Resultados: No grupo TC, 94,4% dos doentes apresentaram uma relação directamente proporcional entre a dose de radiação na cóclea e a perda auditiva. Esta relação só se verificou em 31% dos doentes do grupo RT, tendo-se verificado diferenças significativas entre grupos (p <0,001). Conclusões: Verificou-se maior incidência da perda auditiva no grupo TC relativamente ao grupo RT. Sugere-se um melhor planeamento do tratamento de RT, reduz - indo a dose à cóclea com o objectivo de minimizar a perda auditiva neurossensorial irreversível, sobretudo quando são utilizadas as duas modalidades de tratamento.

Projeto de uma instalação de climatização para um edifício hospitalar

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecância

Internet based VRS Code Positioning

Absolute positioning – the real time satellite based positioning technique that relies solely on global navigation satellite systems – lacks accuracy for several real time application domains. To provide increased positioning quality, ground or satellite based augmentation systems can be devised, depending on the extent of the area to cover. The underlying technique – multiple reference station differential positioning – can, in the case of ground systems, be further enhanced through the implementation of the virtual reference station concept. Our approach is a ground based system made of a small-sized network of three stations where the concept of virtual reference station was implemented. The stations provide code pseudorange corrections, which are combined using a measurement domain approach inversely proportional to the distance from source station to rover. All data links are established trough the Internet.

Análise do sistema de tratamento de efluentes gasosos de uma central de valorização energética de resíduos sólidos urbanos

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre Em Engenharia Química e Biológica Ramo de processos Químicos

Construção de curvas binodais para sistemas ternários, contendo biodiesel, álcool e água

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química

Aplicação de redes neuronais artificiais à deteção e isolamento de falhas em processos industriais

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Fuzzy, integer and fractional-order control: Application on a wind turbine benchmark model

This paper presents a comparison between proportional integral control approaches for variable speed wind turbines. Integer and fractional-order controllers are designed using linearized wind turbine model whilst fuzzy controller also takes into account system nonlinearities. These controllers operate in the full load region and the main objective is to extract maximum power from the wind turbine while ensuring the performance and reliability required to be integrated into an electric grid. The main contribution focuses on the use of fractional-order proportional integral (FOPI) controller which benefits from the introduction of one more tuning parameter, the integral fractional-order, taking advantage over integer order proportional integral (PI) controller. A comparison between proposed control approaches for the variable speed wind turbines is presented using a wind turbine benchmark model in the Matlab/Simulink environment. Results show that FOPI has improved system performance when compared with classical PI and fuzzy PI controller outperforms the integer and fractional-order control due to its capability to deal with system nonlinearities and uncertainties. © 2014 IEEE.