Towards Human-like Bimanual Movements in Anthropomorphic Robots: A Nonlinear Optimization Approach

Previously we have presented a model for generating human-like arm and hand movements on an unimanual anthropomorphic robot involved in human-robot collaboration tasks. The present paper aims to extend our model in order to address the generation of human-like bimanual movement sequences which are challenged by scenarios cluttered with obstacles. Movement planning involves large scale nonlinear constrained optimization problems which are solved using the IPOPT solver. Simulation studies show that the model generates feasible and realistic hand trajectories for action sequences involving the two hands. The computational costs involved in the planning allow for real-time human robot-interaction. A qualitative analysis reveals that the movements of the robot exhibit basic characteristics of human movements.

Gestão de Componentes em Dinâmico

A crescente evolução das tecnologias de informação e comunicação, aliadas ao desenvolvimento industrial, proporcionou um aumento de competitividade entre as indústrias, originando uma subida do nível da relação qualidade preço. Esta premissa causou uma maior preocupação com a procura contínua pela melhoria dos processos, de forma a aumentar as actividades de valor acrescentado, eliminando todo o tipo de desperdícios. Nesta conjuntura, a Grohe Portugal Componentes Sanitários, Lda propôs uma melhoria no âmbito da gestão de stocks de componentes existentes em dinâmico. Esta acção de melhoria passa pela definição e implementação de um método de gestão destes componentes, acompanhado por um conjunto de regras de identificação de actividades e respectivos intervenientes, por forma a optimizar os meios existentes e evitar a ocorrência de falhas de componentes nas linhas. Trata-se de um método baseado no cálculo das necessidades das linhas, que através da procura média semanal e constituição dos produtos finais define um nível de prioridade entre os componentes, identificando quais os mais requisitados pelas linhas e possibilitando a gestão do dinâmico. Na contínua tentativa de combater possíveis falhas, desenvolveu-se um sistema de gestão do tipo Kanban com a capacidade de gerir o produto semi-acabado para consumo interno. Foram, ainda, criadas melhorias que permitem um acréscimo de eficiência na gestão dos componentes em estante dinâmica, diminuindo o capital imobilizado investido em stocks, levando a um rearranjo de layouts, proporcionando melhores condições de trabalho e optimizando percursos e recursos. Descreve-se detalhadamente o processo de (i) actualização, definição e implementação do método de gestão de componentes em dinâmico, acompanhado pelo respectivo conjunto de regras, (ii) a implementação de um sistema do tipo Kanban orientado às reais preocupações da empresa, (iii) a redefinição de layouts em conformidade com a actualização dos dinâmicos e (iv) a identificação e execução de um conjunto de melhorias. Todas estas actividades acompanhadas pelo impacto financeiro na organização. Por fim, efectua-se o balanço deste projecto e sugerem-se oportunidades de melhoria.

A filter algorithm: comparison with NLP solvers

The purpose of this work is to present an algorithm to solve nonlinear constrained optimization problems, using the filter method with the inexact restoration (IR) approach. In the IR approach two independent phases are performed in each iteration—the feasibility and the optimality phases. The first one directs the iterative process into the feasible region, i.e. finds one point with less constraints violation. The optimality phase starts from this point and its goal is to optimize the objective function into the satisfied constraints space. To evaluate the solution approximations in each iteration a scheme based on the filter method is used in both phases of the algorithm. This method replaces the merit functions that are based on penalty schemes, avoiding the related difficulties such as the penalty parameter estimation and the non-differentiability of some of them. The filter method is implemented in the context of the line search globalization technique. A set of more than two hundred AMPL test problems is solved. The algorithm developed is compared with LOQO and NPSOL software packages.

A filter inexact-restoration method for nonlinear programming

A new iterative algorithm based on the inexact-restoration (IR) approach combined with the filter strategy to solve nonlinear constrained optimization problems is presented. The high level algorithm is suggested by Gonzaga et al. (SIAM J. Optim. 14:646–669, 2003) but not yet implement—the internal algorithms are not proposed. The filter, a new concept introduced by Fletcher and Leyffer (Math. Program. Ser. A 91:239–269, 2002), replaces the merit function avoiding the penalty parameter estimation and the difficulties related to the nondifferentiability. In the IR approach two independent phases are performed in each iteration, the feasibility and the optimality phases. The line search filter is combined with the first one phase to generate a “more feasible” point, and then it is used in the optimality phase to reach an “optimal” point. Numerical experiences with a collection of AMPL problems and a performance comparison with IPOPT are provided.

Gesture based interface for image annotation

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Modelling and optimization of the ion exchange membrane bioreactor for removal of anionic pollutants from drinking water streams

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Química, especialidade de Engenharia Bioquímica

Active search for leprosy cases in Midwestern Brazil: a serological evaluation of asymptomatic household contacts before and after prophylaxis with bacillus Calmette-Guérin

Leprosy is a disease caused by Mycobacterium leprae that carries a high risk of disability, making early diagnosis mandatory. This study aimed to determine the applicability of anti-PGL-1 IgM antibody detection, using the ML FLOW technique, as an assistant tool for the detection of leprosy infection in asymptomatic household contacts (AHHC) of multibacillary leprosy index cases from Midwest Brazil. Serological changes induced by the prophylaxis of these household contacts with Bacillus Calmette-Guérin (BCG) were also verified. A total of 91 AHHC were assessed, among which, 18.68% (n = 17) presented both positive bacilloscopy and positive anti-PGL-1 IgM serology. Positivity concordance between these two laboratorial exams (Kappa Index = 1; p < 0.001) was indicated, however, one case did not demonstrate concordance between the semiquantitative assessment of anti-PGL-1 IgM and the bacilloscopy index (Kappa Index = 0.96; p < 0.001). Among the 17 AHHC with positive bacilloscopy, eight were reassessed after prophylaxis with BCG and two of them presented negative anti-PGL-1 IgM serology, being these patients who had presented a bacilloscopy index of < 2[+] in the initial assessment. This study shows that anti-PGL-1 IgM detection may be used as a tool to determine the bacillary load in AHHC and to detect immune changes related to prophylaxis by nonspecific vaccination.

Host-induced changes in the cell surface N-linked glycoproteins, from Aspergillus fumigatus. Search for specific targets with potential for clinical therapy and/or diagnosis.

This dissertation is presented to obtain a Master degree in Structural and Functional Biochemistry

Protein adducts from the anti-HIV drug abacavir – possible biomarkers of drug toxicity

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina

Valorização da Borra de Café: Otimização da Produção de Biodiesel por Catálise Enzimática

O decréscimo das reservas de petróleo e as consequências ambientais resultantes do recurso a combustíveis fósseis nos motores a diesel têm levado à procura de combustíveis alternativos. Esta pesquisa alicerçada nas fontes de energia renovável tornou-se essencial, face à crescente procura de energia e ao limitado fornecimento de combustíveis fósseis . Resíduos de óleo de cozinha, gordura animal, entre outros resíduos de origem biológica, tais como a borra de café, são exemplos de matérias-primas para a produção de biodiesel. A sua valorização tem interesse quer pela perspetiva ambiental, quer pela económica, pois aumenta não só a flexibilidade e diversificação das matérias-primas, mas também contribui para uma estabilidade de custos e alteração nas políticas agrícolas e de uso do solo. É neste contexto que se enquadra o biodiesel e a borra de café, pretendendo-se aqui efetuar o estudo da produção, à escala laboratorial, de biodiesel a partir da borra de café, por transesterificação enzimática, visando a procura das melhores condições reacionais. Iniciando-se com a caracterização da borra de café, foram avaliados antes e após a extração do óleo da borra de café, diversos parâmetros, de entre os quais se destacam: o teor de humidade (16,97% e 6,79%), teor de cinzas (1,91 e 1,57%), teor de azoto (1,71 e 2,30%), teor de proteínas (10,7 e 14,4%), teor de carbono (70,2 e 71,7%), teor de celulose bruta (14,77 e 18,48%), teor de lenhina (31,03% e 30,97%) e poder calorifico superior (19,5 MJ/kg e 19,9 MJ/kg). Sumariamente, constatou-se que os valores da maioria dos parâmetros não difere substancialmente dos valores encontrados na literatura, tendo sido evidenciado o potencial da utilização desta biomassa, como fonte calorifica para queima e geração de energia. Sendo a caracterização do óleo extraído da borra de café um dos objetivos antecedentes à produção do biodiesel, pretendeu-se avaliar os diferentes parâmetros mais significativos. No que diz respeito à caracterização do óleo extraído, distingue-se a sua viscosidade cinemática (38,04 mm2/s), densidade 0,9032 g/cm3, poder calorífico de 37,9 kcal/kg, índice de iodo igual a 63,0 gI2/ 100 g óleo, o teor de água do óleo foi de 0,15 %, o índice de acidez igual a 44,8 mg KOH/g óleo, ponto de inflamação superior a 120 ºC e teor em ácidos gordos de 82,8%. Inicialmente foram efetuados ensaios preliminares, a fim de selecionar a lipase (Lipase RMIM, TL 100L e CALB L) e álcool (metanol ou etanol puros) mais adequados à produção de biodiesel, pelo que o rendimento de 83,5% foi obtido através da transesterificação mediada pela lipase RMIM, utilizando como álcool o etanol. Sendo outro dos objetivos a otimização do processo de transesterificação enzimática, através de um desenho composto central a três variáveis (razão molar etanol: óleo, concentração de enzima e temperatura), recorrendo ao software JMP 8.0, determinou-se como melhores condições, uma razão molar etanol: óleo 5:1, adição de 4,5% (m/m) de enzima e uma temperatura de 45 ºC, que conduziram a um rendimento experimental equivalente a 96,7 % e teor de ésteres 87,6%. Nestas condições, o rendimento teórico foi de 99,98%. Procurou-se ainda estudar o efeito da adição de água ao etanol, isto é, o efeito da variação da concentração do etanol pela adição de água, para teores de etanol de 92%, 85% e 75%. Verificou-se que até 92% decorreu um aumento da transesterificação (97,2%) para um teor de ésteres de (92,2%), pelo que para teores superiores de água adicionada (75% e 85%) ocorreu um decréscimo no teor final em ésteres (77,2% e 89,9%) e no rendimento da reação (84,3% e 91,9%). Isto indica a ocorrência da reação de hidrólise em maior extensão, que leva ao desvio do equilíbrio no sentido contrário à reação de formação dos produtos, isto é, dos ésteres. Finalmente, relativamente aos custos associados ao processo de produção de biodiesel, foram estimados para o conjunto de 27 ensaios realizados neste trabalho, e que corresponderam a 767,4 g de biodiesel produzido, sendo o custo dos reagentes superior ao custo energético, de 156,16 € e 126,02 €, respetivamente. Naturalmente que não esperamos que, a nível industrial os custos sejam desta ordem de grandeza, tanto mais que há economia de escala e que as enzimas utilizadas no processo deveriam ser reutilizadas diversas vezes.

Heurísticas de pesquisa local para problemas de máquina única

O escalonamento é uma das decisões mais importantes no funcionamento de uma linha de produção. No âmbito desta dissertação foi realizada uma descrição do problema do escalonamento, identificando alguns métodos para a optimização dos problemas de escalonamento. Foi realizado um estudo ao caso do problema de máquina única através do teste de várias instâncias com o objectivo de minimizar o atraso pesado, aplicando uma Meta-Heurística baseada na Pesquisa Local e dois algoritmos baseados no SB. Os resultados obtidos reflectem que os algoritmos baseados no SB apresentaram resultados mais próximos do óptimo, em relação ao algoritmo baseado na PL. Os resultados obtidos permitem sustentar a hipótese de não existirem algoritmos específicos para os problemas de escalonamento. A melhor forma de encontrar uma solução de boa qualidade em tempo útil é experimentar diferentes algoritmos e comparar o desempenho das soluções obtidas.

Optimization of fMRI Processing Parameters for Simutaneous Acquisition of EEG/fMRI in Focal Epilepsy

In the context of focal epilepsy, the simultaneous combination of electroencephalography (EEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI) holds a great promise as a technique by which the hemodynamic correlates of interictal spikes detected on scalp EEG can be identified. The fact that traditional EEG recordings have not been able to overcome the difficulty in correlating the ictal clinical symptoms to the onset in particular areas of the lobes, brings the need of mapping with more precision the epileptogenic cortical regions. On the other hand, fMRI suggested localizations more consistent with the ictal clinical manifestations detected. This study was developed in order to improve the knowledge about the way parameters involved in the physical and mathematical data, produced by the EEG/fMRI technique processing, would influence the final results. The evaluation of the accuracy was made by comparing the BOLD results with: the high resolution EEG maps; the malformative lesions detected in the T1 weighted MR images; and the anatomical localizations of the diagnosed symptomatology of each studied patient. The optimization of the set of parameters used, will provide an important contribution to the diagnosis of epileptogenic focuses, in patients included on an epilepsy surgery evaluation program. The results obtained allowed us to conclude that: by associating the BOLD effect with interictal spikes, the epileptogenic areas are mapped to localizations different from those obtained by the EEG maps representing the electrical potential distribution across the scalp (EEG); there is an important and solid bond between the variation of particular parameters (manipulated during the fMRI data processing) and the optimization of the final results, from which smoothing, deleted volumes, HRF (used to convolve with the activation design), and the shape of the Gamma function can be certainly emphasized.

Improving search engines with open Web-based SKOS vocabularies

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Aircraft Engines Maintenance Costs and Reliability: An Appraisal of the Decision Process to Remove an Engine for a Shop Visit Aiming at Minimum Maintenance Unit Cost

Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Estatística e Gestão de Informação.

Portfolio optimization with options

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Masters Degree in Finance from the NOVA – School of Business and Economics