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Submitted by Ana Rebelo (amsr@isep.ipp.pt) on 2020-02-20T11:08:27Z No. of bitstreams: 1 DM_DavidFernandes_2019_MEEC.pdf: 10187499 bytes, checksum: 9002268ed6535ed34ca20c8ac528db9b (MD5) Approved for entry into archive by Ana Rebelo (amsr@isep.ipp.pt) on 2020-02-20T11:08:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DM_DavidFernandes_2019_MEEC.pdf: 10187499 bytes, checksum: 9002268ed6535ed34ca20c8ac528db9b (MD5) Made available in DSpace on 2020-02-20T11:08:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DM_DavidFernandes_2019_MEEC.pdf: 10187499 bytes, checksum: 9002268ed6535ed34ca20c8ac528db9b (MD5) Previous issue date: 2019

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia Actualmente, na sociedade em que vivemos, existe uma crescente necessidade de utilizar robôs autónomos para executar diferentes tarefas sem perturbar o ambiente onde elas são desempenhadas.Existe uma grande variedade de robôs, como robôs guia ou robôs de serviço e segurança, desenvolvidos para ajudar as pessoas a superar as dificuldades sentidas na realização de diferentes tipos de tarefas. Estes robôs estão rapidamente a ganhar um papel importante no nosso dia-a-dia, evoluindo de meros trabalhadores para companheiros.Este projeto visa criar um robô recepcionista-guia, a ser utilizado no Instituto de Sistemas e Robótica da Universidade de Coimbra.De modo a atingir este objectivo, desenvolvemos um sistema que suporta a navegação de um robô em um ambiente conhecido, baseado nos princípios da navegação topológica. Foram desenvolvidas capacidades sensoriais, de modo a assim poder evitar obstáculos que possam aparecer ao longo da trajectória.Para abordar o facto de que a estimativa da posição do robô acumula erros ao longo do tempo, um conjunto de marcadores visuais foi posicionado ao longo das trajectórias para auxiliar na localização do mesmo.Estes marcadores visuais, fornecem meios de posicionamento em relação a um sistema de coordenadas globais, podendo estes ser reconhecidos numa ampla gama de configurações de visualização. Esta é uma abordagem simples, barata, robusta e fácil de implementar para a obtenção de uma localização global.De modo a interagir com o utilizador, foi criada uma interface gráfica, onde o utilizador pode escolher entre visitas pré-palmejadas ou ir diretamente a um determinado local.Foram realizadas experiências num cenário coberto, demonstrando a viabilidade e desempenho do sistema. In our modern society, there is a growing need to use autonomous robots to execute different types of tasks without disturbing the environment where they are introduced.There is a wide variety of robots such as guide robots or service and security robots, that were developed to help people overcome their difficulties while performing a multitude of different tasks.Robots are quickly earning an important role in our daily-life, evolving from laborers to companions. This project aims to create a recepcionist-guide robot to be used in the Institute of Systems and Robotics, University of Coimbra.To accomplish this goal, we have developed a system that supports the navigation of a robot in a known environment, based on the principles of topological navigation. In order to avoid obstacles that may appear along the trajectory, sensorial capabilities were added.To address the fact that the estimation of the position of the robot accumulates error throughout time, a set of visual markers were positioned along the trajectories to aid in localizing the robot. This landmarks provide means for positioning in reference to a global coordinare system over a wide range of viewing configurations. This is a simple, inexpensive, robust, and easy to implement aproach to global localization.To interact with the user a graphical user interface was created were the user can choose from between pre-planned visits or to go to a certain location.We have performed experiments in a indoor scenario, demonstrating the feasibility and performance of the system.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The older population is growing considerably in recent years. It motivates studies on aging to help to understand its mechanisms and effects on mobility and risk of fall in older adults. A fall is considered the sixth more frequent cause of death among older adults. The Timed Up & Go test (TUG) is used to assess the risk of fall. However, TUG considers a condition of gait without any challenge. In this study we investigate whether risk of fall identified by TUG influence performance of gait with obstacles in older adults. Thirty older women were organized in two groups, a group with risk of fall (n=15) and other group without risk of fall (n=15) as determined by TUG. We evaluated the gait kinematics during obstacle crossing considering obstacles of different heights. We observed that although TUG discriminates the older adults regarding risk of fall, foot clearances during obstacle crossing did not differ among the groups. One plausible explanation for these results can be the fact that TUG does not involve obstacle crossing, which is a task with high neuromuscular and cognitive demands to the older adults. It was evident that older adults with or without risk of fall detected by TUG do not differ regarding obstacle crossing. A população idosa vem aumentando consideravelmente nos últimos anos. Frente a isso, ganha importância a busca pela compreensão dos processos decorrentes do envelhecimento que afetam a mobilidade e risco de quedas em idosos. A sexta causa de morte na população idosa é a queda. Como forma de avaliar o risco de quedas é empregado o Timed Up and Go (TUG), um teste funcional que permite classificar idosos quanto ao risco de quedas. No entanto, o TUG considera uma condição de marcha sem desafios. No presente trabalho, buscamos avaliar se risco de quedas, detectado no TUG, influencia a marcha com obstáculos em idosos. Avaliamos 30 idosas separadas em dois grupos, um com risco de quedas (n=15) e outro sem risco de queda (n=15). Avaliamos a cinemática da marcha ao transpor obstáculos de diferentes alturas, pois obstáculos aumentam a dificuldade de marcha em idosos. Observamos que, embora o TUG diferencie os idosos quanto ao risco de queda, a elevação do pé ao passar pelos obstáculos foi similar. Uma das principais razões para esse resultado pode ser o fato do TUG não envolver a transposição de um obstáculo, tarefa que acarreta uma maior demanda neuromuscular e cognitiva ao idoso. Ficou evidente que idosos classificados com ou sem risco de queda pelo TUG não diferem quanto à elevação do pé na passagem por obstáculo.

Considerando que a visão é um dos sistemas sensoriais mais importantes na locomoção pois fornece informação tanto do ambiente quanto da postura e dos movimentos corporais, este estudo analisou os efeitos de um programa de treinamento perceptivo-motor no controle das atividades de locomoção em seis crianças com deficiências da visão. Para tanto, realizou-se a avaliação da locomoção durante a transposição de obstáculos com alturas diferentes, utilizando-se indicadores qualitativos: postura / equilíbrio / direção / velocidade / contato visual com o obstáculo / erro na tarefa, e indicadores cinemáticos, obtidos por meio de filmagem (SVHS) através do sistema Peak Motus (Versão 7.0 – Vicon Peak) para medir: a distância do pé de apoio em relação ao obstáculo / a elevação máxima do joelho / a altura do pé em relação à altura do obstáculo. Os indicadores foram novamente avaliados após a realização do programa de treinamento, fornecendo evidências de sua contribuição positiva tanto na estratégia de aproximação quanto na estratégia de ultrapassagem dos obstáculos. Durante a aproximação, a velocidade da locomoção tornou-se mais constante e as passadas foram realizadas de forma mais retilínea. Durante a ultrapassagem, o número de toques no obstáculo diminuiu. Os resultados auxiliam na reflexão sobre a importância da aprendizagem psicomotora nos programas educacionais, particularmente na Educação Física Especial, como uma forma de contribuir para uma melhor qualidade de vida das crianças com baixa visão. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT Since vision is one of the most important sensory systems called upon for locomotion because it provides information not only about the environment, but also about posture and movement of corporal segments, this study analyzed the effects of a psychomotor training program on the control of locomotion with six children with low vision. Thus, an assessment of locomotion during obstacle avoidance with different obstacle heights was performed based on the qualitative parameters: posture / balance / direction / velocity / visual contact with the obstacle / error on the task, and on kinematics parameters collected via motion analysis system (Peak Motus – 7.0 – Vicon Peak) to assess: the distance of the base foot in relation to obstacle position / the maximum elevation of the knee / the height of the foot in relation to obstacle height. The parameters were again analyzed after the training program, showing evidence of the positive effect of both the strategy of approximation and the strategy of going over the obstacle. On approximation, the walking velocity became more stable and the subjects walked straighter. During obstacle crossing, there was less contact between the foot and the obstacle. These results will help to understand the importance of psychomotor learning in educational programs, especially on adapted physical education, so as to contribute to better quality of life for children with low vision.

Este trabalho tem como objectivo a aplicação da abordagem baseada em atractores de sistemas dinâmicos, usada para o controlo do movimento de um veículo aéreo aerostático semi-autónomo. Foi projectada uma arquitectura de controlo formalizada como um sistema dinâmico não linear. Esta foi inicialmente validada através de simulações computacionais. Numa primeira fase usámos um simulador construído no programa MATLAB e a ferramenta SIMULINK desse programa. Numa fase posterior a simulação foi feita em linguagem C++ e a ferramenta gráfica OpenGL. Desta forma o cálculo do modelo do dirigível passou a ser realizado com recurso ao algoritmo de resolução de equações diferenciais por métodos numéricos, sendo usado o método de quarta ordem de Runge-Kuta. Finalmente fizemos a implementação física da arquitectura de controlo no dirigível adquirido, tendo para isso sido construído um interface entre o computador e o comando dos motores. A informação sensorial provém de uma câmara de vídeo CMOS instalada na gôndola do dirigível. O processamento de imagem dá-nos a direcção, a distância e a diferença de altitude à qual os obstáculos e os alvos estão localizados em relação à direcção frontal do dirigível. Esta informação é usada para gerar a dinâmica comportamental que será a responsável pela actuação dos motores., The goal of this work is the application of the approach based on attractors dynamics to the motion control of a semi-autonomous aerostatic air vehicle. The designed control architecture is fully formalized as a non-linear dynamical system. This was first validated through computational simulations. In order to do so, a simulator built with Matlab Simulink was used. In a latter stage a new simulator was built using C + + and OpenGL. In the second simulator, the Simulink space state model of the airship was replaced by differential equations solved with a fourth order Runge-Kuta method. The last step was the physical implementation of the control architecture on a real airship. To made this possible, an interface was designed and built so we could communicate with the airship thrusters using the computer. Sensory information comes from a CMOS camera in the airship gondola. Image processing gives us direction, distance and the altitude diference at which targets and obstacles lie relatively to the airship’s frontal direction. This information is then used to generate the behavioral dynamics which will be responsible for the actuation of the thrusters., Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - projecto POSI/SRI/38051/2001

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-06-28Bitstream added on 2014-06-13T19:08:25Z : No. of bitstreams: 1 menuchi_mrtp_me_rcla.pdf: 321486 bytes, checksum: eb28a1ece2b065e6d1f1861d4c4f8762 (MD5) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Durante a locomoção, ocorre um padrão de movimento visual referido como um campo de fluxo óptico. Para explorar como os ajustamentos locomotores são influenciados por este padrão, um paradigma experimental foi desenvolvido para anular o fluxo óptico durante a locomoção e ultrapassagem de obstáculo. O objetivo deste estudo foi investigar a contribuição de amostragens visuais estáticas e dinâmica na locomoção e ultrapassagem de obstáculos de diferentes alturas. Dez indivíduos (23,4 l 1,28 anos de idade, de ambos os gêneros) foram convidados a andar sobre uma passarela e ultrapassar um de dois obstáculos personalizados (obstáculo alto = altura do joelho e obstáculo baixo = altura do tornozelo) posicionado a 5m do ponto de partida. Diodos emissores de luz foram afixados no 5º metatarso e face lateral do calcâneo em ambos os pés e suas trajetórias foram filmados por quatro filmadoras digitais posicionadas bilateralmente à passarela. Dois blocos de tentativas foram apresentados em função das condições de amostragens visuais. No primeiro bloco, 10 tentativas com amostragem visual dinâmica (iluminação normal) foram apresentadas. No segundo bloco de tentativas, duas condições de amostragens visuais estáticas foram apresentadas de forma aleatória por meio de uma luz estroboscópica (2 flashes/segundo e 4 flashes/segundo). A duração de cada flash não ultrapassou 16ms e forneceu apenas imagens estáticas do ambiente. A altura do obstáculo foi randomizada em cada bloco de tentativas. Cinco tentativas para cada condição foram coletadas, totalizando 30 tentativas por participante. Todas as imagens foram digitalizadas e reconstruídas no plano tri-dimensional. As variáveis dependentes na fase de aproximação (comprimentos dos dois passos anteriores à ultrapassagem) e na fase de ultrapassagem... During locomotion, a pattern of visual motion referred as an optic flow field occurs. In order to explore how the locomotor adjustments are influenced by this pattern, an experimental paradigm was developed to remove the optic flow during locomotion and obstacle avoidance. The aim of this study was to investigate the contribution of the static and dynamic visual sampling on the locomotion and obstacle avoidance of different heights. Ten individuals (23.4 l 1.28 years of age, both genders) were invited to walk on a pathway and to avoid one out of two personalized obstacles (high obstacle = knee height and low obstacle = ankle height) positioned 5m from the starting position. Light emitting diodes were fixed on the fifth metatarsal and calcaneus lateral face in both feet and their trajectories were recorded by four digital cameras bilaterally positioned related to the pathway. Two trial blocks were presented depending of the visual sampling conditions. In the first block, 10 trials with visual dynamic sampling (normal light) were presented. In the second trial block, two conditions of the static visual sampling frequencies were presented in an randomized way by means of the stroboscopic light (2 flashes/second or 4 flashes/second). Each flash duration was about 16ms and provided only environmental static images. Obstacle height was randomized for each trial block. Five trials for each experimental condition were collected totalizing 30 trials for each participant. All images were digitalized and reconstructed in the 3D plane. Dependent variables in the approach phase (last two step lengths before crossing) and in the crossing phase (horizontal toe distance to the obstacle prior crossing, obstacle toe clearance and mean horizontal velocity for each foot) were selected. The results revealed differences... (Complete abstract, access undermentioned electronic address)