Aplicação de sensores finos e flexíveis para a monitorização da segurança dos ocupantes em automóveis

Mais do que um projeto de mestrado sobre a capacidade de diagnosticar de antemão contusões resultantes de acidentes rodoviários em crianças a viajar em cadeiras automóveis, a presente tese visa documentar todo o processo projetual desenvolvido para que tal se possa tornar possível. Para tal foram tidas em conta não apenas questões meramente estéticas, mas também um desenvolvimento tecnológico para possibilitar o cumprimento das diversas premissas pré-estabelecidas como objetivo. O problema que este projeto visa colmatar advém do avanço da sociedade e do meio cada vez mais tecnológico, uma vez que com o passar do tempo os casos de contusões são cada vez mais recorrentes. Estes são, em grande parte, devido a incidentes de tráfego, e resultam em lesões potencialmente graves, em especial no que toca às crianças envolvidas. Nestes casos, o diagnóstico é complexo, necessitando de uma diversidade considerável de exames médicos e consequentemente um tempo prolongado de espera, mas também de manifestação de sintomas. Seria assim importante a existência de um dispositivo capaz de prever consequências sérias após um acidente. Deste modo, resulta desta tese um dispositivo capaz de identificar impactos dos quais poderão resultar contusões, com um mecanismo de operação simples e robusto, de fácil e intuitiva colocação e leitura.

Sistema de Monitorização Remota da Temperatura Corporal

Os dispositivos de monitorização de estado de saúde começam a destacar-se no mercado como uma mais-valia na antecipação e precaução de possíveis falhas vitais. Com base na interacção entre o cuidador e o paciente, desenvolveu-se um monitorizador da temperatura corporal minimamente invasivo orientado para as crianças. O projecto foi desenvolvido em parceria com a empresa EDIN. O projecto divide-se em duas etapas. Na primeira etapa foi elaborada uma análise ao problema, onde foi realizado um levantamento da tipologia de produtos comerciais e um inquérito à população, com o objectivo de enumerar alguns dos requisitos do produto a desenvolver. A segunda etapa destinou-se ao desenvolvimento do projecto. Após a validação das especificações resultantes da etapa anterior, procedeu-se à criação de conceitos, através de brainstorming, com o objectivo de seleccionar o modelo final. Posteriormente, o produto foi protótipado e testado pelo públicoalvo e pelos cuidadores, permitindo, através do feedback obtido, efectuar melhorias ao nível do conforto do utilizador. Foi também desenvolvido o protótipo de um interface para uma aplicação móvel, que permite ao cuidador, quer conhecer a temperatura corporal da criança e sua evolução, quer o estado de carga da bateria e autonomia do produto, entre outros. Este projecto apresenta assim um novo produto, capaz de responder às necessidades do consumidor, contribuindo para um aumento da prevenção e diagnóstico do estado de saúde das crianças, com o mínimo de perturbação destas.

The development and diffusion of industrial robots

This thesis describes the history of robots and explains the reasons for the international differences in robot diffusion, and the differences in the diffusion of various robot applications with reference to the UK. As opposed to most of the literature, diffusion is examined with an integrated and interdisciplinary perspective. Robot technology evolves from the interaction of development, supply and manufacture, adoption, and promotion. activities. Emphasis is given to the analysis of adoption, at present the most important limiting factor of robot advancement in the UK. Technical development is inferred from a comparison of surveys on equipment, and from the topics of ten years of symposia papers. This classification of papers is also used to highlight the international and institutional differences in robot development. Analysis of the growth in robot supply, manufacture, and use is made from statistics compiled. A series of interviews with users and potential users serves to illustrate the factors and implications of the adoption of different robot systems in the UK. Adoption pioneering takes place when several conditions exist: when the technology is compatible with the firm, when its advantages outweigh its disadvantages, and particularly when a climate exists which encourages the managerial involvement and the labour acceptance. The degree of compatibility (technical, methodological, organisational, and economic) and the consequences (profitability, labour impacts, and managerial effects) of different robot systems (transfer, manipulative, processing, and assembly) are determined by various aspects of manufacturing operations (complexity, automation, integration, labour tasks, and working conditions). The climate for adoption pioneering is basically determined by the performance of firms. The firms' policies on capital investment have as decisive a role in determining the profitability of robots as their total labour costs. The performance of the motor car industry and its machine builders explains, more than any other factor, the present state of robot advancement in the UK.

Automatons, Robots, and Capitalism in a Very Wrong Twenty-First Century: A Review Essay on Neill Blomkamp’s Chappie

Contrary to prevailing opinions, Neill Blomkamp’s recent feature film Chappie is not a movie about robots or artificial intelligence. It is not Robocop. It is not Short Circuit. It is also not District 9 or Elysium. Chappie is a movie about humanity’s dialectically creative and destructive potential. It is a movie about how it is that humans come to behave how they do through their social and material circumstances, as well as the barbaric results when the two are mixed under the thoroughly undemocratic conditions of neoliberal capitalism.

On the Development of an Automated Design Procedure to Design Optimal Robots

The objective in this work is to build a rapid and automated numerical design method that makes optimal design of robots possible. In this work, two classes of optimal robot design problems were specifically addressed: (1) When the objective is to optimize a pre-designed robot, and (2) when the goal is to design an optimal robot from scratch. In the first case, to reach the optimum design some of the critical dimensions or specific measures to optimize (design parameters) are varied within an established range. Then the stress is calculated as a function of the design parameter(s), the design parameter(s) that optimizes a pre-determined performance index provides the optimum design. In the second case, this work focuses on the development of an automated procedure for the optimal design of robotic systems. For this purpose, Pro/Engineer© and MatLab© software packages are integrated to draw the robot parts, optimize them, and then re-draw the optimal system parts.

Design, development and control of a new generation high performance linear actuator for parallel robots and other applications

The main focus of this research is to design and develop a high performance linear actuator based on a four bar mechanism. The present work includes the detailed analysis (kinematics and dynamics), design, implementation and experimental validation of the newly designed actuator. High performance is characterized by the acceleration of the actuator end effector. The principle of the newly designed actuator is to network the four bar rhombus configuration (where some bars are extended to form an X shape) to attain high acceleration. Firstly, a detailed kinematic analysis of the actuator is presented and kinematic performance is evaluated through MATLAB simulations. A dynamic equation of the actuator is achieved by using the Lagrangian dynamic formulation. A SIMULINK control model of the actuator is developed using the dynamic equation. In addition, Bond Graph methodology is presented for the dynamic simulation. The Bond Graph model comprises individual component modeling of the actuator along with control. Required torque was simulated using the Bond Graph model. Results indicate that, high acceleration (around 20g) can be achieved with modest (3 N-m or less) torque input. A practical prototype of the actuator is designed using SOLIDWORKS and then produced to verify the proof of concept. The design goal was to achieve the peak acceleration of more than 10g at the middle point of the travel length, when the end effector travels the stroke length (around 1 m). The actuator is primarily designed to operate in standalone condition and later to use it in the 3RPR parallel robot. A DC motor is used to operate the actuator. A quadrature encoder is attached with the DC motor to control the end effector. The associated control scheme of the actuator is analyzed and integrated with the physical prototype. From standalone experimentation of the actuator, around 17g acceleration was achieved by the end effector (stroke length was 0.2m to 0.78m). Results indicate that the developed dynamic model results are in good agreement. Finally, a Design of Experiment (DOE) based statistical approach is also introduced to identify the parametric combination that yields the greatest performance. Data are collected by using the Bond Graph model. This approach is helpful in designing the actuator without much complexity.

Simulación de misiones de rescate con robots

Este proyecto consiste en el desarrollo de un sistema para simular misiones de rescate usando equipos de robots donde cada robot tiene sus propios objetivos y debe coordinarse con el resto de sus compañeros para realizar con existo la misión de rescate en escenarios dinámicos. El escenario se caracteriza por contener: - Agentes Robot: son las entidades del sistema encargado de tareas relacionadas con el rescate, como por ejemplo, explorar el terreno o rescatar a una víctima. Se organizan de forma jerárquica, esto es, hay un jefe encargado de asignar tareas a los demás robots, que serán subordinados. - Víctimas: son los objetivos a rescatar en la misión. Tienen una identificación, una localización y una esperanza de vida. -Obstáculos: delimitan una zona por la que el robot no puede pasar. Simulan la existencia de paredes, rocas, árboles…, es decir, cualquier tipo de estructura existente en un escenario real. - Zona segura: marca un punto del mapa adonde los robots moverán a las víctimas en el rescate. Representa lo que en un rescate real sería un campamento u hospital. El sistema permite: - Crear y gestionar escenarios de simulación - Definir equipos de robots con diferentes miembros, diferentes objetivos y comportamientos. - Definir modelos organizativos en los equipos y estrategias de coordinación. - Realizar los objetivos individuales y de grupo para salvar a las víctimas llevándolas al sitio seguro esquivando los obstáculos. - Realizar experimentos de simulación: probar distintas configuraciones de equipo con un número variable de robots, varias víctimas en lugares diferentes y escenarios independientes. Se ha partido del proyecto ROSACE(Robots et Systèmes AutoCommunicants Embarqués / Robots y sistemas embebidos autocomunicantes), que está construido sobre la herramienta ICARO, que es una Infraestructura Ligera de Componentes Software Java basada en Agentes y Recursos y Organizaciones para el desarrollo de aplicaciones distribuidas. El punto de partida ya implementaba una versión preliminar del proyecto capaz de organizar objetivos entre los robots y que consigan ir a la localización objetivo. El presente proyecto utiliza el patrón arquitectónico de ROSACE y parte de su infraestructura pero desarrolla un sistema original con nuevas herramientas para definir y gestionar escenarios, disponer de un modelo más realista del comportamiento de los robots y controlar el proceso de simulación para incluir posibles fallos de los robots y para el estudio individual y colectivo de los miembros de los equipos.

Monitorização da carga de treino em Futsal: estudo piloto com jogadores amadores juniores e seniores

Este foi um estudo piloto que pretendeu monitorizar a carga de treino em Futsal, com jogadores amadores juniores e seniores. A amostra do presente estudo foi composta por 8 jogadores de Futsal do sexo masculino, 4 juniores com idade média de 16.5±0.5 anos (estatura de 1.67±0.04 m e 59.2±2.21 Kg de massa corporal) e 4 seniores com idade média de 27.2±2.7 anos (estatura de 1.71±0.05 m e 69.7±7.5 Kg de massa corporal). Os jogadores competiam nos campeonatos distritais amadores de Futsal, na sua categoria, organizados pela Associação de Futebol de Leiria. Para a realização deste estudo recorreu-se a 4 unidades do ZephyrTM BioHarnessTM System (Zephyr Technology, Auckland, New Zealand). Trata-se de um sistema de monitorização wireless de dados fisiológicos e que tem a capacidade de medir a frequência cardíaca (FC), frequência respiratória (FR) e acelerometria (ACC). Os resultados obtidos mostram que o sistema utilizado registou as variáveis que se pretendiam estudar, sem limitações para o atleta, isto é, sem cabos ou artefactos, que limitassem os movimentos durante a unidade de treino. Verificou-se também que, no somatório de 8 unidades de treino, a frequência cardíaca média no grupo de juniores foi mais elevada do que a dos jogadores seniores (p = 0.029). A monitorização permitiu avaliar a intensidade das unidade de treino, permitindo identificar as respostas fisiológicas por jogador e por treino. Utilizando esta tecnologia é possível fazer um acompanhamento monitorizado de cada atleta por forma a analisar a sua adaptação e evolução fisiológica e fazer uma prescrição/planificação da sessão de treino mais adaptada a cada atleta.

Proposta de arquitetura para monitorização de parâmetros vitais com recurso à tecnologia Bluetooth Low Energy

Atualmente, com o crescimento exponencial das tecnologias de comunicação móveis, cada vez mais existe uma utilização generalizada de dispositivos móveis que adotam normas de última geração para redes de área corporal (BAN), como o Bluetooth Low Energy. Estas normas vieram revolucionar a monitorização de parâmetros vitais, permitindo que esta seja efetuada em qualquer lugar e momento e que ocorra uma redução do consumo energético. Se tivermos em consideração as doenças mais causadoras de morte, a tendência de envelhecimento da população e a dificuldade de acesso e acompanhamento médico por parte de pacientes com incapacidades, a monitorização remota de parâmetros vitais surge como um auxiliar clínico para um diagnóstico melhor, mais rápido e mais fiável. O presente projeto tem como objetivo especificar uma arquitetura para monitorização remota de parâmetros vitais no sentido de criar uma solução pronta a usar, simples, eficiente, segura, de baixo custo e compatível com dispositivos móveis de última geração. A monitorização remota será efetuada com recurso ao dispositivo móvel, que o paciente já possui, através de uma aplicação que atua como intermediária entre os sensores biofísicos que efetuam a recolha de dados vitais e a plataforma onde estes serão armazenados. Após o envio dos dados para a plataforma é possível o seu acesso pelos profissionais de saúde para que assim os tenham em consideração ao efetuar diagnósticos. Os testes realizados mostram a facilidade e simplicidade de utilização do sistema, fatores muito importantes, bem como a fiabilidade na leitura de parâmetros vitais.

Proposta de arquitetura para monitorização de parâmetros vitais com recurso à tecnologia Bluetooth Low Energy

Atualmente, com o crescimento exponencial das tecnologias de comunicação móveis, cada vez mais existe uma utilização generalizada de dispositivos móveis que adotam normas de última geração para redes de área corporal (BAN), como o Bluetooth Low Energy. Estas normas vieram revolucionar a monitorização de parâmetros vitais, permitindo que esta seja efetuada em qualquer lugar e momento e que ocorra uma redução do consumo energético. Se tivermos em consideração as doenças mais causadoras de morte, a tendência de envelhecimento da população e a dificuldade de acesso e acompanhamento médico por parte de pacientes com incapacidades, a monitorização remota de parâmetros vitais surge como um auxiliar clínico para um diagnóstico melhor, mais rápido e mais fiável. O presente projeto tem como objetivo especificar uma arquitetura para monitorização remota de parâmetros vitais no sentido de criar uma solução pronta a usar, simples, eficiente, segura, de baixo custo e compatível com dispositivos móveis de última geração. A monitorização remota será efetuada com recurso ao dispositivo móvel, que o paciente já possui, através de uma aplicação que atua como intermediária entre os sensores biofísicos que efetuam a recolha de dados vitais e a plataforma onde estes serão armazenados. Após o envio dos dados para a plataforma é possível o seu acesso pelos profissionais de saúde para que assim os tenham em consideração ao efetuar diagnósticos. Os testes realizados mostram a facilidade e simplicidade de utilização do sistema, fatores muito importantes, bem como a fiabilidade na leitura de parâmetros vitais.

Monitorização das vibrações ambientais no Mosteiro da Batalha

No passado recente têm-se intensificado as vibrações ambientais no entorno de algumas estruturas sensíveis, nomeadamente, de alguns edifícios históricos com elevado valor patrimonial. Ora, neste tipo de construções, tais vibrações podem contribuir significativamente para o aumento e evolução de danos já existentes, estruturais e não estruturais, assim como podem despoletar novas alterações. O que este artigo pretendeu foi precisamente apresentar a relação entre tais vibrações ambientais e eventuais alterações estruturais e não estruturais, tendo por base os resultados obtidos a partir de um estudo desenvolvido no Mosteiro de Santa Maria da Vitória. O Mosteiro de Santa Maria da Vitória, mais conhecido como Mosteiro da Batalha, foi mandado construir no século XIV por D. João I e representa hoje um dos maiores legados do estilo manuelino, apresentando por igual, uma arquitetura gótica bem vincada. Situado no centro da vila da Batalha, no distrito de Leiria, este monumento reveste grande importância histórica, à qual se tem vindo a associar um cunho turístico cada vez mais intenso, uma vez que é visitado por milhares de visitantes anualmente, constituindo atualmente um dos pontos de referência do roteiro turístico português. O trabalho aqui desenvolvido teve como objetivo principal a avaliação das vibrações impostas pela circulação de veículos ligeiros e pesados no itinerário complementar IC2, o qual passa muito próximo da entrada principal do Mosteiro. As vibrações foram medidas em diferentes pontos, tendo em especial consideração os intervalos de tempo em que o tráfego é mais acentuado. Foram também feitas medições nos vitrais do Mosteiro de forma a correlacionar tais valores com os obtidos na base do edifício, uma vez que estes elementos apresentam uma fragilidade bastante superior em relação ao resto da construção. Cumpre ainda sublinhar que os resultados obtidos são comparados com os limites apresentados pela norma Portuguesa NP2074, bem como com os valores patentes noutras normas internacionais, tais como a italiana UNI 9916, as inglesas BS 7385 e BS 5228 e ainda em vários estudos desenvolvidos com base nas normas americanas.

Multiple robots formation manoeuvring and collision avoidance strategy

This paper presents a multiple robots formation manoeuvring and its collision avoidance strategy. The direction priority sequential selection algorithm is employed to achieve the raw path, and a new algorithm is then proposed to calculate the turning compliant waypoints supporting the multi-robot formation manoeuvre. The collision avoidance strategy based on the formation control is presented to translate the collision avoidance problem into the stability problem of the formation. The extension-decomposition-aggregation scheme is next applied to solve the formation control problem and subsequently achieve the collision avoidance during the formation manoeuvre. Simulation study finally shows that the collision avoidance problem can be conveniently solved if the stability of the constructed formation including unidentified objects can be satisfied.