Um novo gerador central de padrões de locomoção para geração de trajectórias em tempo real de robôs quadrúpedes

Neste trabalho estuda-se a geração de trajectórias em tempo real de um robô quadrúpede. As trajectórias podem dividir-se em duas componentes: rítmica e discreta. A componente rítmica das trajectórias é modelada por uma rede de oito osciladores acoplados, com simetria 4 2 Z  Z . Cada oscilador é modelado matematicamente por um sistema de Equações Diferenciais Ordinárias. A referida rede foi proposta por Golubitsky, Stewart, Buono e Collins (1999, 2000), para gerar os passos locomotores de animais quadrúpedes. O trabalho constitui a primeira aplicação desta rede à geração de trajectórias de robôs quadrúpedes. A derivação deste modelo baseia-se na biologia, onde se crê que Geradores Centrais de Padrões de locomoção (CPGs), constituídos por redes neuronais, geram os ritmos associados aos passos locomotores dos animais. O modelo proposto gera soluções periódicas identificadas com os padrões locomotores quadrúpedes, como o andar, o saltar, o galopar, entre outros. A componente discreta das trajectórias dos robôs usa-se para ajustar a parte rítmica das trajectórias. Este tipo de abordagem é útil no controlo da locomoção em terrenos irregulares, em locomoção guiada (por exemplo, mover as pernas enquanto desempenha tarefas discretas para colocar as pernas em localizações específicas) e em percussão. Simulou-se numericamente o modelo de CPG usando o oscilador de Hopf para modelar a parte rítmica do movimento e um modelo inspirado no modelo VITE para modelar a parte discreta do movimento. Variou-se o parâmetro g e mediram-se a amplitude e a frequência das soluções periódicas identificadas com o passo locomotor quadrúpede Trot, para variação deste parâmetro. A parte discreta foi inserida na parte rítmica de duas formas distintas: (a) como um offset, (b) somada às equações que geram a parte rítmica. Os resultados obtidos para o caso (a), revelam que a amplitude e a frequência se mantêm constantes em função de g. Os resultados obtidos para o caso (b) revelam que a amplitude e a frequência aumentam até um determinado valor de g e depois diminuem à medida que o g aumenta, numa curva quase sinusoidal. A variação da amplitude das soluções periódicas traduz-se numa variação directamente proporcional na extensão do movimento do robô. A velocidade da locomoção do robô varia com a frequência das soluções periódicas, que são identificadas com passos locomotores quadrúpedes.

Robôs quadrúpedes: geração de trajectórias em tempo real usando sistemas dinâmicos não-lineares

A geração de trajectórias de robôs em tempo real é uma tarefa muito complexa, não existindo ainda um algoritmo que a permita resolver de forma eficaz. De facto, há controladores eficientes para trajectórias previamente definidas, todavia, a adaptação a variações imprevisíveis, como sendo terrenos irregulares ou obstáculos, constitui ainda um problema em aberto na geração de trajectórias em tempo real de robôs. Neste trabalho apresentam-se modelos de geradores centrais de padrões de locomoção (CPGs), inspirados na biologia, que geram os ritmos locomotores num robô quadrúpede. Os CPGs são modelados matematicamente por sistemas acoplados de células (ou neurónios), sendo a dinâmica de cada célula dada por um sistema de equações diferenciais ordinárias não lineares. Assume-se que as trajectórias dos robôs são constituídas por esta parte rítmica e por uma parte discreta. A parte discreta pode ser embebida na parte rítmica, (a.1) como um offset ou (a.2) adicionada às expressões rítmicas, ou (b) pode ser calculada independentemente e adicionada exactamente antes do envio dos sinais para as articulações do robô. A parte discreta permite inserir no passo locomotor uma perturbação, que poderá estar associada à locomoção em terrenos irregulares ou à existência de obstáculos na trajectória do robô. Para se proceder á análise do sistema com parte discreta, será variado o parâmetro g. O parâmetro g, presente nas equações da parte discreta, representa o offset do sinal após a inclusão da parte discreta. Revê-se a teoria de bifurcação e simetria que permite a classificação das soluções periódicas produzidas pelos modelos de CPGs com passos locomotores quadrúpedes. Nas simulações numéricas, usam-se as equações de Morris-Lecar e o oscilador de Hopf como modelos da dinâmica interna de cada célula para a parte rítmica. A parte discreta é modelada por um sistema inspirado no modelo VITE. Medem-se a amplitude e a frequência de dois passos locomotores para variação do parâmetro g, no intervalo [-5;5]. Consideram-se duas formas distintas de incluir a parte discreta na parte rítmica: (a) como um (a.1) offset ou (a.2) somada nas expressões que modelam a parte rítmica, e (b) somada ao sinal da parte rítmica antes de ser enviado às articulações do robô. No caso (a.1), considerando o oscilador de Hopf como dinâmica interna das células, verifica-se que a amplitude e frequência se mantêm constantes para -50.2. A extensão do movimento varia de forma directamente proporcional à amplitude. No caso das equações de Morris-Lecar, quando a componente discreta é embebida (a.2), a amplitude e a frequência aumentam e depois diminuem para - 0.170.5 Pode concluir-se que: (1) a melhor forma de inserção da parte discreta que menos perturbação insere no robô é a inserção como offset; (2) a inserção da parte discreta parece ser independente do sistema de equações diferenciais ordinárias que modelam a dinâmica interna de cada célula. Como trabalho futuro, é importante prosseguir o estudo das diferentes formas de inserção da parte discreta na parte rítmica do movimento, para que se possa gerar uma locomoção quadrúpede, robusta, flexível, com objectivos, em terrenos irregulares, modelada por correcções discretas aos padrões rítmicos.

À descoberta de padrões : Os bordados de crivo da Dona Salomé Vieira

(...). Os bordados sobre tecidos desfiados são conhecidos desde longa data em quase todos os países da Europa. O trabalho em crivo tem alguma tradição nos Açores. (...). Foi nossa intenção explorar as simetrias de alguns destes trabalhos. Neste contexto, estivemos à conversa com a Dona Salomé Vieira, artesã açoriana e formadora dos bordados de crivo. (...) O que distingue os quatro exemplos analisados até ao momento? No primeiro exemplo (Fig. 4), a configuração da peça é sempre a mesma independentemente do lado da mesa em que nos encontramos. Já em relação aos três últimos exemplos (Fig. 5, Fig. 6 e Fig. 7), isto só acontece para um lado da mesa e o seu oposto. Isto significa que se duas pessoas se posicionarem em lados consecutivos da mesa, de frente para o naperon, vão observar configurações diferentes da peça. Todas as quatro peças apresentadas são exemplos de rosáceas. Mas se analisarmos apenas a uma das quatro faixas laterais do naperon da Fig. 7, passamos a observar um friso, que se caracteriza pela presença de simetrias de translação numa única direção: conseguimos observar um motivo que se repete sucessivamente ao longo de cada faixa, sempre com o mesmo espaçamento entre cópias consecutivas desse motivo. Este friso apresenta também simetrias de reflexão ou de espelho com eixo com direção perpendicular ao friso. Este tipo de simetria é comum em bordados de crivo. (...)

Arte com Matemática : uma análise dos padrões do artesanato faialense

A freguesia da Matriz, da cidade da Horta, assinalou no passado dia 8 de março de 2016 mais um Dia da Freguesia, data que marca também o nascimento de António José de Ávila, mais tarde conhecido por Duque D’Ávila e Bolama. A sessão solene desta celebração decorreu pelas 20h30 na Sociedade Amor da Pátria. Foi proferida a comunicação "Arte com Matemática: Uma análise dos padrões do artesanato faialense", que dediquei à arte de recortar papel da Dona Maria de Lourdes Pereira, às rendas tradicionais da Dona Ana Baptista, aos bordados de palha de trigo sobre tule da Dona Isaura Rodrigues e aos bordados de crivo da Dona Salomé Vieira. (...) Neste artigo, selecionou-se uma peça de cada artesã para estudar as suas simetrias. Os exemplos escolhidos mostram como pode ser rica a análise matemática das diferentes formas de artesanato. Para além de se poderem analisar as peças como um todo, muitas vezes tem interesse explorar diferentes zonas de uma mesma peça. (...)

Gathering for Gardner 12

Entre 30 de março e 3 de abril, decorreu em Atlanta (Geórgia, Estados Unidos da América) o décimo segundo Gathering for Gardner (G4G12). Estes encontros são dedicados ao grande divulgador de Matemática Recreativa, Martin Gardner (21 de outubro de 1914 - 22 de maio de 2010), conhecido pelo seu esforço de décadas em popularizar a Matemática e o jornalismo científico. (...) Com clareza e entusiasmo, Gardner divulgou teoremas e construções matemáticas de alguma complexidade, tornando estes temas apelativos a uma vasta audiência. (...)

À descoberta de padrões : as simetrias dos tapetes decorativos da Procissão do Senhor Santo Cristo dos Milagres

(...) Neste breve artigo, analisamos as simetrias de alguns tapetes decorativos construídos nos últimos anos. Ao olhar com atenção para os tapetes, encontramos com frequência rosáceas – figuras em geral circulares, tipo a rosa dos ventos, que apresentam simetrias de rotação e, em alguns casos, simetrias de reflexão (simetrias de espelho). (...) Se pensarmos na repetição dos motivos ao longo dos tapetes, do ponto de vista matemático, passamos a ter frisos. Existem 7 tipos de frisos, ou seja, 7 maneiras diferentes de repetir um determinado motivo ao longo de uma faixa recorrendo aos diferentes tipos de simetria. Em seguida, caracterizamos as simetrias do tipo de friso mais comum nos tapetes da Procissão do Senhor Santo Cristo (...)

Dialógica, etnografia e educação em saúde

Nos últimos anos, o método etnográfico revelou-se como um adequado instrumento para as intervenções em saúde pública e na educação em saúde. Não obstante, seu uso contradiz determinados modelos de intervenção definidos como monológicos, a exemplo das campanhas de meios de comunicação de massa e as filosofias do "ator racional". Foram analisadas criticamente algumas bases epistemológicas desses modelos, como a unidimensionalidade na análise dos processos de saúde/doença/atendimento, a unidirecionalidade comunicativa e a hierarquia. No seu lugar, propõe-se um modelo dialógico baseado no método etnográfico e organizado a partir dos critérios de multidimensionalidade, bidirecionalidade e simetria. A etnografia permite melhorar a efetividade das intervenções ao fornecer uma base empírica para o desenho dos projetos e ao propiciar a participação social em saúde.

Evolução tectónica mesozóica da bacia lusitaniana

A evolução da Bacia Lusitaniana, localizada na margem ocidental ibérica, está intimamente associada às primeiras fases de abertura do Atlântico Norte. Perdurou desde o Triásico superior até o Cretácico inferior, mais exactamente até o topo do Aptiano inferior, e desenvolveu-se condicionada por estruturas herdadas do soco varisco. É discutido o papel desempenhado pelas falhas que constituem os seus limites, no que respeita a evolução geométrica e cinemática e a organização dos corpos sedimentares. O mesmo é efectuado relativamente a importantes falhas transversais à bacia. É proposto modelo de evolução da bacia ao longo de quatro episódios de rifting que mostram: i) períodos de simetria (organização em horsts e grabens) e assimetria (organização em half graben) na sua evolução geométrica; ii) diacronismo na fracturação; iii) rotação da direcção de extensão principal; iv) enraizamento no soco varisco das principais falhas da bacia (estilo predominantemente thick skinned). A análise e comparação regional, nomeadamente com a bacia do Algarve, de intervalos temporais representados por importantes hiatos à escala da bacia, próximos da renovação dos episódios de rifting, permitiram concluir sobre a ocorrência de inversões tectónicas precoces (Caloviano-Oxfordiano e Titoniano-Berriasiano). A última, no entanto, teve evolução subsequente diferente da primeira: não se verifica renovação da subsidência, que se discute, e relaciona-se com evento magmático. Embora a Bacia Lusitaniana se encontre numa margem de rift que se considera como não-vulcânica, os três ciclosmagmáticos definidos por vários autores, em especial o segundo (apr. 130 a 110 M.a. ?), desempenhou papel fundamental na mobilização dos evaporitos do Hetangiano, que resultou no intervalo principal de diapirismo na Bacia Lusitaniana. É discutida a forma e o momento em que a bacia aborta definitivamente (Aptiano inferior). São estabelecidas comparações com outras bacias da margem ocidental ibérica e da Terra Nova e proposto modelo de oceanização deste troço do Atlântico Norte, em dois momentos, separados por intervalo de cerca de 10 M.a. e em áreas distintas, separadas pela falha da Nazaré. Esta síntese foi elaborada com base: - na informação dada por um conjunto de trabalhos já publicados (1990-2000), - nos trabalhos de campo efectuados nos últimos anos e cujos resultados não foram ainda publicados, - na reunião de informação proveniente da reinterpretação de elementos de cartografia geológica e de geofísica (sísmica e sondagens) e de outros de bibliografia geral sobre o Mesozóico da margem ocidental ibérica.

Reorganização dos Componentes Neuromotores do Tronco e Membro Superior - Importância da Estabilidade Proximal na Mobilidade Distal durante o Movimento de Alcance, após AVE

Introdução: A função do membro superior (MS), é uma componente fundamental para autonomia dos indivíduos, sendo essencial no movimento de alcance. Após acidente vascular encefálico (AVE), os indivíduos apresentam comprometimento deste movimento. Objetivo(s): O presente estudo teve como objetivo descrever a reorganização do controlo postural do tronco durante o movimento de alcance, em indivíduos com alterações neuromotoras decorrentes de um acidente vascular encefálico, face à aplicação de um programa de intervenção baseado nos princípios do Conceito de Bobath. Metodologia: Estudo de série de casos de indivíduos com alterações neuromotoras decorrentes de AVE, os indivíduos foram sujeitos a dois momentos de avaliação distintos o primeiro (M0) prévio ao plano de intervenção e o segundo (M1), após a implementação do plano de intervenção segundo a abordagem baseada nos princípios do Conceito de Bobath que teve a duração de 12 semanas, através do registo observacional, da utilização do Software de Avaliação Postural (SAPO) para analisar o deslocamento anterior do tronco e simetria entre tronco e cintura escapular do lado ipsilesional e contralesional. Avaliou-se também o comprometimento motor do MS através da Reach Performance Test. Resultados:. A análise do SAPO, na posição de sentado observam-se mudanças quer na vista posterior quer nas laterais, indicando uma diminuição deslocamento anterior do tronco entre M0-M1. Foi ainda possível observar que os indivíduos apresentaram uma melhor extensão linear do tronco na posição inicial em M1 comparativamente a M0. Conclusão: Os indivíduos em estudo evidenciaram um menor deslocamento anterior do tronco no movimento de alcance na posição de sentado, após uma intervenção de fisioterapia baseada nos princípios do conceito de Bobath.

Domestic vectors of Chagas' disease in three rural communities of Nicaragua

A triatomine survey was conducted in three rural settlements of Nicaragua (Santa Rosa, Quebrada Honda and Poneloya) where Chagas' disease is endemic, to determine rates of house infestation, evaluate the housing condition and to asess the performance of the María sensor box in detection of domestic vectors. A total of 184 households were selected and vectors were sought by the methods of timed manual capture and by sensor boxes. The sole vectors species found in this study was Triatoma dimidiata. Of the examined bugs 50, 60 and 33%, in the respective communities, were infected with T. cruzi. The rates of house infestation as determined by manual capture and sensor boxes were respectively, 48.3% and 54.2% in Santa Rosa, 29.8% and 51.2% in Quebrada Honda and in Poneloya 3.8 and 5.9% with significant difference between the methods in Quebrada Honda. When compared with the manual capture, the Maria sensor box detected vectors in 71.4% of positive houses in two of the communities but also was able to detect bugs in 39.3% and 41.1% of houses where manual capture had been negative. Housing condition was evaluated according to three structural parameters, in this way, in the first community 79.2% of houses were classified as bad, 20.8% as regular; in the second one 42.5% were bad and 57.5% regular, whereas in the third 62.5% of the houses were regular. Rates of infestation did not differ greatly between the different housing conditions. Our results show that the sensor box is as efficient as manual capture and could be implemented in our country.

Modelação numérica do punçoamento de lajes fungiformes reforçadas com parafusos

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil, Ramo de Estruturas

Caracterização experimental da aerodinâmica interior de um modelo laboratorial de câmara de combustão

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

Estudo dosimétrico para implementação da técnica radioterapêutica volumetric modulated arc therapy (VMAT)

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Rinometria acústica: valores de referência numa população de estudantes universitários

RESUMO: A permeabilidade nasal (nasal patency) é um conceito importante na avaliação da função nasal. Pode ser explicado como uma medida do quanto a cavidade nasal está “aberta” e é determinada por fatores dependentes da sua estrutura anatómica que se relacionam com o fluxo e a resistência nasais e a existência de um fenómeno denominado ciclo nasal. Tradicionalmente, a avaliação da permeabilidade nasal baseia-se em indicadores subjetivos, nomeadamente Escalas Visuais Analógicas ou Scores de Sintomas, embora a sensação subjetiva de obstrução nasal seja difícil de quantificar e frequentemente não se correlacione com métodos mais objetivos de avaliação. A Rinometria Acústica (RA) tem adquirido um papel cada vez mais relevante na avaliação das alterações da permeabilidade nasal, pelo seu carácter não-invasivo, rápido, de fácil execução e por ser bem tolerada pelos pacientes. Contudo, não foram ainda publicados valores de referência para a população normal. Com o presente trabalho pretendeu-se determinar áreas transversais (AT) e volumes (Vol) da cavidade nasal em adultos saudáveis através de RA, em condições basais e após a administração de um fármaco descongestionante tópico nasal, relacionando estes parâmetros com variáveis demográficas e antropométricas. MATERIAL E MÉTODOS: O estudo foi realizado em 32 adultos jovens, de ambos os sexos (18 mulheres e 14 homens), com idade igual ou superior a 18 anos, não fumadores, sem patologias crónicas ou infeção recente das vias aéreas superiores. Para a execução do exame de RA foi utilizado o equipamento SRE2000 com Software RhinoScan Interacoustics, Dinamarca). O rinograma foi analisado em condições basais e após descongestionamento até aos 5 cm de distância da narina, obtendo-se os valores médios entre cavidade nasal direita e esquerda das áreas transversais (AT) dos entalhes registados (AT1 e AT2), a sua localização e volumes nasais a diferentes distâncias (Vol.0-2; Vol.2-5 e Vol.0-5). RESULTADOS: Os indivíduos do género masculino apresentaram valores significativamente superiores aos do género feminino em todos os parâmetros estudados. A administração do fármaco descongestionante tópico nasal provocou um aumento generalizado das AT e volumes nasais, traduzindo uma diminuição da congestão da mucosa nasal, mais acentuada posteriormente ao nível dos cornetos. A comparação entre fossas nasais (direita versus esquerda) após descongestionamento, eliminando o efeito do ciclo nasal, revelou simetria significativa. De uma forma geral, os parâmetros rinométricos estudados revelaram correlação positiva significativa com a altura. CONCLUSÃO: O estudo foi pioneiro para a população portuguesa e representa uma contribuição para a obtenção de valores de referência em adultos jovens. Estudos futuros em amostras de maior dimensão e representatividade são necessários para a obtenção de valores de referência com utilidade clínica e em investigação.--------------ABSTRACT: Nasal patency is an important concept in the evaluation of nasal function. It may be explained as a measure of how open the nasal cavity is, and it depends of anatomical aspects, that relate to nasal airflow, resistance and nasal cycle. Nasal patency evaluation is based in subjective indicators like visual analogical scales or symptom scores, but subjective sensation of nasal obstruction is difficult to quantify and usually doesn’t correlate with more objective methods of evaluation. Acoustic rhinometry has gained an increasingly relevant role in assessing changes in nasal patency, because it is noninvasive, fast and easy to perform and well tolerated by patients However, reference values for the normal population have not yet been published. The aim of the present study was to determine nasal cross-sectional areas and volumes in healthy adults by acoustic rhinometry, before and after administration of a topical nasal decongestant drug, correlating these parameters with demographic and anthropometric variables. MATERIAL E METHODS: The study was performed in 32 young adults (18 females and 14 males), aged 18 years old or more, non-smokers, without chronic diseases or recent airway infection. Acoustic rhinometry evaluation was performed using SRE2000 with RhinoScan software (Interacoustics, Denmark). Nasal cavities were assessed up to 5 cm distance from the nostril, before and after administration of the topical nasal decongestant drug, and mean cross-sectional areas of the notches, their location and mean volumes at different distances from nostril were measured. RESULTS: Males presented significant higher values than females for all rhinometric parameters studied. The decongestant drug, significantly increased all the rhinometric parameters evaluated, in particular those corresponding to the more posterior regions. Comparison between nasal cavities after nasal decongestion showed no significant asymmetry. Globally,a positive correlation was found between rhinometric parameters and height . CONCLUSION: This study was pioneer in the Portuguese population and represents a contribution to acoustic rhinometry reference values in young adults . Further studies, on larger and representative samples, are necessary in order to obtain reference values, useful both to clinical and research applications of this technique.

Reorganização do Controlo Postural do Tronco para o alcance funcional em crianças com Paralisia Cerebral

Introdução: A organização do controlo postural (CP) é essencial para a execução de movimentos funcionais e está frequentemente alterada em crianças com alterações neuromotoras decorrentes da Paralisia Cerebral (PC), nomeadamente ao nível do segmento do tronco, influenciando assim a qualidade do gesto de alcance. Objetivo: Analisar as modificações na organização do CP do tronco, associado ao gesto de alcance, em crianças com PC, após uma intervenção baseada no conceito de Bobath em pediatria Métodos: Foram avaliadas quatro crianças com PC, num momento inicial (M0) e após 4 meses de intervenção (M1), segundo esse conceito. Recorrendo ao Software de Avaliação Postural (SAPo) procedeu-se à avaliação de variáveis relevantes do ponto de vista do CP, nomeadamente, na vista posterior, o alinhamento horizontal da cabeça, dos acrómios e das espinhas ilíacas póstero-superiores (EIPS). Na vista lateral, avaliou-se o alinhamento da cervical, o alinhamento vertical do tronco (desde a vértebra C7 a L1), a amplitude de movimento do ombro, do cotovelo e de deslocamento anterior do tronco e, do alinhamento da pélvis. Recorreu-se ainda à aplicação da Classificação Internacional de Funcionalidade, Incapacidade e Saúde para Crianças e Jovens (CIF-CJ). Resultados: Em M1, verificaram-se alterações sugestivas de uma melhor organização dos mecanismos de CP, tanto na análise quantitativa através do SAPo, como também se verificaram repercussões positivas nos qualificadores da CIF-CJ. Os participantes apresentam uma maior simetria entre os hemitroncos e um melhor alinhamento do tronco, associado a uma menor amplitude de movimento do tronco e maior amplitude ao nível do ombro e cotovelo, sugerindo uma melhoria dos componentes de estabilidade e de orientação durante o gesto de alcance. Conclusão: De uma maneira geral, os resultados obtidos parecem revelar modificações no CP, após uma intervenção individualizada e direcionada para o principal problema, segundo a abordagem do conceito de Bobath em pediatria – TND.