Contact Sensors for Dexterous Robotic Hands

This thesis examines a tactile sensor and a thermal sensor for use with the Utah-MIT dexterous four fingered hand. Sensory feedback is critical or full utilization of its advanced manipulatory capabilities. The hand itself provides tendon tensions and joint angles information. However, planned control algorithms require more information than these sources can provide. The tactile sensor utilizes capacitive transduction with a novel design based entirely on silicone elastomers. It provides an 8 x 8 array of force cells with 1.9 mm center-to-center spacing. A pressure resolution of 8 significant bits is available over a 0 to 200 grams per square mm range. The thermal sensor measures a material's heat conductivity by radiating heat into an object and measuring the resulting temperature variations. This sensor has a 4 x 4 array of temperature cells with 3.5 mm center-to-center spacing. Experiments show that the thermal sensor can discriminate among material by detecting differences in their thermal conduction properties. Both sensors meet the stringent mounting requirements posed by the Utah-MIT hand. Combining them together to form a sensor with both tactile and thermal capabilities will ultimately be possible. The computational requirements for controlling a sensor equipped dexterous hand are severe. Conventional single processor computers do not provide adequate performance. To overcome these difficulties, a computational architecture based on interconnecting high performance microcomputers and a set of software primitives tailored for sensor driven control has been proposed. The system has been implemented and tested on the Utah-MIT hand. The hand, equipped with tactile and thermal sensors and controlled by its computational architecture, is one of the most advanced robotic manipulatory devices available worldwide. Other ongoing projects will exploit these tools and allow the hand to perform tasks that exceed the capabilities of current generation robots.

New algorithms for synthesized design of optical filters

Chebyshev optical-filter algorithms for low-cost microcomputers have been improved. An offset ripple is now used for better transmission/matching in low-pass stacks. A prototype for narrowband filters is now more general and nearer practicability.

Multi-microprocessor control of processes with pure time delay

In 1967 a novel scheme was proposed for controlling processes with large pure time delay (Fellgett et al, 1967) and some of the constituent parts of the scheme were investigated (Swann, 1970; Atkinson et al, 1973). At that time the available computational facilities were inadequate for the scheme to be implemented practically, but with the advent of modern microcomputers the scheme becomes feasible. This paper describes recent work (Mitchell, 1987) in implementing the scheme in a new multi-microprocessor configuration and shows the improved performance it provides compared with conventional three-term controllers.

Obtenção das freqüências naturais em torres estaiadas pelo método da matriz de transferência, representando o feixe de cabos por uma rigidez horizontal dinâmica

O objetivo do presente trabalho é o estudo do comportamento, em termos de freqüências naturais de estruturas de torres estaiadas, para diversas situações de serviço. Para isso criou-se uma formulação para a determinação dessas freqüências, utilizando o método da matriz de transferência. O procedimento consiste na discretização da estrutura em elementos de barras, massas discretas, molas e amortecedores viscosos, para a representação da estrutura. Com relação aos cabos da torre estaiada, desenvolveu-se uma expressão que nos fornece a rigidez completa dos mesmos, apoiados nos extremos, com amortecimento viscoso e as propriedades físicas e geométricas uniformes. Além disso, os cabos podem ser inclinados e sujeitos à excitação horizontal harmônica no apoio superior. Nesse caso, considera-se uma deformada parabólica do cabo na posição de equilíbrio estático, e por outro lado, os deslocamentos dinâmicos são considerados pequenos. A rigidez do cabo é válida para um ângulo de inclinação que varia de zero (0) a noventa (90) graus. Esse método é aplicável a microcomputadores devido a pouca memória empregada no processamento de dados. Com esse intuito, foi elaborado um programa para microcomputadores de 16 bits, que possibilita o estudo da estrutura da torre sobre o efeito de flexão pura, torção pura ou acoplamento de ambos. Exemplos numéricos de torres estaiadas e do comportamento da rigidez de cabos foram desenvolvidos para as mais diversas situações de cálculo.

Análise dos requisitos e planos de produção gerados por um sistema de planejamento fino de produção

O tema central deste trabalho é o Planejamento, Programação e Controle da Produção na indústria, com o auxílio de uma ferramenta computacional, do tipo Finite Capacity Schedule (FCS). No Brasil, essa categoria de software é denominada, genericamente, por Sistemas de Planejamento Fino de Produção ou de Capacidade Finita. Alinhado com as tendências mundiais e a vantagem de menores investimentos em hardware, o sistema escolhido é compatível com a operação em microcomputadores. Na primeira parte do trabalho, o assunto é tratado de forma geral, quando se pretende caraterizar amplamente o problema da programação da produção, as dificuldades na sua execução, as soluções existentes e suas limitações. A segunda parte do trabalho discute, detalhadamente, os métodos tradicionais de planejamento de materiais e capacidade. A revisão bibliográfica se encerra com uma apresentação dos sistemas FCS e sua classificação. A terceira parte trata da descrição, ensaios e avaliação da programação gerada por um software de Planejamento Fino de Produção determinístico, baseado na lógica de simulação computacional com regras de decisão. Embora a avaliação esteja limitada ao software utilizado, a análise ainda vai procurar identificar as diferenças fundamentais entre os resultados da programação de Capacidade Finita e a convencional, representada pelos sistemas da categoria MRPII ou Planejamento dos Recursos de Manufatura (Manufacturing Resources Planning). As lógicas dos sistemas MRPII e de Capacidade Finita são discutidas na revisão bibliográfica, enquanto que, para o software empregado no trabalho, ainda há um capítulo específico tratando da sua descrição, fundamentos, software house, hardware necessário e outras informações relevantes. Os ensaios serão implementados com o objetivo de analisar o sistema FCS como ferramenta de planejamento e de programação de produção. No caso, uma fração de um processo produtivo será modelada no sistema, através do qual serão gerados planos de produção que serão confrontados com a programação usual e com o comportamento real dos recursos envolvidos. Os ensaios serão realizados numa das unidades pertencentes a uma empresa transnacional de grande porte, que atua no ramo de pneumáticos. Por último, são apresentadas as conclusões gerais, recomendações na aplicação do sistema estudado e sugestões para futuras pesquisas relacionadas com o assunto.

Uso do computador em educação: um estudo do Projeto Ciranda

O surgimento do computador provocou uma série de mudanças sócio-culturais. A educação não poderia ficar imune a essas alterações. Várias experiências do seu uso em educação surgiram, inicialmente em computadores de grande porte; posteriormente, com o surgimento dos microcomputadores, essas experiências se multiplicaram. Como esse equipamento vem sendo utilizado, avaliações já realizadas, alguns problemas existentes e perspectivas futuras são discutidas neste trabalho; que procura apresentar o Projeto Ciranda, implantado pela Embratel. Tendo como pano de fundo uma perspectiva educacional, discute a filosofia do projeto, seus objetivos e a população participante.

Administração da implementação dos recursos de informática

A tese identifica as dimensões essenciais da administração da implementação dos recursos de Informática, cria estruturas de referência que capturam estas dimensões e analisa este processo multidimensional e contingencial utilizando como exemplo de TI-Tecnologia de Informação a microinformática. Neste sentido, desenvolve e quantifica uma série de índices para o planejamento e controle da implementação do método proposto, através da análise de casos reais e de uma pesquisa.

Modelo iterativo para estimativa da evapotranspiração de referência provável

O presente trabalho teve por objetivo a apresentação de um modelo iterativo para utilização em microcomputadores capaz de estimar valores de evapotranspiracão de referencia em diversos níveis de probabilidade, a partir de uma série de dados. O procedimento matemático envolvido na técnica iterativa empregada relaciona-se à utilização das funções de densidade gama incompleta e beta. Para tanto, foram utilizados dados quinzenais de evapotranspiracão do mês de março, a partir de uma série de 30 anos para a região de Piracicaba-SP. Através do teste de Kolmogorov-Smirnov, verificou-se que dados estimados através do modelo apresentaram alto grau de ajuste com dados relatados em literatura, justificando assim sua utilização.

Representacao grafica de dados multidimensionais com o auxilio de microcomputador

Software in BASIC (GWBASIC, version 2.0) and TURBO PASCAL (version 3.0) is presented for PC type microcomputers with the purpose of calculating the graphical method for multivariate data according to Andrews. Applying both softwares to data from the Irati Formation mesossaurides skull measures, in velocity and graphical quality, the TURBO PASCAL language performed better. -after English summary

Towards an intelligent graphical interface for linear programming modelling

The increase of computing power of the microcomputers has stimulated the building of direct manipulation interfaces that allow graphical representation of Linear Programming (LP) models. This work discusses the components of such a graphical interface as the basis for a system to assist users in the process of formulating LP problems. In essence, this work proposes a methodology which considers the modelling task as divided into three stages which are specification of the Data Model, the Conceptual Model and the LP Model. The necessity for using Artificial Intelligence techniques in the problem conceptualisation and to help the model formulation task is illustrated.

Three-dimensional reconstruction of fracture surfaces: Area matching algorithms for automatic parallax measurements

This paper describes two solutions for systematic measurement of surface elevation that can be used for both profile and surface reconstructions for quantitative fractography case studies. The first one is developed under Khoros graphical interface environment. It consists of an adaption of the almost classical area matching algorithm, that is based on cross-correlation operations, to the well-known method of parallax measurements from stereo pairs. A normalization function was created to avoid false cross-correlation peaks, driving to the true window best matching solution at each region analyzed on both stereo projections. Some limitations to the use of scanning electron microscopy and the types of surface patterns are also discussed. The second algorithm is based on a spatial correlation function. This solution is implemented under the NIH Image macro programming, combining a good representation for low contrast regions and many improvements on overall user interface and performance. Its advantages and limitations are also presented.

The application of distributed virtual machines for enterprise computer management: A two-tier network file system for image provisioning and management

In order to simplify computer management, several system administrators are adopting advanced techniques to manage software configuration of enterprise computer networks, but the tight coupling between hardware and software makes every PC an individual managed entity, lowering the scalability and increasing the costs to manage hundreds or thousands of PCs. Virtualization is an established technology, however its use is been more focused on server consolidation and virtual desktop infrastructure, not for managing distributed computers over a network. This paper discusses the feasibility of the Distributed Virtual Machine Environment, a new approach for enterprise computer management that combines virtualization and distributed system architecture as the basis of the management architecture. © 2008 IEEE.

A tool to simplify the management of homogeneous and heterogeneous grids

To simplify computer management, several system administrators are adopting advanced techniques to manage software configuration on grids, but the tight coupling between hardware and software makes every PC an individual managed entity, lowering the scalability and increasing the costs to manage hundreds or thousands of PCs. This paper discusses the feasibility of a distributed virtual machine environment, named Flexlab: a new approach for computer management that combines virtualization and distributed system architectures as the basis of a management system. Flexlab is able to extend the coverage of a computer management solution beyond client operating system limitations and also offers a convenient hardware abstraction, decoupling software and hardware, simplifying computer management. The results obtained in this work indicate that FlexLab is able to overcome the limitations imposed by the coupling between software and hardware, simplifying the management of homogeneous and heterogeneous grids. © 2009 IEEE.

Ubiquity of virtual disguisers and potential impact on ethical behavior

The widespread availability of wirelessly connected portable computers, smartphones and other mobile devices, and the pervasive presence of computer services in our everyday environment, has brought the prediction of Mark Weiser of future ubiquitous computer systems closer to reality. Some of these - ever-present, anywhere, anytime - ubiquitous computer services mean easier and pleasant lifestyles for many people, but the generalized availability of some classes of these softwares and computer services, known as virtual disguisers and Virtual Robots, can pose new ethical problems in a world of explosive growth of social networking sites. The objective of the present article is to investigate some of these problems, from an interdisciplinary philosophical perspective. Special emphasis shall be given to the potential impact on human conduct caused by disguisers and Virtual Robots. © 2011 IEEE.

Desenvolvimento de um nó de rede com diferentes interfaces de acordo com o padrão IEEE 1451 utilizando o processador nios II e o sistema operacional embarcado uclinux

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)