Um novo gerador central de padrões de locomoção para geração de trajectórias em tempo real de robôs quadrúpedes

Neste trabalho estuda-se a geração de trajectórias em tempo real de um robô quadrúpede. As trajectórias podem dividir-se em duas componentes: rítmica e discreta. A componente rítmica das trajectórias é modelada por uma rede de oito osciladores acoplados, com simetria 4 2 Z  Z . Cada oscilador é modelado matematicamente por um sistema de Equações Diferenciais Ordinárias. A referida rede foi proposta por Golubitsky, Stewart, Buono e Collins (1999, 2000), para gerar os passos locomotores de animais quadrúpedes. O trabalho constitui a primeira aplicação desta rede à geração de trajectórias de robôs quadrúpedes. A derivação deste modelo baseia-se na biologia, onde se crê que Geradores Centrais de Padrões de locomoção (CPGs), constituídos por redes neuronais, geram os ritmos associados aos passos locomotores dos animais. O modelo proposto gera soluções periódicas identificadas com os padrões locomotores quadrúpedes, como o andar, o saltar, o galopar, entre outros. A componente discreta das trajectórias dos robôs usa-se para ajustar a parte rítmica das trajectórias. Este tipo de abordagem é útil no controlo da locomoção em terrenos irregulares, em locomoção guiada (por exemplo, mover as pernas enquanto desempenha tarefas discretas para colocar as pernas em localizações específicas) e em percussão. Simulou-se numericamente o modelo de CPG usando o oscilador de Hopf para modelar a parte rítmica do movimento e um modelo inspirado no modelo VITE para modelar a parte discreta do movimento. Variou-se o parâmetro g e mediram-se a amplitude e a frequência das soluções periódicas identificadas com o passo locomotor quadrúpede Trot, para variação deste parâmetro. A parte discreta foi inserida na parte rítmica de duas formas distintas: (a) como um offset, (b) somada às equações que geram a parte rítmica. Os resultados obtidos para o caso (a), revelam que a amplitude e a frequência se mantêm constantes em função de g. Os resultados obtidos para o caso (b) revelam que a amplitude e a frequência aumentam até um determinado valor de g e depois diminuem à medida que o g aumenta, numa curva quase sinusoidal. A variação da amplitude das soluções periódicas traduz-se numa variação directamente proporcional na extensão do movimento do robô. A velocidade da locomoção do robô varia com a frequência das soluções periódicas, que são identificadas com passos locomotores quadrúpedes.

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 -5de Hopf, a amplitude e a frequência têm o mesmo comportamento, crescendo e diminuindo nos intervalos de g [-0.5,0.34] e [0.4,1.83], sendo nos restantes valores de g nulas. Isto traduz-se em variações na extensão do movimento e na velocidade do robô, proporcionais à amplitude e à frequência, respectivamente. Ainda com o oscilador Hopf, no caso (b), a frequência mantêm-se constante enquanto a amplitude diminui para g<0.2 e aumenta para g>0.2. 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 - 0.17de diminui para g<0.5 e aumenta para g>0.5 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.

Circunferências mágicas

(...) A ideia original das circunferências mágicas remonta pelo menos à segunda edição do livro “Magic Squares and Cubes”, de W. S. Andrews. A publicação data de 1917, há quase um século, e conta com contributos de diferentes autores. A secção dedicada às circunferências mágicas é da autoria de Harry A. Sayles. (...) O leitor provavelmente já encontrou um padrão: quando usamos números de 1 a n, a soma dos números dos pontos de intersecção de duas quaisquer circunferências deve ser n+1. No desafio apresentado na Fig. A usamos os números de 1 a 40, logo a soma dos números dos pontos de intersecção de duas quaisquer circunferências deve ser igual a 41! Além disso, 205=5x41 (cada circunferência tem dez números e 5 é metade de 10). A descoberta da solução do desafio da Fig. A é, agora, imediata. Esta é a grande vantagem da Matemática. Depois de descoberto um padrão, tudo se torna mais claro. O sentimento é o mesmo de um míope quando coloca os óculos na cara: passa a ver a realidade com outra nitidez. (...)

A Natividade Nunes da Silva : carpetes, colchas, tapetes e linhos de Belver : de manufatura a unidade de memória

Dissertação de Mestrado, Património, Museologia e Desenvolvimento, 12 de Novembro de 2015, Universidade dos Açores.

Suplementação com vitamina A no puerpério: revisão sistemática

Realizou-se revisão sistemática de estudos avaliativos da aplicação de megadoses de vitamina A nas concentrações de retinol no sangue e no leite maternos como medida de curto prazo para a prevenção de hipovitaminose A. Com base na estratégia do Centro Cochrane do Brasil para ensaios clínicos aleatórios foram identificadas 115 publicações no PubMed, entre as quais, por um conjunto de critérios de inclusão/exclusão, foram selecionados 14 artigos publicados entre 1993 a 2007. O efeito das intervenções com três esquemas posológicos (200.000, 300.000 e 400.000 UI) de vitamina A foram analisados. Dos 11 experimentos realizados em leite materno, nove apresentaram elevação dos níveis de retinol em comparação com o grupo controle; dos nove que avaliaram sangue materno, quatro mostraram elevação após tempos variados de aplicação de megadoses de vitamina A. Conclui-se que a administração de vitamina A em elevadas doses foi positiva em 82% dos ensaios com leite materno, mas menos notáveis em comparação ao sangue materno. Não foram observadas diferenças significativas quanto à posologia aplicada.

Biodiversidade da Reserva Florestal de Recreio do Pinhal da Paz

Dissertação de Mestrado, Biodiversidade e Biotecnologia Vegetal, 4 de Fevereiro de 2016, Universidade dos Açores.

Prevalência de diabetes e hipertensão no Brasil baseada em inquérito de morbidade auto-referida, Brasil, 2006

OBJETIVO: Estimar a prevalência de diabetes e de hipertensão auto-referidas e seus números absolutos no Brasil. MÉTODOS: Foram analisados dados referentes aos 54.369 indivíduos com idade >18 anos entrevistados pelo sistema de Vigilância de Fatores de Risco e Proteção para Doenças Crônicas por Inquérito Telefônico (VIGITEL), realizado nas 27 capitais brasileiras em 2006, que responderam positivamente a questões sobre pressão alta e diabetes. Os percentuais de hipertensão e diabetes auto-referidas estimados na amostra foram projetados para a população brasileira segundo idade, sexo e estado nutricional, utilizando o método direto de padronização. RESULTADOS: A prevalência de diabetes foi de 5,3%, maior entre as mulheres (6,0% vs. 4,4%), variando de 2,9% em Palmas (TO) a 6,2% em São Paulo (SP). A prevalência de hipertensão foi de 21,6% (21,3;22,0), maior entre as mulheres (24,4% vs. 18,4%), variando de 15,1% em Palmas a 24,9% em Recife (PE). As prevalências aumentaram com categorias de idade e nutrição. Estimou-se haver no Brasil um total de 6.317.621 de adultos que referem ter diabetes e 25.690.145 de adultos que referem ter hipertensão. CONCLUSÕES: As prevalências de diabetes e hipertensão auto-referidas são elevadas no Brasil. O monitoramento destas e outras condições de saúde pode ser feito por estratégias como a do VIGITEL, preferencialmente se acompanhado de estudos de validação, visando a generalização de resultados.

A capacidade de subitizing em crianças de 4 anos

Dissertação apresentada à escola Superior de Educação de Lisboa para obtenção de grau de mestre em Educação Matemática na Educação Pré-Escolar e nos 1º e 2º Ciclos do Ensino Básico

Fatores associados à amamentação na primeira hora de vida

OBJETIVO: Identificar fatores associados à amamentação na primeira hora de vida (Passo 4 da Iniciativa Hospital Amigo da Criança). MÉTODOS: Foi realizado estudo transversal com amostra representativa de parturientes em maternidades do Rio de Janeiro, RJ, entre 1999 e 2001. Foram excluídos recém-nascidos ou mães com restrição ao aleitamento materno, resultando em amostra de 8.397 binômios. Foi adotado modelo Poisson com efeitos aleatórios ao nível das maternidades, em abordagem hierarquizada com três níveis: distal, intermediário e proximal para características maternas, do recém-nascido, e de assistência ao pré-natal e hospitalar. RESULTADOS: Amamentaram na primeira hora de vida 16% das mães. O aleitamento materno nesse período foi menos prevalente entre os recém-nascidos com intercorrências imediatas após o parto (RP = 0,47; IC99% 0,15;0,80); entre as mães que não tiveram contato com os recém-nascidos na sala de parto (RP = 0,62; IC99% 0,29;0,95), as que tiveram parto cesariano (RP = 0,48; IC99% 0,24;0,72); e cujo parto ocorreu em maternidade privada (RP = 0,06; IC99% 0,01;0,19) ou conveniada com o Sistema Único de Saúde (RP = 0,16; IC99% 0,01;0,30). O efeito de contexto das maternidades foi estatisticamente significativo. CONCLUSÕES: Em nível individual, a amamentação na primeira hora de nascimento foi prejudicada por práticas inadequadas nas maternidades, em particular as privadas e conveniadas com o Sistema Único de Saúde. O efeito de grupo das maternidades e a ausência de fatores individuais maternos que expliquem o desfecho sugerem que as mães têm pouco ou nenhum poder de decisão sobre essa amamentação e dependem das práticas institucionais vigentes nas maternidades.

A emergência do número fracionário no contexto da divisão de inteiros: um contributo para o conhecimento matemático de Futuros professores dos 1.º e 2.º ciclos do ensino básico

Este texto tem como propósito contribuir para a valorização, no seio da Educação Matemática, do desenvolvimento do conhecimento matemático dos futuros professores dos 1.º e 2.º ciclos, no contexto da formação inicial. Foco-me na emergência do número fracionário no contexto da divisão de números inteiros com a preocupação de aprofundar o sentido de número racional e a compreensão da divisão, conceitos estruturantes do programa de Matemática do Ensino Básico. O tópico programático “Números racionais”, além de ter fundamental importância no desenvolvimento matemático dos alunos do Ensino Básico, representa para muitos estudantes, futuros professores, uma grande dificuldade conceptual e didática. Justifica-se, portanto, que continue a ser-lhe dada muita atenção na formação inicial, além do desenvolvimento de estudos a ele inerentes. Com um exemplo de medida de uma grandeza, contextualizo a necessidade de criar o número fracionário e identifico o problema aritmético a ela associado. Assim, partindo de situações de partilha equitativa e de medida que envolvem variáveis discretas para enquadrar a operação divisão como modelo matemático, apresento a evolução do conceito de número ligada à superação da impossibilidade de, no universo dos números inteiros, determinar o quociente de um dividendo que não é múltiplo do divisor. O conceito de número fracionário aparece como instrumento da superação e ligado ao significado de fração enquanto quociente. Se este artigo contribuir para uma adequada articulação entre o desenvolvimento dos conhecimentos matemático e didático tão necessário ao ensino da Matemática satisfará o principal objetivo que me propus atingir.

A tarefa como instrumento de desenvolvimento da flexibilidade de cálculo

Este artigo insere-se no Projeto Pensamento numérico e cálculo flexível: Aspetos críticos e situa-se no âmbito de um dos seus objetivos: o design de tarefas, tendo em conta o conhecimento atual sobre números e operações. Começa por discutir teoricamente o constructo de flexibilidade de cálculo bem como os fundamentos subjacentes ao design de tarefas. Seguidamente, apresenta uma tarefa envolvendo a estrutura aditiva e discute dois níveis diferentes de desenvolvimento do pensamento numérico a que correspondem duas abordagens diferentes de exploração da tarefa pelos alunos. Visa-se articular o conhecime nto sobre a evolução dos conhecimentos numéricos dos alunos e a caracterização das suas trajetórias de aprendizagem, com o suporte profissional dos professores para práticas que favoreçam essa mesma evolução. Esta hierarquização de diferentes desempenhos dos alunos é suportada por resultados empíricos obtidos com a condução de entrevistas clínicas individuais a quatro alunos, dois do 1.º ano e dois do 2.º ano. Assim, o presente artigo apresenta o processo cíclico inerente ao design de uma tarefa em particular: (1) a tarefa pensada como adequada para desenvolver o cálculo mental flexível e adaptativo dos alunos; (2) análise do que as crianças reparam nos números e como usam o seu conhecime nto numérico e operatório para resolver a tarefa em causa ao longo das entrevistas clínicas; e (3) reformulação da tarefa.

Acurácia do relacionamento probabilístico na avaliação da alta complexidade em cardiologia

OBJETIVO: Avaliar a viabilidade de estratégia de relacionamento probabilístico de bases de dados na identificação de óbitos de pacientes submetidos a procedimentos de alta complexidade em cardiologia. MÉTODOS: O custo de processamento foi estimado com base em 1.672 registros de pacientes submetidos à cirurgia de revascularização do miocárdio, relacionados com todos os registros de óbito no Brasil em 2005. A acurácia do relacionamento baseou-se em linkage probabilístico entre 99 registros de autorização de internação hospitalar de pacientes submetidos a cirurgias cardíacas em instituto de referência em cardiologia, com status vital conhecido, e todos os registros de óbito do estado do Rio de Janeiro em 2005. O linkage foi realizado em quatro etapas: padronização das bases, blocagem, pareamento e classificação dos pares. Utilizou-se a blocagem em cinco passos, com chaves de blocagem com combinação de variáveis como soundex do primeiro e último nome, sexo e ano de nascimento. As variáveis utilizadas no pareamento foram "nome completo", com a utilização da distância de Levenshtein, e "data de nascimento". RESULTADOS: O segundo e o quinto passos de blocagem tiveram os maiores números de pares formados e os maiores tempos de processamento para o pareamento. O quarto passo demandou menor custo de processamento. No estudo de acurácia, após os cinco passos de blocagem, a sensibilidade do linkage foi de 90,6% e a especificidade foi de 100%. CONCLUSÕES: A estratégia de relacionamento probabilístico utilizada apresenta boa acurácia e poderá ser utilizada em estudos sobre a efetividade dos procedimentos de alta complexidade e alto custo em cardiologia.

Desenvolvimento de módulos para planeamento e controlo de execução de missões de veículos aéreos não tripulados

Com a evolução da tecnologia, os UAVs (unmanned aerial vehicles) são cada vez mais utilizados, não só em missões de risco para o ser Humano, mas também noutro tipo de missões, como é o caso de missões de inspeção, vigilância, busca e salvamento. Isto devese ao baixo custo das plataformas assim como à sua enorme fiabilidade e facilidade de operação. Esta dissertação surge da necessidade de aumentar a autonomia dos UAVs do projeto PITVANT (Projeto de Investigação e Tecnologia em Veículos Aéreos Não Tripulados), projeto de investigação colaborativa entre a AFA (Academia da Força Aérea) e a FEUP (Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto), relativamente ao planeamento de trajetórias entre dois pontos no espaço, evitando os obstáculos que intersetem o caminho. Para executar o planeamento da trajetória mais curta entre dois pontos, foi implementado o algoritmo de pesquisa A*, por ser um algoritmo de pesquisa de soluções ótimas. A área de pesquisa é decomposta em células regulares e o centro das células são os nós de pesquisa do A*. O tamanho de cada célula é dependente da dinâmica de cada aeronave. Para que as aeronaves não colidam com os obstáculos, foi desenvolvido um método numérico baseado em relações trigonométricas para criar uma margem de segurança em torno de cada obstáculo. Estas margens de segurança são configuráveis, sendo o seu valor por defeito igual ao raio mínimo de curvatura da aeronave à velocidade de cruzeiro. De forma a avaliar a sua escalabilidade, o algoritmo foi avaliado com diferentes números de obstáculos. As métricas utilizadas para avaliação do algoritmo foram o tempo de computação do mesmo e o comprimento do trajeto obtido. Foi ainda comparado o desempenho do algoritmo desenvolvido com um algoritmo já implementado, do tipo fast marching.

Organização e tratamento de dados recolhidos nas rotinas das crianças na sala dos quatro anos

Dissertação apresentada à escola Superior de Educação de Lisboa para obtenção de grau de mestre em Educação Matemática na Educação Pré-Escolar e nos 1º e 2º Ciclos do Ensino Básico

Emulação de um motor de combustão interna através de um acionamento eletromecânico de velocidade variável utilizando um motor de indução trifásico

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Energia