Sensor fusion and behaviours for the CAMBADA robotic soccer team

Mestrado em Engenharia de Computadores e TelemáticaFusão sensorial e comportamentos são dois módulos necessários à implementa ção de agentes capazes de jogar futebol. CAMBADA é a equipa de futebol róbotico da liga média do RoboCup criada pelo grupo ATRI, pertencente à unidade de investigação IEETA da Universidade de Aveiro. Esta tese fornece uma visão geral da arquitectura da equipa CAMBADA sobre a qual o trabalho descrito foi implementado. O movimento dos robôs é um problema de controlo de baixo nível, resolvido por um controlador PID; uma descrição geral sobre controlo ´e apresentada neste documento. Os robôs da equipa CAMBADA são completamente autónomos e portanto possuem os seus próprios meios sensoriais. A informação fornecida por esses sensores não é tratada e tem que ser processada para fornecer informação de melhor qualidade para o agente. Técnicas de fusão sensorial fornecem meios para obter esta melhoria da informação e algumas são discutidas neste documento. Uma implementação de filtro de Kalman foi criada e testada para estimar a posição da bola a partir das medidas ruidosas e para detectar mudanças no caminho da bola, baseada na comparação entre valores previstos e valores medidos. Também foi implementada uma regressão linear para estimar as velocidades da bola e robô. Devido a mudanças nas regras da liga média, que tornaram o campo visualmente simétrico, uma nova bússola electrónica foi integrada para providenciar um meio de verificar os resultados do algoritmo de estimação da posição, melhorando a localização. A informação proveniente da fusão sensorial ´e mantida numa descrição do estado do mundo usada pelo robô. Alguns desenvolvimentos foram feitos nesta representação. Foram criados e implementados algoritmos que permitem ao agente testar um conjunto de condições que são usadas pelo módulo de decisão de alto nível. Os desenvolvimentos na fusão sensorial e representação do estado do mundo permitiram a implementação de novos comportamentos. Os comportamentos definem “reacções” a um conjunto de condições, que podem ser verificadas a partir da informação do estado do mundo, e são responsáveis por definir os comandos a enviar para os controladores dos actuadores. A combina ção inteligente destes comportamentos permitem ao robô agir de uma determinada forma em campo. Trabalho ao nível dos comportamentos fornecem melhores capacidades de acção, importantes para o desenvolvimento de estratégias de jogo eficazes. Dois novos comportamentos de intercepção foram implementados que permitem ao robô interceptar a bola avaliando o seu caminho e as capacidades do robô. Também foi desenvolvido um novo algoritmo para desvio da bola, para situações de pontapé de saída, lançamento e outras situações de bola parada. Nestas situações, os robôs têm que se reposicionar no campo sem tocar na bola. O algoritmo criado melhora o desempenho reduzindo o desvio necessário. A estimativa da velocidade da bola foi muito melhorada e é agora muito mais fiável em situações de jogo. Os novos comportamentos trouxeram uma nova dinâmica ao jogo e as ferramentas de manipulação do estado do mundo simplificaram e melhoraram a modularidade do código do alto nível. De uma forma geral, os desenvolvimentos obtidos pelo trabalho descrito nesta tese melhoraram o desempenho geral da equipa em competição. ABSTRACT: Sensor fusion and behaviours are two of the modules required in the implementation of software agents able to play soccer. CAMBADA is the MSL RoboCup robotic soccer team created by the ATRI group, part of the IEETA research unit at Aveiro University. This thesis provides an overview of the CAMBADA team architecture over which the described work was implemented. The motion of the robot is a low level control problem, in this case solved by a PID controller; an overview on low level control is presented in this document. The CAMBADA team robots are completely autonomous and thus they possess their own perception sensors. The information provided by those sensors is raw and has to be processed to provide better quality information for the agent. Sensor fusion techniques provide the means to achieve this information enhancement and some are discussed in this document. An implementation of a Kalman filter was created and tested to estimate the ball position from the noisy measurements and to detect changes on the ball path, based on a comparison between predicted values and measured values. Also, a linear regression was implemented for estimation of the ball and robot velocities. Due to changes in the MSL rules, that turned the field symmetric from the vision point of view, a new electronic compass was integrated providing a means to verify the results of the position tracking algorithm and hence enhance localisation. The information resulting from the sensor fusion is kept in a description of the state of the world used by the robot. Some developments were made in this world state representation. Algorithms were created and implemented to allow the agent to check for a set of conditions that are used by the high level decision module. The developments on sensor fusion and world state representation supported the implementation of new behaviours. The behaviours define “reactions” to a set of conditions, that can be verified through the information of the state of the world, and are the responsibles for defining the commands to be sent down to the low level controllers of the actuators. The intelligent combination of these behaviours allows the robot to act in a defined way on the field. Work at the behaviour level provides better action capabilities, important for the development of effective game strategies. Two new interception behaviours were implemented that allow the robot to intercept the ball by reasoning over its path and the robot capabilities. Also a new algorithm for ball avoidance was developed, for situations like kickoff, throwin and other situations when the game is stopped. In these situations the robots have to reposition themselves on the field without touching the ball. The created algorithm improves the performance by reducing the necessary deviation. The velocity estimation of the ball was greatly improved and is now much more reliable in game situations. The new behaviours brought a new dynamic to the game and the tools to manipulate the state of the world provided a simplification and improved the modularity of the high level code. In a general way, the developments achieved in the work described by the thesis have improved the overall performance of the team in competition

Perceção e arquitectura de software para robótica móvel

Doutoramento em Ciências da ComputaçãoWhen developing software for autonomous mobile robots, one has to inevitably tackle some kind of perception. Moreover, when dealing with agents that possess some level of reasoning for executing their actions, there is the need to model the environment and the robot internal state in a way that it represents the scenario in which the robot operates. Inserted in the ATRI group, part of the IEETA research unit at Aveiro University, this work uses two of the projects of the group as test bed, particularly in the scenario of robotic soccer with real robots. With the main objective of developing algorithms for sensor and information fusion that could be used e ectively on these teams, several state of the art approaches were studied, implemented and adapted to each of the robot types. Within the MSL RoboCup team CAMBADA, the main focus was the perception of ball and obstacles, with the creation of models capable of providing extended information so that the reasoning of the robot can be ever more e ective. To achieve it, several methodologies were analyzed, implemented, compared and improved. Concerning the ball, an analysis of ltering methodologies for stabilization of its position and estimation of its velocity was performed. Also, with the goal keeper in mind, work has been done to provide it with information of aerial balls. As for obstacles, a new de nition of the way they are perceived by the vision and the type of information provided was created, as well as a methodology for identifying which of the obstacles are team mates. Also, a tracking algorithm was developed, which ultimately assigned each of the obstacles a unique identi er. Associated with the improvement of the obstacles perception, a new algorithm of estimating reactive obstacle avoidance was created. In the context of the SPL RoboCup team Portuguese Team, besides the inevitable adaptation of many of the algorithms already developed for sensor and information fusion and considering that it was recently created, the objective was to create a sustainable software architecture that could be the base for future modular development. The software architecture created is based on a series of di erent processes and the means of communication among them. All processes were created or adapted for the new architecture and a base set of roles and behaviors was de ned during this work to achieve a base functional framework. In terms of perception, the main focus was to de ne a projection model and camera pose extraction that could provide information in metric coordinates. The second main objective was to adapt the CAMBADA localization algorithm to work on the NAO robots, considering all the limitations it presents when comparing to the MSL team, especially in terms of computational resources. A set of support tools were developed or improved in order to support the test and development in both teams. In general, the work developed during this thesis improved the performance of the teams during play and also the e ectiveness of the developers team when in development and test phases.Durante o desenvolvimento de software para robôs autónomos móveis, e inevitavelmente necessário lidar com algum tipo de perceção. Al em disso, ao lidar com agentes que possuem algum tipo de raciocínio para executar as suas ações, há a necessidade de modelar o ambiente e o estado interno do robô de forma a representar o cenário onde o robô opera. Inserido no grupo ATRI, integrado na unidade de investigação IEETA da Universidade de Aveiro, este trabalho usa dois dos projetos do grupo como plataformas de teste, particularmente no cenário de futebol robótico com robôs reais. Com o principal objetivo de desenvolver algoritmos para fusão sensorial e de informação que possam ser usados eficazmente nestas equipas, v arias abordagens de estado da arte foram estudadas, implementadas e adaptadas para cada tipo de robôs. No âmbito da equipa de RoboCup MSL, CAMBADA, o principal foco foi a perceção da bola e obstáculos, com a criação de modelos capazes de providenciar informação estendida para que o raciocino do robô possa ser cada vez mais eficaz. Para o alcançar, v arias metodologias foram analisadas, implementadas, comparadas e melhoradas. Em relação a bola, foi efetuada uma análise de metodologias de filtragem para estabilização da sua posição e estimação da sua velocidade. Tendo o guarda-redes em mente, foi também realizado trabalho para providenciar informação de bolas no ar. Quanto aos obstáculos, foi criada uma nova definição para a forma como são detetados pela visão e para o tipo de informação fornecida, bem como uma metodologia para identificar quais dos obstáculos são colegas de equipa. Além disso foi desenvolvido um algoritmo de rastreamento que, no final, atribui um identicador único a cada obstáculo. Associado a melhoria na perceção dos obstáculos foi criado um novo algoritmo para realizar desvio reativo de obstáculos. No contexto da equipa de RoboCup SPL, Portuguese Team, al em da inevitável adaptação de vários dos algoritmos j a desenvolvidos para fusão sensorial e de informação, tendo em conta que foi recentemente criada, o objetivo foi criar uma arquitetura sustentável de software que possa ser a base para futuro desenvolvimento modular. A arquitetura de software criada e baseada numa série de processos diferentes e métodos de comunicação entre eles. Todos os processos foram criados ou adaptados para a nova arquitetura e um conjunto base de papeis e comportamentos foi definido para obter uma framework funcional base. Em termos de perceção, o principal foco foi a definição de um modelo de projeção e extração de pose da câmara que consiga providenciar informação em coordenadas métricas. O segundo objetivo principal era adaptar o algoritmo de localização da CAMBADA para funcionar nos robôs NAO, considerando todas as limitações apresentadas quando comparando com a equipa MSL, principalmente em termos de recursos computacionais. Um conjunto de ferramentas de suporte foram desenvolvidas ou melhoradas para auxiliar o teste e desenvolvimento em ambas as equipas. Em geral, o trabalho desenvolvido durante esta tese melhorou o desempenho da equipas durante os jogos e também a eficácia da equipa de programação durante as fases de desenvolvimento e teste

Epidemiology and outcomes of non-cardiac surgical patients in Brazilian intensive care units

OBJECTIVES: Due to the dramatic medical breakthroughs and an increasingly ageing population, the proportion of patients who are at risk of dying following surgery is increasing over time. The aim of this study was to evaluate the outcomes and the epidemiology of non-cardiac surgical patients admitted to the intensive care unit. METHODS: A multicenter, prospective, observational, cohort study was carried out in 21 intensive care units. A total of 885 adult surgical patients admitted to a participating intensive care unit from April to June 2006 were evaluated and 587 patients were enrolled. Exclusion criteria were trauma, cardiac, neurological, gynecologic, obstetric and palliative surgeries. The main outcome measures were postoperative complications and intensive care unit and 90-day mortality rates. RESULTS: Major and urgent surgeries were performed in 66.4% and 31.7% of the patients, respectively. The intensive care unit mortality rate was 15%, and 38% of the patients had postoperative complications. The most common complication was infection or sepsis (24.7%). Myocardial ischemia was diagnosed in only 1.9% of the patients. A total of 94 % of the patients who died after surgery had co-morbidities at the time of surgery (3.4 ± 2.2). Multiple organ failure was the main cause of death (53%). CONCLUSION: Sepsis is the predominant cause of morbidity in patients undergoing non-cardiac surgery. In this patient population, multiple organ failure prevailed as the most frequent cause of death in the hospital.OBJETIVO: Devido aos avanços da medicina e ao envelhecimento da população, a proporção de pacientes em risco de morte após cirurgias está aumentando. Nosso objetivo foi avaliar o desfecho e a epidemiologia de cirurgias não cardíacas em pacientes admitidos em unidade de terapia intensiva. MÉTODOS: Estudo prospectivo, observacional, de coorte, realizado em 21 unidades de terapia intensiva. Um total de 885 pacientes adultos, cirúrgicos, consecutivamente admitidos em unidades de terapia intensiva no período de abril a junho de 2006 foi avaliado e destes, 587 foram incluídos. Os critérios de exclusão foram; trauma, cirurgias cardíacas, neurológicas, ginecológicas, obstétricas e paliativas. Os principais desfechos foram complicações pós-cirúrgicas e mortalidade na unidade de terapia intensiva e 90 dias após a cirurgia. RESULTADOS: Cirurgias de grande porte e de urgência foram realizadas em 66,4% e 31,7%, dos pacientes, respectivamente. A taxa de mortalidade na unidade de terapia intensiva foi de 15%, e 38% dos pacientes tiveram complicações no pós-operatório. A complicação mais comum foi infecção ou sepse (24,7%). Isquemia miocárdica foi diagnosticada em apenas 1,9%. Um total de 94 % dos pacientes que morreram após a cirurgia tinha co-morbidades associadas (3,4 ± 2,2). A principal causa de óbito foi disfunção de múltiplos órgãos (53%). CONCLUSÃO: Sepse é a causa predominante de morbidade em pacientes submetidos a cirurgias não cardíacas. A grande maioria dos óbitos no pós-operatório ocorreu por disfunção de múltiplos órgãos.Faculdade de Medicina de São José do Rio PretoServidor Público Estadual Serviço de Terapia IntensivaHospital São Lucas Unidade Coronariana IntensivaHospital Moinhos de Vento Centro de Terapia IntensivaClínica Sorocaba Centro de Terapia IntensivaClínica São Vicente Centro de Terapia IntensivaUniversidade Federal da Paraíba Hospital Universitário Unidade de Terapia Intensiva de AdultosUniversidade Federal de São Paulo (UNIFESP)Hospital Pró-Cardíaco Centro de Terapia IntensivaUniversidade Federal do Mato Grosso do Sul Hospital Universitário Centro de Terapia Intensiva AdultoUniversidade Estadual de LondrinaHospital de Terapia IntensivaUniversidade Estadual do PiauíHospital Santa Luzia Centro de Terapia IntensivaUniversidade Estadual do Oeste do ParanáFaculdade de Medicina de São José do Rio Preto Hospital de BaseHospital do Servidor Público EstadualHospital Cardiotrauma IpanemaSanta Casa de Misericórdia Centro de Terapia IntensivaUNIFESPSciEL

Parecer sobre a realização de actividades Todo o Terreno nas escombreiras da Mina da Panasqueira

Parecer, elaborado em parceria, apresentado a diversas entidades, na sequência de notícia da SIC sobre actividades denominadas de radicais nas Escombreiras da Mina da Panasqueira

Photography-based taxonomy is inadequate, unnecessary, and potentially harmful for biological sciences

The question whether taxonomic descriptions naming new animal species without type specimen(s) deposited in collections should be accepted for publication by scientific journals and allowed by the Code has already been discussed in Zootaxa (Dubois & Nemésio 2007; Donegan 2008, 2009; Nemésio 2009a–b; Dubois 2009; Gentile & Snell 2009; Minelli 2009; Cianferoni & Bartolozzi 2016; Amorim et al. 2016). This question was again raised in a letter supported by 35 signatories published in the journal Nature (Pape et al. 2016) on 15 September 2016. On 25 September 2016, the following rebuttal (strictly limited to 300 words as per the editorial rules of Nature) was submitted to Nature, which on 18 October 2016 refused to publish it. As we think this problem is a very important one for zoological taxonomy, this text is published here exactly as submitted to Nature, followed by the list of the 493 taxonomists and collection-based researchers who signed it in the short time span from 20 September to 6 October 2016

Pratos e mais pratos: louças domésticas, divisões culturais e limites sociais no Rio de Janeiro, século XIX

Reply to ten comments on a paper published in the last issue of this journal. The discussion follows along six main lines: History museums, identity, ideology and the category of nation; the need of material collections and their modalities: patrimonial, operational, virtual; theater versus laboratory; visitors and their ambiguities; Public History: the museum and the academy.Resposta aos comentários de dez especialistas que contribuíram no debate de texto publicado no último número desta revista. A discussão orientou-se segundo seis tópicos principais: museus históricos, identidade, ideologia e a categoria de nação; a necessidade de acervos materiais e suas modalidades: acervo patrimonial, operacional, virtual; teatro versus laboratório; o público e suas ambigüidades; História Pública: o museu e a Academia

Search for dark matter produced in association with bottom or top quarks in √s = 13 TeV pp collisions with the ATLAS detector

A search for weakly interacting massive particle dark matter produced in association with bottom or top quarks is presented. Final states containing third-generation quarks and miss- ing transverse momentum are considered. The analysis uses 36.1 fb−1 of proton–proton collision data recorded by the ATLAS experiment at √s = 13 TeV in 2015 and 2016. No significant excess of events above the estimated backgrounds is observed. The results are in- terpreted in the framework of simplified models of spin-0 dark-matter mediators. For colour- neutral spin-0 mediators produced in association with top quarks and decaying into a pair of dark-matter particles, mediator masses below 50 GeV are excluded assuming a dark-matter candidate mass of 1 GeV and unitary couplings. For scalar and pseudoscalar mediators produced in association with bottom quarks, the search sets limits on the production cross- section of 300 times the predicted rate for mediators with masses between 10 and 50 GeV and assuming a dark-matter mass of 1 GeV and unitary coupling. Constraints on colour- charged scalar simplified models are also presented. Assuming a dark-matter particle mass of 35 GeV, mediator particles with mass below 1.1 TeV are excluded for couplings yielding a dark-matter relic density consistent with measurements

Com o diabo no corpo: os terríveis papagaios do Brasil colônia

Desde a Antiguidade, papagaios, periquitos e afins (Psittacidae) fascinaram os europeus por seu vivo colorido e uma notável capacidade de interação com seres humanos. A descoberta do Novo Mundo nada faria além de acrescentar novos elementos ao tráfico de animais exóticos há muito estabelecido pelos europeus com a África e o Oriente. Sem possuir grandes mamíferos, a América tropical participaria desse comércio com o que tinha de mais atrativo, essencialmente felinos, primatas e aves - em particular os papagaios, os quais eram embarcados em bom número. Contudo, a julgar pelos documentos do Brasil colônia, esses voláteis podiam inspirar muito pouca simpatia, pois nenhum outro animal - exceto as formigas - foi tantas vezes mencionado como praga para a agricultura. Além disso, alguns psitácidas mostravam-se tão loquazes que inspiravam a séria desconfiança de serem animais demoníacos ou possessos, pois só três classes de entidades - anjos, homens e demônios - possuíam o dom da palavra. Nos dias de hoje, vários representantes dos Psittacidae ainda constituem uma ameaça para a agricultura, enquanto os indivíduos muito faladores continuam despertando a suspeita de estarem possuídos pelo demônio. Transcendendo a mera curiosidade, essa crença exemplifica o quão intrincadas podem ser as relações do homem com o chamado “mundo natural”, revelando um universo mais amplo e multifacetado do que se poderia supor a princípio. Nesse sentido, a existência de aves capazes de falar torna essa relação ainda mais complexa e evidencia que as dificuldades de estabelecer o limite entre o animal e o humano se estendem além dos primatas e envolvem as mais inusitadas espécies zoológicas.Since ancient times, parrots and their allies (Psittacidae) have fascinated Europeans by their striking colors and notable ability to interact with human beings. The discovery of the New World added new species to the international exotic animal trade, which for many centuries had brought beasts to Europe from Africa and the Orient. Lacking large mammals, tropical America participated in this trade with its most appealing species, essentially felines, primates and birds - especially parrots - which were shipped in large numbers. It should be noted, however, that at times these birds were not well liked. In fact, according to documents from colonial Brazil, only the ants rank higher than parrots as the animals most often mentioned as agricultural pests. On the other hand, some of these birds were so chatty that people suspected them to be demonic or possessed animals, since only three classes of beings - angels, men and demons - have the ability to speak. Nowadays, several Psittacidae still constitute a threat to agriculture, and the suspicion that extremely talkative birds were demon possessed has also survived. More than a joke or a mere curiosity, this belief exemplifies how intricate man’s relationships with the “natural world” may be. In this sense, the existence of birds that are able to speak adds a further twist to these relationships, demonstrating that the problem of establishing a boundary between the animal and the human does not only involve primates, but also includes some unusual zoological species