Realizamos um estudo observacional sobre a cinemática e o histórico de formação estelar das galáxias do par AM2058-381. Os dados utilizados consistem de espectros de fenda longa obtidos com Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) anexado ao telescópio Gemini Sul e cobrem um intervalo espectral de 3300 a 6930 À. Foram extraídos e analisados 69 espectros unidimensionais. A região observada em cada espectro representa uma área de 918 x 785 pc2 para AM2058A e 930 x 795 pc2 para AM2058B. Construímos as curvas de rotação para as galáxias do par através das linhas de emissão mais brilhantes do espectro. A velocidade sistêmica encontrada para AM2058A foi v8=12178 km s-1 e para AM2058B foi v8=12316 km s-1. adotando Ho=75 km s-1Mpc-1, encontramos que a galáxia principal está a uma distância de 162 Mpc e a companheira de 164 Mpc. Determinamos que a galáxia principal está inclinada a um ângulo i=68° e estimamos sua velocidade circular máxima em vc=314 km s-1 através do ajuste de mínimo quadrados não-linear para curva de rotação, assumindo que o gás se move sob um potencial gravitacional logarítmico. Para a galáxia companheira não foi possível realizar o ajuste, pois o campo de velocidades é muito complexo. A velocidade circular máxima desprojetada nos permitiu obter a massa dinâmica para a galáxia AM2058A em MA(r) = 2.1 x 1011M0. A massa da galáxia companheira foi estimada em MB(r)= 4.6x 1010 Mo através de parâmetros fotométricos. A razão entre as massas de LM'l-Aa = 0.21 confirma que o par é uma fusão menor (minor merger). Realizamos um estudo da população estelar para as diferentes orientações da fenda de ambas galáxias. Encontramos que a região central da galáxia principal AM2058A, por onde passam as fendas nas posições P.\ 12' (, PA=350°, é dominada pela população estelar velha com metalicidade solar e subsolar. A síntese de população estelar do disco e braços espirais da galáxia principal apresenta diferentes distribuições de idades pesadas em luz. Na direção do PA=42°, a contribuição dominante é de idade intermediária com a metalicidade maior que solar. Já a população dominante na direção do PA=350° é jovem com metalicidade subsolar. Considerando que PA=350° passa pelo centro das duas galáxias, o excesso de formação estelar recente, observado nesta direção, poderia ser o resultado da passagem da galáxia companheira através da galáxia principal. Além disso, observamos que a população estelar da galáxia companheira também apresenta metalicidade subsolar. A população estelar encontrada através da síntese para as três regiões H11 estudadas neste trabalho tem idade de 5 Manos e metalicidade subsolar. É importante salientar que estas regiões apresentam uma cinemática diferenciada em relação ao disco da galáxia, como se infere das curvas de rotação. A região Hii n° 4 mostra que o último evento de formação estelar da galáxia principal ocorreu há 1 Manos. / We carried out an observational study of the kinematics and star formation history of the galaxy pair AM2058-381. The data used consist of long slit spectra obtained with the Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) attached to the Gemini South Telescope, covering the spectral range from 3300 to 6930 À. 69 onedimensional spectra were extracted and analyzed. The observed region in each spectrum represents an area of 918 x 785 pc2 for AM2058A and 930 x 795 pc2 for AM2058B. We construct the rotation curve for the galaxies using the brightest emission lines in the spectra. The systemic velocity for the galaxies was found to be 14=12178 km s-1 and v3=12316 km s-1 for the main and secondary components. Adopting H0=75 km s-1Mpc-1, we determind that the main galaxy is distant 162 Mpc and the companion 164 Mpc. The inclination of the main galaxy was estimated as i=68°. Assuming that the gas of the main component moves under a logarithmic gravitational potential, the maximum circular velocity was found to be vc=314 km s-1. The deprojected maximum circular velocity provides the dynamical mass for the galaxy AM2058A as MA(r) = 2.1 x 1011M0. The mass of the companion galaxy was estimated from photometric parameters as MB(r)= 4.6 x101° Mo . The mass ratio= 0.21 confirms that the pair is a minor merger. We perfor- ,A med a stellar population study for the different slit orientations in both galaxies. We found that the central region of the main galaxy AM2058A is dominated by an old stellar population with metallicity <Zo. The stellar population synthesis of the disk and spiral arms of the main galaxy shows different age distributions. At the direction PA=42°, the dominant contribution comes from the.intermediate age with metallicity >Zo. The dominant population in the direction PA=350° is young with subsolar metallicity. Since PA=350° passes through the center of both galaxies, the excess of recent star formation observed in this direction may be due to the passage of the companion galaxy through the main galaxy. In addition, the main galaxy (along PA=350°) and the secondary show subsolar metallicity. The stellar population found by the synthesis for all three Hii regions studied in this work is 5 Myear old with subsolar metallicity. It is important to note that these regions show a different kinematics with respect to the galactic disk kinematics, as inferred from rotation curves. The Hii region n° 4 shows that the last event of star formation in the main galaxy occurred about 1 Myears ago.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação de Mestrado Profissional em Ensino de Física, Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física, 2015. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2016-07-18T15:43:08Z No. of bitstreams: 1 2016_JulioCesarSouzaMarques.pdf: 1350593 bytes, checksum: 19b0447a545e2dc285cb3d6465456017 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2016-08-24T13:13:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_JulioCesarSouzaMarques.pdf: 1350593 bytes, checksum: 19b0447a545e2dc285cb3d6465456017 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-24T13:13:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_JulioCesarSouzaMarques.pdf: 1350593 bytes, checksum: 19b0447a545e2dc285cb3d6465456017 (MD5) / Neste trabalho apresentamos um produto educacional direcionado ao ensino de cinemática no Ensino Médio. O material produzido consiste num programa de computador baseado em planilhas eletrônicas do Microsoft Excel, conciliado a roteiros de aplicação. Os conteúdos abordados no produto didático são: movimento retilíneo uniforme, movimento retilíneo uniformemente variado e movimento com aceleração variável. No material estabelece-se a perspectiva de se estudar fenômenos físicos com aceleração variável sem a necessidade de se conhecer cálculo diferencial e integral. O embasamento teórico do trabalho é dado pela teoria de aprendizagem significativa de Ausubel. O material foi aplicado em três turmas de 1a série do Ensino Médio de um colégio público localizado no Distrito Federal. Com este material, o conteúdo foi desenvolvido de uma forma mais atrativa, com maior participação e motivação dos alunos. Ao aplicar o material, constatamos que houve uma melhoria nas respostas aos questionários. As entrevistas realizadas com os estudantes evidenciaram que o material foi eficaz, pois os discentes relataram que se sentiram mais motivados e enfatizaram que apreciaram a experiência interativa propiciada pelo programa. Dessa forma, o produto educacional mostrou-se uma útil ferramenta no ensino de cinemática no Ensino Médio. / In this work we present an educational product directed to teaching of physics in high school. The material produced is a computer program based on Microsoft Excel spreadsheets, with applications scripts. The subjects covered in this educational project are: uniform rectilinear motion, uniformly varied rectilinear motion and motion with variable acceleration. The material establishes the prospect of studying physical phenomena with variable acceleration in high school level. The theoretical bases of this work is given by the theory of Ausubel about significant learn. The material was applied in three classes of firs level of a public high school located at Federal District. By applying the didactic material, we detected that was an improvement in the responses of questionnaires. Interviews with students shown that the material was effective, because the students reported that they felt more motived and enjoyed because the interactive experience provide by computer program. Thus, the educational product proved to be an education useful tool for teach physical concepts in high school.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-09-23T17:09:08Z No. of bitstreams: 1 2016_LuisFelipedaCruzFigueredo.pdf: 42251540 bytes, checksum: bf57843e92b37b40c0684528bcf64a23 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-11-24T13:58:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_LuisFelipedaCruzFigueredo.pdf: 42251540 bytes, checksum: bf57843e92b37b40c0684528bcf64a23 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-24T13:58:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_LuisFelipedaCruzFigueredo.pdf: 42251540 bytes, checksum: bf57843e92b37b40c0684528bcf64a23 (MD5) / O objetivo principal deste trabalho é contribuir para a compreensão e para o avanço das técnicas de controle para robôs manipuladores no contexto de aprimorar o estado-da-arte em robótica. O presente trabalho fornece soluções para uma série de problemas relevantes e desafiadores com ênfase na precisão, robustez, otimização e flexibilidade do controle cinemático no espaço de tarefas. Estas características são essenciais para o desenvolvimento de ferramentas que permitam robôs executarem tarefas sofisticadas em cenários cada vez menos controlados. As contribuições são obtidas a partir da exploração da álgebra de quatérnios duais que é a abordagem escolhida para a modelagem e o controle da cinemática acoplada dos robôs manipuladores. A fim de defrontar a suscetibilidade de manipuladores com respeito a erros de modelagem, incertezas, distúrbios exógenos e a influência destes na pose do efetuador, adaptamos técnicas de controle H∞—válidas apenas para perturbações aditivas—para a álgebra de quatérnios duais. Assim, obtemos um vínculo intuitivo e elegante entre o desempenho sobre a trajetória do efetuador e diferentes fontes de incertezas e perturbações, ao mesmo tempo que atenuamos perturbações no sentido H∞ com o mínimo esforço de controle instantâneo. A partir da álgebra de quatérnios duais, também propomos novas estratégias de controle ótimo para manipuladores. Em contraste a técnicas clássicas, a otimização foca-se em variáveis do espaço de tarefas. Além de prevenir derrapagens e sobrepassos, esta nova estratégia é particularmente relevante ao lidarmos com os desafios inerentes a cenários que requerem maior precisão e segurança de interação em contraste com velocidade de convergência—é o caso, por exemplo, de robôs complacentes, múltiplos braços e interação homem-robô, onde a velocidade no espaço de tarefas é fator que influencia largamente a aceitação humana ao contato. A fim de aprimorar a reatividade do manipulador, introduzimos um novo critério que enriquece movimentos no espaço nulo. Utilizando controle chaveado, relaxamos determinadas especificações reduzindo o número de graus de liberdade controláveis, mas mantendo o efetuador dentro de subespaços desejados. Assim, o espaço nulo da Jacobiana é ampliado com mais graus de liberdade possibilitando a execução de tarefas adicionais. Aparte destes requisitos, visamos igualmente assegurar a manipulação adequada em toda a área de trabalho. Singularidades intrínsecas à cinemática são defrontadas tanto por meio de movimentos no espaço nulo—que mostramos ser válidos no formalismo de quatérnios duais—como através de uma nova estratégia de prevenção com base em critérios H∞. A solução é adequada para a variedade de quatérnios duais e regula explicitamente a compensação entre a exatidão e esforço de prevenção de singularidades inevitáveis. Finalmente, também abordarmos a obstrução topológica referente a estabilização global a partir de controladores contínuos—restrição válida para todas as representações de corpos rígidos. No caso de quatérnios duais unitários, a obstrução é representada pela problema de cobertura dupla inerente ao grupo. Neste trabalho, propomos uma lei de controle chaveada com histerese que assegura a estabilidade global robusta e assintótica no espaço de quatérnios duais. Uma extensa coleção de exemplos, simulações e experimentos são realizados para ilustrar a eficácia e relevância dos resultados. Ademais, e mais importante, os resultados propostos são validados por uma exploração matemática rigorosa a fim de garantir precisão e síntese adequada para aplicações práticas. Assim, o trabalho formaliza a teoria de controle na álgebra de quatérnios duais e aprimora o estado-da-arte de controle para manipuladores—contribuindo com o esforço contínuo para o desenvolvimento da robótica do futuro. _________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In the light of the ongoing effort to improve the state-of-the-art in robotics, this thesis’s main goal is to contribute to the understanding and advancement of control techniques for robot manipulators. In this context, the present work provides solutions to a number of relevant and challenging task-space kinematic control problems for robot manipulators in the sense of accuracy, robustness, optimality and flexibility. These are cornerstone features required to unfold tools for robots to execute sophisticated tasks deployed at increasingly less controlled scenarios. To support the theory presented herein, this thesis exploits the advantages of the dual quaternion algebra to model and control the robot coupled translation and rotation kinematics. First, to address the manipulator liability to modeling errors, uncertainties, exogenous disturbances, and their influence upon the robot orientation and translation kinematics, we adapt H∞ techniques— suitable solely for additive noises—to dual quaternion algebra. In this sense, we provide an intuitive and elegant connection between performance effects over the end-effector trajectory and different sources of uncertainties and disturbances while satisfying disturbance attenuation properties with minimum instantaneous control effort. Sharing the dual quaternion advantages, we also propose novel optimal control strategies in dual quaternion task-space. In contrast to standard optimal control techniques, herein, we focus on optimizing task-space variables. In addition to preventing drifts and overshoots, the analysis is particularly relevant to address the challenges for increasing accuracy in scenarios that require precise and safe interaction in contrast to convergence speed—for instance, compliant robots, multiple arms and human-robot interaction where literature shows that controlled speed at taskspace largely influences the human acceptance of the contact. Finally, to cope with reactiveness requirements, we introduce a new criterion to enrich the selfmotions of robot manipulators. Using a switching control technique, we relax particular task specifications in order to control fewer degrees of freedom while maintaining the end-effector within desired subspaces. As a consequence, the Jacobian nullspace is enlarged with more degrees of freedom to perform additional self-motion tasks. Departing from the requirements for robustness, optimality and reactiveness, this thesis also aims at ensuring proper manipulation throughout the workspace. Singularities instrisic to the kinematic modeling are addressed both by means of self-motion—which is shown to be valid within the dual quaternion formalism—and using a novel avoidance strategy based on the H∞ criteria. The novel solution is suitable for dual quaternion manifold and explicitly regulates the trade-off between exactness and effort of avoiding inescapable singularities. Finally, we also approach the topological obstruction to global stabilization using continuous feedback—inherent to all rigid body representations. In the case of unit dual quaternions, the obstruction is reflected by the unwinding phenomenon that stems from the group double cover. Herein, we propose a switching control law with hysteresis that ensures robust global asymptotic stability within dual quaternion space. An extensive collection of examples, simulations and experiments are performed to illustrate the effectiveness and relevance of our results. Most important, all the proposed results are supported by rigorous mathematical evidence to ensure accuracy and proper synthesis with practical applications. Therefore, we believe the approaches herein formalize the control theory within unit dual quaternions and improve the state-of-the-art in control of manipulators—contributing to the ongoing effort of unfolding tools for the future of robotics.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2017-02-13T15:33:15Z No. of bitstreams: 1 2016_JuanSebastianToquicaArenas.pdf: 38922588 bytes, checksum: ab12415d6a1e222cfde2de946763f28a (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-03-29T17:05:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_JuanSebastianToquicaArenas.pdf: 38922588 bytes, checksum: ab12415d6a1e222cfde2de946763f28a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-29T17:05:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_JuanSebastianToquicaArenas.pdf: 38922588 bytes, checksum: ab12415d6a1e222cfde2de946763f28a (MD5) / Este trabalho apresenta uma proposta de retrofitting para o controlador do manipulador ASEA IRB6-S2 concebido a partir de uma arquitetura aberta de controle baseada na utilização do LinuxCNC para plataforma PC X86 com Ubuntu/Linux, permitindo assim o aproveitamento da estrutura mecânica do manipulador ASEA IRB6-S2, que está em ótimo estado (juntas, elos e harmonic drives, etc), assim como parte do gabinete original para a centralização do sistema geral de controle. Tambem é apresentada a modernização do controlador trocando os motores, driver de potência, encoder e fontes de alimentação, além da inclusão do controlador LinuxCNC com o sistema operacional Ubuntu, o que permitirá o controle do manipulador usando linguagem de programação de Comando Numérico baseado na norma RS-274. O modelo cinemático direto e inverso será concebido usando a notação D-H (Denativ-Hartenberg), incorporando e descrevendo as equações homogêneas diretamente na plataforma LinuxCNC, através da definição da cinemática do Robô ASEA IRB6-S2 com cinco graus de liberdade mediante a programação em linguagem C e compatível com okernel em tempo real RTAI, sendo uma contribuição real do trabalho, pois este robô e sua cinemática não estão disponíveis na plataforma LinuxCNC. É apresentada uma visão geral do trabalho realizado sobre questões como uma proposta metodológica para o retrofitting de manipuladores industriais baseada em uma arquitetura aberta de controle, para uma atualização e adaptação de robôs que por diversos motivos foram considerados como obsoletos ou simplesmente não operacionais. Da mesma forma, a adaptação e contribuição do desenvolvimento com sistema LinuxCNC é justificado no processo de conhecer e usar suas capacidades para controlar corretamente manipuladores industriais e máquinas CNC, como a modelagem do robô ASEA IRB6-S2 com o LinuxCNC para inclusão na biblioteca padrão de manipuladores da plataforma, validando assim o conceito de arquitetura aberta que pode ser adaptado para outros robôs com cinemática não-trivial semelhantes. A modernização deste robô vai possibilitar o desenvolvimento de novos projetos que permitam consolidar o trabalho feito com uma arquitetura aberta que suporta modificações para as novas tecnologias desenvolvidas em robótica, é validada com a atualização de um robô com mais de 40 anos de ser fabricado e que se tornou novamente operacional através da metodologia proposta baseada na técnica retrofitting. / This work presents a retrofitting proposal for the ASEA IRB6-S2 Robot Controller through an open architecture using LinuxCNC for PC X86 platform with Ubuntu/Linux, taking advantage of a manipulator ASEA IRB6-S2 mechanical structure, that It is in optimal state (joint, axes and the harmonic drive gears), and using part of original control cabinet to centralize the robot control general system. Also It is presented the updating of the original controller allowing the change of servo-motor, driver, encoder and power supplies also including LinuxCNC platform with Ubuntu to enable the manipulator robot control using Numerical Control language based in RS-274 standard. The robot forward and inverse kinematic model is going to be generated by DH (Denativ-Hartenberg) convention, including and describing the specific ASEA IRB6-S2 homogenous equations directly in the LinuxCNC controller, through C programming language files with properly logical structure compatible with LinuxCNC controller and the real time kernel for Linux (RTAI), being a real contribution of this work, because this robot model and its kinematics are not available in LinuxCNC. It is presented a detailed view about the work done with relative aspects like a proposal of retrofitting methodology for industrial manipulators based in open architecture controller, updating and adapting obsolete or "out of service"robots. In the same way, adapting and developing a LinuxCNC based system is possible to take advantage of its capabilities to control correctly industrial manipulators and CNC machines, specifically for modeling the ASEA IRB6-S2 robot with LinuxCNC to include it in the example machines library, as well validating the open architecture concept to integrate other non-trivial kinematics robots to LinuxCNC controller. With the robot modernization is possible to develop new projects to consolidate this work with an open architecture that supports the integration with new technologies in robotics field, and validated with a retrofitting methodology proposal applied to a robot was built more than 40 years ago.

Orientador: Mauro Gonçalves / Banca: Adalgiso Coscrato Cardozo / Banca: Ulysses Fernandes Ervilha / Banca: Marco Antonio Cavalcanti Garcia / Banca: Luciano Luporini Manegaldo / Abstract: Abstract The purpose of this study was to compare kinematic and neuromuscular parameters of roundhouse (RK) kick in athletes of two different standards. 7 elite and 7 sub-elite black belt taekwondo athletes performed eighteen RK, directed to two randomized height (9 to the head and 9 to the chest), with their dominant lower limb, combining maximum impact and speed, in a selective reaction time design. Angular and linear velocities of dominant leg and pelvis were recorded through 3D kinemetry. Ground reaction force parameters (GRF) were evaluated by force platform and surface electromyographic (sEMG) signals were recorded through wireless system from the Vastus Lateralis (VL), Biceps Femoris (BF), Rectus Femoris (RF), Tensor Fasciae Lata (TFL), Adductor Magnum (AM), Gluteus Maximum (GM), Gluteus Medium (Gmed) and Gastrocnemius Lateralis (GL) muscles of the kicking leg. EMGs data were rectified, filtered and normalized to the maximal value obtained for each muscle over all trials; cocontraction (CI) indexes of antagonist vs. overall (agonist and antagonist) activity were computed for hip abduction and hip and knee in flexion and extension. Premotor time of each muscle, reaction time and kicking time was assessed as well. Timing parameters and sEMG cocontraction index were significantly lower in elite group, while peak of linear (toe, ankle and knee), angular velocities (knee and hip), and GRF were significantly higher in elite than in sub-elite group. We conclude that reaction time, cocontraction, duration and velocity of kick could be useful in selecting top level taekwondo athletes and monitoring their training status / Doutor

Orientador: Lilian Teresa Bucken Gobbi / Banca: Maria Teresa Cattuzzo / Banca: Tarciana Nobre de Menezes / Banca: Marcia Valéria Cozzani / Banca: Claudio Alexandre Gobatto / Resumo: O padrão do andar sofre alterações com a idade devido a alguns fatores inerentes ao envelhecimento como diminuição da mobilidade, do equilíbrio e da capacidade funcional. O exercício físico se apresenta como uma alternativa capaz de reduzir estes efeitos e, consequentemente, produzir mudanças nos parâmetros do andar e na capacidade funcional, repercutindo em melhora na mobilidade e na independência funcional. As características do exercício, como tipo, frequência e intensidade, que podem melhor favorecer estas mudanças ainda não estão claramente definidas. Assim, o presente trabalho foi desenvolvido em dois estudos, com os seguintes objetivos: Estudo 1) comparar os efeitos de diferentes tipos de exercício nos parâmetros cinemáticos do andar de idosas, considerando as características antropométricas, a capacidade funcional e o nível de atividade física; e Estudo 2) avaliar os parâmetros do andar de idosas sedentárias antes e após o envolvimento em um programa de exercícios generalizados, considerando também as características antropométricas, a capacidade funcional e o nível de atividade física, conforme o Estudo 1. Participaram do Estudo 1, 56 idosas que foram agrupadas de acordo com o envolvimento, a mais de 6 meses, em: dança (n=10), musculação (n=10), hidroginástica (n=12), caminhada (n=11) e um grupo de idosas inativas (n=13), sem envolvimento em exercício físico por pelo menos 02 meses. Participaram do Estudo 2, 32 mulheres acima de 60 anos, sedentárias, recrutadas em grupos de terceira idade, sendo que 17 delas atenderam aos critérios de inclusão. Para o Estudo 2, foi desenvolvido um Programa de Exercícios Generalizados (PEG) durante 4 meses, incluindo atividades de aquecimento, alongamento, dança, musculação e atividades recreativas, com ênfase nos componentes da capacidade funcional (resistência aeróbia, força muscular, coordenação... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Gait parameters change with age due to some inherent factors to the aging process such as reduced mobility, balance and functional capacity. The physical exercise is an alternative able to reduce these effects and, consequently, it produces changes in both the gait parameters and the functional capacities, improving mobility and functional independency. The exercise features such as type, frequency and intensity, which can better favor these changes, are not fully defined. Then, the present work was designed in two studies with the following objectives: Study 1) to compare the effects of the different exercise types on gait kinematic parameters of older women considering their anthropometric characteristics, functional capacity and physical activity level; and Study 2) to evaluate the gait parameters of inactive women before and after the enrollment in a multi-mode exercise program also considering their anthropometric characteristics, functional capacity and physical activity level as in Study 1. Fifty-six older women participated in Study 1 and were grouped according to the exercise type enrollment for more than 6 months in dance (n=10), strength training (n=10), hydrogymnastic (n=12), walking (n=11) and a group of inactive women (n=13), without enrollment in physical exercise for at least two months. Thirty-two women, older than 60 years, inactives, from elderly groups were recruited to participate in Study 2. Seventeen women full filled the inclusion criteria. For Study 2, a Generalized Exercise Program (GEP) was developed in 4 months, including warm up activities, dance, strength training, and recreational activities emphasizing the components of the functional capacity (aerobic endurance, strength, coordination, flexibility, and body balance). For both studies, the physical activity level (Baecke questionnaire), the functional capacity (AAHPERD test battery) and the kinematic gait... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Educação Física, 2008. / Submitted by Kathryn Cardim Araujo (kathryn.cardim@gmail.com) on 2009-10-08T11:14:00Z No. of bitstreams: 1 2008_ClaudiaReginaEstevesMariano.pdf: 556145 bytes, checksum: eb87c7b3f2c62568d31d54bf42388207 (MD5) / Approved for entry into archive by Tania Milca Carvalho Malheiros(tania@bce.unb.br) on 2009-10-13T13:04:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_ClaudiaReginaEstevesMariano.pdf: 556145 bytes, checksum: eb87c7b3f2c62568d31d54bf42388207 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-10-13T13:04:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_ClaudiaReginaEstevesMariano.pdf: 556145 bytes, checksum: eb87c7b3f2c62568d31d54bf42388207 (MD5) Previous issue date: 2008-12-15 / Sabe-se que a velocidade da marcha influencia os parâmetros da marcha. Esse estudo teve por objetivo analisar a relação entre as variáveis espaço-temporais durante o andar em três diferentes velocidades, em um grupo de crianças saudáveis, na faixa etária de três a oito anos de idade. Fizeram parte da amostra 33 crianças saudáveis, sendo distribuídas nos seguintes grupos: 3-4 anos, 5-6 anos e 7-8 anos. Para registrar as variáveis cinemáticas, foi utilizado o sistema PEAK MOTUS. Cada criança realizou a marcha nas velocidades lenta, livre e rápida. Para verificar as diferenças entre os grupos, nas diferentes velocidades, foi utilizado o teste paramétrico ANOVA one-way, com teste post hoc Tukey HSD e o nível de significância adotado foi de p<0,05. Não foi encontrada diferença significativa entre as faixas etárias nas velocidades lenta, livre ou rápida, quando as velocidades de cada sujeito foram normalizadas. Foram encontradas diferenças significativas entre os grupos de 3-4 e 7-8 anos de idade nos valores absolutos, quando considerada a velocidade livre para os valores de cadência. Encontraram-se diferenças significativas para o grupo de 3-4 anos e o grupo de 7-8 anos, na velocidade lenta, e para o grupo de 3-4 anos com os grupos 5-6 e 7-8 anos, na velocidade livre quando a cadência foi normalizada. Na velocidade rápida também foram encontradas diferenças significativas entre esses mesmos grupos para os valores de cadência normalizada. Foram encontradas diferenças significativas entre o grupo de 3-4 anos com os grupos 5-6 e 7-8 anos tanto na velocidade lenta, como na velocidade livre e velocidade rápida, quando considerados os valores absolutos no que diz respeito ao comprimento do passo. Os valores do comprimento do passo normalizados pelo comprimento do membro inferior não apresentaram diferença significativa entre os grupos para nenhuma das velocidades: lenta, livre ou rápida. Os valores temporais absolutos do andar, na velocidade lenta, livre e rápida, mostram que há uma diminuição nos valores das três variáveis, em termos absolutos, com o aumento da velocidade. No entanto, quando verificado o comportamento desses mesmos parâmetros temporais, relativos ao tempo total do ciclo, nota-se que, para a mudança na velocidade, todos os grupos, de diferentes faixas etárias, utilizam a mesma estratégia: diminuição do tempo de apoio duplo, aumento do tempo de apoio simples e aumento do tempo de balanço. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The literature suggests that there are large changes in gait patterns with progression speed. This study aimed to examine the differences in variables spatiotemporal during the walking at three different speeds (slow, self-selected and fast) among three age groups of children. Healthy children (n=33) were distributed in the following groups: 3-4 years, 5-6 years and 7-8 years. Spatio-temporal data were analyzing using absolute and normalized values (Hof ,1996). To verify differences between groups at different speeds was used ANOVA one-way and Tukey HSD post hoc test with level of significance set at 0.05. There was no significant difference between age groups at slow, fast or normal speeds when considered normalized speed. There were significant differences between groups of 3-4 and 7-8 years of age for absolute values at normal speed for cadence. For normalized cadence was found significant differences between the groups 3-4 and 7-8 years at slow speed and between 3-4 group and 5-6 and between 3-4 and 7-8 years groups at normal speed. In the fast speed there were also significant differences between these same groups for the values of normalized cadence. Significant differences were found among the most age groups both at slow, normal and fast speed when considered absolute step length but it was not observed for normalized step length. Absolute temporal values of slow, normal and fast walking showed that there is a decline in absolute values when speed increases. When relative temporal parameters are observed we can identify the same strategy to increase a velocity for all age groups: higher single stance time and balance time.

Este trabalho tem por objetivo analisar a cinemática de um robô hiperredundante composto por módulos de estrutura paralela e atuadores binários. Cada módulo possui três graus de liberdades, dois graus de liberdade de rotação, com eixos perpendiculares entre si, e um grau de liberdade de translação. Após uma busca das arquiteturas paralelas existentes e relatadas na literatura e uma análise dos graus de liberdades das arquiteturas, foi selecionada a estrutura 3-RPS para o módulo. Essa arquitetura é composta por três cadeias cinemáticas idênticas, cada uma com uma articulação de rotação, uma articulação de translação atuada e uma articulação esférica. Foi desenvolvido um programa computacional para calcular as dimensões ótimas dos módulos considerando as restrições de movimento da junta esférica, as dimensões da base e da plataforma, e o comprimento máximo e mínimo do atuador linear. É realizada uma análise do volume de trabalho do robô hiperredundante composto de três e cinco módulos em série. Como o robô possui atuadores binários o seu volume de trabalho é discreto, consistindo na união de pontos no espaço. Finalmente a cinemática inversa do robô hiper-redundante é calculada e observam-se pequenos erros entre as posições desejadas e as posições alcançadas pelo efetuador do robô hiper-redundante. / This research studies hyper-redundant robots focusing on the kinematics analysis. A hyper-redundant robot was developed based on modules of parallel architecture and binary actuators. Each module has three degrees-of-freedom, two rotational degrees of freedom with perpendicular axis and one translational degree of freedom. After searching for parallel structures existent in the literature and analyzing the degrees of freedom of these structures, the 3-RPS architecture was selected. This architecture is composed by three legs with identical chains, each leg has a rotational joint, a translational actuated joint and a spherical joint. A computational program was developed to calculate the best modules geometry, considering the physical constrains of the spherical joint, the dimensions of the base and of the platform, and the maximum and the minimum values of the binary actuated joint. An analysis of the workspace of the hyper-redundant robot composed by three and five modules in series is performed. Since the robot has discrete actuators its workspace is also discrete, i.e., it is composed by the union of points in space. Finally, the inverse kinematics of the hiper-redundant manipulator is calculated and small errors are observed between the desired position and the real position in space reached by the efectuator.

Os mecanismos amplamente utilizados em aplicações industriais são de tipo serial, porém há algum tempo vem sendo desenvolvidos estudos sobre as vantagens que os mecanismos de arquitetura paralela oferecem em contraposição com os seriais. Rigidez, precisão, altas frequências naturais e velocidade são algumas características que os mecanismos paralelos atribuem a máquinas já consolidadas na indústria, destinadas principalmente nas operações de manipulação (pick and place). Nesse sentido, é relevante o estudo sobre a funcionalidade em outros tipos de operação como a usinagem e, particularmente o fresamento. Para isto, devem-se ainda explorar e desenvolver as capacidades dos mecanismos paralelos em relação à rigidez e à precisão nas operações mencionadas. Foi desenvolvido previamente o projeto e montagem do protótipo de uma máquina fresadora de arquitetura paralela. Também aracterizado pela redundância na atuação para o posicionamento da ferramenta. Com este intuito, pretende-se no trabalho atual, avaliar o erro estático de posicionamento da ferramenta por métodos experimentais, quantificar os deslocamentos, realizar um mapeamento experimental em diversas configurações dos membros. Por outro lado, pretende-se adaptar um modelo numérico simplificado que possa prever as deformações elásticas em diversas configurações, que contemple o efeito de juntas lineares flexíveis e que de alguma forma ajude a identificar as principais fontes de erro. Para tal, foram elaboradas rotinas de programação que através da cinemática inversa e o uso do método dos elementos finitos tentem prever o que de fato acontece nos experimentos. Foi proposta também uma implementação alternativa para o controle do mecanismo através de um software CNC e a conversão de coordenadas cartesianas em coordenadas dos atuadores, isto ajudaria na geração do código G. Finalmente, foram elaboradas algumas trajetórias que tentam avaliar a exatidão e repetitividade do mecanismo além de descrever outras trajetórias livres. / Serial mechanisms have been widely used in industrial applications, on the other hand some studies related to advantages of parallel kinematics and its benefits have been developed in the last decades. Stiffness, accuracy, high natural frequencies and velocities are some characteristics that this kind of kinematic architecture attribute to some industrial machines specially used in \"pick and place\" operations. However, it remains relevant to study the functionality that parallel mechanisms could offer in other kind of applications such as milling. In order to achieve this, it is important to evaluate and explore the capabilities and performance characteristics when precision and stiffness are involved. A milling machine with parallel architecture prototype has been designed and constructed in previous works. The tool positioning is characterized by redundant actuation. The present work aims to evaluate the static error of the tool positioning mechanism by experimental procedures, in order to quantify the tool displacements under some established loads and to elaborate an experimental map for static error in different mechanism configurations. On the other hand, it is intended to adapt a simplified numerical model that could predict the stiffness behavior along the workspace including the effect of flexible linear actuators. For this purpose, a finite element method script was developed to solve all the structure displacements. In addition, it was proposed an alternative control implementation that works through an open source CNC software and its appropriate kinematic conversion for the mechanism characteristics and the generation of G Code scripts. Finally, some trajectories were planned in order to evaluate accuracy and repeatability in two proposed paths besides some other free operations.

Esta tese tem por objetivo estudar a precisão de uma nova estrutura robótica para operações de fresamento, em substituição às convencionais maquinas-ferramentas seriais, especialmente as fresadoras e os centros de usinagem CNC. A estrutura proposta está baseada no conceito da cinemática paralela, tendo a análise da precisão sido realizada em função do mapeamento dos erros de posicionamento da ferramenta de corte dentro do espaço de trabalho disponível, durante operação de fresamento de acabamento, aplicando modelagem matemática. A motivação está na busca por altos desempenhos e as estruturas robóticas paralelas possuem diversas vantagens perante as estruturas seriais: construção modular, massa reduzida, altas velocidades/acelerações. Por outro lado, há ainda problemas a serem solucionados, como: garantia da precisão, otimização do espaço de trabalho e redução/eliminação de singularidades. A metodologia aplicada no desenvolvimento deste trabalho compreende quatro etapas: a proposta de uma nova estrutura robótica desenvolvida a partir de métodos de síntese existentes; o desenvolvimento de modelos matemáticos para caracterizar o seu comportamento cinemático; a identificação das fontes de erro que influenciam no desvio de posição da ferramenta; a elaboração de modelos matemáticos e algorítmos computacionais para analisar o grau de influência de cada fonte de erro identificada. Desenvolvemos uma estrutura robótica de topologia assimétrica 2UPS+PRP, com as seguintes características: mobilidade 3 com três translações no espaço, reduzido número de componentes e movimento na direção z independente dos movimentos nas direções x e y. Apresentamos os algoritmos computacionais para mapear os erros cinemáticos, geométricos e elásticos através da discretização do espaço de trabalho disponível, baseado nas matrizes Jacobianas e no princípio do trabalho virtual. Com relação aos mapeamentos dos desvios de posição da ferramenta obtidos, chegamos a algumas conclusões. Os maiores erros cinemáticos ocorreram quando as imprecisões impostas aos dois membros motores laterais tinham sinais contrários. Os erros geométricos com tolerâncias dimensionais na classe de trabalho IT5, foram os mais relevantes dentre os erros considerados. Os erros elásticos, considerando forças de usinagem de acabamento, foram os menos relevantes entre os erros considerados, sendo expressiva a influência da rigidez das juntas universais e esféricas. A utilização do princípio do trabalho virtual, com parâmetros de rigidez concentrados, mostrou ser eficaz e eficiente, comparado ao SMA (análise da matriz estrutural) e ao FEM (método dos elementos finitos), devido ao menor trabalho para o desenvolvimento da sua formulação e ao tempo computacional reduzido para o seu processamento. / This thesis has the purpose to study the precision of a new robotic structure for milling operations, in substitution to the conventional serial machine-tools, specialy the CNC milling machines and cutting centers. The proposed structure is based on the parallel kinematics concept and the precision analysis was realized, applying mathematical models, to obtain the positioning errors mapping of the cutting tool in the available workspace, during finishing milling operations. The motivation is on the search higher performances and the parallel robotic structures have several advantages to the serial structures: modular construction, lightness, high velocities/acelerations. Otherwise, there are still problems to be solved, like: guaranty of precision, workspace optimization and reduction/elimination of singularities. The methodology applied for the development of this work involves four steps: the proposal of a new robotic structure developed using existing synthesis methods; the development of mathematical models to characterize its kinematic behavior; the error sources identification that influences the deviation of the tool position; the elaboration of mathematical models and computer algorithms to analyse the influence level of each identified error source. We developed one assymmetric robotic structure 2UPS+PRP, with the following characteristics: mobility 3 with three translations in the space, reduced number of componentes and displacement in z direction independent from the displacents in the x and y directions. We presented the computer algorithms to map the kinematic, geometric and elastic errors, throw the discretization of the available workspace, based on the Jacobian matrices and the virtual work principle. With regard to the tool position deviation mappings obtained, we reach to some conclusions. The major kinematic errors occurred when the imprecisions imposed to the two lateral actuatores had opposed signals. The geometric errors with dimensional tolerances in the IT5 work class, were the more relevant among the considered errors. The elastic errors, considering finishing manufacturing forces, were the less relevent among the considered errors, being expressive the influence of the rigidity of the universal and spherical jounts. The utilization of the virtual work principle and concentrated rigidity parameters, showed to be efficacious and efficient, compared to the SMA (astructural matrice analisis) and the FEM (finite elements methode), because of the minor work to develop its formulations end the reduced computer time to its prosecution.