Development of a wearable assistive soft robotic device for elbow rehabilitation

The loss of motor function at the elbow joint can result as a consequence of stroke. Stroke is a clinical illness resulting in long lasting neurological deficits often affecting somatosensory and motor cortices. More than half of those that recover from a stroke survive with disability in their upper arm and need rehabilitation therapy to help in regaining functions of daily living. In this paper, we demonstrated a prototype of a low-cost, ultra-light and wearable soft robotic assistive device that could aid administration of elbow motion therapies to stroke patients. In order to assist the rotation of the elbow joint, the soft modules which consist of soft wedge-like cellular units was inflated by air to produce torque at the elbow joint. Highly compliant rotation can be naturally realised by the elastic property of soft silicone and pneumatic control of air. Based on the direct visual-actuation control, a higher control loop utilised visual processing to apply positional control, the lower control loop was implemented by an electronic circuit to achieve the desired pressure of the soft modules by Pulse Width Modulation. To examine the functionality of the proposed soft modular system, we used an anatomical model of the upper limb and performed the experiments with healthy participants.

New mechanical samples positioning system for irradiations on a radial channel at nuclear research reactor in a full-power continuous operation

This paper describes a new mechanical samples positioning system that allows the safe placement and removal of biological samples for prolonged irradiation, in a nuclear reactor during full-power continuous operation. Also presented herein the materials of construction and operating principles. Additionally, this sample positioning system is compared with an existing pneumatic and automated transfer system, already available at the research reactors. The system consists of a mechanical arm with a claw, which can deliver the samples for irradiations without reactor shutdown. It was installed in the lEA-R1 research reactor at Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares (IPEN), Sao Paulo, Brazil, and for the past 5 years, the system has successfully operated and allowed the conducting of important experiments. As a result of its introduction, the facility has been in a position to positively respond to the increased demand in studies of biology, medicine, physics, engineering, detector/dosimeter calibrations, etc. It is one example of the appropriated technologies that save energy and resources. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Efeitos da variação da carga por eixo, pressão de inflação e tipo de pneu na resposta elástica de um pavimento

O presente trabalho é uma análise experimental que procura investigar os efeitos dos fatores carga por eixo, pressão de inflação e tipo de pneu sobre o desempenho de pavimentos. Os dados e informações existentes sobre o quadro de cargas por eixo praticada pela frota de veículos pesados é razoável. A ação conjunta dos referidos fatores é ainda uma questão pouco explorada. Assim, para compensar a escassez de dados sobre pressão de inflação e tipo de construção de pneus utilizados na frota de carga, programou-se uma pesquisa de campo na rodovia estadual RS/240. As informações oriundas da pesquisa demonstram que há um acréscimo generalizado no valor da pressão dos pneus e um aumento de uso dos pneus de fabricação radial em relação aos pneus convencionais. Os dados de campo subsidiaram a programação de um experimento fatorial cruzado executado na Área de Pesquisas e Testes de Pavimentos da UFRGS/DAER. A variação dos níveis dos fatores deu-se através de um simulador linear de tráfego atuando sobre uma pista experimental com 20 m de comprimento por 3,5 m de largura. Tendo como resposta estrutural do pavimento a máxima deflexão superficial recuperável medida com uma viga Benkelmam, determinou-se como significantes os efeitos dos fatores carga por eixo e pressão de enchimento dos pneus. Os cálculos estatísticos indicam também que não há diferenças significativas entre os pneus tipo 9.00R20 e 9.00x20 e que todas interações não exercem efeitos significativos sobre a variável de resposta. Em seqüência, determinaram-se as áreas de contato do rodado duplo do simulador de tráfego com a superfície do pavimento ensaiado para as combinações dos níveis dos fatores. Pode-se, então, comparar área de contato medida com área circular calculada, considerada em muitos modelos de dimensionamento de pavimentos. Relacionou-se a variação da pressão de contato com a deflexão recuperável e procedeu-se uma comparação da mesma com a pressão de inflação nominal dos pneus. Apresenta-se um modelo de análise do desempenho do pavimento em função da carga por eixo e da pressão de inflação, nos limites do experimento. Os dados decorrentes do experimento viabilizaram a determinação dos Fatores de Equivalência de Cargas para os níveis dos fatores, considerando-se o pavimento ensaiado. Avaliou-se, via evolução das deflexões e dos Fatores de Equivalência de Cargas, a redução da vida do pavimento, obtendo-se, para a combinação de níveis mais críticos de carregamento, resultados significativos de até 88 % de redução. Propõe-se, por último, uma formulação para o Fator de Equivalência de Cargas que considere também a ação da pressão de inflação.

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.

Ferramentas para análise dinâmica e estrutural de um reboque de linha leve

Neste trabalho é desenvolvida uma metodologia de projeto para identificar as regiões críticas da estrutura de um reboque de linha leve sendo tracionado em pavimentos do tipo rodovia de baixa qualidade e estrada secundária de muito baixa qualidade. Para tanto, são levantados alguns dados experimentais da estrutura, necessários para a aproximação e simulação dinâmica de um modelo simplificado. A excitação da base é realizada por atuadores que simulam as oscilações verticais de um perfil de estrada, a qual é definida de acordo com os estudos realizados por Dodds e Robson (1973). Isto permite a determinação de um histórico de carregamentos das regiões da estrutura do chassi sob a ação das molas da suspensão. Em seguida, é gerado um modelo estrutural simplificado do reboque em elementos finitos, chamado de global, no qual são determinadas as regiões sob ação das maiores tensões. Tendo identificada a região mais crítica da estrutura, é criado um modelo local desta parte, onde se pode observar a distribuição de tensões com mais detalhe, permitindo a identificação dos pontos de concentração de tensões. Desta forma, com a aplicação do método de análise global-local é possível a obtenção de resultados detalhados quanto aos esforços da estrutura com um menor custo computacional.

Análise de propriedades térmicas e mecânicas de compósitos de argamassa e resíduo de borracha

Although already to exist alternative technique and economically viable for destination of used tires, quantitative data on properties of constructive elements that use the rubber waste as aggregate still are restricted. In the present work, the waste proceeding from industry of retreading as material for manufacture of composite destined to the production of constructive elements was considered. Mechanical and thermal properties of mortar had been analyzed Portland cement with addition of waste without treatment, in the ratios of 10%, 20% and 30% in mass in relation to the mass of the cement, substituting the aggregate in the trace in mortar 1:5 mass cement and sand. The size of the used residue varied between 0,30mm and 4,8mm (passing in the bolter 4,8mm and being restrained in the one of 0,30mm), being it in the formats fibers and granular. The influences of the size and the percentage of residue added to the mortar (in substitution to the aggregate) in the thermal and mechanical properties had been considered. Assays of body-of-test in thestates had been become fullfilled cool (consistency index) and hardened (absorption of water for capillarity, strength the compression, traction and strength flexural). The work is centralized in the problem of the relation thermal performance /strength mechanics of used constructive systems in regions of low latitudes (Been of the Piauí), characterized for raised indices of solar radiation.

Desempenho de um trator agrícola equipado com pneus radiais e diagonais com três níveis de lastros líquidos

A utilização correta de pneus em tratores, tanto em relação ao seu tipo quanto à calibração de sua pressão interna, e a lastragem ideal para cada condição de carga são fatores que influem significativamente no desempenho do trator. Esta pesquisa teve como objetivo comparar o desempenho de um trator equipado com pneus radiais e com pneus diagonais, para três condições de lastragem líquida (0%, 40% e 75% de água), em três condições superficiais de um Nitossolo Vermelho distrófico (superfície firme, preparada e com cobertura vegetal de resto de milho) e em três velocidades teóricas de deslocamento (4 km h-1, 5 km h-1 e 7 km h-1), informadas no painel do trator, correspondendo às marchas B1, B2 e C1. O melhor desempenho do trator, equipado com pneu diagonal, ocorreu na condição de 75% de água nos pneus, apresentando maior velocidade de deslocamento, menor patinhagem do trator, menor consumo horário de combustível e gerando maior potência na barra de tração. Com pneus radiais, o melhor desempenho do trator ocorreu na condição de 40% de água nos pneus, proporcionando maiores velocidades de deslocamento do trator, menores patinhagens, menores consumos, horário e específico de combustível, e maiores potência e rendimento na barra de tração.

Densidade relativa ótima de Latossolos Vermelhos para a produtividade de soja

A compactação do solo tem causado decréscimos na produtividade de soja, e os valores de densidade do solo a partir dos quais a produtividade decresce são pouco conhecidos. Assim, este trabalho objetivou avaliar a produtividade de soja (cv. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) 48) em relação à densidade relativa (Dsr) de Latossolo Vermelho textura média (LVd) e argilosa (LVef). em 2001/2002, foi realizado um experimento em casa de vegetação, com amostras coletadas nos dois solos na camada de 0,0-0,2 m, peneirados a 4,0 mm, adubados e compactados em camadas de 3,0 cm, em vasos de 20 cm de altura e 25 cm de diâmetro. Foram estabelecidos quatro níveis de compactação e dois de água no solo (tensão de 0,01 e 0,05 MPa), com três repetições. A soja foi semeada em novembro (duas plantas por vaso) e irrigada duas vezes ao dia. No segundo experimento, no campo (2002/2003), utilizou-se apenas o LVd que foi compactado por meio de passadas de trator com quatro pneus de mesma largura, estabelecendo-se cinco níveis de compactação, com quatro repetições. A soja foi semeada, em dezembro de 2002, no espaçamento de 0,45 m entre linhas e 20 plantas por metro. Foram determinadas a densidade do solo (Ds) e a Ds máxima pelo teste de Proctor, sendo a Dsr obtida por divisão da Ds pela Ds máxima. Na colheita, foi avaliada a produtividade de grãos. A Dsr ótima para a produtividade de soja, em casa de vegetação, foi superior no Latossolo Vermelho eutroférrico argiloso (0,84), comparada à do Latossolo Vermelho caulinítico de textura média (0,75), na tensão de água no solo de 0,01 MPa. No campo, a Dsr ótima para soja foi de 0,80.

Um sistema para estimação da vazão de gás de poços produzindo por Plunger Lift para vaso separador de teste em plataformas de petróleo

This work intends to analyze the behavior of the gas flow of plunger lift wells producing to well testing separators in offshore production platforms to aim a technical procedure to estimate the gas flow during the slug production period. The motivation for this work appeared from the expectation of some wells equipped with plunger lift method by PETROBRAS in Ubarana sea field located at Rio Grande do Norte State coast where the produced fluids measurement is made in well testing separators at the platform. The oil artificial lift method called plunger lift is used when the available energy of the reservoir is not high enough to overcome all the necessary load losses to lift the oil from the bottom of the well to the surface continuously. This method consists, basically, in one free piston acting as a mechanical interface between the formation gas and the produced liquids, greatly increasing the well s lifting efficiency. A pneumatic control valve is mounted at the flow line to control the cycles. When this valve opens, the plunger starts to move from the bottom to the surface of the well lifting all the oil and gas that are above it until to reach the well test separator where the fluids are measured. The well test separator is used to measure all the volumes produced by the well during a certain period of time called production test. In most cases, the separators are designed to measure stabilized flow, in other words, reasonably constant flow by the use of level and pressure electronic controllers (PLC) and by assumption of a steady pressure inside the separator. With plunger lift wells the liquid and gas flow at the surface are cyclical and unstable what causes the appearance of slugs inside the separator, mainly in the gas phase, because introduce significant errors in the measurement system (e.g.: overrange error). The flow gas analysis proposed in this work is based on two mathematical models used together: i) a plunger lift well model proposed by Baruzzi [1] with later modifications made by Bolonhini [2] to built a plunger lift simulator; ii) a two-phase separator model (gas + liquid) based from a three-phase separator model (gas + oil + water) proposed by Nunes [3]. Based on the models above and with field data collected from the well test separator of PUB-02 platform (Ubarana sea field) it was possible to demonstrate that the output gas flow of the separator can be estimate, with a reasonable precision, from the control signal of the Pressure Control Valve (PCV). Several models of the System Identification Toolbox from MATLAB® were analyzed to evaluate which one better fit to the data collected from the field. For validation of the models, it was used the AIC criterion, as well as a variant of the cross validation criterion. The ARX model performance was the best one to fit to the data and, this way, we decided to evaluate a recursive algorithm (RARX) also with real time data. The results were quite promising that indicating the viability to estimate the output gas flow rate from a plunger lift well producing to a well test separator, with the built-in information of the control signal to the PCV

Influência da altura das garras dos pneus de um trator em área de plantio direto

This work was carried out to evaluate the performance of a farm tractor fitted with two sets of tires with high lugs and another set of tires with tallow lugs in straw without tillage (corn straw). The travel speeds used were approximately 4, 5, 6 and 7 km h(-1) and a constant pulling force of 25 kN was fixed. Tractor traction, forward speed, slip and consumption of fuel were measured and drawbar power, the ratio between the consumption and power and traction coefficient were calculated. It was observed that the tractor performance was similar to high and low lug tire conditions, in an area covered with corn straw.

Evaluation of tractive performance of four agricultural tractors in laterally inclined terrain

O presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho operacional de quatro tratores agrícolas com tração dianteira auxiliar, em função de seis inclinações laterais, em uma pista lateral de ensaios, pertencente à Faculdade de Ciências Agronômicas da Universidade Estadual Paulista, Câmpus de Botucatu. As inclinações laterais foram 0; 5; 10; 15; 20 e 25 graus. em todas estas situações, os tratores operaram com carga predeterminada de tração imposta ao trator tracionado de 40 kN na inclinação de 0 grau. Portanto, foi utilizado um delineamento em blocos casualizados (DBC), sendo seis inclinações e quatro tratores, e com três repetições para cada tratamento. As variáveis analisadas foram patinhagem, força de tração, consumo horário de combustível e velocidade de deslocamento. Concluiu-se que a configuração dos rodados pneumáticos influenciaram no desempenho operacional dos tratores, conforme aumentaram as inclinações laterais do terreno.

Níveis de adubação para a cultura do milho Safrinha

The objective of this research was to evaluate the effect two hybrids of maize, cultivated on "safrinha" conditions, in different rates of 08-28-16 formula. The treatments consisted of two hybrids of maize (DKB747 e CO32) cultivated in no-tillage system (SPD) and five rates of fertilizer 08-28-16 (100, 200, 300, 400 e 500 kg ha(-1)). The randomized block design was used, with subdivided splots and four replications. The maize was sowed on 02/03/2006 using seeder pneumatic of mechanics traction, with four individual lines, spaced of 0.45 m During maize flowering period, morphologic components were evaluated; the harvest occurred on 150 days after the sowing, when the production components were evaluated. The hybrid of maize DKB747 showed greater efficiency, while the hybrid of maize CO32 was more responsive to rates used. NPK rates on 08-28-16 fomula above 300 kg ha(-1) are not necessary to the hybrid CO32 cultivated on "safrinha" conditions, in Botucatu region, state of São Paulo.

Desenvolvimento de material compósito a base de raspa de pneu e látex para isolamento térmico

The process of recycling has been stimulated by the markets for several reasons, mainly on economical and environmental. Several products have been developed from recycled materials that already exist as well as several residues have been studied in different forms of applications. The greater majority of the applications for thermal insulation in the domestic, commercial and industrial systems have been elaborated in the temperature ranges between low to medium reaching up to 180oC. Many materials such as glass wool, rock wool, polystyrene are being used which are aggressive to the environment. Such materials in spite of the effectiveness in the retention of heat flow, they cost more and when discarded take several years to be absorbed by the nature. This way, in order to adapt to a world politics concerning the preservation of the environment, the present study was intended to develop a material composed of natural/biodegradable materials and industrial residues. The development of such a product in the form of a composite material based on tyre scrapes and latex for thermal insulation is presented in this research work. Thermal and physical properties of the tire scrapes as well as latex were studied in order to use them as raw materials for the manufacture of the intended composite to be applied as a thermal insulator in hot and cold systems varying between 0ºC and 200oC, respectively. Composite blankets were manufactured manually, in weight proportions of 1:1 (50:50%); 1:2 (33:67%) and 2:1 (67:33%) (tire scrapes: latex) respectively. Physical, mechanical and thermal properties of the composites were analyzed to obtain data about the viability of using the composite as a thermal insulator. The analyses carried out were based on standards ABNT, ASTM and UL. The maximum temperature obtained for the composite as a thermal insulator was 200ºC, which meets the range of applications that could be used as a thermal insulator in domestic as well as industrial purposes. The experimental results prove that the composite can be used as a thermal insulator on heated or cooled surface

Composito de poliuretano de mamona e residuo industrial para isolacao termica e absorcao sonora

This work proposes the development of an innovative material made from a vegetable polyurethane matrix and load of industrial waste, from retread tires, for thermal insulation and environmental comfort. Experimental procedures are presented, as well as the results of the thermal and acoustic performance of this composite material, made from an expansive foam derived from the castor seed oil and fiber of scrap tires. The residue was treated superficially with sodium hydroxide, to eliminate contaminants, and characterized macroscopically and microscopically. Samples were produced with addition of residues at levels of 5%, 10%, 15% and 20% by weight, for determination of thermal properties: conductivity, heat capacity and thermal diffusivity, sound absortion index and density. The results were compared to commercially available thermal insulation and sound absorbing products. According to the analysis of results, it was concluded that the developed composite presents characteristics that qualify it as a thermal insulation with superior performance, compared to commercial available insulation, and sound absorption capacity greater than the castor oil polyurethane s, without addition of the residue

Obtenção e caracterização de farinha de frutas e vegetais através do uso de um sistema de secagem solar de baixo custo

In this work a solar drying system for food dehydration was developed. It is a direct exposition drying apparatus that uses solar energy to heat the circulating air. First, the construction and assembly of this apparatus was described, in which was used scrap wraps of used tires for thermal insulation, allowing the reuse of solid waste, being an ecologically correct recycling option. After, the results obtained in experiments for cashew drying showed the thermal and economical feasibility of the proposed solar drying system, focusing on the process of flour production and in its chemical characterization. It was also demonstrated the social importance of this production for socially excluded people, since the value added to this fruit, in relation to its in nature form, may represent an option for job and income generation. The main features of the proposed dryer are its low cost and its easy fabrication and assembly process. After cashew drying, the obtained product was processed into flour by using a knife mill and it was added crushed rapadura to reduce the rancid taste caused by tannin