Sistema de medição dos deslocamentos da rótula para disgnóstico

Existem várias patologias associadas à luxação da rótula, causadas pelo seu movimento anormal. Geralmente congénita, esta condição provoca dor, dano à cartilagem, artrite e por vezes necessita de cirurgia. As medições do movimento são feitas com recurso a equipamentos de alto custo, ou através do método clínico, que apenas os médicos mais experientes usam com fiabilidade, sendo sempre subjectivo. Actualmente não existe qualquer sistema comercial para a medição não invasiva de baixo custo dos movimentos da rótula. De modo a responder a esta necessidade, este trabalho tem como objectivo o desenvolvimento de um sistema de baixo custo para medição digital do deslocamento da rótula em diferentes ângulos entre o fémur e a tíbia. Como conceito de partida foi idealizado utilizar um sensor de movimento em seis dimensões, fixo de uma forma não invasiva sobre a rótula. O dispositivo tem como requisitos iniciais ser reutilizável e de baixo custo. Criou-se um Design Brief para identificar o contexto e necessidades específicas para este trabalho e traçar objectivos utilizando metodologias de desenvolvimento de produto. Foram desenvolvidos conceitos para um dispositivo de suporte do sensor de movimento 6D, dos quais alguns foram seleccionados para prototipagem e teste, explorando vários processos de manufactura na perseguição dos objectivos propostos. Foram estabelecidas métricas para monitorização contínua da evolução dos conceitos e selecção do conceito final, que foi sujeito a uma série de testes de validação. A validação do sensor e do dispositivo foi feita com testes de usabilidade, com a aferição por um robot programável e com medições in vivo em 20 joelhos sem patologia. Apesar da alta precisão do sensor, não foi possível obter medições que possam reproduzir com fiabilidade o movimento da rótula nos sujeitos observados. A pele foi o factor que mais influenciou as medições, provocando o deslocamento do dispositivo em relação à rótula e desta forma alterou significativamente os resultados. Assim, recomenda-se a continuação da investigação com o intuito de melhor quantificar o movimento da rótula e fornecer informação para melhorar a fiabilidade da utilização de dispositivos de medição em seis dimensões.

Atividade física habitual de crianças e adolescentes mensurada por pedômetro e sua relação com índices nutricionais

A monitoração dos níveis de prática de atividade física em segmentos da população jovem tem se tornado importante tema de interesse entre especialistas da área. O Objetivo do estudo foi verificar o nível de atividade física de escolares, baseando-se em duas recomendações vigentes, e analisar a existência de associações entre a quantidade de passos/dia e diferentes indicadores de adiposidade corporal. A casuística foi composta por 162 indivíduos de dez a 18 anos (65 do sexo masculino e 97 do sexo feminino). Foram calculados o Índice de Massa Corporal e o percentual de gordura por impedância bioelétrica. O nível de atividade física habitual foi mensurado por meio de pedômetro (New Lifestyles modelo NL-2000) e analisado de acordo com duas recomendações internacionais: Duncan et al. (masculino: 16.000 passos/dia e feminino: 13.000 passos/dia) e Tudor-Locke et al. (masculino: 15.000 passos/dia e feminino: 12.000 passos/dia). O teste t de Student e a ANOVA One-Away (Post Hoc - LSD) compararam os grupos formados. O nível de significância adotado foi de 5% (p£0,05). Dos resultados, apenas 18,5% da amostra cumpriu as recomendações propostas por Duncan e 25,9% cumpriram os pontos de corte propostos por Tudor-Locke et al.. Os adolescentes que não cumpriram as recomendações propostas por Duncan et al., apresentaram valores percentuais de gordura corporal maiores quando comparados aos jovens que cumpriram (p<0,05). Pode-se concluir que uma elevada taxa de jovens não cumpriu as duas recomendações analisadas, bem como, apenas um indicador de adiposidade associou-se com o cumprimento de umas das recomendações.

Atividade física habitual, barreiras para prática de atividade física e indicadores de saúde de pacientes em hemodiálise

Pós-graduação em Ciências da Motricidade - IBRC

Medição de deslocamento através de sensores magnetoresistivos aplicada ao movimento mandibular

Neste trabalho é apresentado um método para medição de deslocamentos sem contato, utilizando sensores magnetoresistivos, os quais são sensibilizados pela variação do campo magnético produzido por um imã permanente em deslocamento no espaço. Os sensores magnetoresistivos possuem, internamente, uma ponte de Wheathestone, onde a resistência varia conforme varia o campo magnético, de modo que o circuito mais indicado para este caso é um amplificador e um filtro para cada sensor. O principal objetivo do trabalho é a obtenção de uma técnica para medir deslocamentos sem contato, e estender os resultados para medida de movimentos mandibulares. A montagem consiste de duas placas de celeron, distantes 30mm uma da outra e unidas por parafusos de polietileno. Em cada uma destas placas foram dispostos quatro sensores, num total de oito, sendo que para cada um deles existe um circuito de amplificação e filtragem do sinal de saída. Sob uma chapa de alumínio foi fixado este equipamento e uma mesa de calibração em 3D, a qual, após a obtenção da matriz de calibração, foi substituída por um emulador de movimento mandibular. Os parâmetros do modelo foram estimados através do método dos mínimos quadrados com auxílio do software Matlab, Release 12. Este software também foi utilizado para o sistema de aquisição de dados durante a realização dos experimentos. A imprecisão dos resultados obtidos na determinação dos deslocamentos, está na ordem de décimos de milímetros. O trabalho apresenta, também, o mapeamento do campo magnético do magneto utilizado nos experimentos através do software FEM2000 – Método de elementos finitos aplicado ao eletromagnetismo.

Interface natural baseado no movimento da cabeça e olhos

Dissertação de Mestrado, Engenharia Elétrica e Eletrónica, Especialização em Sistemas de Energia e Controlo, Instituto Superior de Engenharia, Universidade do Algarve, 2015

Implementation of an intelligent sensor for measurement and prediction of solar radiation and atmospheric temperature

Dissertação de mestrado, Engenharia Electrónica e Telecomunicações, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2011

A forward and backward secure key management in wireless sensor networks for PCS/SCADA

Process Control Systems (PCSs) or Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) systems have recently been added to the already wide collection of wireless sensor networks applications. The PCS/SCADA environment is somewhat more amenable to the use of heavy cryptographic mechanisms such as public key cryptography than other sensor application environments. The sensor nodes in the environment, however, are still open to devastating attacks such as node capture, which makes designing a secure key management challenging. In this paper, a key management scheme is proposed to defeat node capture attack by offering both forward and backward secrecies. Our scheme overcomes the pitfalls which Nilsson et al.'s scheme suffers from, and is not more expensive than their scheme.

Fusion of in-vehicle sensor data to develop Intelligent Driver Training System (IDTS)

The over represented number of novice drivers involved in crashes is alarming. Driver training is one of the interventions aimed at mitigating the number of crashes that involve young drivers. To our knowledge, Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) have never been comprehensively used in designing an intelligent driver training system. Currently, there is a need to develop and evaluate ADAS that could assess driving competencies. The aim is to develop an unsupervised system called Intelligent Driver Training System (IDTS) that analyzes crash risks in a given driving situation. In order to design a comprehensive IDTS, data is collected from the Driver, Vehicle and Environment (DVE), synchronized and analyzed. The first implementation phase of this intelligent driver training system deals with synchronizing multiple variables acquired from DVE. RTMaps is used to collect and synchronize data like GPS, vehicle dynamics and driver head movement. After the data synchronization, maneuvers are segmented out as right turn, left turn and overtake. Each maneuver is composed of several individual tasks that are necessary to be performed in a sequential manner. This paper focuses on turn maneuvers. Some of the tasks required in the analysis of ‘turn’ maneuver are: detect the start and end of the turn, detect the indicator status change, check if the indicator was turned on within a safe distance and check the lane keeping during the turn maneuver. This paper proposes a fusion and analysis of heterogeneous data, mainly involved in driving, to determine the risk factor of particular maneuvers within the drive. It also explains the segmentation and risk analysis of the turn maneuver in a drive.

Towards continuous surveillance of fruit flies using sensor networks and machine vision

In Australia, the Queensland fruit fly (B. tryoni), is the most destructive insect pest of horticulture, attacking nearly all fruit and vegetable crops. This project has researched and prototyped a system for monitoring fruit flies so that authorities can be alerted when a fly enters a crop in a more efficient manner than is currently used. This paper presents the idea of our sensor platform design as well as the fruit fly detection and recognition algorithm by using machine vision techniques. Our experiments showed that the designed trap and sensor platform is capable to capture quality fly images, the invasive flies can be successfully detected and the average precision of the Queensland fruit fly recognition is 80% from our experiment.

Robot navigation in sensor space

This thesis investigates the problem of robot navigation using only landmark bearings. The proposed system allows a robot to move to a ground target location specified by the sensor values observed at this ground target posi- tion. The control actions are computed based on the difference between the current landmark bearings and the target landmark bearings. No Cartesian coordinates with respect to the ground are computed by the control system. The robot navigates using solely information from the bearing sensor space. Most existing robot navigation systems require a ground frame (2D Cartesian coordinate system) in order to navigate from a ground point A to a ground point B. The commonly used sensors such as laser range scanner, sonar, infrared, and vision do not directly provide the 2D ground coordi- nates of the robot. The existing systems use the sensor measurements to localise the robot with respect to a map, a set of 2D coordinates of the objects of interest. It is more natural to navigate between the points in the sensor space corresponding to A and B without requiring the Cartesian map and the localisation process. Research on animals has revealed how insects are able to exploit very limited computational and memory resources to successfully navigate to a desired destination without computing Cartesian positions. For example, a honeybee balances the left and right optical flows to navigate in a nar- row corridor. Unlike many other ants, Cataglyphis bicolor does not secrete pheromone trails in order to find its way home but instead uses the sun as a compass to keep track of its home direction vector. The home vector can be inaccurate, so the ant also uses landmark recognition. More precisely, it takes snapshots and compass headings of some landmarks. To return home, the ant tries to line up the landmarks exactly as they were before it started wandering. This thesis introduces a navigation method based on reflex actions in sensor space. The sensor vector is made of the bearings of some landmarks, and the reflex action is a gradient descent with respect to the distance in sensor space between the current sensor vector and the target sensor vec- tor. Our theoretical analysis shows that except for some fully characterized pathological cases, any point is reachable from any other point by reflex action in the bearing sensor space provided the environment contains three landmarks and is free of obstacles. The trajectories of a robot using reflex navigation, like other image- based visual control strategies, do not correspond necessarily to the shortest paths on the ground, because the sensor error is minimized, not the moving distance on the ground. However, we show that the use of a sequence of waypoints in sensor space can address this problem. In order to identify relevant waypoints, we train a Self Organising Map (SOM) from a set of observations uniformly distributed with respect to the ground. This SOM provides a sense of location to the robot, and allows a form of path planning in sensor space. The navigation proposed system is analysed theoretically, and evaluated both in simulation and with experiments on a real robot.

Multi-sensor tracking using a scalable condensation filter

Surveillance and tracking systems typically use a single colour modality for their input. These systems work well in controlled conditions but often fail with low lighting, shadowing, smoke, dust, unstable backgrounds or when the foreground object is of similar colouring to the background. With advances in technology and manufacturing techniques, sensors that allow us to see into the thermal infrared spectrum are becoming more affordable. By using modalities from both the visible and thermal infrared spectra, we are able to obtain more information from a scene and overcome the problems associated with using visible light only for surveillance and tracking. Thermal images are not affected by lighting or shadowing and are not overtly affected by smoke, dust or unstable backgrounds. We propose and evaluate three approaches for fusing visual and thermal images for person tracking. We also propose a modified condensation filter to track and aid in the fusion of the modalities. We compare the proposed fusion schemes with using the visual and thermal domains on their own, and demonstrate that significant improvements can be achieved by using multiple modalities.