42 research outputs found

    Technology 2001: The Second National Technology Transfer Conference and Exposition, volume 2

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    Proceedings of the workshop are presented. The mission of the conference was to transfer advanced technologies developed by the Federal government, its contractors, and other high-tech organizations to U.S. industries for their use in developing new or improved products and processes. Volume two presents papers on the following topics: materials science, robotics, test and measurement, advanced manufacturing, artificial intelligence, biotechnology, electronics, and software engineering

    Innovation: Key to the future

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    The NASA Marshall Space Flight Center Annual Report is presented. A description of research and development projects is included. Topics covered include: space science; space systems; transportation systems; astronomy and astrophysics; earth sciences; solar terrestrial physics; microgravity science; diagnostic and inspection system; information, electronic, and optical systems; materials and manufacturing; propulsion; and structures and dynamics

    Designing sound : procedural audio research based on the book by Andy Farnell

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    In procedural media, data normally acquired by measuring something, commonly described as sampling, is replaced by a set of computational rules (procedure) that defines the typical structure and/or behaviour of that thing. Here, a general approach to sound as a definable process, rather than a recording, is developed. By analysis of their physical and perceptual qualities, natural objects or processes that produce sound are modelled by digital Sounding Objects for use in arts and entertainments. This Thesis discusses different aspects of Procedural Audio introducing several new approaches and solutions to this emerging field of Sound Design.Em Media Procedimental, os dados os dados normalmente adquiridos através da medição de algo habitualmente designado como amostragem, são substituídos por um conjunto de regras computacionais (procedimento) que definem a estrutura típica, ou comportamento, desse elemento. Neste caso é desenvolvida uma abordagem ao som definível como um procedimento em vez de uma gravação. Através da análise das suas características físicas e perceptuais , objetos naturais ou processos que produzem som, são modelados como objetos sonoros digitais para utilização nas Artes e Entretenimento. Nesta Tese são discutidos diferentes aspectos de Áudio Procedimental, sendo introduzidas várias novas abordagens e soluções para o campo emergente do Design Sonoro

    Evolutionary Robot Swarms Under Real-World Constraints

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    Tese de doutoramento em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, na especialidade de Automação e Robótica, apresentada ao Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de CoimbraNas últimas décadas, vários cientistas e engenheiros têm vindo a estudar as estratégias provenientes da natureza. Dentro das arquiteturas biológicas, as sociedades que vivem em enxames revelam que agentes simplistas, tais como formigas ou pássaros, são capazes de realizar tarefas complexas usufruindo de mecanismos de cooperação. Estes sistemas abrangem todas as condições necessárias para a sobrevivência, incorporando comportamentos de cooperação, competição e adaptação. Na “batalha” sem fim em prol do progresso dos mecanismos artificiais desenvolvidos pelo homem, a ciência conseguiu simular o primeiro comportamento em enxame no final dos anos oitenta. Desde então, muitas outras áreas, entre as quais a robótica, beneficiaram de mecanismos de tolerância a falhas inerentes da inteligência coletiva de enxames. A área de investigação deste estudo incide na robótica de enxame, consistindo num domínio particular dos sistemas robóticos cooperativos que incorpora os mecanismos de inteligência coletiva de enxames na robótica. Mais especificamente, propõe-se uma solução completa de robótica de enxames a ser aplicada em contexto real. Nesta ótica, as operações de busca e salvamento foram consideradas como o caso de estudo principal devido ao nível de complexidade associado às mesmas. Tais operações ocorrem tipicamente em cenários dinâmicos de elevadas dimensões, com condições adversas que colocam em causa a aplicabilidade dos sistemas robóticos cooperativos. Este estudo centra-se nestes problemas, procurando novos desafios que não podem ser ultrapassados através da simples adaptação da literatura da especialidade em algoritmos de enxame, planeamento, controlo e técnicas de tomada de decisão. As contribuições deste trabalho sustentam-se em torno da extensão do método Particle Swarm Optimization (PSO) aplicado a sistemas robóticos cooperativos, denominado de Robotic Darwinian Particle Swarm Optimization (RDPSO). O RDPSO consiste numa arquitetura robótica de enxame distribuída que beneficia do particionamento dinâmico da população de robôs utilizando mecanismos evolucionários de exclusão social baseados na sobrevivência do mais forte de Darwin. No entanto, apesar de estar assente no caso de estudo do RDPSO, a aplicabilidade dos conceitos aqui propostos não se encontra restrita ao mesmo, visto que todos os algoritmos parametrizáveis de enxame de robôs podem beneficiar de uma abordagem idêntica. Os fundamentos em torno do RDPSO são introduzidos, focando-se na dinâmica dos robôs, nos constrangimentos introduzidos pelos obstáculos e pela comunicação, e nas suas propriedades evolucionárias. Considerando a colocação inicial dos robôs no ambiente como algo fundamental para aplicar sistemas de enxames em aplicações reais, é assim introduzida uma estratégia de colocação de robôs realista. Para tal, a população de robôs é dividida de forma hierárquica, em que são utilizadas plataformas mais robustas para colocar as plataformas de enxame no cenário de forma autónoma. Após a colocação dos robôs no cenário, é apresentada uma estratégia para permitir a criação e manutenção de uma rede de comunicação móvel ad hoc com tolerância a falhas. Esta estratégia não considera somente a distância entre robôs, mas também a qualidade do nível de sinal rádio frequência, redefinindo assim a sua aplicabilidade em cenários reais. Os aspetos anteriormente mencionados estão sujeitos a uma análise detalhada do sistema de comunicação inerente ao algoritmo, para atingir uma implementação mais escalável do RDPSO a cenários de elevada complexidade. Esta elevada complexidade inerente à dinâmica dos cenários motivaram a ultimar o desenvolvimento do RDPSO, integrando para o efeito um mecanismo adaptativo baseado em informação contextual (e.g., nível de atividade do grupo). Face a estas considerações, o presente estudo pode contribuir para expandir o estado-da-arte em robótica de enxame com algoritmos inovadores aplicados em contexto real. Neste sentido, todos os métodos propostos foram extensivamente validados e comparados com alternativas, tanto em simulação como com robôs reais. Para além disso, e dadas as limitações destes (e.g., número limitado de robôs, cenários de dimensões limitadas, constrangimentos reais limitados), este trabalho contribui ainda para um maior aprofundamento do estado-da-arte, onde se propõe um modelo macroscópico capaz de capturar a dinâmica inerente ao RDPSO e, até certo ponto, estimar analiticamente o desempenho coletivo dos robôs perante determinada tarefa. Em suma, esta investigação pode ter aplicabilidade prática ao colmatar a lacuna que se faz sentir no âmbito das estratégias de enxames de robôs em contexto real e, em particular, em cenários de busca e salvamento.Over the past decades, many scientists and engineers have been studying nature’s best and time-tested patterns and strategies. Within the existing biological architectures, swarm societies revealed that relatively unsophisticated agents with limited capabilities, such as ants or birds, were able to cooperatively accomplish complex tasks necessary for their survival. Those simplistic systems embrace all the conditions necessary to survive, thus embodying cooperative, competitive and adaptive behaviours. In the never-ending battle to advance artificial manmade mechanisms, computer scientists simulated the first swarm behaviour designed to mimic the flocking behaviour of birds in the late eighties. Ever since, many other fields, such as robotics, have benefited from the fault-tolerant mechanism inherent to swarm intelligence. The area of research presented in this Ph.D. Thesis focuses on swarm robotics, which is a particular domain of multi-robot systems (MRS) that embodies the mechanisms of swarm intelligence into robotics. More specifically, this Thesis proposes a complete swarm robotic solution that can be applied to real-world missions. Although the proposed methods do not depend on any particular application, search and rescue (SaR) operations were considered as the main case study due to their inherent level of complexity. Such operations often occur in highly dynamic and large scenarios, with harsh and faulty conditions, that pose several problems to MRS applicability. This Thesis focuses on these problems raising new challenges that cannot be handled appropriately by simple adaptation of state-of-the-art swarm algorithms, planning, control and decision-making techniques. The contributions of this Thesis revolve around an extension of the Particle Swarm Optimization (PSO) to MRS, denoted as Robotic Darwinian Particle Swarm Optimization (RDPSO). The RDPSO is a distributed swarm robotic architecture that benefits from the dynamical partitioning of the whole swarm of robots by means of an evolutionary social exclusion mechanism based on Darwin’s survival-of-the-fittest. Nevertheless, although currently applied solely to the RDPSO case study, the applicability of all concepts herein proposed is not restricted to it, since all parameterized swarm robotic algorithms may benefit from a similar approach The RDPSO is then proposed and used to devise the applicability of novel approaches. The fundamentals around the RDPSO are introduced by focusing on robots’ dynamics, obstacle avoidance, communication constraints and its evolutionary properties. Afterwards, taking the initial deployment of robots within the environment as a basis for applying swarm robotics systems into real-world applications, the development of a realistic deployment strategy is proposed. For that end, the population of robots is hierarchically divided, wherein larger support platforms autonomously deploy smaller exploring platforms in the scenario, while considering communication constraints and obstacles. After the deployment, a way of ensuring a fault-tolerant multi-hop mobile ad hoc communication network (MANET) is introduced to explicitly exchange information needed in a collaborative realworld task execution. Such strategy not only considers the maximum communication range between robots, but also the minimum signal quality, thus refining the applicability to real-world context. This is naturally followed by a deep analysis of the RDPSO communication system, describing the dynamics of the communication data packet structure shared between teammates. Such procedure is a first step to achieving a more scalable implementation by optimizing the communication procedure between robots. The highly dynamic characteristics of real-world applications motivated us to ultimate the RDPSO development with an adaptive strategy based on a set of context-based evaluation metrics. This thesis contributes to the state-of-the-art in swarm robotics with novel algorithms for realworld applications. All of the proposed approaches have been extensively validated in benchmarking tasks, in simulation, and with real robots. On top of that, and due to the limitations inherent to those (e.g., number of robots, scenario dimensions, real-world constraints), this Thesis further contributes to the state-of-the-art by proposing a macroscopic model able to capture the RDPSO dynamics and, to some extent, analytically estimate the collective performance of robots under a certain task. It is the author’s expectation that this Ph.D. Thesis may shed some light into bridging the reality gap inherent to the applicability of swarm strategies to real-world scenarios, and in particular to SaR operations.FCT - SFRH/BD /73382/201

    Pertanika Journal of Science & Technology

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    Pertanika Journal of Science & Technology

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    Six Decades of Flight Research: An Annotated Bibliography of Technical Publications of NASA Dryden Flight Research Center, 1946-2006

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    Titles, authors, report numbers, and abstracts are given for nearly 2900 unclassified and unrestricted technical reports and papers published from September 1946 to December 2006 by the NASA Dryden Flight Research Center and its predecessor organizations. These technical reports and papers describe and give the results of 60 years of flight research performed by the NACA and NASA, from the X-1 and other early X-airplanes, to the X-15, Space Shuttle, X-29 Forward Swept Wing, X-31, and X-43 aircraft. Some of the other research airplanes tested were the D-558, phase 1 and 2; M-2, HL-10 and X-24 lifting bodies; Digital Fly-By-Wire and Supercritical Wing F-8; XB-70; YF-12; AFTI F-111 TACT and MAW; F-15 HiDEC; F-18 High Alpha Research Vehicle, F-18 Systems Research Aircraft and the NASA Landing Systems Research aircraft. The citations of reports and papers are listed in chronological order, with author and aircraft indices. In addition, in the appendices, citations of 270 contractor reports, more than 200 UCLA Flight System Research Center reports, nearly 200 Tech Briefs, 30 Dryden Historical Publications, and over 30 videotapes are included
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