The thesis presents a compact, miniature, and low cost antenna array designed for millimeter-wave frequencies for future 5th generation (5G) mobile applications. The proposed antenna array is a geometrically modified structure of the Franklin array, which allowed to transform a conventional narrowband array into a wideband antenna array. It is composed of five millimetre-wave circular patch radiation elements with phasing stubs. The designed array, fabricated on the commercial Rogers RO3003 substrate with small form factor of 8x25x0.5 mm3, covers the upcoming 5G band of 23.6-30.3 GHz, with peak gain as 10.8 dB, and high radiation efficiency over the whole operating band. In addition, with frequency sweeping, the proposed antenna array radiation pattern is directive and offers beam steering at the desired angles, acting similarly as a leaky-wave antenna.

This thesis presents two-dimensional hydrodynamic analysis of flapping foils for the propulsion of underwater vehicles using a source-vortex panel. Using a simulation program developed in MatLab, the hydrodynamic forces (such as the lift and the drag) as well as the propulsion thrust and efficiency are computed with this method. The assumptions made in the analysis are that the flow around a hydrofoil is two-dimensional, incompressible and inviscid. The analysis is first considered for the case of a deeply submerged hydrofoil followed by the case where it is located in shallow water depth or near the free surface. In the second case, the presence of the free surface and wave effects are taken into account, specifically at high and low frequencies and small and large amplitudes of flapping. The objective is to determine the thrust and efficiency of the flapping –foils under the influence of added effects of the free surface. Results show that the free-surface can significantly affect the foil performance by increasing the efficiency particularly at high Frequencies. / Includes bibliography. / Thesis (M.S.)--Florida Atlantic University, 2015. / FAU Electronic Theses and Dissertations Collection

O sistema de produção canavieiro e dependente da sequência de cortes e rebrota das plantas de cana-de-açúcar. O trafego sobre a soqueira deve ser evitado para garantir a integridade fisiológica da rebrota e possibilitar a obtenção de elevada produtividade. Essa necessidade de exatidão no trafego de maquinas canavieiras impulsionou a adoção de sistemas de direcionamento automático para a otimização do trafego dos conjuntos mecanizados nas lavouras, especialmente em colhedoras. No entanto, os conjuntos de tratores e carretas de transbordo apresentam o risco de desvios do trafego ideal e trafegam sobre o terreno em igual intensidade ao das colhedoras, porem comumente sem sistemas de direcionamento automático ou com sistemas simplificados. Além disso, as carretas sofrem desvios em percursos curvos e em terrenos inclinados, o que frequentemente ocorre nas áreas produtoras. O desempenho dos sistemas de direcionamento automático está frequentemente associado aos erros transversais a trajetória, os quais devem estar abaixo de 0,1 m para evitar danos as soqueiras. Deste modo, este trabalho objetivou quantificar os desvios a que os tratores e carretas de transbordo estão submetidos sob diferentes tipos de percursos em terrenos planos e inclinados. Utilizou-se do sistema de transporte interno composto por um trator e duas carretas de transbordo com três eixos, sendo todos equipados com receptores GNSS e sistema de correção tipo RTK para a obtenção de suas respectivas posições. Os erros entre as passadas foram avaliados pela diferença da distância ortogonal entre os pontos de posição das antenas, no centro do trator e no centro do último eixo de cada carreta, em relação a linha referencia. Os resultados obtidos mostraram que, quando analisado o impacto do relevo no direcionamento manual em função dos tipos de percurso, os maiores desvios ocorreram em terreno inclinado e, nesse caso, os erros são maiores em percursos curvos, pois as carretas de transbordo tem a tendência de diminuir o raio de curvatura. Observando os valores de desalinhamento em áreas de pequena inclinação, com ambos os direcionamentos, constatou-se que o sistema de direcionamento automático auxilia para minimizar os erros de desalinhamento no ultimo transbordo. No entanto, quando o direcionamento passa a ser manual, esses erros aumentam em ate cinco vezes acima do aceito. A medida que os desalinhamentos são relacionados as inclinações laterais, seus valores crescem sensivelmente, mesmo utilizando sistema de direcionamento automático. Sugere-se a adaptação e avaliação do desempenho de sistemas com atuadores nos rodados ou no cabeçalho dos transbordos e a utilização de transbordos montados em chassi de caminhão. Conclui-se que a metodologia desenvolvida foi eficiente para quantificar os erros de percursos do conjunto trator-transbordo de cana-de-açúcar e que a inclinação do terreno, mesmo com variações sutis, exerce forte influência para o desalinhamento do conjunto. / Sugarcane production system is dependent on the sequence of cuts and regrowth of sugarcane plants. The traffic on the ratoon should be avoided to ensure physiological integrity of the regrowth and enable high productivity. This need for accuracy in traffic of sugarcane machines boosted the adoption of automatic guidance systems for mechanized sets in crops, especially harvesters. However, tractors with transshipment trailers usually present the risk of deviation from the ideal path, since they rarely employ automatic steering systems, or use simplified ones, and travel on the ground at the same intensity as that of the harvesters. In addition, trailers are subject to deviations in curved paths and sloping terrain, which often occurs in producing areas. The performance of automatic steering systems is often associated with traverse errors, which should be less than 0.1m in order to avoid damage to the ratoon. Thus, this study aims to quantify deviations to which tractors and transshipment trailers are submitted under different paths on flat and inclined terrain. The transport system used in this study is composed of a tractor and two transshipment trailers with three axes, all of which are equipped with GNSS receivers and a RTK type correction system to obtain their respective positions. The errors between the passes were evaluated by the difference in the orthogonal distance between the antenna position points at the center of the tractor and at the center of the last axis of each truck, relative to the reference line. The obtained results showed that, when analyzing the impact of the relief on the manual steering according to the types of route, the greater deviations occurred in inclined terrain and, in this case, the errors are larger in curved routes, since the transshipment trailers tend to decrease the radius of curvature. Observing the values of misalignment in areas of small inclination, in both directions, it was verified that the automatic steering system helps to minimize misalignment errors of the last transshipment in the correct route. However, when steering becomes manual, these errors increase by up to five times what is accepted. As the misalignments are related to the lateral slopes, the values of misalignments increase significantly, even using an automatic steering system. Adaptations and evaluation of performance of systems with actuators in the wheels or in the heading of the transshipment and the use of transshipment mounted in truck are suggested. It is concluded that the developed methodology was efficient to quantify the errors of trajectories of the tractor-transshipment set of sugarcane and the inclination of the terrain, even with subtle variations, exerts a strong influence for the misalignment of the set.

Les travaux de cette thèse proposent une nouvelle approche pour le guidage assisté par robots d'aiguilles flexibles pour des procédures percutanées. La méthode est basée sur l'utilisation d'une rotation de l'aiguille avec un rapport cyclique variable pour réaliser une insertion avec des arcs de rayons de courbure différents. Elle combine un retour visuel avec une stratégie de planification adaptative pour compenser les incertitudes du système et les perturbations. Par rapport aux approches présentées précédemment dans la littérature, la stratégie de planification en boucle fermée est adaptée à des scènes dynamiques qui présentent des changements de position des obstacles et de la cible. Cette approche a été implémentée sur un système robotique et les résultats obtenus in vitro confirment tout l'intérêt de cette technique. / This thesis proposes a robot-assisted approach for automatic steering of flexible beveled needles in percutaneous procedures. The method uses duty-cycled rotation of the needle to perform insertion with arcs of adjustable curvature, and combines closed-loop imaging feedback with an intraoperative motion replanning strategy to compensate for system uncertainties and disturbances. Differently from previous approaches, the closed-loop replanning strategy is suitable for dynamic scenes that present changes of obstacles and target positions. Indeed, we implemented the proposed system using a robotic manipulator, and the results obtained from in vitro tests confirmed the viability of our method.

Image guided therapy procedures under MRI guidance has been a focused research area over past decade. Also, over the last decade, various MRI guided robotic devices have been developed and used clinically for percutaneous interventions, such as prostate biopsy, brachytherapy, and tissue ablation. Though MRI provides better soft tissue contrast compared to Computed Tomography and Ultrasound, it poses various challenges like constrained space, less ergonomic patient access and limited material choices due to its high magnetic field. Even after, advancements in MRI compatible actuation methods and robotic devices using them, most MRI guided interventions are still open-loop in nature and relies on preoperative or intraoperative images. In this thesis, an intraoperative MRI guided robotic system for prostate biopsy comprising of an MRI compatible 4-DOF robotic manipulator, robot controller and control application with Clinical User Interface (CUI) and surgical planning applications (3DSlicer and RadVision) is presented. This system utilizes intraoperative images acquired after each full or partial needle insertion for needle tip localization. Presented system was approved by Institutional Review Board at Brigham and Women's Hospital(BWH) and has been used in 30 patient trials. Successful translation of such a system utilizing intraoperative MR images motivated towards the development of a system architecture for close-loop, real-time MRI guided percutaneous interventions. Robot assisted, close-loop intervention could help in accurate positioning and localization of the therapy delivery instrument, improve physician and patient comfort and allow real-time therapy monitoring. Also, utilizing real-time MR images could allow correction of surgical instrument trajectory and controlled therapy delivery. Two of the applications validating the presented architecture; closed-loop needle steering and MRI guided brain tumor ablation are demonstrated under real-time MRI guidance.

Existe necessidade de se desenvolver modelos teóricos e testes experimentais, que nos permitam ter plenas condições de melhor avaliar e concluir sobre o comportamento dinâmico dos ônibus, ao trafegar sobre diferentes pistas e realizar diversos tipos de manobras. O objetivo do trabalho é avaliar e otimizar simultaneamente o comportamento dinâmico lateral e vertical de um ônibus modelado como um sistema multicorpo. A metodologia utilizada no trabalho é dividida em duas partes. A primeira parte consiste na programação de um modelo multicorpo de ônibus que possa ser utilizado para fins de otimização do seu comportamento de dinâmica lateral via programação matemática; o desenvolvimento de uma manobra do tipo mudança dupla de faixa - DLC (Double Lane Change), adaptada da combinação da norma ISO 3888-1:1999 que envolve mudança dupla de faixa para carros de passeio e a norma ISO 14791:2000 que envolve mudança simples de faixa para veículos comerciais, na ausência de normas específicas; e finalmente a validação de resultados através de testes experimentais e simulações computacionais. A segunda parte consiste na programação de um modelo multicorpo de ônibus para fins de otimização do seu comportamento de dinâmica vertical via programação matemática, neste caso sujeito a uma pista da classe C segundo classificação da norma ISO 8608:1995. Os resultados específicos da programação das manobras laterais do modelo de ónibus foram validados experimentalmente, bem como comparados através da simulação das manobras num modelo virtual implementado num software multicorpo comercial. O conjunto das soluções atingidas mostraram boa correlação, possibilitando a posterior otimização dos parâmetros concentrados da suspensão do modelo multicorpo de ônibus, através da técnica de algoritmos genéticos. A função objetivo implementada consiste da composição penalizada do valor RMS do ângulo de rolagem da manobra lateral quanto ao handling, e de parâmetros associados ao conforto e segurança, como o valor RMS da aceleração vertical, do deslocamento máximo da suspensão, e da deflexão máxima do pneu de forma a garantir aderência continua à pista. Os resultados otimizados dos parâmetros concentrados conseguem uma negociação dos objetivos conflitantes. / There is a need for theoretical models and experimental tests to be developed that allow for better assessments and conclusions about the dynamic behavior of buses driving on different lanes and performing various types of maneuvers. The purpose of this work is to evaluate and optimize both the lateral and the vertical dynamic behavior of a bus modeled as a multibody system. The methodology employed comprises two parts. The first part consists in programming a bus multibody model that can be used to optimize the lateral dynamic behavior of buses via mathematical programming; developing a type of maneuver known as Double Lane Change (DLC), adapted from a combination of the ISO 3888-1:1999 standard, which involves double lane changes for passenger cars, and the ISO 14791:2000 standard, which involves single lane changes for commercial vehicles, in the absence of specific standards; and lastly, validating the results by means of experimental tests and computational simulations. The second part consists in programming a bus multibody model to optimize the vertical dynamic behavior via mathematical programming, in this case for a class C road, according to the classification of the ISO 8608:1995 standard. The specific results of the programming of the lateral maneuvers of the bus model were validated experimentally and then compared with simulations of the maneuvers by a virtual model developed using commercial multibody software. The results showed a good correlation, enabling subsequent optimization of the lumped parameters of the suspension of the bus multibody model using the genetic algorithm optimization technique. The objective function consists of the penalized composition of some terms, including the RMS value of the roll angle of the lateral handling maneuver and of parameters associated with comfort and safety, such as the RMS value of vertical acceleration, the maximum suspension working space, and the maximum tire deflection to ensure continuous adherence on the road surface. The optimized results of the lumped parameters of the suspension enable an alignment of the conflicting goals.

A microestrutura de uma peça temperada determina suas características mecânicas. Dessa forma, torna-se fundamental conhecer os parâmetros que influenciam na formação da estrutura do componente tratado com função dos tratamentos térmicos aplicados, permitindo obter melhorias de qualidade de uma peça frente a sua aplicação. Métodos distintos podem ser empregados para obtenção da camada de têmpera. Entretanto, esses métodos devem ser parametrizados adequadamente para garantir a qualidade do produto final. No trabalho em questão, aplicaram-se dois metódos distintos de têmpera: por indução e por condução para obtenção da camada martensítica, dureza e durabilidade requerida em cremalheiras de aço SAE 1045, utilizadas em mecanismo de direção automotiva. Fabricou-se um lote de peças, do qual metade das peças foram tratadas por indução e a outra por condução. Após a têmpera e após o revenido, foi avaliado o nível de empenamento, a dureza superficial, a microdureza, a microestrutura formada. A peças após o término do processo de fabricação, foram montadas no sistema caixa de direção, sendo realizados ensaios de durabilidade e impacto dos mesmos. Os tratamentos realizados demonstraram resultados de empenamento, dureza, microestrutura e ensaios de durabilidade e impacto no produto final, dentro das especificações. O processo de têmpera por condução levou a melhor micrestrutura, mais alta dureza e menores níveisde empenamento comparado com o processo de têmpera por indução. Mas, também constatou-se que é possível desenvolver melhorias no processo de indução para atingir-se resultados melhores. / The microstructure of a hardened part is determining its mechanical characteristiscs. Thus, the knowledge of pararameters influencing the heat treated part’s microstructure is of fundamental importance. This allows to obtain quality improvements for specific applications. Diferent methods can be used for the obtation of a hardened layer. However, in these methods the parameters have to be correctly set to reach the final product quality. In this work, two diferente techniques were applied, induction and conduction surface hardening to obtain a required martensitic layer depth, hardness and durability of SAE 1045 steel racks used in automotive driving systems. A batche of parts were manufactured, being half of the parts surface hardened by Induction and half by conduction. After hardening and after tempering, the warpage level, surface hardness, microhardness and microstructure were investigated. The parts were mounted in a steering gear system and then endurance tests and impact tests were carried out. The results of warpage levels, hardness, microstructure and endurance tests, as well as the impact tests were in the range of the specifications. The conduction hardening process leads to better microstructure, higher hardness and lower warpage levels compared to induction hardening. But it was found that the Induction hardening can be optimized to reach better results.

Thesis. 1977. B.S.--Massachusetts Institute of Technology. Dept. of Mechanical Engineering. / MICROFICHE COPY AVAILABLE IN ARCHIVES AND ENGINEERING. / Bibliography: leaf 40. / B.S.

Avaliar a forma como interagem o chamado poder diretivo do empregador e a liberdade de expressão do empregado é o desafio que se empreende neste trabalho. Em certa medida, a eleição do tema já revela a adesão deste mestrando à corrente doutrinária que concebe existência de direitos fundamentais trabalhistas, específicos e inespecíficos, no âmbito e no universo das relações de trabalho, no caso do presente estudo, na relação de emprego. Para atingir o escopo proposto quando da escolha do tema, optamos pelo desenvolvimento de um trabalho em 6 capítulos, com análises e estudos, alguns de menor extensão, dado o caráter de coadjuvância com o tema principal, outros de maior extensão, dada a centralidade com a tarefa abraçada. Iniciamos nosso estudo com breves considerações históricas acerca do fenômeno do poder, cuidando do enquadramento conceitual e com abordagem de sua evolução a partir da antiguidade até o sistema capitalista, berço do direito do trabalho (1º Capítulo). Superada a abordagem do poder, genericamente considerado, debruçamos nossa atenção para a análise do poder diretivo de modo mais particular. E aqui tratamos das questões do conceito, fundamento legal e doutrinário, formas de expressão e limitações incidentes (2º Capítulo). O trabalho prossegue e com o propósito de estabelecer uma conexão com o trecho anterior do estudo, dirigimos a análise para a verificação dos direitos e deveres de empregado e empregador para que assim se evidencie potencialidades e limites tanto do poder diretivo do empregador, quanto dos direitos fundamentais do empregado, dentre os quais a liberdade de expressão (3º Capítulo). A sequencia do trabalho contém os esforços para o correto posicionamento da liberdade de expressão dentro do universo dos direitos humanos ou do homem, direitos fundamentais e direitos da personalidade. E com o intuito de melhor posicionar a liberdade de expressão, fazemos uma avaliação dentro do contexto do direito nacional e internacional, bem como abordamos, ainda que com pouca profundidade, a questão das gerações ou dimensões dos direitos fundamentais (4º Capítulo). O trato da liberdade de expressão tematiza o penúltimo capitulo e nele envidamos esforços para localizar em que esfera da existência do trabalhador subordinado, íntima, privada ou pessoal, ou no âmbito de todas estas, está a liberdade de expressão. Neste mesmo capítulo, devotamos nossa análise para a questão do plano de eficácia do direito fundamental à liberdade de expressão inclusive com o debate com a abordagem das formas, objeções, limites da liberdade de expressão e sobretudo com uma análise do direito em debate no contexto da relação de emprego, inclusive no que toca ao chamado direito de crítica. Encerramos esse capitulo com considerações acerca de medidas de proteção em caso de dispensa discriminatória. Na conclusão registramos nossas ponderações. / Assess how named steering power of the employer interacts and the employee\'s freedom of expression is the challenge that this work is undertaken. To some extent, the election theme already reveals the accession of the current Master\'s doctrinal conceives existence of fundamental labor, specific and nonspecific, and within the universe of labor relations in the case of this study, the employment relationship. To achieve the proposed scope when choosing the theme, we opted for the development of a work in 6 chapters, with analyzes and studies, some less extensive, given the character of co-acting with the main subject, other larger extent, given the centrality and embraced the task. We begin our study with brief historical considerations about the phenomenon of power, taking care of the conceptual framework and approach of its evolution from antiquity to the capitalist system, the cradle of labor law (Chapter 1). Approach to overcome the power, generally considered, worked through our attention to the analysis of power steering more particular. And here we treat the issues of concept, doctrinal and legal basis, forms of expression and limitations incidents (Chapter 2). The work continues in order to establish a connection with the earliest part of the study, headed analysis to verify the rights and duties of employee and employer so that if evidence of both potential and limits of the directive power of the employer, as rights key employee, among which the freedom of expression (Chapter 3). The sequence of this work includes efforts to the correct positioning of freedom of expression within the universe of human rights or of man, fundamental rights and personality rights. And in order to better position the freedom of speech, we make an assessment within the context of national and international law, as well as approach, albeit with little depth, the issue of generational dimensions or fundamental rights (Chapter 4). The tract of freedom of expression lead the penultimate chapter and we strive to find it in that sphere of existence of subordinate worker, intimate, private or personal, or under all these, is the freedom of expression. In this same chapter, we devote our analysis to the question of plan effectiveness of the fundamental right to freedom of expression and ended the debate with the approach of the ways, objections, limits of freedom of expression and especially the analysis of law in the context of the debate employment relationship, including with regard to the so-called right of criticism. In conclusion we recorded our weightings.

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