Monitoring morphisms to support sustainable interoperability of enterprise systems

Dissertation to obtain the Master degree in Electrical Engineering and Computer Science

Desenvolvimento e Controlo de um Veículo Autónomo Aéreo Quadrotor

A crescente necessidade de meios de inspecção e recolha de informação de infraestruturas e do meio ambiente natural, origina o recurso a meios tecnológicos cada vez mais evoluídos. Neste contexto, os robôs móveis autónomos aéreos surgem como uma ferramenta importante. Em particular, os veículos aéreos de asa móvel, pela sua manobrabilidade e controlo podem-se utilizar eficazmente em meios complexos como cenários interiores onde o ambiente é parcialmente controlado. A sua utilização em coordenação com outros veículos robóticos móveis e em particular com a crescente autonomia de decisão, permitem uma eficiência elevada, por exemplo, em tarefas de recolha automática de informação, vigilância, apoio a comunicações, etc. A inexistência de um veículo autónomo de asa móvel no cenário multi-robótico desenvolvido pelo Laboratório de Sistemas Autónomos do Instituto Superior de Engenharia do Porto, aliada às suas aplicações referidas, criou a necessidade do desenvolvimento de um veículo desta gama. Identificou-se, pois, o desenvolvimento de um veículo autónomo aéreo do tipo quadrotor com capacidade de vôo base estabilizado como o problema a resolver. Foi efectuado um levantamento de requisitos do sistema, a caracterização de um veículo autónomo aéreo Vertical Take-off and Landing - VTOL, e efectuado um trabalho de pesquisa a fim de possibilitar o conhecimento das técnicas e tecnologias envolvidas. Tendo em vista o objectivo de controlo e estabilização do veículo, foi efectuada a modelização do sistema que serviu não só para a melhor compreensão da sua dinâmica mas também para o desenvolvimento de um simulador que possibilitou a validação de estratégias de controlo e avaliação de comportamentos do veículo para diferentes cenários. A inexistência de controladores de motores brushless adequada (frequência de controlo), originou o desenvolvimento de um controlador dedicado para motores brushless, motores esses utilizados para a propulsão do veículo. Este controlador permite uma taxa de controlo a uma frequência de 20KHz, possui múltiplas interfaces de comunicação (CAN, RS232, Ethernet, SPI e JTAG), é de reduzido peso e dimensões e modular, visto ter sido implementado em dois módulos, i.e., permite a sua utilização com diferentes interfaces de potência. Projectou-se um veículo autónomo aéreo em termos físicos com a definição da sua arquitectura de hardware e software bem como o sistema de controlo de vôo. O sistema de estabilização de vôo compreende o processamento de informação fornecida por um sistema de navegação inercial, um sonar e o envio de referências de velocidade para cada um dos nós de controlo ligados a um barramento CAN instalado no veículo. A implementação do veículo foi alcançada nas suas vertentes mecânica, de hardware e software. O UAV foi equipado com um sistema computacional dotando-o de capacidades para o desempenho de tarefas previamente analisadas. 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.

Scalable Intelligence for Scheduling Systems

A personalização é um aspeto chave de uma interação homem-computador efetiva. Numa era em que existe uma abundância de informação e tantas pessoas a interagir com ela, de muitas maneiras, a capacidade de se ajustar aos seus utilizadores é crucial para qualquer sistema moderno. A criação de sistemas adaptáveis é um domínio bastante complexo que necessita de métodos muito específicos para ter sucesso. No entanto, nos dias de hoje ainda não existe um modelo ou arquitetura padrão para usar nos sistemas adaptativos modernos. A principal motivação desta tese é a proposta de uma arquitetura para modelação do utilizador que seja capaz de incorporar diferentes módulos necessários para criar um sistema com inteligência escalável com técnicas de modelação. Os módulos cooperam de forma a analisar os utilizadores e caracterizar o seu comportamento, usando essa informação para fornecer uma experiência de sistema customizada que irá aumentar não só a usabilidade do sistema mas também a produtividade e conhecimento do utilizador. A arquitetura proposta é constituída por três componentes: uma unidade de informação do utilizador, uma estrutura matemática capaz de classificar os utilizadores e a técnica a usar quando se adapta o conteúdo. A unidade de informação do utilizador é responsável por conhecer os vários tipos de indivíduos que podem usar o sistema, por capturar cada detalhe de interações relevantes entre si e os seus utilizadores e também contém a base de dados que guarda essa informação. A estrutura matemática é o classificador de utilizadores, e tem como tarefa a sua análise e classificação num de três perfis: iniciado, intermédio ou avançado. Tanto as redes de Bayes como as neuronais são utilizadas, e uma explicação de como as preparar e treinar para lidar com a informação do utilizador é apresentada. Com o perfil do utilizador definido torna-se necessária uma técnica para adaptar o conteúdo do sistema. Nesta proposta, uma abordagem de iniciativa mista é apresentada tendo como base a liberdade de tanto o utilizador como o sistema controlarem a comunicação entre si. A arquitetura proposta foi desenvolvida como parte integrante do projeto ADSyS - um sistema de escalonamento dinâmico - utilizado para resolver problemas de escalonamento sujeitos a eventos dinâmicos. Possui uma complexidade elevada mesmo para utilizadores frequentes, daí a necessidade de adaptar o seu conteúdo de forma a aumentar a sua usabilidade. Com o objetivo de avaliar as contribuições deste trabalho, um estudo computacional acerca do reconhecimento dos utilizadores foi desenvolvido, tendo por base duas sessões de avaliação de usabilidade com grupos de utilizadores distintos. Foi possível concluir acerca dos benefícios na utilização de técnicas de modelação do utilizador com a arquitetura proposta.

People and object tracking for video annotation

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

A system’s approach to cache hierarchy-aware decomposition of data-parallel computations

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

2D position system for a mobile robot in unstructured environments

Nowadays, several sensors and mechanisms are available to estimate a mobile robot trajectory and location with respect to its surroundings. Usually absolute positioning mechanisms are the most accurate, but they also are the most expensive ones, and require pre installed equipment in the environment. Therefore, a system capable of measuring its motion and location within the environment (relative positioning) has been a research goal since the beginning of autonomous vehicles. With the increasing of the computational performance, computer vision has become faster and, therefore, became possible to incorporate it in a mobile robot. In visual odometry feature based approaches, the model estimation requires absence of feature association outliers for an accurate motion. Outliers rejection is a delicate process considering there is always a trade-off between speed and reliability of the system. This dissertation proposes an indoor 2D position system using Visual Odometry. The mobile robot has a camera pointed to the ceiling, for image analysis. As requirements, the ceiling and the oor (where the robot moves) must be planes. In the literature, RANSAC is a widely used method for outlier rejection. However, it might be slow in critical circumstances. Therefore, it is proposed a new algorithm that accelerates RANSAC, maintaining its reliability. The algorithm, called FMBF, consists on comparing image texture patterns between pictures, preserving the most similar ones. There are several types of comparisons, with different computational cost and reliability. FMBF manages those comparisons in order to optimize the trade-off between speed and reliability.

Augmenting spaces and creating interactive experiences using video camera networks

This research addresses the problem of creating interactive experiences to encourage people to explore spaces. Besides the obvious spaces to visit, such as museums or art galleries, spaces that people visit can be, for example, a supermarket or a restaurant. As technology evolves, people become more demanding in the way they use it and expect better forms of interaction with the space that surrounds them. Interaction with the space allows information to be transmitted to the visitors in a friendly way, leading visitors to explore it and gain knowledge. Systems to provide better experiences while exploring spaces demand hardware and software that is not in the reach of every space owner either because of the cost or inconvenience of the installation, that can damage artefacts or the space environment. We propose a system adaptable to the spaces, that uses a video camera network and a wi-fi network present at the space (or that can be installed) to provide means to support interactive experiences using the visitor’s mobile device. The system is composed of an infrastructure (called vuSpot), a language grammar used to describe interactions at a space (called XploreDescription), a visual tool used to design interactive experiences (called XploreBuilder) and a tool used to create interactive experiences (called urSpace). By using XploreBuilder, a tool built of top of vuSpot, a user with little or no experience in programming can define a space and design interactive experiences. This tool generates a description of the space and of the interactions at that space (that complies with the XploreDescription grammar). These descriptions can be given to urSpace, another tool built of top of vuSpot, that creates the interactive experience application. With this system we explore new forms of interaction and use mobile devices and pico projectors to deliver additional information to the users leading to the creation of interactive experiences. The several components are presented as well as the results of the respective user tests, which were positive. The design and implementation becomes cheaper, faster, more flexible and, since it does not depend on the knowledge of a programming language, accessible for the general public.

How to improve urban mobility in Lisbon: intermodality and information and ticketing systems

Urban mobility is one of the main challenges facing urban areas due to the growing population and to traffic congestion, resulting in environmental pressures. The pathway to urban sustainable mobility involves strengthening of intermodal mobility. The integrated use of different transport modes is getting more and more important and intermodality has been mentioned as a way for public transport compete with private cars. The aim of the current dissertation is to define a set of strategies to improve urban mobility in Lisbon and by consequence reduce the environmental impacts of transports. In order to do that several intermodal practices over Europe were analysed and the transport systems of Brussels and Lisbon were studied and compared, giving special attention to intermodal systems. In the case study was gathered data from both cities in the field, by using and observing the different transport modes, and two surveys were done to the cities users. As concluded by the study, Brussels and Lisbon present significant differences. In Brussels the measures to promote intermodality are evident, while in Lisbon a lot still needs to be done. It also made clear the necessity for improvements in Lisbon’s public transports to a more intermodal passenger transport system, through integration of different transport modes and better information and ticketing system. Some of the points requiring developments are: interchanges’ waiting areas; integration of bicycle in public transport; information about correspondences with other transport modes; real-time information to passengers pre-trip and on-trip, especially in buses and trams. After the identification of the best practices in Brussels and the weaknesses in Lisbon the possibility of applying some of the practices in Brussels to Lisbon was evaluated. Brussels demonstrated to be a good example of intermodality and for that reason some of the recommendations to improve intermodal mobility in Lisbon can follow the practices in place in Brussels.

Vision-based hand Wheel-chair control

Several studies have shown that people with disabilities benefit substantially from access to a means of independent mobility and assistive technology. Researchers are using technology originally developed for mobile robots to create easier to use wheelchairs. With this kind of technology people with disabilities can gain a degree of independence in performing daily life activities. In this work a computer vision system is presented, able to drive a wheelchair with a minimum number of finger commands. The user hand is detected and segmented with the use of a kinect camera, and fingertips are extracted from depth information, and used as wheelchair commands.

Development of autonomous maintenance in a furniture company

This article presents a work performed in the maintenance department of a furniture company in Portugal, in order to develop and implement autonomous maintenance. The main objective of the project was related to the objective to increase and make effective the autonomous maintenance tasks performed by production operators, and in this way avoiding unplanned downtime due to equipment failures. Although some autonomous maintenance tasks were already carried out within the company, a preliminary study revealed weaknesses in the application of this tool. In the initial phase of this pilot project, the main problems encountered at the level of autonomous maintenance were related to the lack of time to carry out these tasks, showing that the stipulated procedures were far from the real needs of the company. To solve these problems a pilot project was conducted, making several changes in the performance of autonomous maintenance tasks, making them standard and adapted to reality of each production line. There was a general improvement in the factory indicators, and essentially there was a behavioral change, since the operators felt that their opinions were taking into account and began to understand the importance of small tasks performed by them.

Tecnologias da informação e comunicação na formação continuada de professores: estudode caso em escolas do Brasil e Portugal com recursos e aplicação do Google+

Tese de Doutoramento em Ciências da Educação (área de especialização em Tecnologia Educativa)

Da prova: na atuação policial e no âmbito da infração tributária

Relatório de atividade profissional de mestrado em Direito Judiciário

Sistema de visão robótico baseado no sensor kinect para orientação no espaço e contorno de obstáculos

Dissertação de mestrado em Engenharia Eletrónica Industrial e Computadores (área de especialização em Robótica)

BIOMedical search engine framework: lightweight and customized implementation of domain-specific biomedical search engines

The Smart Drug Search is publicly accessible at http://sing.ei.uvigo.es/sds/. The BIOMedical Search Engine Framework is freely available for non-commercial use at https://github.com/agjacome/biomsef

Development of active bio-based multilayer systems: encapsulation of cinnamaldehyde and their physicochemical characterization

[Excerpt] In this work, different multilayer structures, using a polyhydroxybutyrate-co-valerate film with a valerate content of 8% (PHBV8) as support, were developed aiming the development of active bio-based multilayer systems. An interlayer based on zein nanofibers with and without cinnamaldehyde were electrospun in the PHBV8 film and three multilayer systems were developed: 1) without an outer layer; 2) using a PHBV8 film as outer layer; and 3) using an alginate-based film as outer layer. Their physico-chemical properties were evaluated through: water vapour and oxygen permeabilities and colour measurements, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and thermal analyses. Results showed that the presence of different outer layers affected the water vapour permeability and transparency of the multilayer films. (...)