Tese de mestrado. Engenharia Biomédica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Orientador:Ricardo Machado Leite de Barros / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Educação Fisica / Made available in DSpace on 2018-08-12T21:11:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silvatti_AmandaPiaia_M.pdf: 3070230 bytes, checksum: 097699a29abf7cf0542e89924ba0c6d9 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho consiste na análise de dois problemas relacionados à análise cinemática de volumes parciais de nadadores. O primeiro problema foi analisar os possíveis efeitos do treinamento e a influência dos anos de treinamento em natação nos volumes parciais do tronco em volume corrente e durante a manobra de capacidade vital usando análise cinemática. Foram selecionados dois grupos experimentais: Grupo de Nadadores e Grupo Controle. A partir das coordenadas 3D de 30 marcadores esféricos e retro-reflexivos fixados na superfície do tronco obteve-se as curvas dos volumes dos 4 compartimentos (tórax superior, tórax inferior, abdômen superior e abdômen inferior.) e foram calculados em função do tempo. A partir das curvas de volumes dos compartimentos foram calculados e comparados (ANOVA, p<0,05): o coeficiente de variação, o coeficiente de correlação entre os compartimentos do tronco para ambos os grupos. A regressão linear entre o coeficiente de variação dos volumes dos nadadores e os anos de treinamento em natação e a regressão linear entre o coeficiente de correlação e os anos de treinamento em natação (p<0,05) também foram calculados. Os resultados deste estudo mostraram que os nadadores sofrem efeitos do treinamento em natação obtendo maiores variações relativas dos compartimentos do abdômen, uma maior sincronia entre os compartimentos do tronco durante a manobra de capacidade vital e que anos de treinamento em natação afetam a variação relativa dos volumes parciais e a coordenação tóraco-abdominais durante respirações tranqüilas e quando maiores esforços respiratórios são exigidos, refletindo um aumento na utilização do diafragma. O segundo problema foi desenvolver um sistema para análise cinemática tridimensional submersa de volumes parciais do tronco (DvideoSub). O sistema consiste em 5 câmeras Basler (fc602A) protegidas por caixasestanques especialmente projetadas para as câmeras conectadas em um único desktop PC para aquisições online. Interfaces de softwares foram desenvolvidas para aquisição de dados, controle das câmeras, medição dos dados e reconstrução tridimensional baseados no sistema Dvideo. Para a avaliação do sistema foram realizados testes para analisar o efeito da lente de policarbonato, o efeito da correção óptica fora da água com a calibração do sistema fixo e móvel de calibração, o efeito da correção óptica dentro da água, o efeito da água, os erros de reconstrução de pontos conhecidos e a acurácia da distância de um corpo rígido em movimento. A partir do cálculo da distância do corpo rígido em função do tempo foram calculados: a média, o erro total, o RMS, o RMS%, o erro absoluto médio e a acurácia. Foi analisada também a aplicação do sistema proposto para a análise dos volumes parciais do tronco submerso a partir do cálculo do coeficiente de correlação entre os compartimentos do tronco na manobra de capacidade vital realizada fora e dentro da água. Os resultados mostraram que a lente de policarbonato influência no erro total da distância, a correção óptica proposta melhora o erro total da distância com a calibração do sistema fixo e com a utilização do sistema móvel para calibração os resultados não apresentaram melhora, sugerindo que este deve ser reformulado. O erro absoluto médio foi de 1,0mm fora da água e 2,8mm dentro da água, valores estes que estão dentro dos valores apresentados pela literatura (a partir 0,5mm até 11,6mm). Os valores de RMS obtidos fora da água (2,4mm ±0,01) e dentro da água (2.0mm ±0.01) foram similares e estes foram menores que os valores encontrados em Gourgoulis, et al., (2008) (4,6±0,5 fora da água, 5,9 ±1,5 dentro da água). Os coeficientes de correlação entre os compartimentos do tronco foram altos em ambas as situações. Os resultados mostraram a viabilidade do sistema para a análise cinemática tridimensional submersa e para a análise de volumes parciais com o tronco submerso. De maneira geral, as variáveis analisadas mostraram que a prática em natação pode causar um padrão respiratório diferenciado e a quantidade de anos de treinamento pode acentuar ainda mais este padrão respiratório. O sistema proposto apresentou resultados satisfatórios podendo ser usado para a análise cinemática tridimensional submersa com diferentes objetivos. / Abstract: This work consists on the analysis of two problems related to the kinematic analysis of the swimmer's separate volumes. The first problem was to analyze the effect of the swim training and the influence of the years of swim training on the separate volumes of the trunk, during tidal volume and vital capacity, maneuver using a kinematic analysis. Two groups were used: Control Group and the Swimmer Group. From the 3D coordinates of 30 land markers fixed on the trunk, the volumes of 4 separate compartments of the trunk (superior thorax, inferior thorax, superior abdomen and inferior abdomen) were calculated in function of time. From the curves of the separate volumes, the coefficient of variation and the correlation coefficient between the compartments were calculated for both groups and compared between groups (ANOVA, p<0.05). The linear regression between the coefficient of variation of the separate volumes and the years of swim training and the linear regression between the correlation coefficient and the years of swim training (p<0.05) were calculated. The results indicated that the swim training affects the separate volumes of swimmers causing higher relative variations of the abdomen compartments and a greater coordination between the compartments of the trunk during the vital capacity maneuver. These results suggest that the years of swim training affect the separate thoracoabdominal volumes during tidal volume and when higher respiratory efforts are required, reflecting the increased utilization of the diaphragm. The second problem was to develop a 3D underwater kinematic analysis system of separate volumes of the trunk (DvideoSub). The system consisted of up to five Basler cameras (fc602A) enclosed in housings specially designed and connected to a single desktop PC for online data acquisition. Software interfaces were developed for acquisition, camera controls, measurements and 3D reconstruction starting from a previously proposed system, named Dvideo. The system was evaluated according to the following analyzing tests: the effect of the polycarbonates lens (housing); the effect of the optic correction out of the water with the calibration of the fixed and mobile system of calibration; the effect of the optic correction underwater; the effect of the water; the errors of reconstruction of known points and a rigid body in movement accuracy. From the distance of rigid body in function of time we have calculated the mean, the total error, the RMS, RMS%, the absolute mean error and the accuracy. The application of the system for the analysis of the separate volumes of the submerged trunk was analyzed from the calculation of the correlation coefficient between the compartments of the trunk in vital capacity maneuver out and underwater. The results showed that the polycarbonates lens influence in the distance total error, the optic correction proposed improves the distance total error with the calibration of the fixed system and with the use of the mobile system for calibration the results have not presented improvement, suggesting that this must be reformulated. The RMS error values obtained out of the water (2.4mm ±0.01) and underwater (2.0mm ±0.01) were similar and they were lower than the values found in (Gourgoulis, , 2008) (4.6±0.5 out of water, 5.9 ±1.5 underwater). The absolute mean error was 1.0mm out of the water and 2.8mm underwater, which are in accordance to the values found in literature (from 0.5mm to 11.6mm). The results showed the reliability of the system for the underwater three-dimensional kinematic analysis. Concluding, the analyzed variables showed that the swim practice may lead to a respiratory pattern and the quantity of years of swim training may have an influence in stabilizing this pattern. The proposed system presented satisfactory results and can be used to underwater 3D kinematic analysis with different objectives. / Mestrado / Biodinamica do Movimento Humano / Mestre em Educação Física

Submitted by Larissa Vitoria Cardoso Cusielo (larissavitoria@id.uff.br) on 2017-05-22T15:59:28Z No. of bitstreams: 3 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Manoel Coelho da Silva Neto - Dissertação Final.compressed.pdf: 2147671 bytes, checksum: c046094e9eb88ea2c91f4ebc1857ab0e (MD5) Manoel Coelho da Silva Neto - Produto Final.pdf: 4043748 bytes, checksum: ed0f262e5d26eb90ede963337eadcabc (MD5) / Rejected by Biblioteca do Aterrado BAVR (bavr@ndc.uff.br), reason: oi on 2017-05-22T16:23:42Z (GMT) / Submitted by Larissa Vitoria Cardoso Cusielo (larissavitoria@id.uff.br) on 2017-05-22T17:10:03Z No. of bitstreams: 3 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Manoel Coelho da Silva Neto - Dissertação Final.compressed.pdf: 2147671 bytes, checksum: c046094e9eb88ea2c91f4ebc1857ab0e (MD5) Manoel Coelho da Silva Neto - Produto Final.pdf: 4043748 bytes, checksum: ed0f262e5d26eb90ede963337eadcabc (MD5) / Approved for entry into archive by Biblioteca do Aterrado BAVR (bavr@ndc.uff.br) on 2017-08-21T15:45:13Z (GMT) No. of bitstreams: 3 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Manoel Coelho da Silva Neto - Dissertação Final.compressed.pdf: 2147671 bytes, checksum: c046094e9eb88ea2c91f4ebc1857ab0e (MD5) Manoel Coelho da Silva Neto - Produto Final.pdf: 4043748 bytes, checksum: ed0f262e5d26eb90ede963337eadcabc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-21T15:45:13Z (GMT). No. of bitstreams: 3 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Manoel Coelho da Silva Neto - Dissertação Final.compressed.pdf: 2147671 bytes, checksum: c046094e9eb88ea2c91f4ebc1857ab0e (MD5) Manoel Coelho da Silva Neto - Produto Final.pdf: 4043748 bytes, checksum: ed0f262e5d26eb90ede963337eadcabc (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física. Volta Redonda,RJ. / Esta dissertação apresenta uma atividade de ensino centrada no aluno para tópicos de cinemática, utilizando Tecnologias de Informação e Comunicação (TICs) e o game Angry Birds como motivador do engajamento do aluno no processo de aprendizagem. Em nosso projeto, conduzido no Colégio Estadual Conde Pereira Carneiro, em Angra dos Reis, RJ, os alunos cumpriram atividades de recuperação escolar em aulas vagas do próprio turno de presença, onde, capturando uma sessão de jogo de Angry Birds em vídeo, posteriormente analisavam os movimentos nele contidos no software Tracker. Com isso, trabalharam-se todos os conceitos fundamentais da cinemática, como posição, deslocamento, velocidade e aceleração, além de tópicos da cinemática, como movimento uniforme, acelerado e de projéteis. Os resultados sugerem que este tipo de atividade é efetiva em promover uma maior aproximação do aluno à disciplina de Física, proporcionando engajamento e estimulando autonomia e independência no aprendizado do estudante, qualidades desejáveis em qualquer metodologia de ensino. / This work presents a student-centered teaching activity for teaching kinematics, using Communication and Information Tecnologies, and the game Angry Birds as the motivator for student engagement in the learning process. Our project, conducted at Colégio Estadual Conde Pereira Carneiro, in Angra dos Reis, RJ, consisted of sessions where students captured a playing session of Angry Birds in video, with later analysis of the motion of the birds through the software Tracker. They dealt, thus, with all the fundamental concepts of kinematics, such as position, displacement, velocity and acceleration, as well as with topics specific to kinematics, such as uniform and accelerated motion and projectile motion. The results suggest that this kind of activity promotes a greater closeness to the discipline of Physics, as well as engagement and independence in learning, something highly desirable in teaching and learning.

Orientador: Prof. Dr. Marcos Duarte / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, 2016. / Atualmente os dispositivos de instrumentação biomecânica, sobretudo os sistemas de captura de movimento, são capazes de fornecer um grande número de dados. Seja para extrair informações para análise de diferenças entre grupos, para semi-automatização de procedimentos clínicos típicos de laboratórios de marcha ou para o desenvolvimento de sistemas inteligentes que fazem uso da informação do movimento, o reconhecimento de padrões de movimento é uma necessidade. Estes dados podem ser reduzidos a séries temporais, sendo assim estamos diante de um problema de mineração de dados de séries temporais. No entanto enquanto a maior parte das pesquisas se concentram em tarefas de mineração, o problema fundamental de como representar uma série temporal ainda não foi plenamente abordado até agora. Este projeto objetiva estudar representações simbólicas para séries temporais provenientes de dados de captura de movimentos, uma abordagem ainda muito pouco explorada. Propondo a elaboração de um algoritmo que realiza o mapeamento entre um conjunto de séries temporais e uma sequência de símbolos, levando em consideração informações do domínio da biomecânica e controle motor. Um conjunto de movimentos discretos foram convertidos em uma representação simbólica, a partir da qual foi realizado um agrupamento hierárquico e classificação em 10 atividades rotuladas, com uma exatidão de 84.72% e um padrão sequencial foi detectado no andar. Estes resultados foram obtidos em um tempo de processamento relativamente baixo e a partir de apenas 3 ângulos no plano sagital do membro inferior direito. Com este trabalho atingimos o objetivo proposto e estabelecemos uma representação simbólica do movimento, denominada palavras do movimento, com boa parte das características almejadas. É uma representação simples e prática, a partir da qual foi possível estabelecer uma métrica que quantifica a similaridade entre movimentos. / Currently biomechanical instrumentation devices, especially motion capture systems, are able to provide a large amount of data. Be it for extract information to compare differences among different groups, for semi-automation of typical clinical gait analysis procedures or for developing intelligent systems that make use of motion information, recognition of motion patterns is a need. These data can be reduced to time series, so we are facing a problem of mining time series data. However, while most of the research communities have concentrated on the mining tasks, the fundamental problem on how to represent a time series has not yet been fully addressed so far. This project aims to study symbolic representation for time series data from motion capture, an approach still not much explored. The development of the algorithm that performs the mapping between a set of time series and a sequence of symbols, taking into account information from the field of biomechanics and motor control. A set of discrete motions were converted to a symbolic representation, from which we performed a hierarchical clustering and classified in 10 labeled activities, with an accuracy of 84.72% and a sequential pattern was detected in gait. These results were obtained at a relatively low processing time and from only 3 angles in the sagittal plane of the right lower limb. We achieved our objective and established a symbolic representation of the movement, called motion words, with most of it desired characteristics. It is a simple and practical representation, from which it was possible establish a metric that quantifies the similarity between movements.

Orientador: Rene Brenzikofer / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Educação Física / Made available in DSpace on 2018-08-16T01:10:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Campos_MarioHebling_D.pdf: 6224071 bytes, checksum: c66d59aff4b31c64858f5f1d04d932ed (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Introdução: Apesar de ser reconhecida a importância da postura vertebral durante a corrida, pouco se sabe sobre este assunto. Não encontramos um método automático de baixo custo para avaliação detalhada da curvatura vertebral durante a locomoção. O objetivo deste estudo foi desenvolver um sistema automático de análise de movimento para a avaliação da postura vertebral durante a corrida no teste de esforço máximo incremental. Materiais e Métodos: Foi desenvolvido um sistema de rastreamento automático de marcadores retro-refletivos colocados na coluna vertebral, com três câmeras de luz visível de baixo custo. Iluminadores foram construídos com Led de alto brilho para serem acoplados às câmeras. Em Matlab, foi desenvolvido um software para processamento de imagem digital e análise. Foi implementado um algoritmo de rastreamento automático que utiliza pontos de controle para previsão da trajetória dos pontos da coluna vertebral. O DLT foi implementado para a reconstrução 3D. Quinze atletas amadores foram avaliados (10,4 ± 68,6 kg, 1,73 ± 0,09 m, 41,8 ± 12,2 anos). Quatro destes voluntários realizaram um pré-teste, três semanas antes. Foi quantificada a curvatura geométrica 2D da coluna projetada nos planos sagital e frontal de um sistema local instantâneo de coordenadas no tronco, com origem na Junção Tóraco-Lombar Geométrica (GJTL), um ponto de inflexão da coluna exibido no plano sagital, na região de T12. A postura vertebral foi descrita pela Curva Neutra, a postura média apresentada no ciclo da passada. Foi avaliada a variabilidade intra e inter-individual da Curva Neutra no teste de esforço. A reprodutibilidade entre dias desta variável foi estimada e comparada com variáveis angulares. Resultados e Discussão: O rastreamento dos marcadores com os pontos de controle permitiu o rastreamento automático de todo o teste de esforço máximo, mesmo com o ruído presente nas imagens das câmeras de luz visível, oclusão, impacto e a proximidade de 2,3 ± 0,3cm entre os marcadores posicionados ao longo da coluna vertebral. A acurácia do sistema foi avaliada em 0,55mm e 0,81°. A Curva Neutra é estável e apresentou características individuais no teste de esforço. Por outro lado, no plano sagital, houve um aumento progressivo e linear (p <0,05) do pico de curvatura da Curva de Neutra, especialmente na região lombar que apresentou a maior variação. No plano frontal, na fase final do teste de esforço, houve um aumento significativo (p <0,05) do pico de curvatura na parte superior da coluna torácica, sugerindo que a eminência de fadiga provoca um aumento dos desvios laterais nessa região. Os picos de curvatura da Curva Neutra apresentaram maior reprodutibilidade entre dias do que as variáveis angulares e, ao contrário destas, não dependem da identificação exata do processo espinhoso de T12 com palpação. Conclusão: O sistema proposto mostrou-se eficiente e acurado. A Curva Neutra é uma boa descritora da postura vertebral durante a corrida. / Abstract: Introduction: Although it recognized the importance of spinal posture during running, little is known about this subject. We did not find a low cost and automatic method for detailed evaluation of spinal curvature during gait. The purpose of this study was to develop an automatic motion analysis system for evaluation of the spinal posture during running in the incremental maximum effort test. Materials and Methods: We developed a system for automatic tracking of retro-reflective markers placed on the spine, with three low cost cameras of visible light. Were built illuminators with high brightness Led to be attached to the cameras. In Matlab, was developed a software for digital image processing and analysis. Was implemented an algorithm for automatic tracking that uses control points for prediction of the trajectory of the points in the spine. The DLT was implemented for 3D reconstruction. Fifteen amateur athletes were avaluated (10.4 ± 68.6 kg, 1.73 ± 0.09 m, 41.8 ± 12.2 years). Four of these volunteers performed a pretest, three weeks before. Was quantified the 2D geometric curvature of the spine projected in the sagittal and frontal planes of an instantaneous local coordinate system at the trunk with origin at the Geometric Junction Thoraco-Lumbar (GJTL), a inflection point of the column displayed in the sagittal plane, close to T12. The Neutral Curve, the average posture presented in the gait cycle, was adopted as a descriptor of the spinal posture. It was measured the intra and intersubject variability of the Neutral Curve in the effort test. The inter-day repeatability of this variable was estimated and compared with angular variables. Results and Discussion: Tracking markers with control points enabled the automatic tracking throughout the maximum effort test, even with the image noise of the visible light cameras, occlusion, impact and the proximity of 2,3 ± 0,3cm between the markers positioned along the spine. The accuracy of the system was 0,55mm and 0,81°. The Neutral Curve is stable and presented individual caracteristcs in the effort test. On the other hand, in the sagittal plane, there was a progressive and linear increase (p <0.05) of the curvature peak of the Neutral Curve, especially in the lumbar region that showed the greatest variation. In the frontal plane, in the final stages of the effort test, there was a significant increase (p <0,05) of the curvature peak in the upper thoracic spine, suggesting that the eminence of fatigue causes an increase in lateral deviations in that region. The curvature peaks of the Neutral Curve showed higher inter-day reproducibility than angular variables and, unlike these, do not depend on the exact identification of the spinous process of T12 with palpation. Conclusion: The proposed system proved to be efficient and accurate. The Neutral Curve is a good descriptor of the spinal posture during running. / Doutorado / Biodinamica do Movimento Humano / Doutor em Educação Física

Em interações humano-robô ainda existem muitas limitações a serem superadas referentes à provisão de uma comunicação natural quanto aos sentidos humanos. A capacidade de interagir com os seres humanos de maneira natural em contextos sociais (pelo uso da fala, gestos, expressões faciais, movimentos do corpo) é um ponto fundamental para garantir a aceitação de robôs em uma sociedade de pessoas não especialistas em manipulação de engenhos robóticos. Outrossim, a maioria dos robôs existentes possui habilidades limitadas de percepção, cognição e comportamento em comparação com seres humanos. Nesse contexto, este projeto de pesquisa investigou o potencial da arquitetura robótica do humanoide NAO, no tocante à capacidade de realizar interações com seres humanos através de imitação de movimentos do corpo de uma pessoa e pelo controle do robô. Quanto a sensores, foi utilizado um sensor câmera não-intrusivo de profundidade incorporado no dispositivo Kinect. Quanto às técnicas, alguns conceitos matemáticos foram abordados para abstração das configurações espaciais de algumas junções/membros do corpo humano essas configurações foram capturadas por meio da utilização da biblioteca OpenNI. Os experimentos realizados versaram sobre a imitação e o controle do robô por meio da avaliação de vários usuários. Os resultados desses experimentos revelaram um desempenho satisfatório quanto ao sistema desenvolvido / In human-robot interactions there are still many restrictions to overcome regarding the provision of a communication as natural to the human senses. The ability to interact with humans in a natural way in social contexts (the use of speech, gestures, facial expressions, body movements) is a key point to ensure the acceptance of robots in a society of people not specialized in manipulation of robotic devices. Moreover, most existing robots have limited abilities of perception, cognition and behavior in comparison with humans. In this context, this research project investigated the potential of the robotic architecture of the NAO humanoid robot, in terms of ability to perform interactions with humans through imitation of body movements of a person and the robot control. As for sensors, we used a non-intrusive sensor depth-camera built into the device Kinect. As to techniques, some mathematical concepts were discussed for abstraction of the spatial configurations of some joints/members of the human body these configurations were captured through the use of the OpenNI library. The performed experiments were about imitation and the control of the robot through the evaluation of various users. The results of these experiments showed a satisfactory performance for the developed system

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:19:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4936.pdf: 1373927 bytes, checksum: 2503dc44d2e8aa861d6887a6e6c3bfed (MD5) Previous issue date: 2013-02-22 / Universidade Federal de Minas Gerais / The high incidence of musculoskeletal disorders (WRMD) among computer workers can be associated with different risk factors such as psychosocial, organizational and ergonomic. The worker s satisfaction with his/her job, workload, and the demand and control relationship are the main psychosocial risk factors. Although these factors are not predictive of WRMD, they can act together with ergonomic factors and can stand out when biomechanical stress is absent. When considering biomechanical factors, the literature reports the low muscular rest combined to the low variation in activation. The knowledge available in the literature does not support an effective method of intervention to prevent WRMD in subjects doing intensive computer work. Considering the available hypotheses regarding the nature of WRMD in intensive computer workers, it is suggested that the enrichment of work by different tasks that introduce variation to the physical exposure of these workers can improve musculoskeletal health. This variation could reduce the risk of WRMD. However, it is not known if in fact physical exposure of computer workers varies according to such tasks. A recent study comparing muscle activity (EMG) during computer and non-computer work showed that EMG did not effectively changed across the tasks. However, the study has not evaluated movements, and the identification of tasks was based on software. In order to contribute with information on the mechanisms of exposure in office workers performing intensive use of the computer during work, two studies were developed and compose this dissertation. The Study 1 compared ergonomics and psychosocial indicators between office workers characterized as symptomatic and asymptomatic. Forty-two office workers that use the computer at least 5 years at work have participated. Subjects were divided into two groups according to the results of the Nordic Musculoskeletal Questionnaire (NMQ). Subjects who have experienced any upper limb and neck symptom during the last week were labeled as symptomatic subject (SS). Subjects that have not reported symptoms in these body parts in the last 7 days were classified as asymptomatic subjects (AS). The Utrecht Work Engagement Scale (UWES) and Job Content Questionnaire (JCQ) were used to measure psychosocial indicators. Ergonomic Workplace Analysis (EWA) was used as with ergonomics indicator. The results showed higher annual and weekly prevalence of discomfort in the wrist/hand region. The UWES demonstrated that SS have less work engagement. The groups have also differed according to the workspace and job content, according to EWA. Therefore, SS differed from AS regarding both ergonomics and psychosocial factors. In order to obtain more precise information about the risk of this population developing WRMD the Study 2 was developed. The objective was to elucidate if the exposure in non-computer tasks is substantially different from exposure in computer work. Fifty servants (11 male and 39 female), selected according to the same criteria as the previous study, participated of the study. Bilateral EMG of upper trapezius (UT) and wrist extensor (WE), as well as movements of the head, neck, upper back and shoulder were recorded during 2 hours. The tasks performed during the recordings were timed. All data were then concatenated into: Task 1 computer work (CW); Task 2 seated non-computer work (NCW-seat); Task 3 stand non-computer work (NCW-stand); Task 4 - pauses (NC-pauses). Variables that characterize physical exposure were calculated and compared using the Friedman test and alpha level at 5%. Additionally, the contrast between CW and the others tasks was calculated as an indicator of exposure. In general, the results showed that during CW the average EMG of UT was lower, there was less variability in activation, larger and more variable relative rest time - RRT in relation to the other three tasks. The non-dominant WE did not have the same response to the different tasks. On the other hand, the dominant WE presented lower average EMG in CW versus NCW-stand and lower variability (SD and CV) in CW versus the others tasks. Data of movements showed similar results, whit lower amplitude recorded during CW. I general, NCW-stand showed more difference when comparing average data with CW. The data of contrast were consistent with EMG data and movements. The best values were observed when contrasting CW versus NCW-stand. In conclusion, non-computer work performed in upright position showed higher physical demand by considering both EMG and movement data. Therefore, it is possible to suggest that this task can potentially increase variability in physical exposure of computer workers. However, this information still need to be more investigated in order to generate clear and practical recommendations. / A alta incidência de distúrbios musculoesqueléticos em trabalhadores que utilizam o computador pode estar associada a diferentes fatores de risco como psicossociais, organizacionais e ergonômicos. Dentre os fatores de risco psicossociais, estão a satisfação do trabalhador com o trabalho, a intensidade e carga de trabalho e a relação entre demanda e controle que o trabalhador apresenta sobre seu trabalho. Embora esses fatores não sejam preponderantes no desenvolvimento das lesões musculoesqueléticas, eles atuam junto aos fatores ergonômicos e podem se sobressair na ausência de estresse biomecânico. Em relação aos fatores biomecânicos, os estudos têm destacado o baixo repouso muscular juntamente com a pequena variação da atividade. O conhecimento disponível na literatura ainda não descreve um método de intervenção eficaz para a prevenção de lesões musculoesqueléticas em trabalhadores que fazem uso intensivo do computador. A partir das hipóteses levantadas sobre a natureza das lesões nesta população, algumas teorias propõem o enriquecimento do trabalho a partir da realização de diferentes atividades que introduzam variação à exposição física desses trabalhadores. Esta variação poderia reduzir o risco de desenvolvimento de distúrbios musculoesqueléticos. Entretanto, não se sabe se de fato a exposição física dos trabalhadores que utilizam o computador varia de acordo com a realização de diferentes atividades. Uma comparação baseada no registro eletromiográfico de atividades que envolviam e não envolviam o uso do computador mostrou que a exposição dos trabalhadores não variou efetivamente de acordo com a atividade. No entanto, não foram realizados registros de movimentos e a identificação das atividades foi realizada a partir do uso de um software que classificava a atividade relacionada ou não ao uso do computador de acordo com o contato com aos dispositivos periféricos da máquina. Para contribuir com informações que auxiliem na compreensão dos mecanismos de exposição em trabalhadores administrativos que utilizam intensivamente o computador como ferramenta de trabalho, foram realizados dois estudos que compõem esta dissertação. O Estudo 1 comparou os indicadores ergonômicos e psicossociais entre trabalhadores administrativos do setor público, caracterizados como sintomáticos e assintomáticos. Quarenta e dois trabalhadores administrativos que utilizavam o computador há pelo menos 5 anos participaram do estudo. Essa população foi dividida em dois grupos a partir do Questionário Nórdico de Sintomas Musculoesqueléticos (NMQ). Os sujeitos que assinalaram qualquer sintoma na região de membro superior e pescoço durante a última semana, foram chamados de Sujeitos Sintomáticos (SS). Sujeitos que não apresentaram sintomas em membro superior e pescoço nos últimos 7 dias foram chamados de Sujeitos Assintomáticos (SA). A Escala de Bemestar e Trabalho (UWES) e Escala de Estresse no Trabalho (JSS) foram utilizadas para avaliação dos indicadores psicossociais. O protocolo Análise Ergonômica dos Postos de Trabalho (EWA) foi utilizado como indicador ergonômico. Foi observada maior prevalência anual e semanal de desconforto na região de punho/mão. A UWES demonstrou que os sujeitos sintomáticos apresentaram menor engajamento com o trabalho. Os grupos também se diferenciaram a partir do espaço de trabalho e conteúdo do trabalho, avaliados pelo EWA. Desta forma, os trabalhadores sintomáticos se diferenciaram dos sujeitos assintomáticos quanto a fatores psicossociais e ergonômicos. Para levantar informações mais precisas quanto ao risco para o desenvolvimento de lesão musculoesquelética na população investigada foi desenvolvido o Estudo 2, que teve como objetivo elucidar se a exposição em atividades sem o uso do computador se difere substancialmente daquela registrada durante atividades com o computador. Cinquenta servidores (11 homens e 39 mulheres), selecionados a partir dos mesmos critérios do estudo anterior, participaram do estudo. Durante o registro bilateral da atividade dos músculos trapézio superior (TS) e extensores do punho/dedos (EP) e de movimentos da cabeça, ombros e tronco superior, foram cronometradas as tarefas realizadas. Os registros foram então concatenados em: Atividade 1 trabalho com o computador (TC); Atividade 2 trabalho sem o computador sentado (TSC-sentado); Atividade 3 atividade sem o computador em pé (TSC-em pé); Atividade 4 pausas (Pausas-SC). Variáveis que caracterizam a exposição física foram então calculadas e comparadas por meio do teste de Friedman, com significância de 5%. Adicionalmente foi calculado o contraste entre TC e as demais atividades, também como indicador de exposição. Dentre os resultados obtidos, em geral, durante o TC a atividade média dos TS foi menor, houve menor variabilidade na ativação, maior e mais variável tempo relativo de descanso - RRT em relação às demais atividades. Os EP não-dominante não tiveram o padrão de ativação alterado pelas atividades. Já os EP dominante apresentaram menor média de ativação e menor variabilidade (DP e CV) durante o TC. Os registros de movimento também mostraram resultados similares, com menores ângulos para o TC. Em geral, a atividade que mostrou frequentemente maior diferenças na comparação com o TC foi o TSC-em pé. Os dados do contraste foram consistentes com os dados de atividade muscular e movimentos, com maiores valores na comparação do TC com o TSC-em pé. Conclui-se que o trabalho sem o computador realizado na posição em pé parece ter sido a atividade que apresenta maior demanda física (biomecânica) para o sistema musculoesquelético, tanto pela análise de movimento quanto de atividade muscular. Desta forma, é possível sugerir que esta atividade apresenta potencial para aumentar a variabilidade da exposição física dos trabalhadores, o que ainda deve ser melhor investigado a partir de novos estudos e/ou outras ferramentas de análises.

Em interações humano-robô ainda existem muitas limitações a serem superadas referentes à provisão de uma comunicação natural quanto aos sentidos humanos. A capacidade de interagir com os seres humanos de maneira natural em contextos sociais (pelo uso da fala, gestos, expressões faciais, movimentos do corpo) é um ponto fundamental para garantir a aceitação de robôs em uma sociedade de pessoas não especialistas em manipulação de engenhos robóticos. Outrossim, a maioria dos robôs existentes possui habilidades limitadas de percepção, cognição e comportamento em comparação com seres humanos. Nesse contexto, este projeto de pesquisa investigou o potencial da arquitetura robótica do humanoide NAO, no tocante à capacidade de realizar interações com seres humanos através de imitação de movimentos do corpo de uma pessoa e pelo controle do robô. Quanto a sensores, foi utilizado um sensor câmera não-intrusivo de profundidade incorporado no dispositivo Kinect. Quanto às técnicas, alguns conceitos matemáticos foram abordados para abstração das configurações espaciais de algumas junções/membros do corpo humano essas configurações foram capturadas por meio da utilização da biblioteca OpenNI. Os experimentos realizados versaram sobre a imitação e o controle do robô por meio da avaliação de vários usuários. Os resultados desses experimentos revelaram um desempenho satisfatório quanto ao sistema desenvolvido / In human-robot interactions there are still many restrictions to overcome regarding the provision of a communication as natural to the human senses. The ability to interact with humans in a natural way in social contexts (the use of speech, gestures, facial expressions, body movements) is a key point to ensure the acceptance of robots in a society of people not specialized in manipulation of robotic devices. Moreover, most existing robots have limited abilities of perception, cognition and behavior in comparison with humans. In this context, this research project investigated the potential of the robotic architecture of the NAO humanoid robot, in terms of ability to perform interactions with humans through imitation of body movements of a person and the robot control. As for sensors, we used a non-intrusive sensor depth-camera built into the device Kinect. As to techniques, some mathematical concepts were discussed for abstraction of the spatial configurations of some joints/members of the human body these configurations were captured through the use of the OpenNI library. The performed experiments were about imitation and the control of the robot through the evaluation of various users. The results of these experiments showed a satisfactory performance for the developed system

Orientador:Ricardo Machado Leite de Barros / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Educação Física / Made available in DSpace on 2018-08-21T23:09:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silvatti_AmandaPiaia_D.pdf: 2153043 bytes, checksum: bfa39ebf2fe3e82ab53b434c5a4e6d8a (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Para análises subaquáticas de movimentos tridimensionais é necessária uma calibração precisa de grandes volumes. Métodos baseados em modelos lineares de câmeras são comumente utilizados na biomecânica e para isso faz-se necessário a construção, o transporte e a medição de estruturas rígidas, o que se torna mais difícil quando volumes maiores estão envolvidos. Recentemente, métodos alternativos baseados em modelos não-lineares de câmeras, foram propostos para resolver este aspecto. Assim, os objetivos deste trabalho foram 1) avaliar a exatidão da reconstrução tridimensional fora e dentro da água utilizando o método proposto por Zhang (2000); 2) avaliar a exatidão dos métodos não-lineares para a calibração de câmeras propostos por Hatze, 1988, Cerveri, et al., 1998 e Zhang, 2000 para aplicações com câmeras submersas e os efeitos da variação da posição no volume de calibração sobre a exatidão de reconstrução tridimensional dos métodos e ressaltando, ainda as vantagens e desvantagens de cada método e 3) testar a aplicabilidade dos métodos não-lineares propostos por Cerveri et al., 1998 e Zhang, 2000 para a reconstrução da trajetória da mão de nadadores em diferentes nados. Para aquisição dos dados foi utilizado um sistema de análise cinemática (DVideo), que foi adaptado para aquisição de imagens submersa. O sistema consiste de computadores ligados em câmeras (Basler) para aquisição online de dados. Caixa-estanques especialmente desenvolvidas para o modelos das câmeras foram utilizadas para proteção e um genlocker trigger foi utilizado para a sincronização das câmeras. Tripés para sustentação e fixação das câmeras foram adaptados com ventosas para fixação no fundo da piscina. Para a correção da distorção foram implementados em Matlab os métodos não-lineares para a calibração de câmeras. Um teste de barra rígida foi usado para avaliação da exatidão e precisão. Os resultados mostraram que os métodos propostos por Cerveri et al., 1998 (1,16mm a 0,96mm) e Zhang, 2000 (0,73mm) são alternativas promissoras para análise tridimensional de movimentos subaquáticos. Ambas as metodologias apresentaram resultados com maior exatidão que os encontrados na literatura. Este fato ocorreu devido a uma melhor modelagem da distorção óptica que foi confirmada pela menor influência no erro relativo à posição do objeto no volume de aquisição. Quanto à flexibilidade e portabilidade em relação ao objeto de calibração, ambos os métodos usam objetos mais fáceis de construir e manipular do que os objetos tradicionalmente utilizados. O sistema para a análise tridimensional do movimento utilizando câmeras submersas mostrou-se ser adequado para aplicações subaquáticas. Uma vez que, os resultados aqui relatados podem ser imediatamente apreciados pelos treinadores, pois foi possível identificar simetria ou assimetria entre os dois lados, a variabilidade intra e inter-sujeitos em termos de padrões de movimento e concordância ou discordância com o modelo teórico. Importante ressaltar que existe a possibilidade de extensão da análise para os diferentes segmentos corporais e o sistema e os métodos para a calibração de câmeras apresentados neste trabalho podem ser utilizado para qualquer esporte ou atividade realizada na água, como por exemplo, hidroginásticas ou práticas de reabilitação / Abstract: In order to perform a three-dimensional motion analysis in underwater conditions is necessary to calibrate accurately large volumes. Methods based on linear camera models are commonly used in biomechanics and this requires to construct, to transport and to measurement rigid structures, which becomes more difficult when larger volumes are involved. Recently, alternative methods based on nonlinear camera models have been proposed to address this aspect. The aims of this study were 1) to evaluate the accuracy of 3D reconstruction out and underwater using the method proposed by Zhang (2000); 2) to evaluate the accuracy of nonlinear camera calibration methods proposed by Hatze, 1988, Cerveri, et al., 1998 and Zhang, 2000 for underwater applications using submerged cameras and the effects of object position in the acquisition volume on the accuracy of 3D reconstruction methods, highlighting the advantages and disadvantages of each method, and 3) to test the applicability of the nonlinear methods proposed by Cerveri et al., 1998 and Zhang, 2000 for the reconstruction of the swimmers hand trajectory in different swims styles. For data acquisition, we used a kinematic analysis system (DVideo), which was adapted for underwater conditions. The system consists of cameras (Basler) connected in computers for online data acquisition. Waterproof housings were specially designed to protect the cameras and a genlocker trigger was used to synchronize the cameras. Tripods to support and to fix the cameras were adapted with suction cups and were used to fix them on the swimming pool floor. In order to perform the distortion correction the nonlinear camera calibration methods were implemented in Matlab software. A rigid bar test was used to assess the accuracy and precision. The results showed that the methods proposed by Cerveri et al. 1 998 (1.16 mm to 0.96 mm) and Zhang, 2000 (0.73 mm) are promising alternatives for 3D underwater motion analysis. Both methodologies presented results with greater accuracy than those found in the literature. This occurred due to an improvement of the distortion modeling and that was confirmed by the smallest influence of the object position on the error values. Related to the flexibility and portability of the calibration object, both methods use objects easier to build and manipulate than the objects traditionally used. The 3D motion analysis system using submerged cameras showed to be suitable for underwater applications. The results reported here can be immediately appreciated by coaches, because it was possible to identify symmetry or asymmetry between the two sides, the variability within and between subjects in terms of movement patterns and agreement or disagreement with the theoretical model. Important to emphasize that there is the possibility of extending the analysis for different body segments and the system and the camera calibration methods presented in this work can be used for any sport or activity performed in water, such as hydro gymnastic or rehabilitation practices / Doutorado / Biodinamica do Movimento Humano / Doutor em Educação Física