Interação humano-robô para a transferência de objetos

Mestrado em Engenharia MecânicaRobots come into physical contact with humans under a variety of circumstances to perform useful work. This thesis has the ambitious aim of contriving a solution that leads to a simple case of physical human-robot interaction, an object transfer task. Firstly, this work presents a review of the current research within the field of Human-Robot Interaction, where two approaches are distinguished, but simultaneously required: a pre-contact approximation and an interaction by contact. Further, to achieve the proposed objectives, this dissertation addresses a possible answer to three major problems: (1) The robot control to perform the inherent movements of the transfer assignment, (2) the human-robot pre interaction and (3) the interaction by contact. The capabilities of a 3D sensor and force/tactile sensors are explored in order to prepare the robot to handover an object and to control the robot gripper actions, correspondingly. The complete software development is supported by the Robot Operating System (ROS) framework. Finally, some experimental tests are conducted to validate the proposed solutions and to evaluate the system's performance. A possible transfer task is achieved, even if some refinements, improvements and extensions are required to improve the solution performance and range.Os robôs entram em contacto físico com os humanos sob uma variedade de circunstâncias para realizar trabalho útil. Esta dissertação tem como objetivo o desenvolvimento de uma solução que permita um caso simples de interação física humano-robô, uma tarefa de transferência de objetos. Inicialmente, este trabalho apresenta uma revisão da pesquisa corrente na área da interação humano-robô, onde duas abordagens são distinguíveis, mas simultaneamente necessárias: uma aproximação pré-contacto e uma interação pós-contacto. Seguindo esta linha de pensamento, para atingir os objetivos propostos, esta dissertação procura dar resposta a três grandes problemas: (1) O controlo do robô para que este desempenhe os movimentos inerentes á tarefa de transferência, (2) a pré-interação humano-robô e (3) a interação por contacto. As capacidades de um sensor 3D e de sensores de força são exploradas com o objetivo de preparar o robô para a transferência e de controlar as ações da garra robótica, correspondentemente. O desenvolvimento de arquitetura software é suportado pela estrutura Robot Operating System (ROS). Finalmente, alguns testes experimentais são realizados para validar as soluções propostas e para avaliar o desempenho do sistema. Uma possível transferência de objetos é alcançada, mesmo que sejam necessários alguns refinamentos, melhorias e extensões para melhorar o desempenho e abrangência da solução

Position paper on time and event-triggered communication services in the context of e-manufacturing

Modern factories are complex systems where advances in networking and information technologies are opening new ways towards higher efficiency. Such move is being driven by market rules with ever-increasing competition levels, in search for faster time-to-market, improved process yield, non-stop operations, flexible manufacturing and tighter supply-chain coupling. All these aims present a common requirement, i.e. a realtime flow of information, from the plant-floor up to the management, maintenance, suppliers and clients, to support accurate monitoring and control of the factory. This stresses the importance achieved by the communication infrastructure in modern manufacturing industry. This paper presents the authors view concerning the current trends in modern factory communication systems. It addresses the problems of seamlessly integrating different information flows with diverse requirements, mainly in terms of timeliness. In this aspect, the debate between event-triggered and time-triggered communication is revisited as well as the joint support for both types of traffic. Finally, a view of where factory communication systems are moving to is also presented, showing the impact of open and widely available technologies.FCT. Comissão Europeia(ARTIST,IST-2001-34820

Role of neurotrophic factor receptors in Innate Lymphoid Cell immunity

Tese de mestrado, Bioquímica (Bioquímica Médica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015O intestino humano é considerado o maior compartimento do sistema imunitário, tendo constantemente de enfrentar e responder de forma eficiente a sinais e perigos externos, como antigénios e moléculas imunomodulatórias provenientes de várias fontes, incluindo o nosso próprio microbioma intestinal (1). Isto deve-se ao lúmen intestinal estar em contato direto com tudo aquilo que é ingerido, funcionando como uma porta seletiva entre o meio-ambiente e o corpo e até mesmo como um potencial nicho onde bactérias patogénicas se podem desenvolver e levar a situações de doença, podendo inclusive ser considerado uma parte exterior do nosso corpo. Adicionalmente, o sistema imunitário tem de integrar e modular os sinais provenientes do microbioma intestinal, que coevoluiu com os seus hospedeiros, estabelecendo uma relação simbiótica com eles de várias formas (2, 3), ajudando na manutenção da homeostasia, metabolizando compostos que de outra forma seriam indigeríveis, competindo e prevenindo que outras bactérias colonizem o trato intestinal e sendo até capaz de modular o próprio sistema imunitário (4). Em troca, nós oferecemos-lhes uma fonte estável e constante de nutrientes e um ambiente relativamente estável onde podem crescer e proliferar. (4). No entanto, em certas condições, quando o sistema imunitário não consegue regular e controlar devidamente as bactérias comensais, algumas delas podem tornar-se patogénicas (5). Ainda assim, é notável a forma como o sistema imunitário consegue lidar simultaneamente com as bactérias comensais e bactérias patogénicas, de forma a garantir a homeostasia intestinal em situações simultaneamente tão semelhantes e diversas. É fácil de imaginar que o que observamos hoje em dia foi o resultado de uma enorme pressão evolutiva para garantir o bom funcionamento do nosso sistema imunitário intestinal. Entre as várias células que fazem parte do sistema imune inato e adaptativo e que têm um papel fundamental na regulação e manutenção da homeostasia, existe uma família emergente de células inatas de morfologia linfoide, as Innate Lymphoid Cells (ILCs). O seu papel em processos biológicos tem vindo a ser revelado ao longo destes últimos anos. Sabe-se atualmente que as ILCs tem um papel na iniciação, mediação e resolução de estados inflamatórios, integram sinais do microbioma, têm um papel na formação e reparação de órgãos linfoides, reconhecem e produzem citocinas imunomodulatórias e são inclusive capazes de modular a resposta do sistema imune adaptativo. As ILCs identificam-se pela ausência de marcadores clássicos de células B, T, mieloides ou granulócitos. No entanto, expressam alguns marcadores presentes noutros leucócitos, como no caso da cadeia gamma (γc, CD132), IL-7Rα (CD127), IL-2Rα (CD25), e Thy1 (CD90). Esta família de células foi recentemente dividida em 3 grupos, de acordo com a expressão de fatores de transcrição específicos e perfis de expressão de citocinas. Atualmente, considera-se existirem ILCs de tipo 1, 2 e 3 (6-14). As ILCs de tipo 3 são um grupo relativamente heterogéneo de células, encontrando-se divididas em ILC3s e em células Lymphoid Tissue Inducer (células LTi). Estas células fazem parte do sistema imunitário das mucosas, estando presentes no intestino delgado e grosso e sendo produtoras de IL-22 (15). As ILC3s são definidas em ratinhos como sendo Lin- RORγt+ (e também Thy1+ IL-7Rαint C-Kitint CCR6-, com uma percentagem sendo NKp46+), enquanto que as células LTi são caracterizadas como Lin- RORγt+ NKp46- (e também Thy1+ IL-7Rαhi C-Kithi CXCR5+ CCR6+), com uma percentagem sendo CD4+. Este subtipo de células foi considerado como o grupo mais importante na produção de IL-22 numa situação de estado estacionário (16) e como tendo um papel extremamente importante na organogénese linfoide no feto (17-19), sendo ainda potentes produtores de IL-22 na fase adulta em ratinhos (20). No nosso laboratório, foi verificado que estas células expressam um recetor de fatores neurotróficos – RET (21). Também observámos que a percentagem de ILC3s IL-22+ se encontra reduzida em ratinhos com uma deleção condicional de RET em células RORγt+ (Rorc-Cre Retflox/flox). Estes ratinhos foram denominados RetΔ. Em contraste, ratinhos com uma mutação genética em que existe um ganho de função de RET (RetMEN2B/MEN2B), em que o recetor se encontra ativo de forma constitutiva, apresentavam uma maior percentagem de ILC3s IL-22+. Isto correlacionou-se com a reatividade epitelial destes ratinhos, sendo que a ausência de RET especificamente em ILC3s levava a que existisse uma menor expressão de genes associados à integridade epitelial. Pelo contrário, ativação constitutiva de RET levava a que existisse uma maior expressão de genes associados à reatividade epitelial. Isto fez-nos pensar que o RET tem um papel na produção de IL-22 em ILC3s, e que seria essa proteína a principal responsável pelas diferenças observadas, o que faz sentido se tivermos em conta o efeito que a IL-22 tem no epitélio. Esta proteína está descrita como tendo um papel antimicrobiano, regeneração de feridas e tecidos (22-24) e como sendo necessária para evitar a disseminação microbiana. (8, 25) Com este trabalho, pretendemos portanto analisar se era esta alteração na produção de IL-22 que levava às diferenças observadas entre ratinhos mutantes e wild type, e não outro fator (igualmente dependente de RET) que não estava a ser tido em conta. Para conseguir isto, decidimos inicialmente induzir a produção de IL-22 em células ILC3 de ratinhos RetΔ de forma independente de RET, e verificar se seria possível “recuperar o fenótipo” observado em ratinhos wild type. Para tal, criámos um vírus capaz de infetar este tipo de células e induzir uma produção constitutiva de IL-22. Embora tenhamos conseguido infetar uma percentagem de ILC3s, tendo efetivamente desenvolvido, de acordo com o nosso conhecimento, o primeiro método para inserir genes neste tipo de células, o processo é relativamente stressante para as mesmas e não nos foi possível recuperar um número suficiente de células para realizar um ensaio in vivo. Paralelamente, desenhámos um método in vitro que nos permitiu estudar a interação de ILC3s com o epitélio intestinal. Foi-nos possível purificar estas células diretamente de ratinhos e realizar uma co-cultura com organoides intestinais (também conhecidos como “mini guts” - modelos ex-vivo do epitélio (26)), medindo a expressão de vários genes que são upregulated pela IL-22. Foi possível observar uma upregulation bastante evidente de alguns destes genes após uma co-cultura com ILC3s de ratinhos wild type, tanto constitutivamente como após uma estimulação com IL-23, o que nos permitiu validar o método de co-cultura e mostrar que as ILC3s tinham, de forma autónoma, a capacidade de estimular um aumento na reatividade epitelial. Esta estimulação encontrava-se bastante reduzida na presença de um anticorpo capaz de neutralizar o efeito de IL-22, o que indica que os efeitos observados dependiam diretamente da atividade de IL-22. De seguida, estimulámos as células com ligandos de RET, e conseguimos observar um aumento na expressão destes mesmos genes, encontrando-se igualmente reduzida na presença do anticorpo anti-IL-22. Este efeito não se verificou em células cuja expressão de RET se encontrava afetada, o que fortaleceu a hipótese de que esta citocina é o fator que se encontra downstream de RET e que é responsável pelas alterações verificadas na reatividade epitelial de ratinhos com mutações neste recetor, indicando portanto que o RET tem um papel na produção de IL-22 em ILC3s e que essa produção está afetada quando a função de RET se encontra alterada, pelo que esta é a causa pelos diferentes fenótipos observados e descritos anteriormente.The mammalian immune system has evolved to simultaneously allow for a peaceful cohabitation with the beneficial commensal bacteria, to provide defense against infectious agents and to initiate the repair and remodeling processes that restore and maintain tissue homeostasis. Innate lymphoid cells (ILCs) are an emergent family of effector immune cells which display a lymphoid morphology, lack rearranged antigen receptors and are most abundant at mucosal surfaces. The combined expression of lineage-specific transcription factors along with specific cytokine profiles led to the formal classification of this family in three distinct ILC subsets: Group 1, 2 and 3 ILCs. In the lab, it had previously been shown that RORγt+ ILC3s express the neurotrophic factor receptor RET. Furthermore, when the guts from RetGFP/+ mice (where GFP is knocked-in in the Ret locus) were analyzed by stereo microscopy, it was observed that GFP+ cells were located in aggregates, called Cryptopatches (CPs). It was also shown that RET is dispensable for the development of ILC3s (data not shown). We have then shown that mice with a specific Ret deletion in RORγt-expressing cells (RetΔ) show a decreased IL-22 production by ILC3s. Accordingly, mice with a gain-of-function mutant form of RET (RetMEN2B, where RET is constitutively active) have an increased percentage of IL-22+ ILC3s. Since IL-22 is known to induce the production of proteins and peptides (such as mucins and antimicrobial peptides) important for the maintenance of the epithelial barrier, we have also analyzed the gut of RetΔ and RetMEN2B mice and have found a strong reduction in the expression at the mRNA level of those genes in RetΔ mice and a marked increase in their expression in RetMEN2B mice. This data has shown that RET has a role in controlling innate IL-22 production and that the RET expression/activity modulates the epithelial reactivity. We hypothesized that IL-22 was the link between RET and the changes in epithelial reactivity. In order to prove this, we have developed a virus capable of infecting these cells and inducing the constitutive expression of IL-22 in both RetΔ cells and Wild type (WT) cells, since we were interested in recovering the expression of IL-22 that is partially lost in cells that lack RET. In theory, this would allow us to recover the expression of genes that are upregulated by IL-22 either in vivo or in vitro. This would provide strong evidence that IL-22 is the molecular link downstream of RET, being directly responsible for controlling the epithelial reactivity. We were able to develop a method of ILC3s transduction (to the best of our knowledge, the first one), but it was not efficient enough for our planned in vivo trials. In parallel, we have developed a novel co-culture system of intestinal organoids and ILC3s that allows us to study the interaction between them. The model was validated both by a rIL-22 stimulation and by a standard IL-23 stimulation of ILC3s, which showed that IL-22 is able to have a measurable effect on intestinal organoids and that stimulation of ILC3s was sufficient to increase some epithelial reactivity-related genes in this system in an IL-22-dependent manner. We have also shown than RET stimulation is enough to induce the upregulation of those same genes. This upregulation was reduced in the presence of an IL-22-neutralizing antibody, which indicates that ILC3-autonomous RET signals are able to modulate the epithelial reactivity, maintaining the integrity of the epithelial barrier in an IL-22-dependent manner

Anxiety reducing through a neurofeedback serious game with dynamic difficulty adjustment

Presently, society has to deal with a large number of mental issues. Anxiety disorder is a serious concern, affecting millions of people’s lives and, although methods to tackle the problem currently exist, these main treatments are being linked to some issues and improvements must be found. One of the alternatives is Neurofeedback, a biofeedback treatment, completely non-invasive and showing impressive results so far. It uses a neuroheadset equipment to read the neural activity of the brain, giving the user visual feedback about it. The purpose this, is to train the users’ brain in specific regions and frequencies, allowing the subjects to learn how to voluntarily control its neural activity, even outside of the session. Current applications using this method might be too simple, which can become tedious and disengaging. Serious games can help with these issues, since it can bring enjoyment and engagement while doing this type of treatment. The interest in games’ capabilities in education has been increasing over the past years, since it has been proved that games are an excellent tool for education and skill learning. Joining these concepts of game and neurofeedback, this project aims to create a serious game prototype, applying the current treatment knowledge. The development process of a new game with neuroheadset integration, capable of reading the neural activity of the user while playing and giving the appropriate feedback, will be described in the present document. Since studies proved that a good balance between challenge and skill increases the learning performance, a dynamic difficulty adjustment system is implemented within the game, allowing the game to adapt itself to each user’s skill individually, and keeping the user in a challenging, motivating zone. At the end of the document, the results of pilot test on a few subjects are shown.Na sociedade actual o número de problemas relacionados com perturbações mentais tem sido cada vez mais relevante, sendo esse o caso da ansiedade. O distúrbio de ansiedade é um problema que atinge milhões de pessoas e, embora existam métodos para combater este problema, estudos comprovam que estes têm algumas lacunas que podem trazer outros problemas associados, sendo portanto necessário procurar melhorias aos métodos actuais. Uma das alternativas tem apresentado excelentes resultados e denomina-se Neurofeedback. Este é um tratamento de biofeedback, nãoinvasivo e que utiliza um equipamento neuroheadset para capturar a actividade neuronal, apresentando indicações visuais sobre o comportamento do utilizador. Isto é feito com o objectivo de treinar o cérebro do utilizador, em regiões e frequências específicas, para que este seja capaz de controlar voluntariamente a sua actividade neuronal. As aplicações actualmente utilizadas com este intuito podem se tornar aborrecidas e monótonas devido à sua simplicidade. Um jogo sério pode ajudar com estes problemas, uma vez que é capaz de trazer divertimento e motivação para este tipo de tratamento. O crescente interesse nas capacidades educativas dos jogos sérios, tem identificado estes como excelentes ferramentas para a educação. Este projecto pretende portanto criar um protótipo de um jogo sério, aplicando os conceitos de neurofeedback. Neste documento, é apresentado o processo de desenvolvimento de um novo jogo com integração de um neuroheadset, capaz de identificar a actividade neuronal do jogador dando respostas adequadas. Uma vez que estudos comprovam que um bom balanço entre desafio apresentado e técnica do utilizador aumenta a capacidade de aprendizagem, foi implementado também um sistema de ajuste de dificuldade dinâmica, permitindo uma adaptação do jogo a cada indivíduo e mantendo este numa zona motivante de equilíbrio entre desafio e proficiência. No final serão apresentados os resultados de um teste piloto efectuado em alguns indivíduos

On the Two-Ray Model Analysis for Overwater Links with Tidal Variations

Atas do 11º Simpósio de Informática (INForum 2019)This work explores the impact of antenna heights and polarization on overwater links during the cycle of tidal variations. We focus our attention on links of short-to-medium-range distances with antenna heights near-to-the-water-surface. The typical use-case for such a scenario is an overwater, water quality monitoring wireless sensor network. The radio propagation is simulated using a featured two-ray model that considers the relative permittivity of the water surface and the antenna polarization. The results show that the performance of overwater links may be better with lower antennas than higher antennas as well as with one polarization or the other, intuitively, during part of the tidal cycle.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

An Analysis of the Two-Ray Propagation Model to Support Near-Surface Overwater Wireless Sensor Networks Design

3rd Doctoral Congress in Engineering will be held at FEUP on the 27th to 28th of June, 2019In this work, a thorough analysis based on the two-ray model in the presence of tides is performed. The study aims to provide a tool to guide the deployment of near-surface overwater wireless sensor networks, and thus improve its overall link quality regardless of the variations of the tides. We consider realistic parameters, such as the distance between the nodes and the tide-levels range taken from the mouth of the Douro river, Porto and the Seixal Bay, Lisbon. In future works, we will complement the theoretical analysis with network level simulations and an extended experimental campaign.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Wi-Fi-based network systems design over freshwater: Experimental evaluation using COTS devices

To experimentally assess the impact of surface reflection on the received signal strength of a set of short-andmedium-range shore-to-shore links (<200 m) that use antennas installed at two heights, at a few meters above surface (<3 m).info:eu-repo/semantics/publishedVersio

A qualidade dos dados no Sistema Estratégico de Informação da Polícia de Segurança Pública

As mudanças tecnológicas e societárias são constantes, tornando os ambientes decisórios das organizações cada vez mais complexos, incertos e dinâmicos. As organizações policiais não ficam alheias a tais mudanças. A centralidade e importância crescente dos dados e a necessidade das Polícias na sua utilização, tem vindo a motivar investimentos neste sentido, como forma a desenvolverem a sua atividade de modo mais eficiente, nomeadamente no apoio à tomada de decisão policial. Daqui revela-se a necessidade de as organizações policiais possuírem dados de boa qualidade, a fim de conseguirem extrair deles diversas potencialidades. A Polícia de Segurança Pública implementou em 2004 o Sistema Estratégico de Informação, um Sistema de Informação que se constituiu como um dos grandes marcos no desenvolvimento tecnológico desta Polícia e onde são inseridas diariamente grandes quantidades de dados. Contudo, pouco se conhece da qualidade dos dados constantes neste Sistema e de que modo é feita a sua gestão. É neste contexto que se desenvolveu a presente investigação, onde se optou por uma abordagem qualitativa, onde foram realizadas entrevistas a vários polícias da PSP, com variadas funções no âmbito da qualidade dos dados. Foram também recolhidos dados relativos ao número de itens duplicados inseridos anualmente no SEI, tendo em conta o número total de inserções entre 2011 e janeiro de 2023. A presente investigação demonstra que a gestão da qualidade dos dados no SEI necessita de uma maior atenção organizacional, bem como os próprios dados não podem ser considerados como tendo boa qualidade.Technological and societal changes are constant, making the organizations decision making environments increasingly complex, uncertain and dynamic. Police organizations are not oblivious to such changes. The centrality and growing importance of data and the need for the Police to use it, has been motivating investments in this sense, as a way to develop their activity more efficiently, namely in supporting police decision-making. This reveals the need for police organizations to have good quality data, in order to be able to extract different potentialities from them. In 2004, the Public Security Police implemented the Strategic Information System, an Information System that constituted one of the major milestones in the technological development of this Police and where large amounts of data are entered daily. However, little is known about the quality of the data contained in this System and how it is managed. It is in this context that the present investigation was developed, where a qualitative approach was chosen, where interviews were carried out with several PSP police officers, with different functions in the scope of data quality. Data were also collected on the number of duplicate items inserted annually in the SEI, taking into account the total number of insertions between 2011 and January 2023. The present investigation demonstrates that the management of data quality in the SEI needs greater organizational attention, as well as the data itself cannot be considered as having good qualit