Perception and software architecture for mobile robotics

When developing software for autonomous mobile robots, one has to inevitably tackle some kind of perception. Moreover, when dealing with agents that possess some level of reasoning for executing their actions, there is the need to model the environment and the robot internal state in a way that it represents the scenario in which the robot operates. Inserted in the ATRI group, part of the IEETA research unit at Aveiro University, this work uses two of the projects of the group as test bed, particularly in the scenario of robotic soccer with real robots. With the main objective of developing algorithms for sensor and information fusion that could be used e ectively on these teams, several state of the art approaches were studied, implemented and adapted to each of the robot types. Within the MSL RoboCup team CAMBADA, the main focus was the perception of ball and obstacles, with the creation of models capable of providing extended information so that the reasoning of the robot can be ever more e ective. To achieve it, several methodologies were analyzed, implemented, compared and improved. Concerning the ball, an analysis of ltering methodologies for stabilization of its position and estimation of its velocity was performed. Also, with the goal keeper in mind, work has been done to provide it with information of aerial balls. As for obstacles, a new de nition of the way they are perceived by the vision and the type of information provided was created, as well as a methodology for identifying which of the obstacles are team mates. Also, a tracking algorithm was developed, which ultimately assigned each of the obstacles a unique identi er. Associated with the improvement of the obstacles perception, a new algorithm of estimating reactive obstacle avoidance was created. In the context of the SPL RoboCup team Portuguese Team, besides the inevitable adaptation of many of the algorithms already developed for sensor and information fusion and considering that it was recently created, the objective was to create a sustainable software architecture that could be the base for future modular development. The software architecture created is based on a series of di erent processes and the means of communication among them. All processes were created or adapted for the new architecture and a base set of roles and behaviors was de ned during this work to achieve a base functional framework. In terms of perception, the main focus was to de ne a projection model and camera pose extraction that could provide information in metric coordinates. The second main objective was to adapt the CAMBADA localization algorithm to work on the NAO robots, considering all the limitations it presents when comparing to the MSL team, especially in terms of computational resources. A set of support tools were developed or improved in order to support the test and development in both teams. In general, the work developed during this thesis improved the performance of the teams during play and also the e ectiveness of the developers team when in development and test phases.

Sustainable viticulture in Bairrada appellation: vineyard and harvest year effects on grapes oenological potential

The sustainable viticulture of a region passes, among other aspects, for maximizing the varieties potential minimizing subsequent interventions during winemaking, which should contribute to the production of quality wines maintaining their typicity and rationalizing costs. The detailed knowledge of each Appellation specificities, namely vineyard parcel (soil type and topographical peculiarities) and harvest climatic conditions is crucial for sustainability in this sector. Thus, in line with this current trend, the starting point for the development of this PhD thesis was to evaluate the oenological potential of different varieties cultivated throughout Bairrada Appellation (Portugal). During maturation several changes in grape varieties occur, namely berries become sweeter, less acidic, and they develop flavour, aroma and colour properties. The development of these characteristics is essential to define grapes oenological potential, i.e. to estimate the possibility of their usage to produce specific wines. A three years sampling plan was designed to evaluate the effect of harvest year and parcel characteristics on V. vinifera cv. Arinto, Bical, Sauvignon Blanc, Baga, Castelão, Touriga Nacional, and Sousão grapes composition. For each variety, 3 parcels with different characteristics were selected. Several physicochemical parameters were evaluated, during maturation: berry weight, pH, titratable acidity, sugar and phenolic contents, antiradical activity, and volatile composition (free fraction). Special attention was devoted to grapes at technologic maturity, since, besides these parameters, glycosidically-linked fraction was also considered. By using the results obtained at technologic maturity, a comprehensive approach was applied to identify the significance of harvest and parcel characteristics effects on each variety composition. Considering all the parameters under study, it may be highlighted some significant differences. According to the obtained results determined during maturation, it was possible to conclude that Arinto, Bical and Sauvignon Blanc grapes from parcels with clay-sandy and clay-calcareous soils have higher phenolic content and antiradical activity. Otherwise, Sauvignon Blanc presented similar volatile composition for grapes cultivated in the 3 parcels, while Arinto and Bical exhibited higher volatile content in grapes from claysandy and clay-calcareous soils. For Baga, Castelão and Touriga Nacional red varieties, grapes with higher phenolic content, antiradical activity, and volatile content were obtained from clayey and clay-calcareous soils. Furthermore, for Touriga Nacional, parcels altitude seems also to modulate grapes composition. Beyond parcel effect, harvest year conditions also influence grapes composition: 2011 harvest was related with lower phenolic and volatile contents, as well as lower antiradical activity.For grapes collected at technologic maturity, analysis of variance-simultaneous component analysis (ASCA) was applied combining all the parameters under study, in order to assess the influence of harvest and parcel characteristics on each variety oenological potential. The results obtained using this comprehensive approach is closely related with those observed during maturation and revealed that harvest was the main factor that influenced grapes composition (53% to 68% of the total data set variance) followed by parcel characteristics, explaining ca. 15-19% of the total data set variance. The oenological potential of each variety may be different from one parcel to another, i.e., clay-sandy and clay-calcareous related-environments seem to favour Arinto and Bical white grapes composition, but for the red varieties, grapes composition was favoured by clayey and clay-calcareous soils. Besides, also higher altitude seems to favour Touriga Nacional grapes composition. Sauvignon Blanc seems to be a variety well adapted to the different parcel characteristics. In order to go forward in the valuation of these varieties, the aroma properties of 6 monovarietal wines were studied based on an aroma network-approach, linking molecular data related to volatile composition and aroma data about the key odor active molecules. This approach allowed to identify different wine aroma properties and to infer about the consumer’s sensory perception. It was found that aroma properties differ from one wine variety to another: while Arinto and Sauvignon Blanc wine exhibited higher tree fruity, sweety and flowery aromas, related essentially with ester compounds and C13 norisoprenoids, the opposite was obtained for Bical wine, corroborating the aroma sensory perceptions of the trained panel. Sauvignon Blanc also exhibited higher toasted aromas (related with thiols, mainly with 2-methyl-3-furanthiol). Touriga Nacional red wine exhibited higher tree, tropical, and berry fruits notes (sensory described as sweet fruits), toasted and flowery aromas, while these are similar for the other red wines under study. Besides Portuguese Bairrada wines, this aroma network approach is a tool that can be used to explain the aroma properties of wines worldwide. The grape and wine data generated under the present PhD thesis, in the context of Bairrada Appellation, shows the unique character of each variety, and may be used by growers and wine producers as a support for decisionmaking based on objective criteria, increasing the sustainability in this sector. For instance, it is possible to take advantage of the natural resources and produce products with different characteristics obtained from the same variety, minimizing costs during the winemaking process.

Treatment of aqueous effluents contaminated with ionic liquids

Ionic liquids are a class of solvents that, due to their unique properties, have been proposed in the past few years as alternatives to some hazardous volatile organic compounds. They are already used by industry, where it was possible to improve different processes by the incorporation of this kind of non-volatile and often liquid solvents. However, even if ionic liquids cannot contribute to air pollution, due to their negligible vapour pressures, they can be dispersed thorough aquatic streams thus contaminating the environment. Therefore, the main goals of this work are to study the mutual solubilities between water and different ionic liquids in order to infer on their environmental impact, and to propose effective methods to remove and, whenever possible, recover ionic liquids from aqueous media. The liquid-liquid phase behaviour of different ionic liquids and water was evaluated in the temperature range between (288.15 and 318.15) K. For higher melting temperature ionic liquids a narrower temperature range was studied. The gathered data allowed a deep understanding on the structural effects of the ionic liquid, namely the cation core, isomerism, symmetry, cation alkyl chain length and the anion nature through their mutual solubilities (saturation values) with water. The experimental data were also supported by the COnductor-like Screening MOdel for Real Solvents (COSMO-RS), and for some more specific systems, molecular dynamics simulations were also employed for a better comprehension of these systems at a molecular level. On the other hand, in order to remove and recover ionic liquids from aqueous solutions, two different methods were studied: one based on aqueous biphasic systems, that allowed an almost complete recovery of hydrophilic ionic liquids (those completely miscible with water at temperatures close to room temperature) by the addition of strong salting-out agents (Al2(SO4)3 or AlK(SO4)2); and the other based on the adsorption of several ionic liquids onto commercial activated carbon. The first approach, in addition to allowing the removal of ionic liquids from aqueous solutions, also makes possible to recover the ionic liquid and to recycle the remaining solution. In the adsorption process, only the removal of the ionic liquid from aqueous solutions was attempted. Nevertheless, a broad understanding of the structural effects of the ionic liquid on the adsorption process was attained, and a final improvement on the adsorption of hydrophilic ionic liquids by the addition of an inorganic salt (Na2SO4) was also achieved. Yet, the development of a recovery process that allows the reuse of the ionic liquid is still required for the development of sustainable processes.

Seamless integration of heterogeneous networks in multicast environments

Nowadays, communication environments are already characterized by a myriad of competing and complementary technologies that aim to provide an ubiquitous connectivity service. Next Generation Networks need to hide this heterogeneity by providing a new abstraction level, while simultaneously be aware of the underlying technologies to deliver richer service experiences to the end-user. Moreover, the increasing interest for group-based multimedia services followed by their ever growing resource demands and network dynamics, has been boosting the research towards more scalable and exible network control approaches. The work developed in this Thesis enables such abstraction and exploits the prevailing heterogeneity in favor of a context-aware network management and adaptation. In this scope, we introduce a novel hierarchical control framework with self-management capabilities that enables the concept of Abstract Multiparty Trees (AMTs) to ease the control of multiparty content distribution throughout heterogeneous networks. A thorough evaluation of the proposed multiparty transport control framework was performed in the scope of this Thesis, assessing its bene ts in terms of network selection, delivery tree recon guration and resource savings. Moreover, we developed an analytical study to highlight the scalability of the AMT concept as well as its exibility in large scale networks and group sizes. To prove the feasibility and easy deployment characteristic of the proposed control framework, we implemented a proof-of-concept demonstrator that comprehends the main control procedures conceptually introduced. Its outcomes highlight a good performance of the multiparty content distribution tree control, including its local and global recon guration. In order to endow the AMT concept with the ability to guarantee the best service experience by the end-user, we integrate in the control framework two additional QoE enhancement approaches. The rst employs the concept of Network Coding to improve the robustness of the multiparty content delivery, aiming at mitigating the impact of possible packet losses in the end-user service perception. The second approach relies on a machine learning scheme to autonomously determine at each node the expected QoE towards a certain destination. This knowledge is then used by di erent QoE-aware network management schemes that, jointly, maximize the overall users' QoE. The performance and scalability of the control procedures developed, aided by the context and QoE-aware mechanisms, show the advantages of the AMT concept and the proposed hierarchical control strategy for the multiparty content distribution with enhanced service experience. Moreover we also prove the feasibility of the solution in a practical environment, and provide future research directions that bene t the evolved control framework and make it commercially feasible.

Representações de alunos sobre a aprendizagem do espanhol em Portugal

O presente Relatório Final de Estágio tem como principal finalidade descrever as representações que os alunos têm sobre a aprendizagem de ELE. A relevância e o interesse das representações associadas a Espanha, aos espanhóis e aos países de língua oficial espanhola surgem pelo facto de os alunos que aprendem esta língua demonstrarem que as tomam como verdades inquestionáveis. Assim, com o presente trabalho de investigação, de cariz qualitativo, procurou-se, por um lado, identificar os fatores que influenciaram a escolha de ELE, por parte dos alunos e, por outro, descrever a perceção que estes têm sobre a aprendizagem desta língua. Para tal, recolhemos dados provenientes de um inquérito por questionário aplicado a 29 alunos de duas turmas do 10.º ano de escolaridade, num Agrupamento de Escolas do perímetro urbano de Aveiro. Na análise de dados, a técnica priviligiada foi a análise de conteúdo. A análise dos dados, ainda que limitados face ao número de alunos participantes, permitiu-nos concluir que os alunos optam pelo espanhol pela facilidade que julgam estar-lhe inerente, uma vez que esta é uma língua românica tal como o português. Além disso, os alunos inquiridos revelam representações positivas acerca do espanhol, de Espanha, e dos restantes países de língua espanhola e seus falantes.

Contributos para a construção de um perfil de competências do coordenador da educação especial

À medida que a supervisão, associada a lógicas de interação com a atividade docente e com outros intervenientes nos contextos educativos, adquiriu uma dimensão reflexiva e passou a ser entendida como instrumento de transformação do desenvolvimento humano e da qualidade do processo de ensino e aprendizagem na organização escolar inclusiva, tem vindo a conquistar o interesse de numerosos investigadores. Considerando que a intenção de oferecer uma escola de qualidade a todos e a cada um dos alunos (um dos princípios fundamentais da educação inclusiva), não está amplamente atingido, impõe-se uma nova atitude pessoal e institucional: um entendimento sistémico (envolvendo profissionais, alunos, pais e comunidade) sobre as respostas a oferecer aos alunos, capaz de atender às necessidades e especificidades de cada um, otimizando as suas oportunidades de aprendizagem e desenvolvimento. Na verdade, a intervenção na complexidade das diferentes situações-problema emergentes numa organização escola que se pretende inclusiva pode ser altamente potenciada se existir supervisão dos processos educacionais em curso. A especificidade do sistema de Educação Especial preconiza uma estrutura de coordenação e supervisão; uma estrutura capaz de viabilizar recursos e gerar dinâmicas de mediação à intervenção, bem como de acionar mecanismos de avaliação de processos e produtos, tornando-os consequentes ao nível das práticas e objetivando a aproximação a níveis superiores de funcionamento. Tendo como principal objetivo construir conhecimento sobre o perfil de competências profissionais do Coordenador da Educação Especial, com particular relevo na dimensão supervisiva inerente à respetiva ação, o estudo que se apresenta baseou-se numa abordagem de natureza mista para recolha e tratamento de dados de tipo quantitativo e qualitativo. Numa primeira fase, incluiu a aplicação dum inquérito por questionário a três grupos de informantes-chave: 105 professores de Educação Especial, 47 coordenadores da Educação Especial e 37 diretores de agrupamentos de escolas/escolas não agrupadas, do ensino público, da área de influência da Direção de Serviços da Região Centro, Direção-Geral dos Estabelecimentos Escolares. A segunda fase, em que se buscou vislumbrar insights passíveis de clarificar e aprofundar os dados recolhidos através dos inquéritos por questionário, compreendeu a realização de entrevistas a 10 especialistas em Educação Especial e/ou em Supervisão. Os dados apontam para um enquadramento organizacional /supervisivo em Educação Especial dissemelhante, podendo, todavia, identificar-se em comum, uma satisfatória ação liderante do Coordenador da Educação Especial, baseada em atividades de diálogo e reflexão, e respeitando princípios de colaboração e solidariedade. Há, no entanto, indicadores de que a prática deste coordenador se concentra bastante na gestão burocrática e administrativa do departamento/equipa, podendo isto explicar-se pelo facto de o Coordenador da Educação Especial servir mais de intermediário do que de interveniente entre órgãos de direção e gestão, nomeadamente, entre o diretor e o conselho pedagógico, e os docentes/profissionais do departamento/equipa. Os dados evidenciam também, a falta de formação dos coordenadores da Educação Especial em supervisão e salientam a importância do fator tempo para o eficaz exercício desse cargo, de modo a promover interações ricas e estimulantes, centradas nas reflexões sobre as práticas inclusivas. Podendo este coordenador contribuir de forma significativa para a dinamização e estímulo dos profissionais do agrupamento/escola, apoiando-os nos seus esforços e iniciativas para uma organização mais inclusiva, identificam-se alguns aspetos considerados determinantes no seu perfil de competências profissionais: experiência, conhecimentos, capacidades, valores e particularidades da personalidade.

Participação parental : papel da web social numa comunidade educativa com surdos

A inclusão de crianças com surdez pode ser potenciada pelo recurso às ferramentas da web social, destacando-se, neste processo, a importância da construção de relações de colaboração entre toda a comunidade educativa, sendo fundamental valorizar o papel das famílias como potenciadoras de aprendizagem nos diferentes contextos para além da escola. Com o estudo apresentado na presente tese pretende-se compreender de que forma a web social é facilitadora do desenvolvimento de comunidades de partilha que potenciem a aprendizagem de novas competências nos pais, nos alunos e nos profissionais envolvidos. Através de uma metodologia de investigação-ação, ao longo de dois ciclos de investigação, foram analisadas as dinâmicas evolutivas de uma comunidade online desenvolvida numa Escola de Referência para a Educação Bilingue de Alunos Surdos e identificados fatores de mudança e melhoria. Houve evidências de melhoria das competências de literacia digital dos vários grupos de participantes e da mais valia da utilização da comunidade online para a comunicação entre pais e profissionais e entre pais e filhos, gerando um maior suporte à aprendizagem das crianças com surdez. Os resultados indicaram haver ainda a necessidade de promover uma maior formação para profissionais e famílias sobre a implementação de dinâmicas de participação parental e sobre a utilização das ferramentas da web social para a personalização de atividades para as crianças com surdez e para a maior comunicação entre casa e escola. A realização deste estudo contribuiu para identificar dinâmicas promotoras da participação parental, alertando para a necessidade de incluir as famílias como parceiros ativos, adequando e individualizando as práticas pedagógicas, onde as próprias crianças têm um papel essencial na aproximação família-escola.

Padrões territoriais das dificuldades manifestadas pela população com 65 ou mais anos

Objetivos: Numa sociedade caracterizada pelo envelhecimento populacional é de suma importância a identificação de padrões territoriais que permitam o desenho de políticas de bem-estar mais adequadas para cada território. Para tal, é necessário analisar a heterogeneidade da perceção das dificuldades nas diversas regiões. Este estudo pretende analisar as dificuldades das pessoas com 65 ou mais anos com vista a encontrar algumas diferenças territoriais com base no grupo etário, no tipo e grau de dificuldade, nos rendimentos e nas habilitações. Metodologia: Trata-se de um estudo exploratório que analisa as dificuldades percecionadas pelas pessoas com 65 ou mais anos, tendo por base os dados disponibilizados pelo INE sobre o recenseamento populacional de 2011. Recorre-se à análise multivariada (análise fatorial de componentes principais e análise de clusters) e à análise bivariada de forma a obter os resultados da investigação. Resultados: Os principais resultados apontam para: i) existência de diferenças quanto à distribuição no território da perceção das dificuldades; ii) a perceção das dificuldades, da incapacidade e da dimensão das dificuldades por parte do grupo etário dos 65 ou mais anos segue um padrão territorial distinto da população em geral; iii) a perceção das dificuldades e a perceção da incapacidade no grupo etário dos 65 ou mais anos apresentam uma mancha no território diferente do padrão do envelhecimento; iv) a incapacidade auditiva e a incapacidade visual embora com um padrão territorial diferente, agregam no mesmo fator a população geral e o grupo etário dos 65 ou mais anos; v) do ponto de vista territorial é possível distinguir cinco clusters quanto à perceção das dificuldades da população portuguesa; vi) os rendimentos e as habilitações contribuem para a diferenciação dos clusters identificados. Discussão: Os resultados apresentados apoiam a necessidade de reflexão e de pesquisa no âmbito do mapeamento das dificuldades, na medida em que são um importante mecanismo de conhecimento da realidade intra-regional, permitindo a tomada de decisão.

A criança como actor social: um estudo de caso

Dissertação mest., Ciências da Educação, Universidade do Algarve, 2006

O sucesso/insucesso escolar na transição do 2º para o 3º Ciclo do Ensino Básico

Dissertação de mest., Psicologia da Educação - Necessidades Educativas Especiais, Faculdade de Ciências Humanas e Sociais, Universidade do Algarve, 2007

Vivências masculinas na transição para a parentalidade

Dissertação de Mestrado, Psicologia, Especialização em Psicologia da Saúde, Faculdade de Ciências Humanas e Sociais, Universidade do Algarve, 2009

Respostas emocionais (stresse, ansiedade e depressão), coping e dor, em estudantes universitários

Dissertação mest., Psicologia, Universidade do Algarve, 2007

Diferenças sexuais no investimento parental e no crescimento das crias no cagarro (Calonectris diomedea borealis)

Dissertação mest., Biologia Marinha, Universidade do Algarve, 2008

Um estudo exploratório sobre a relação existente entre as representações sócio-profissionais e as escolhas educativas dos filhos

Dissertação de Mestrado, Observação e Análise da Relação Educativa, Faculdade de Ciências Humanas e Sociais, Universidade do Algarve, 2006

A palinologia ao acesso de todos?: estudo comparativo de duas técnicas de análise de sedimentos

Dissertação mest., Biologia e Geologia, Universidade do Algarve, 2006