Sistema de controlo de um veículo autónomo terrestre

A crescente necessidade imposta pela gama de aplicações existentes, torna o estudo dos veículos autónomos terrestres um objecto de grande interesse na investigação. A utilização de robots móveis autónomos originou quer um incremento de eficiência e eficácia em inúmeras aplicações como permite a intervenção humana em contextos de elevado risco ou inacessibilidade. Aplicações de monitorização e segurança constituem um foco de utilização deste tipo de sistemas quer pela automatização de procedimentos quer pelos ganhos de eficiência (desde a eficiência de soluções multi-veículo à recolha e detecção de informação). Neste contexto, esta dissertação endereça o problema de concepção, o desenvolvimento e a implementação de um veículo autónomo terrestre, com ênfase na perspectiva de controlo. Este projecto surge pois no âmbito do desenvolvimento de um novo veículo terrestre no Laboratório de Sistemas Autónomos (LSA) do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP). É efectuado um levantamento de requisitos do sistema tendo por base a caracterização de aplicações de monitorização, transporte e vigilância em cenários exteriores pouco estruturados. Um estado da arte em veículos autónomos terrestres é apresentado bem como conceitos e tecnologias relevantes para o controlo deste tipo de sistemas. O problema de controlo de locomoção é abordado tendo em particular atenção o controlo de motores DC brushless. Apresenta-se o projecto do sistema de controlo do veículo, desde o controlo de tracção e direcção, ao sistema computacional de bordo responsável pelo controlo e supervisão da missão. A solução adoptada para a implementação mecânica da estrutura do veículo consiste numa plataforma de veículo todo terreno (motociclo 4X4) disponível comercialmente. O projecto e implementação do sistema de controlo de direcção para o mesmo é apresentado quer sob o ponto de vista da solução electromecânica, quer pelo subsistema de hardware de controlo embebido e respectivo software. Tendo em vista o controlo de tracção são apresentadas duas soluções. Uma passando pelo estudo e desenvolvimento de um sistema de raiz capaz de controlar motores BLDC de elevada potência, a segunda passando pela utilização de uma solução através de um controlador externo. A gestão energética do sistema é abordada através do projecto e implementação de um sistema de controlo e distribuição de energia específico. A implementação do veículo foi alcançada nas suas vertentes mecânica, de hardware e software, envolvendo a integração dos subsistemas projectados especialmente bem como a implementação do sistema computacional de bordo. São apresentados resultados de validação do controlo de locomoção básico quer em simulação quer descritos os testes e validações efectuados no veículo real. No presente trabalho, são também tiradas algumas conclusões sobre o desenvolvimento do sistema e sua implementação bem como perspectivada a sua evolução futura no contexto de missões coordenadas de múltiplos veículos robóticos.

Contribuição para o conhecimento sobre o efeito da utilização de material pozolânico no fabrico de betão

O presente trabalho, realizado no âmbito da Tese de Mestrado, tem como principal objectivo estudar as características pozolânicas dos materiais da zona de Arganil para substituição parcial do cimento Portland com o objectivo de intensificar certas qualidades devido à diminuição da porosidade do betão. Estas qualidades são interessantes quando se procura maior durabilidade. Para tal, foram realizados diversos ensaios para a caracterização física, química e mineralógica dos produtos. Os metacaulinos utilizados foram obtidos de amostras de argila submetidas a calcinação (750oC, durante uma hora), processo que permitiu a desidroxilação quase total da matéria-prima, transformando esta numa fase amorfa e irreversível, com propriedades pozolânicas. São apresentados os resultados dos ensaios de caracterização da matéria-prima, das condições de calcinação e do produto resultante da desidroxilação, nomeadamente a determinação da pozolanicidade e superfície específica e das características fundamentais para a aplicabilidade do produto. Descreve ainda o emprego do metacaulino em betões de resistência convencional. Estudou-se a influência do emprego do metacaulino (15% de substituição de cimento, em massa) na resistência à flexão e à compressão (aos 28 dias) em argamassas e o emprego de metacaulino (10%, 15% e 20% de substituição de cimento, em massa) na resistência à compressão (3, 7 e 28 dias) no betão.

Jogos Sérios para Lean Manufacturing: “Jogo: Método 5S”

A crise económica global que se faz sentir leva a que surja uma necessidade de aumentar a competitividade das empresas, através da melhoria de performance dos seus colaboradores. Nesse sentido, Lean Manufacturing é uma área que merece a atenção das empresas e dos seus colaboradores, uma vez que os seus principais objectivos são o aumento da produtividade, a redução dos desperdícios e a optimização dos recursos disponíveis. Uma ferramenta do Lean que merece especial destaque é o Método 5S, que permite aumentar a produtividade através do aumento da organização do posto de trabalho. Uma vez que usar postos de trabalho a mais, de modo a que os colaboradores pratiquem e aprendam a aplicar as regras do 5S, fica dispendioso em tempo de trabalho e custos acrescidos pela paragem da linha produção, surge a necessidade de criação de um Jogo Sério que ajude na aprendizagem destes temas. Um breve estudo do mercado revelou que esta necessidade não está a ser devidamente respondida. Existem algumas entidades que se dedicam ao ensino e partilha deste tipo de conhecimentos, sendo poucas as que têm ferramentas digitais disponíveis. Esta dissertação propõe um Jogo Sério que pretende dar resposta a esta necessidade, permitindo pôr em prática o Método 5S, servindo ainda como ferramenta motivadora, para que o colaborador aprofunde o seu conhecimento na matéria. Esta abordagem prática encoraja o jogador a aprender por tentativa e erro. Informações mostradas ao longo do jogo permitem uma aprendizagem sem haver uma sobrecarga cognitiva. A avaliação do jogo, realizada por um grupo de alunos que frequentam o Mestrado em Engenharia Mecânica, demonstrou que a nossa abordagem é eficiente e resulta na aprendizagem dos conceitos 5S.

Determinação de propriedades mecânicas através de ensaios de provetes miniatura, "Small Punch"

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Avaliação e optimização operacional: estudo do terminal de contentores de Alcântara

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica - Ramo Manutenção e Produção

Avaliação e correlação de parâmetros físicos e mecânicos de um solo residual granítico

Os solos residuais mostram divergências em relação aos solos transportados modelados pelas teorias da Mecânica dos Solos. Estas divergências são em grande parte devido a uma estrutura de cimentação herdada da rocha mãe. Este estudo foi baseado nos resultados obtidos em sondagens mecânicas e ensaios de penetração dinâmica, estática e laboratoriais e consistiu na avaliação e correlação dos parâmetros que determinam o comportamento geomecânico do terreno, como a resistência e a deformabilidade.

Modelos morfológicos tridimensionais por IRM do tracto vocal para as principais vogais do Português Europeu

O entendimento da produção da fala tem sido ampla mente procurado, recorrendo à imagem por ressonância magnética (IRM), mas não é totalmente conhecido, particularmente no que diz respeito aos sons do Português Europeu (PE). O principal objectivo deste estudo foi a caracterização das vogais do PE. Com base na IRM recolheram-se conjuntos de imagens bidimensionais, em cinco posições articulatórias distintas, durante a produção sustentada do som. Após extracção de contornos do tracto vocal procedeu-se à reconstrução tridimensional, constatando-se que a IRM fornece in formação morfológica útil e com considerável precisão acerca da posição e forma dos diferentes articuladores da fala.

Tratamento de superfícies metálicas por nanotecnologia

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica

Conversão de veículos diesel para tração elétrica

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Degradação da madeira por caruncho em edifícios antigos: uma análise experimental

O presente trabalho apresenta um estudo laboratorial que teve como finalidade o reconhecimento de perda de propriedades da madeira de edifícios antigos quando degradada por carunchos. Foi estudada madeira antiga de pinho e de choupo, com idades compreendidas entre 100 e 200 anos. Como abordagem inicial são apresentadas as características da madeira e dos edifícios pombalinos e gaioleiros onde esta era bastante usada, não só como elemento deacabamento, mas principalmente como elemento estrutural. São apresentados os vários fatores que levam à degradação da madeira assim como alguns métodos de avaliação e diagnóstico dos estados de conservação dos elementos de madeira que se encontram nos edifícios. É também desenvolvido um estudo sobre o caruncho grande e caruncho pequeno, seu ciclo de vida e forma como degrada a madeira, servindo de base ao estudo laboratorial. No desenvolvimento foi avaliado o estado de degradação de provetes de madeira antiga com 30 x 30 x 90 mm e de seguida correlacionado com a sua resistência à compressão, o seu módulo de elasticidade e a extensão em fase plástica. Desta forma pretende-se estudar o modo como os diferentes estados de degradação por caruncho influenciam as caraterísticas mecânicas das peças de madeira.

Espetroscopia (1H) por ressonância magnética do disco intervertebral lombar no adulto e sua aplicação na rotina imagiológica

Objetivos – Demonstrar o potencial da espetroscopia (1H) por ressonância magnética na doença degenerativa discal lombar e defender a integração desta técnica na rotina clínico‑imagiológica para a precisa classificação da involução vs degenerescência dos discos L4‑L5 e L5‑S1 em doentes com lombalgia não relacionável com causa mecânica. Material e métodos – O estudo incluiu 102 discos intervertebrais lombares de 123 doentes. Foram estudados 61 discos de L4‑L5, 41 discos de L5‑S1 e 34 discos de D12‑L1. Utilizou‑se um sistema de ressonância magnética de 1,5 T e técnica monovoxel. Obtiveram‑se os rácios [Lac/Nacetyl] e [Nacetyl/(Lac+Lípidos)] e aplicou‑se a ressonância de lípidos para avaliar a bioquímica do disco com o fim de conhecer o estado de involução vs degenerescência que o suscetibilizam para a instabilidade e sobrecarga. Avaliou‑se o comportamento dos rácios e do teor lipídico dos discos L4‑L5‑S1 e as diferenças apresentadas em relação a D12‑L1. Foi também realizada a comparação entre os discos L4‑L5, L5‑S1 e D12‑L1 na ponderação T2 (T2W), segundo a classificação ajustada (1‑4) de Pfirrmann. Resultados – Verificou‑se que os rácios e o valor dos lípidos dos discos L4‑L5‑S1 apresentaram diferenças estatisticamente significativas quando relacionados com os discos D12‑L1. O rácio [Lac/Nacetyl] em L4‑L5‑S1 mostrou‑se aumentado em relação a D12‑L1 (p=0,033 para os discos com grau de involução [1+2] e p=0,004 para os discos com grau [3+4]). Estes resultados sugerem que a involução vs degenerescência dos discos nos graus mais elevados condiciona um decréscimo do pico do Lactato. O rácio [Nacetyl/(Lac+Lip)] discrimina os graus de involução [1+2] do [3+4] no nível L4‑L5, apresentando os valores dos rácios (média 0,65 e 0,5 respetivamente com p=0,04). O rácio médio de [Nacetyl/(Lac+Lip)] dos discos L4‑L5 foi 1,8 vezes mais elevado do que em D12‑L1. O espetro lipídico em L4‑L5‑S1 nos graus mais elevados não mostrou ter uma prevalência constante quanto às frequências de ressonância. Conclusão – A espetroscopia (1H) dos discos intervertebrais poderá ter aplicação na discriminação dos graus de involução vs degenerescência e representar um contributo semiológico importante em suplemento à ponderação T2 convencional. As ressonâncias de lípidos dos discos L4‑L5 e L5‑S1, involuídos ou degenerados, devem ser avaliadas em relação a D12‑L1, utilizando este valor como referência, pois este último é o nível considerado estável e com baixa probabilidade de degenerescência.

Implementação do TFM na Sakthi Portugal com recurso à metodologia Kaizen

No âmbito da unidade curricular Dissertação/Projeto/Estágio do 2ºano do Mestrado em Engenharia mecânica – Ramo Gestão Industrial do Instituto Superior de Engenharia do Porto, o presente trabalho de dissertação foi enquadrado num projeto industrial de melhoria com Instituto Kaizen, empresa de consultoria operacional. O projeto foi desenvolvido numa empresa de produção de componentes em ferro nodular destinados à indústria automóvel do mercado europeu, a Sakthi Portugal,SA. A realização deste projeto teve como objetivo a implementação do sistema de planeamento em Pull (produção puxada) na logística interna da Sakthi Portugal,SA recorrendo à metodologia Kaizen. Esta metodologia consiste na aplicação de ferramentas de TFM - Total Flow Management, integradas no Kaizen Management System. Neste projeto recorreu-se especialmente a um dos pilares que o constituem, o pilar do “Fluxo da Logística Interna”. Neste pilar encontram-se as várias metodologias utilizadas na otimização do fluxo de material e informação na logística interna. Estas metodologias foram aplicadas, com o objetivo do sistema produtivo operar de acordo com a necessidade do cliente, obtendo deste modo a minimização dos custo e o aumento da produtividade e qualidade. Em resultado da aplicação da metodologia seguida, foi possível atingir-se os objetivos definidos inicialmente e em alguns casos foi possível superar esses objetivos. Em função da abordagem integrada que foi seguida, conseguiu-se uma diminuição do “lead time” do processo de fabrico, redução dos produtos em curso de fabrico, libertação de espaço e redução de inventários. Estas melhorias resultaram numa movimentação interna na fábrica mais facilitada e num aumento global da produtividade. Como consequência positiva dos efeitos deste trabalho, pode-se apontar o facto de que a Sakthi Portugal SA aumentou a sua competitividade por tornar-se numa empresa mais dinâmica, mais adaptada ao mercado e com níveis de satisfação do cliente muito superiores.

Ensaio sobre um sistema de um painel de uma divisória pré-fabricada

O setor da construção civil em Portugal sofre atualmente uma crise, como consequência da crise instalada no país. Além disso, a construção tradicional devido à sua rigidez espacial contribuiu para que os edifícios não se pudessem adaptar de uma forma simples, rápida e económica. Para contrabalançar esses factos a industrialização deverá ser encarada como uma das áreas com maior potencial de crescimento no futuro. A possibilidade de conceber um sistema que se adapta às constantes mudanças das necessidades humanas torna-se um dos grandes desafios da indústria da construção civil onde a pré-fabricação terá um papel fundamental. Neste ensaio estuda-se um sistema de divisórias leves amovíveis pré-fabricadas. No primeiro capítulo deste ensaio é elaborada uma síntese de conceitos que estão relacionados com as divisórias leves pré-fabricadas (industrialização e pré-fabricação), aborda-se a avaliação do sistema previsto ao nível da legislação e os passos a dar para verificação da viabilidade do sistema. No segundo capítulo faz-se uma distinção entre os vários tipos de pré-fabricação, definemse as exigências de desempenho e funcionais do sistema, aborda-se o conceito de coordenação modular e das tolerâncias de construção referindo a sua tremenda importância na pré-fabricação. Na parte final deste capítulo abordam-se exaustivamente as exigências de desempenho das paredes interiores não resistentes. No terceiro capítulo desenvolveu-se o sistema. Descrevem-se todos os componentes do sistema e a justificação da sua utilização. Elaboram-se três pré-avaliações: mecânica, acústica e térmica. Definem-se as ligações a serem utilizadas e pormenorizam-se todos os materiais das ligações. É apresentada uma avaliação económica de custos do sistema. Definem-se os procedimentos de: fabricação, transporte, montagem e desmontagem do sistema. No último capítulo apresentam-se as principais conclusões e os possíveis desenvolvimentos futuros.

Controladores linguísticos Fuzzy

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Análise dos modos de falha e seus efeitos (FMEA) aplicada a um secador industrial

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica