Development of Biomimetic Robots in the EPS Engineering Programme Capstone Project

This paper presents the development of a fish-like robot called Bro-Fish. Bro-Fish aims to be an educational toy dedicated to teaching mechanics, programming and the physics of floating objects to youngsters. The underlying intention is to awaken the interest of children for technology, especially biomimetic (biologically inspired) approaches, in order to promote sustainability and raise the level of ecological awareness. The main focus of this project was to create a robot with carangiform locomotion and controllable swimming, providing the opportunity to customize parts and experiment with the physics of floating objects. Therefore, the locomotion principles of fishes and mechanisms developed in related projects were analysed. Inspired by this background knowledge, a prototype was designed and implemented. The main achievement is the new tail mechanism that propels the robot. The tail resembles the undulation motion of fish bodies and is actuated in an innovative way, triggered by an elegant movement of a rotating helicoidal. First experimental tests revealed the potential of the proposed methodology to effectively generate forward propulsion.

Dynamic Analysis and Pattern Visualization of Forest Fires

This paper analyses forest fires in the perspective of dynamical systems. Forest fires exhibit complex correlations in size, space and time, revealing features often present in complex systems, such as the absence of a characteristic length-scale, or the emergence of long range correlations and persistent memory. This study addresses a public domain forest fires catalogue, containing information of events for Portugal, during the period from 1980 up to 2012. The data is analysed in an annual basis, modelling the occurrences as sequences of Dirac impulses with amplitude proportional to the burnt area. First, we consider mutual information to correlate annual patterns. We use visualization trees, generated by hierarchical clustering algorithms, in order to compare and to extract relationships among the data. Second, we adopt the Multidimensional Scaling (MDS) visualization tool. MDS generates maps where each object corresponds to a point. Objects that are perceived to be similar to each other are placed on the map forming clusters. The results are analysed in order to extract relationships among the data and to identify forest fire patterns.

Kinematic Manipulability of Robotic Systems

Many tasks involving manipulation require cooperation between robots. Meanwhile, it is necessary to determine the adequate values for the robot parameters to obtain a good performence. This paper discusses several aspects related with the manipulability of two co-operative robots when handling objects with different lengths and orientations. In this line of thought, a numerical tool is developed for the calculation and the graphical visualization of the manipulability measure.

Integration of repositories in elearning systems

The wide acceptance of digital repositories today in the eLearning field raises several interoperability issues. In this paper we present the interoperability features of a service oriented repository of learning objects called crimsonHex. These features are compliant with the existing standards and we propose extensions to the IMS interoperability recommendation, adding new functions, formalizing message interchange and providing also a REST interface. To validate the proposed extensions and its implementation in crimsonHex we developed a repository plugin for Moodle 2.0 that is expected to be included in the next release of this popular learning management system.

Ensemble: an innovative approach to practice computer programming

Currently, the teaching-learning process in domains, such as computer programming, is characterized by an extensive curricula and a high enrolment of students. This poses a great workload for faculty and teaching assistants responsible for the creation, delivery, and assessment of student exercises. The main goal of this chapter is to foster practice-based learning in complex domains. This objective is attained with an e-learning framework—called Ensemble—as a conceptual tool to organize and facilitate technical interoperability among services. The Ensemble framework is used on a specific domain: computer programming. Content issues are tacked with a standard format to describe programming exercises as learning objects. Communication is achieved with the extension of existing specifications for the interoperation with several systems typically found in an e-learning environment. In order to evaluate the acceptability of the proposed solution, an Ensemble instance was validated on a classroom experiment with encouraging results.

Design a computer programming learning environment for Massive Open Online Courses

Teaching and learning computer programming is as challenging as difficult. Assessing the work of students and providing individualised feedback to all is time-consuming and error prone for teachers and frequently involves a time delay. The existent tools and specifications prove to be insufficient in complex evaluation domains where there is a greater need to practice. At the same time Massive Open Online Courses (MOOC) are appearing revealing a new way of learning, more dynamic and more accessible. However this new paradigm raises serious questions regarding the monitoring of student progress and its timely feedback. This paper provides a conceptual design model for a computer programming learning environment. This environment uses the portal interface design model gathering information from a network of services such as repositories and program evaluators. The design model includes also the integration with learning management systems, a central piece in the MOOC realm, endowing the model with characteristics such as scalability, collaboration and interoperability. This model is not limited to the domain of computer programming and can be adapted to any complex area that requires systematic evaluation with immediate feedback.

“The past is a foreign country”? Acculturation theory and the anthropology of globalization

Etnográfica, 15 (2): 313-336

Multi-robot cooperative stereo for outdoor scenarios

13th International Conference on Autonomous Robot Systems (Robotica), 2013

Real-Time Visual Ground-Truth System for Indoor Robotic Applications

The robotics community is concerned with the ability to infer and compare the results from researchers in areas such as vision perception and multi-robot cooperative behavior. To accomplish that task, this paper proposes a real-time indoor visual ground truth system capable of providing accuracy with at least more magnitude than the precision of the algorithm to be evaluated. A multi-camera architecture is proposed under the ROS (Robot Operating System) framework to estimate the 3D position of objects and the implementation and results were contextualized to the Robocup Middle Size League scenario.

Aumento da Linguagem: Um estudo de caso

Objetivo: O autismo é uma perturbação global do desenvolvimento infantil que se prolonga por toda a vida e evolui com a idade. Carateriza-se pela presença de um desenvolvimento acentuadamente atípico na interação social e na comunicação, por um repertório de atividades e interesses marcadamente restritos, por dificuldades de flexibilidade de pensamento e de comportamento, que se exibem em comportamentos estereotipados e rígidos, associados a dificuldades na aceitação de alterações de rotinas. Dentro da grande variação possível na severidade do autismo, encontram-se crianças sem linguagem verbal e com dificuldades na comunicação por qualquer outra via, assim como se encontram crianças que apresentam linguagem verbal com um vocabulário restrito, repetitivo e não comunicativo. O objetivo principal deste trabalho é analisar e potenciar o desenvolvimento da linguagem, a aquisição de palavras e frases na criança autista, tendo em vista a generalização dos resultados. Para isso, foi realizado um estudo de caso de uma criança de 4 anos de idade com comportamentos que sugerem uma Perturbação Pervasiva do Desenvolvimento. Utilizou-se o recurso aos instrumentos de observação e entrevistas, procedendo-se à sua análise e ao desenho da intervenção a realizar. Foi implementada a intervenção “Ensinar crianças com autismo a fazer perguntas sobre objetos escondidos” na qual são utilizados brinquedos de interesse para a criança, motivacionais para a concretização do objetivo do estudo.

Amostragem Adaptativa em Redes de Sensores

Uma nova área tecnológica está em crescente desenvolvimento. Esta área, denominada de internet das coisas, surge na necessidade de interligar vários objetos para uma melhoria a nível de serviços ou necessidades por parte dos utilizadores. Esta dissertação concentra-se numa área específica da tecnologia internet das coisas que é a sensorização. Esta rede de sensorização é implementada pelo projeto europeu denominado de Future Cities [1] onde se cria uma infraestrutura de investigação e validação de projetos e serviços inteligentes na cidade do Porto. O trabalho realizado nesta dissertação insere-se numa das plataformas existentes nessa rede de sensorização: a plataforma de sensores ambientais intitulada de UrbanSense. Estes sensores ambientais que estão incorporados em Data Collect Unit (DCU), também denominados por nós, medem variáveis ambientais tais como a temperatura, humidade, ozono e monóxido de carbono. No entanto, os nós têm recursos limitados em termos de energia, processamento e memória. Apesar das grandes evoluções a nível de armazenamento e de processamento, a nível energético, nomeadamente nas baterias, não existe ainda uma evolução tão notável, limitando a sua operacionalidade [2]. Esta tese foca-se, essencialmente, na melhoria do desempenho energético da rede de sensores UrbanSense. A principal contribuição é uma adaptação do protocolo de redes Ad Hoc OLSR (Optimized Link State Routing Protocol) para ser usado por nós alimentados a energia renovável, de forma a aumentar a vida útil dos nós da rede de sensorização. Com esta contribuição é possível obter um maior número de dados durante períodos de tempo mais longos, aproximadamente 10 horas relativamente às 7 horas anteriores, resultando numa maior recolha e envio dos mesmos com uma taxa superior, cerca de 500 KB/s. Existindo deste modo uma aproximação analítica dos vários parâmetros existentes na rede de sensorização. Contudo, o aumento do tempo de vida útil dos nós sensores com recurso à energia renovável, nomeadamente, energia solar, incrementa o seu peso e tamanho que limita a sua mobilidade. Com o referido acréscimo a determinar e a limitar a sua mobilidade exigindo, por isso, um planeamento prévio da sua localização. Numa primeira fase do trabalho analisou-se o consumo da DCU, visto serem estes a base na infraestrutura e comunicando entre si por WiFi ou 3G. Após uma análise dos protocolos de routing com iv suporte para parametrização energética, a escolha recaiu sobre o protocolo OLSR devido à maturidade e compatibilidade com o sistema atual da DCU, pois apesar de existirem outros protocolos, a implementação dos mesmos, não se encontram disponível como software aberto. Para a validação do trabalho realizado na presente dissertação, é realizado um ensaio prévio sem a energia renovável, para permitir caracterização de limitações do sistema. Com este ensaio, tornou-se possível verificar a compatibilidade entre os vários materiais e ajustamento de estratégias. Num segundo teste de validação é concretizado um ensaio real do sistema com 4 nós a comunicar, usando o protocolo com eficiência energética. O protocolo é avaliado em termos de aumento do tempo de vida útil do nó e da taxa de transferência. O desenvolvimento da análise e da adaptação do protocolo de rede Ad Hoc oferece uma maior longevidade em termos de tempo de vida útil, comparando ao que existe durante o processamento de envio de dados. Apesar do tempo de longevidade ser inferior, quando o parâmetro energético se encontra por omissão com o fator 3, a realização da adaptação do sistema conforme a energia, oferece uma taxa de transferência maior num período mais longo. Este é um fator favorável para a abertura de novos serviços de envio de dados em tempo real ou envio de ficheiros com um tamanho mais elevado.

Bridging present and future of brain-computer interfaces: an assessment of impacts

Based on the report for the “Project III” unit of the PhD programme on Technology Assessment under the supervision of Prof. António B. Moniz. This report was discussed also at the 2nd Winter School on Technology Assessment held at Universidade Nova de Lisboa, Caparica Campus, Portugal on December 2011.

OCCUPATIONAL EXPOSURES TO BODY FLUIDS AND BEHAVIORS REGARDING THEIR PREVENTION AND POST-EXPOSURE AMONG MEDICAL AND NURSING STUDENTS AT A BRAZILIAN PUBLIC UNIVERSITY

A cross-sectional study was conducted to assess the frequencies and characteristics of occupational exposures among medical and nursing students at a Brazilian public university, in addition to their prevention and post-exposure behavior. During the second semester of 2010, a self-administered semi-structured questionnaire was completed by 253/320 (79.1%) medical students of the clinical course and 149/200 (74.5%) nursing students who were already performing practical activities. Among medical students, 53 (20.9%) suffered 73 injuries, which mainly occurred while performing extra-curricular activities (32.9%), with cutting and piercing objects (56.2%), in the emergency room (39.7%), and as a result of lack of technical preparation or distraction (54.8%). Among nursing students, 27 (18.1%) suffered 37 injuries, which mainly occurred with hollow needles (67.6%) in the operating room or wards (72.2%), and as a result of lack of technical preparation or distraction (62.1%). Among medical and nursing students, respectively, 96.4% and 48% were dissatisfied with the instructions on previously received exposure prevention; 48% and 18% did not always use personal protective equipment; 67.6% and 16.8% recapped used needles; 49.3% and 35.1% did not bother to find out the source patient's serological results post-exposure; and 1.4% and 18.9% officially reported injuries. In conclusion, this study found high frequencies of exposures among the assessed students, inadequate practices in prevention and post-exposure, and, consequently, the need for training in “standard precautions” to prevent such exposures.

A qualitive reasoning approach for improving query results for sketch based queries by topological analysis of spatial aggregation

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Mobile persuasive interfaces for public ambient displays

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática