FCT

 

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Adaptação Automática do Passo do Robô Humanóide Para Diferentes Coeficientes de Atrito do Robô-Chão
Sistema de Apoio à Investigação Científica e Tecnológica – Projetos de Investigação Científica e Desenvolvimento Tecnológico  (Aviso n.º 04/SAICT/2015)-Projecto Nº16509

Parceria:

UNIVERSIDADE DE COIMBRA

UNIVERSIDADE DE AVEIRO

INSTITUTO POLITÉCNICO DE COIMBRA

Investigador responsável IPC:

João Ferreira (ISEC)

Orçamento elegível: 174.180,00 €

Apoio da União Europeia:

Incentivo Não Reembolsável – FEDER (85%): 148.053,00 €

Financiamento – OE – FCT (15%): 26.127,00 €

Caracterização:

A área da robótica humanóide será certamente nas próximas décadas uma área com forte incremento tanto ao nível de investigação como comercial, não podendo Portugal ficar de fora desta área com forte potencial económico. A equipa deste projecto é composta por investigadores do Instituto de Sistemas e Robótica da Universidade de Coimbra e da Universidade de Aveiro e do Instituto Politécnico de Coimbra. Estes investigadores são os que, em Portugal, mais têm publicado nesta área. A equipa completa-se com investigadores da Universidade Tecnológica de Kochi, no Japão e do Instituto Mihailo Pupin. Estes elementos trarão a experiência da escola Japonesa e Sérvia na área da robótica humanóide. Num futuro próximo, os robôs humanóides passarão do laboratório para o ambiente comum. Para dar este passo será fundamental estudar a adaptação automática do passo do robô para diferentes coeficientes de atrito robô-chão, para diferentes velocidades. O robô deve ser capaz de, por exemplo, transitar de uma superfície revestida a carpete para uma superfície polida. Para permitir o controlo suave do robô (movimentação semelhante ao ser humano) é necessário adequar também a trajectória do Centro de Pressão (CoP) à velocidade e ao coeficiente de atrito robô-chão. Os movimentos do robô mais semelhantes aos do ser humano permitirão uma maior aceitação por parte do ser humano para a interacção com o robô e com a consequente possibilidade de comercialização.

Este projecto propõe assim linhas inovadoras na área da robótica humanóide, nomeadamente a adaptação automática do passo do robô humanóide para diferentes coeficientes de atrito do robô-chão. Um dos trabalhos mais relevantes neste domínio tem sido feito por investigadores que usam o robô humanóide HRP-3, mas eles não inspiram as suas soluções no comportamento humano. Acreditamos que o uso do comportamento humano em pisos de diferentes coeficientes de atrito pé-chão proporcionarão uma melhor solução do que as soluções actuais. Outra inovação é a inclusão do reforço de aprendizagem para adaptar automaticamente o passo do robô para andar de uma forma mais conveniente quando detecta a mudança das condições entre o robô e o chão.

A aquisição do gait da trajectória humana será realizada através de um sistema de aquisição actualizado, parcialmente desenvolvido, com 2 câmaras de vídeo digitais, uma para o plano sagital e a outra para o plano lateral. Será também desenvolvido um par de sapatos instrumentado para ler as forças verticais e horizontais, permitindo o cálculo do coeficiente de atrito e das trajectórias do CoP. Outra inovação proposta pela equipa do projecto é incluir o reforço da aprendizagem de modo a adaptar automaticamente o gait do robô quando ele detecta a mudança da condição de atrito entre o robô e o solo. Finalmente, para complementar o modelo complexo dinâmico do robô humanóide, um sistema háptico (implementado por um dispositivo com realimentação de força) será desenvolvido para permitir o feedback em tempo real do erro do CoP do robô em relação à referência para que um operador possa corrigir a estabilidade, alterando os ângulos do tornozelo e do torso manualmente. Os dados obtidos por este sistema será usado para treinar a SVR, sistema de controlo de estabilidade do robô humanóide.

Os sapatos instrumentados desenvolvidos serão utilizados para aplicações médicas, permitindo a identificação de patologias da marcha e quantificação da sua gravidade. Podem ser uma ferramenta de diagnóstico importante, superando limitações de custos das ferramentas de diagnóstico actualmente presentes no mercado. Este sistema permitiria uma compreensão objectiva da evolução clínica dos pacientes, permitindo uma reabilitação funcional da sua marcha. Este sistema será testado pelo Prof. Páscoa Pinheiro no Departamento Médico de Física e Reabilitação do Centro Hospitalar Universitário de Coimbra (CHUC). Para os sapatos instrumentados já foi submetida uma patente nacional provisória.

Localização:

Centro (100%)

Período de execução:

Data de início: 01/01/2016

Data de término: 31/12/2018

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INVADER IVIdentificaçãoParceirosOrçamentoDescrição SumáriaNotícias
Inovando ferramentas para detectar espécies invasoras e agentes de controlo biológico
PTDC/AAG-REC/4896/2014

Parceria:

UNIVERSIDADE DE COIMBRA

CENTRO DE ECOLOGIA FUNCIONAL (UC)

INSTITUTO POLITÉCNICO DE COIMBRA

 

Investigador responsável IPC:

Hélia Sofia Duarte Canas Marchante (ESAC)

Investimento Elegível: 218.238,00 €

Apoio da União Europeia:

Incentivo Não Reembolsável – FEDER (77,4%): 169.017,90 €

Financiamento OE-FCT (12,5%): 27.240,90 €

Comparticipação do promotor (Introsys) (10,1%): 21.979,20 €

Caracterização:

As espécies exóticas invasoras (EEI) são um elemento importante das mudanças globais, muitas vezes resultando em perdas económicas enormes (mais de 12 bilhões €/ano, só na Europa) e acelerando drasticamente a perda de biodiversidade. Enquanto as ameaças por EEI são reconhecidas pela maioria dos cientistas e parceiros políticos relevantes (UE, Governo Português, ISSG, IUCN, etc) a gestão real do problema ainda é um desafio. A UE reconheceu recentemente isso através do Regulamento n.º 1143/2014, que salienta a importância da prevenção, detecção precoce e resposta rápida, e gestão das EEI. Esta proposta tem como objetivo desenvolver novas ferramentas que contribuirão decisivamente para a gestão sustentável destas espécies. As ferramentas serão testadas numa das piores plantas invasoras em Portugal (Acacia longifolia), associando um dos seus agentes de biocontrolo (BCA, Trichilogaster acaciaelongifoliae), gerando resultados importantes. Particularmente vamos desenvolver soluções inovadoras de bio-monitorização para: 1) monitorizar EEI e dispersão de BCA, incluindo parâmetros reprodutivos (e.g. floração) (tasks 1, 2); 2) monitorizar parâmetros morfológicos específicos, nomeadamente galhas BCA (Task 3); 3) monitorizar padrões de interação de espécies e relacionar, alguns deles, com deteção remota (RS) em larga escala (tasks 4, 5); e 4) testar novas soluções para melhorar a deteção precoce e a vigilância de EEI (task 6). Acreditamos que, ao ligar os resultados das tecnologias inovadoras de larga escala (RS) com as características estruturais e morfológicas das plantas, a pequena escala, o projeto representará um grande avanço científico podendo também ser crucial para implementação do biocontrolo (BC) como uma solução para outras EEI na Europa.

Os métodos de controlo de plantas invasoras atualmente utilizados na Europa são muito caros e muitas vezes têm pouco sucesso. Considerando a grande limitação dos recursos para monitorizar e gerir EEI, associada à atual crise económica e à necessidade de reduzir o uso de herbicidas, a oportunidade de desenvolver 1) métodos de controlo mais baratos, sustentáveis e amigos do ambiente, e 2) ferramentas de bio-monitorização avançadas, não pode ser negligenciada. O BC pode ser altamente eficaz e está finalmente a ser considerado na Europa [1]. A nossa equipa investiga essa alternativa há mais de 1 década, estudando a vespa- australiana-formadora de-galhas (T. acaciaelongifoliae) para controlar A. longifolia. Os estudos têm focado 3 áreas: 1) avaliação de impactos de A. longifolia (desde o funcionamento do solo, à vegetação e às redes ecológicas [2-5], etc); 2) desenvolvimento de ferramentas para monitorizar a sua distribuição (desde RS [6] até plataforma web de ciência cidadã para mapear EEI [7]) e 3) avaliação da segurança e eficácia do BCA [8]). Esta proposta é o pináculo natural desses estudos; vai garantir o follow-up experimental da 1ª libertação intencional de BCA na Europa continental, assegurando a monitorização dos parâmetros-chave, cuidadosamente avaliados na situação de pré-libertação, associando o desenvolvimento de ferramentas inovadoras.

A proposta vai aproveitar o conjunto de dados de longo prazo adquiridos em 3 projetos FCT e desenvolver 1 dos programas BC mais bem monitorizados do mundo interligando o desenvolvimento de ferramentas inovadoras. Seja qual for a eficiência do BCA, as conclusões do trabalho serão relevantes para a conservação portuguesa e europeia e será de grande valor para as ciências ecológicas, com boas hipóteses de grande impacte na comunidade científica. A proposta traz inovação tecnológica, graças ao envolvimento de uma empresa líder em design de software para automação e robótica que irá desenvolver um módulo robótico e um conjunto de aplicações de software para recolher os dados ecológicos (tasks 1, 2). Essa tecnologia será testada para monitorar A. longifolia (tasks 2, 4) e a dispersão do BCA (tasks 2, 3), mas acima de tudo, estará disponível para outros usos. Além disso, será um grande avanço científico [quantificar rigorosamente, a vários níveis, o impacte do BCA (tasks 2, 3) beneficiando dos dados detalhados na situação de referência] e contribuirá também melhorar a gestão de A. longifolia e a monitorização do BCA (tasks 2, 4). O projeto responde ainda a 3 objetivos do Reg.1143/2014 sobre IAS: prevenção (task 6: sensibilização); deteção precoce (tasks 1, 2, 6: modelação, RS e vigilância de A. longifolia e BCA em novos locais); e gestão (tasks 4, 5: estabelecimento e eficácia do BCA).

Resumindo, a oportunidade criada pelo investimento sustentável da FCT nos últimos 12 anos não deve ser abandonada quando todos os testes foram feitos, todas as capacidades foram reunidas, todos os dados de pré-libertação foram recolhidos e, finalmente, o BCA está prestes a ser libertado. Este projeto tem o potencial para proporcionar uma das melhores avaliações de programas de BC a nível mundial, com elevado nível científico, tecnológico, conservacionista e significativos impactes económicos.

Localização:

Centro: 83,21%

Lisboa: 16,79%

Período de execução:

Data de início: 01/01/2016

Data de início: 30/09/2018

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