In cooperative networked haptic systems, some distributed distant users may decide to leave or join the cooperation while other users continue to manipulate the shared virtual object (SVO). Cooperative haptic systems that support interaction among a variable number of users, called scalable haptic cooperation systems herein, are the focus of this research. In this thesis, we develop distributed control strategies that provide stable and realistic force feedback to a varying number of users manipulating a SVO when connected across a computer network with imperfections (such as limited packet update rate, delay, jitter, and packet-loss). We fi rst propose the average position (AP) scheme to upper bound the effective stiff ness of the SVO coordination and thus, to enhance the stability of the distributed multi-user haptic cooperation. For constant and small communication delays and over power-domain communications, the effectiveness of the proposed AP paradigm is compared with the traditional proportional-derivative (PD) scheme via multi-rate stability and performance analyses supported with experimental verif cations. Next, in a passivity-based approach, the scalability is pursued by implementing the AP scheme over wave-domain communication channels along with passive simulation of the dynamics. By constructing a passive distributed SVO in closed-loop with passive human users and haptic devices, we guarantee the stability of the distributed haptic cooperation system. However, energy leak at joining/leaving instances may compromise the passivity of the SVO. We examine the preservation of passivity of the proposed SVO scheme for such situations. A switching algorithm is then introduced in order to improve the performance of the cooperative haptic system. Experiments in which three users take turn in leaving or joining the cooperation over a network with varying delay and packet-loss will support the theoretical results. / Graduate / 0771 / 0548 / 0537 / 0544 / rrakhsha@uvic.ca

Submitted by THAYNÁ CRISTINA PARSANEZE IASI null (iasi_bob@hotmail.com) on 2018-04-02T22:08:10Z No. of bitstreams: 1 Thayná C. P. Iasi - Mestrado.pdf: 1856665 bytes, checksum: 1e364366bb33964d96f7f94ac51d39fd (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Aparecida Puerta null (dripuerta@rc.unesp.br) on 2018-04-03T11:57:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 iasi_tcp_me_rcla.pdf: 1628760 bytes, checksum: c369d0a3080f5a92e55e16e36f394378 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-03T11:57:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 iasi_tcp_me_rcla.pdf: 1628760 bytes, checksum: c369d0a3080f5a92e55e16e36f394378 (MD5) Previous issue date: 2018-02-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Manter ou reestabelecer uma postura estável depende da detecção de informações por meio de sistemas sensoriais e sistemas de ação-percepção como o sistema háptico. O sistema háptico usa a exploração ativa inclusive durante o uso de ferramentas rígidas ou não rígidas para detectar propriedades importantes do ambiente. Um paradigma proposto sobre o papel do sistema háptico no controle da postura foi o sistema âncora. Os achados dos efeitos estabilizadores da postura com o uso do sistema âncora ilustram como o processo de detecção de informação do ambiente, distal ao corpo e mediado pela ferramenta âncora, depende da relação quase-estável no contato entre a superfície de apoio do corpo e a porção distal das âncoras. A extensão da utilidade desse contato distal para orientação postural ainda é pouco conhecida quanto ao contexto de perturbação da superfície. O objetivo do presente estudo foi investigar o papel da ancoragem realizada no próprio corpo, ou seja, com a porção distal em contato com quatro pontos corporais (i.e., cintura escapular, cintura, joelho e tornozelo), e verificar sua eficiência na redução da taxa de oscilação postural em contraste com a ancoragem tradicional (referência externa). Ainda, analisar a influência da localização desses pontos, distal ou proximal ao solo, quanto à função de ancoragem háptica. Para isso, foram testados 27 sujeitos ativos de ambos os sexos, que permaneceram imóveis em posição tandem sobre uma plataforma de força, com restrição da visão. As condições da tarefa de ancoragem incluíram: a ancoragem tradicional e ancoragem com conexão distal em contato com os quatro pontos corporais (cintura escapular, cintura, joelho e tornozelo). Foram analisadas as variáveis referentes à oscilação corporal (TT-CP, área da elipse, AMO-ML) e referentes à regulação da oscilação do centro de pressão (VM-ML). Os resultados obtidos demonstraram que a ancoragem nos pontos de contato corporal, via TT-CP e AMO-ML, reduziu a taxa de oscilação postural quando comparada à condição sem âncora. Entretanto, a âncora tradicional é mais eficiente do que quando a resistência vem da porção anexa em qualquer parte do corpo. Quando a comparação é feita entre os pontos de contato corporal, observamos que eles não diferem entre si. Concluímos que mesmo o contato de ancoragem no corpo sendo parcialmente eficiente na redução da taxa de oscilação corporal, este contexto não equipara aos níveis de redução de oscilação gerados por uma ancoragem com referência externa. / Maintaining or reestablishing a stable posture depends on the detection of information through sensory systems and action-perception systems such as the haptic system. The haptic system uses active exploration, even during the use of rigid and non-rigid tools used to detect important properties of the environment. A proposed paradigm about the role of the haptic system in posture control was the anchor system. The findings of the stabilizing effects of posture with the use of the anchor system demonstrate how the process of detecting information from the environment, distal to the body and mediated by the anchor tool, depends on the almost-stable relationship in the contact between body support surface and the distal portion of the anchors. The extent of the utility of this distal contact for postural orientation is still poorly known in the context of surface disturbance. The objective of the present study was to investigate the role of anchoring in own body, therefore, with the distal portion in contact with four corporal points (i.e., scapular waist, waist, knee and ankle), and verify the efficiency in reducing the rate of the postural oscillation in contrast to the traditional anchorage (external reference). Nevertheless, to analyze the influence of the location of these points, distal or proximal to the ground, regarding the function of haptic anchorage. For this, were tested 27 active subjects of both sexes, who remained immobile in a tandem position on a force platform, with visual restriction. The anchoring task conditions included: traditional anchorage and the anchorage with distal connection in contact with four body points (scapular waist, waist, knee, ankle). Were analyzed the variables related to body oscillation (TT-CP, ellipse area, OA-ML) and referring to regulation of the center of pressure oscillation (MD-ML). The results obtained showed that anchorage at the body contact points, via TT-CP and OA-ML, reduced the rate of postural oscillation when compared to non-anchor condition. However, the traditional anchor is more efficient than when the resistance comes from the attached portion in any part of the body When the comparison is made between the points of body contact, we observe that they do not differ from each other. We conclude that even the anchoring contact in the body being partially efficient in reducing the rate of body oscillation, this context does not equate to the levels of oscillation reduction generated by an anchorage with external reference.

O presente estudo teve por objetivo obter a constante de Weber da percepção de comprimento de linha através de mediação tátil (bengala) e observar diferenças perceptuais quanto à capacidade visual dos participantes e do material utilizado na confecção dos mediadores táteis. Além disso, comparamos a disposição vertical e horizontal dos estímulos para verificar a ocorrência ou não das ilusões vertical-horizontal e radial-tangencial. Para isso, aplicamos o método dos estímulos constantes e uma escala de categoria em 90 participantes subdivididos em 3 grupos de acordo com a capacidade visual: deficientes visuais, videntes vendados e videntes. Os resultados mostraram que não houve diferença estatística entre os grupos, o tipo de material e a disposição espacial dos estímulos. Quando comparamos os resultados da constante de Weber para o tato mediado com a constante para o tato ativo, encontramos diferenças estatísticas na maioria das condições experimentais, revelando que o tato mediado é menos sensível que o tato ativo. Os resultados nos levam a concluir que ocorre perda de informação no tato mediado, com importantes implicações para os deficientes visuais que dependem de instrumentos para perceberem o ambiente. / The present study aimed to estimate the Weber\'s constant in perception of line length and to verify perceptual differences regarding participants\' visual capacity and the material used in canes. Furthermore, the vertical and horizontal position of stimuli were compared to verify the occurrence of the vertical-horizontal and the radial-tangential illusions. The method of constant stimuli and a category scale were applied to 90 participants divided into 3 groups: visually impaired, blindfolded, and sighted participants. The results showed no significant differences between groups, materials, or stimuli\'s positions. We also found that the Weber\'s constant values for mediated tactual perception were significantly higher than the constant value for active tactual perception for most conditions of the experiment. We concluded that tactual mediation implies in information loss in comparison with direct tactual perception, a fact that has important implications to individuals with visual impairment who depend on tools to better perceive the environment.

A atividade exploratoria em tarefas de ancoragem haptica exerce um efeito positivo em tarefas desafiadoras ao controle postural. A melhora ou reducao da instabilidade postural em tarefas de ancoragem foi comprovada em diversos grupos (i.e., adultos jovens, adultos idosos, criancas, e participantes com deficiencia) e condicoes experimentais (i.e., variados niveis de complexidade de tarefa postural). O problema deste estudo foi analisar em contextos de tarefas posturais se existe uma relacao entre o desequilibrio homeostatico provocado pelo exercicio fisico de esforco maximo (que afeta o sistema postural pelo impacto no sistema autonomo) e o sistema haptico (que integra adicional estrategia de controle voluntario ao sistema postural). O objetivo do nosso estudo foi testar se a informacao haptica proporcionada pelo uso do sistema ancora exibe efeitos imediatos de atenuacao dos niveis de instabilidade postural aumentada pela fadiga geral decorrente do exercicio fisico maximo. O sistema ancora incorpora atividade exploratoria simultanea a execucao de uma tarefa postural desafiadora. O contexto de ancoragem inclui o manejo de dois cabos flexiveis com cargas anexas em suas extremidades que possibilita a exploracao haptica. Neste estudo, dois grupos foram compostos, um grupo experimental com vinte e tres adultos jovens fisicamente ativos e um grupo controle composto de dez adultos jovens. Ambos os grupos realizaram duas sessoes experimentais (com ancora; sem ancora) com tarefas de controle postural. Para o grupo experimental, as duas sessoes consistiram em: a. uma tarefa de equilibrio antes do esforco fisico, b. um protocolo incremental de esforco, e c. tarefas de equilibrio apos o protocolo de esforco realizados em 4 diferentes momentos ate 15 minutos. Para a inducao do esforco fisico, utilizamos um protocolo incremental maximo em esteira ergometrica, e as duas sessoes experimentais foram realizadas em dias diferentes com prazo maximo entre elas de 14 dias. O grupo controle realizou as mesmas sessoes, entretanto o protocolo de inducao ao esforco fisico foi substituido por um periodo equivalente de descanso. O objetivo da existencia do grupo controle foi verificar a presenca de um efeito de aprendizagem durante a execucao das tarefas. Os resultados para o grupo experimental das variaveis relacionados ao deslocamento do CT, no dominio do tempo mostraram que a informacao haptica proveniente do sistema ancora atenuou a instabilidade postural durante condicoes de tarefas de controle postural onde o participante encontrava-se sob os efeitos da fadiga. Em todas as condicoes experimentais, o exercicio fisico maximo na esteira produziu um aumento na oscilacao postural, como esperado. Entretanto, quando a informacao haptica foi associada na tarefa experimental, a oscilacao postural foi significativamente diminuida. Embora a informacao haptica tenha atenuado significativamente os efeitos da fadiga geral sobre os niveis de oscilacao postural, a velocidade de recuperacao dos valores basais da oscilacao postural foi, na condicao de ancoragem, reduzida dada sua proximidade com os valores de oscilacao tipicos da tarefa sem a fadiga. Os resultados do grupo controle demonstraram que as tarefas utilizadas nao foram suficientes para promover um efeito de aprendizagem. O organismo a partir de estimulos de curto prazo compensou os efeitos de degradacao do equilibrio provocados pela fatiga. A informacao haptica foi util para o sistema de controle da postura compensar os efeitos de perturbacao causados pela fadiga. / Exploratory activity during haptic anchoring has a positive effect during challenging postural control tasks. In such case, improvement of postural stability has been demonstrated in a variety of groups (i.e., young adults, older adults, children, and disabled participants) and experimental conditions (i.e., different levels of postural task complexity). The issue of this study is to analyze in contexts of postural tasks whether there is a relation between the homeostatic imbalance caused by maximal physical exertion (that affects the postural system by the impact on the autonomic system) and the haptic system (which integrates additional strategy of voluntary control to the postural system). The purpose of our study was to test whether the haptic information provided by the use of the anchor system exhibits immediate effects on attenuation of postural instability levels increased by general fatigue caused by maximal physical exertion. The anchor system incorporates simultaneous exploratory activity to the execution of a challenging postural task. The anchoring context includes the handling of two flexible cables with loads attached at their ends that enable haptic exploration. In this study, two groups were composed, an experimental group with twenty-three physically active young adults and a control group composed of ten young adults. Both groups performed two experimental sessions (with anchor, without anchor) with tasks of postural control. For the experimental group, the two sessions consisted of: a. balance tasks before physical effort, b. exposure to an incremental exercise protocol, and c. balance tasks after the exercise protocol distributed in 4 periods up to 15 minutes. To induce physical exertion, we used a maximum incremental protocol on a treadmill, and two experimental sessions were conducted on different days with a maximum of 14 days between them. The control group performed the same sessions, however the protocol of induction to physical effort was replaced by an equivalent period of rest. The aim of the control group was to verify the presence of a learning effect during the execution of the tasks. The results for the experimental group of variables related to CT displacement in time domain showed that haptic information from the anchor system attenuated postural instability during conditions of postural control tasks where the participant was under effects of fatigue. In all experimental conditions maximal physical exercise on the treadmill increased postural oscillation, as expected. However, when the haptic information was associated with the experimental task, the postural sway was significantly decreased. Although haptic information significantly attenuated the effects of general fatigue on postural sway the rate of recovery of the basal values of the postural sway was, in the anchoring condition, reduced because of its proximity to the typical oscillation values of the task without the fatigue. The results of the control group demonstrated that the tasks used were not enough to promote a learning effect. The organism from short-term stimuli compensated for the effects of balance degradation caused by fatigue. Haptic information was useful for the posture control system to compensate for the disturbance effects caused by fatigue.

Dans l'optique d'une organologie de la performance, on commence par élaborer, autour de la notion de système haptique d'un instrument de musique, un cadre taxinomique et une typologie aboutissant à un questionnement sur l'identité conceptuelle d'un instrument-objet. Une approche inductive sur le cas exemplaire de la guitare permet alors de définir une distance potentielle dans l'interaction instrument/instrumentiste ; puis, par modélisation d'extraits de pièces musicales, de considérer l'optimisation gestique comme un argument de distanciation qui consiste en une abstraction dans le champ logique de l'espace haptique (géométrisation). Pour finir, on rend compte de l'aperception du musical par l'instrumentiste, dans le cadre d'une exécution et au travers de son instrument, par un modèle dichotomique où les concepts de processus de solmisation et de vectorisation s'avèrent proportionnels aux aspects stylistiques des œuvres et de leurs interprétations. / From the perspective of an organology of performance, we first developed, around the concept of haptic system for a musical instrument, a taxonomic framework and typology leading to a questioning about the conceptual identity of an instrument-object. An inductive approach to the exemplary case of the guitar allows us to define a potentially distance in the interaction instrument/instrumentalist ; then, by modeling excerpts of musical works, to consider gestural optimization as an argument of distancing which is an abstraction in the logical field of haptic space (geometric). Finelly, we report the apperception of musical by the instrumentalist, as part of a performance and through his instrument, with a dichotomic model where the concepts of solmisation process and vectorization are proportional to the stylistic aspects of the works and their interpretations.

A atividade exploratoria em tarefas de ancoragem haptica exerce um efeito positivo em tarefas desafiadoras ao controle postural. A melhora ou reducao da instabilidade postural em tarefas de ancoragem foi comprovada em diversos grupos (i.e., adultos jovens, adultos idosos, criancas, e participantes com deficiencia) e condicoes experimentais (i.e., variados niveis de complexidade de tarefa postural). O problema deste estudo foi analisar em contextos de tarefas posturais se existe uma relacao entre o desequilibrio homeostatico provocado pelo exercicio fisico de esforco maximo (que afeta o sistema postural pelo impacto no sistema autonomo) e o sistema haptico (que integra adicional estrategia de controle voluntario ao sistema postural). O objetivo do nosso estudo foi testar se a informacao haptica proporcionada pelo uso do sistema ancora exibe efeitos imediatos de atenuacao dos niveis de instabilidade postural aumentada pela fadiga geral decorrente do exercicio fisico maximo. O sistema ancora incorpora atividade exploratoria simultanea a execucao de uma tarefa postural desafiadora. O contexto de ancoragem inclui o manejo de dois cabos flexiveis com cargas anexas em suas extremidades que possibilita a exploracao haptica. Neste estudo, dois grupos foram compostos, um grupo experimental com vinte e tres adultos jovens fisicamente ativos e um grupo controle composto de dez adultos jovens. Ambos os grupos realizaram duas sessoes experimentais (com ancora; sem ancora) com tarefas de controle postural. Para o grupo experimental, as duas sessoes consistiram em: a. uma tarefa de equilibrio antes do esforco fisico, b. um protocolo incremental de esforco, e c. tarefas de equilibrio apos o protocolo de esforco realizados em 4 diferentes momentos ate 15 minutos. Para a inducao do esforco fisico, utilizamos um protocolo incremental maximo em esteira ergometrica, e as duas sessoes experimentais foram realizadas em dias diferentes com prazo maximo entre elas de 14 dias. O grupo controle realizou as mesmas sessoes, entretanto o protocolo de inducao ao esforco fisico foi substituido por um periodo equivalente de descanso. O objetivo da existencia do grupo controle foi verificar a presenca de um efeito de aprendizagem durante a execucao das tarefas. Os resultados para o grupo experimental das variaveis relacionados ao deslocamento do CT, no dominio do tempo mostraram que a informacao haptica proveniente do sistema ancora atenuou a instabilidade postural durante condicoes de tarefas de controle postural onde o participante encontrava-se sob os efeitos da fadiga. Em todas as condicoes experimentais, o exercicio fisico maximo na esteira produziu um aumento na oscilacao postural, como esperado. Entretanto, quando a informacao haptica foi associada na tarefa experimental, a oscilacao postural foi significativamente diminuida. Embora a informacao haptica tenha atenuado significativamente os efeitos da fadiga geral sobre os niveis de oscilacao postural, a velocidade de recuperacao dos valores basais da oscilacao postural foi, na condicao de ancoragem, reduzida dada sua proximidade com os valores de oscilacao tipicos da tarefa sem a fadiga. Os resultados do grupo controle demonstraram que as tarefas utilizadas nao foram suficientes para promover um efeito de aprendizagem. O organismo a partir de estimulos de curto prazo compensou os efeitos de degradacao do equilibrio provocados pela fatiga. A informacao haptica foi util para o sistema de controle da postura compensar os efeitos de perturbacao causados pela fadiga. / Exploratory activity during haptic anchoring has a positive effect during challenging postural control tasks. In such case, improvement of postural stability has been demonstrated in a variety of groups (i.e., young adults, older adults, children, and disabled participants) and experimental conditions (i.e., different levels of postural task complexity). The issue of this study is to analyze in contexts of postural tasks whether there is a relation between the homeostatic imbalance caused by maximal physical exertion (that affects the postural system by the impact on the autonomic system) and the haptic system (which integrates additional strategy of voluntary control to the postural system). The purpose of our study was to test whether the haptic information provided by the use of the anchor system exhibits immediate effects on attenuation of postural instability levels increased by general fatigue caused by maximal physical exertion. The anchor system incorporates simultaneous exploratory activity to the execution of a challenging postural task. The anchoring context includes the handling of two flexible cables with loads attached at their ends that enable haptic exploration. In this study, two groups were composed, an experimental group with twenty-three physically active young adults and a control group composed of ten young adults. Both groups performed two experimental sessions (with anchor, without anchor) with tasks of postural control. For the experimental group, the two sessions consisted of: a. balance tasks before physical effort, b. exposure to an incremental exercise protocol, and c. balance tasks after the exercise protocol distributed in 4 periods up to 15 minutes. To induce physical exertion, we used a maximum incremental protocol on a treadmill, and two experimental sessions were conducted on different days with a maximum of 14 days between them. The control group performed the same sessions, however the protocol of induction to physical effort was replaced by an equivalent period of rest. The aim of the control group was to verify the presence of a learning effect during the execution of the tasks. The results for the experimental group of variables related to CT displacement in time domain showed that haptic information from the anchor system attenuated postural instability during conditions of postural control tasks where the participant was under effects of fatigue. In all experimental conditions maximal physical exercise on the treadmill increased postural oscillation, as expected. However, when the haptic information was associated with the experimental task, the postural sway was significantly decreased. Although haptic information significantly attenuated the effects of general fatigue on postural sway the rate of recovery of the basal values of the postural sway was, in the anchoring condition, reduced because of its proximity to the typical oscillation values of the task without the fatigue. The results of the control group demonstrated that the tasks used were not enough to promote a learning effect. The organism from short-term stimuli compensated for the effects of balance degradation caused by fatigue. Haptic information was useful for the posture control system to compensate for the disturbance effects caused by fatigue.

O presente estudo teve por objetivo obter a constante de Weber da percepção de comprimento de linha através de mediação tátil (bengala) e observar diferenças perceptuais quanto à capacidade visual dos participantes e do material utilizado na confecção dos mediadores táteis. Além disso, comparamos a disposição vertical e horizontal dos estímulos para verificar a ocorrência ou não das ilusões vertical-horizontal e radial-tangencial. Para isso, aplicamos o método dos estímulos constantes e uma escala de categoria em 90 participantes subdivididos em 3 grupos de acordo com a capacidade visual: deficientes visuais, videntes vendados e videntes. Os resultados mostraram que não houve diferença estatística entre os grupos, o tipo de material e a disposição espacial dos estímulos. Quando comparamos os resultados da constante de Weber para o tato mediado com a constante para o tato ativo, encontramos diferenças estatísticas na maioria das condições experimentais, revelando que o tato mediado é menos sensível que o tato ativo. Os resultados nos levam a concluir que ocorre perda de informação no tato mediado, com importantes implicações para os deficientes visuais que dependem de instrumentos para perceberem o ambiente. / The present study aimed to estimate the Weber\'s constant in perception of line length and to verify perceptual differences regarding participants\' visual capacity and the material used in canes. Furthermore, the vertical and horizontal position of stimuli were compared to verify the occurrence of the vertical-horizontal and the radial-tangential illusions. The method of constant stimuli and a category scale were applied to 90 participants divided into 3 groups: visually impaired, blindfolded, and sighted participants. The results showed no significant differences between groups, materials, or stimuli\'s positions. We also found that the Weber\'s constant values for mediated tactual perception were significantly higher than the constant value for active tactual perception for most conditions of the experiment. We concluded that tactual mediation implies in information loss in comparison with direct tactual perception, a fact that has important implications to individuals with visual impairment who depend on tools to better perceive the environment.

Orientador: Eliane Mauerberg de Castro / Banca: Cynthia Yukiko Hiraga / Banca: Renato de Moraes / Resumo: O objetivo deste trabalho é avaliar, ao longo de uma caminhada, a contribuição do sistema háptico durante a condução de um cão em condições de desafios ao sistema postural. Os desafios nas tarefas deste estudo incluem restrição da base de suporte para a marcha e privação visual. Esperamos que a sincronização entre condutor e cão se reflita em melhores níveis de desempenho no controle da marcha, especialmente na condição onde a visão é obstruída. Para este estudo foram recrutados 10 adultos jovens, com idade de média de 23,7 ± 4,32 anos e um cão treinado em obediência básica e na tarefa de condução em superfície restrita de apoio (traves de equilíbrio). As condições de tarefas foram: com e sem restrição da visão (CVSC e SVSC, respectivamente), e com e sem condução do cão (CVCC e SVCC, respectivamente). A primeira condição foi sempre a condição controle (olhos abertos sem condução do cão). Cada tentativa foi repetida três vezes. As tarefas foram filmadas por duas câmeras com o objetivo de avaliar a duração de cada ciclo do andar. Uma ANOVA three-way com medidas repetidas em todos os fatores (visão, tarefa e repetições) foi realizada para as variáveis: duração do ciclo de cada passada, média da fase relativa e o desvio da fase relativa, com medidas também repetitivas em todos os fatores para: visão, tarefa, pernas, e repetições. Testes a posteriori de Bonferroni foram calculados para comparações aos pares. Em relação à média da fase relativa as tarefas executadas com o cão foi significativamente superior àquelas sem o uso do cão. O pior relacionamento temporal foi mantido nas médias... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The purpose of this study was to assess the contribution of the haptic system during walking with a dog on challenging tasks to the postural system. The challenges included restriction to the base support (walking on a balance beam for both, the human and the dog), and visual occlusion (for the human only). We expected that the synchronization between the walking individual and the dog reflected in improved levels of performance in motion control, especially in conditions where vision is occluded. We recruited 10 young adults with average age of 23.7 ± 4.32 years and a dog with obedience training and conditioned to walk on a restricted area of support (balance beam). The task conditions were: with and without vision (CVSC and SVSC, respectively), and with and without conducting the dog (CVCC and SVCC, respectively). The first condition was always the control condition (eyes open without conducting the dog). Each trial was repeated three times. The tasks were videotaped with two cameras in order to process the duration of each stepping cycle. A three-way ANOVA with repeated measures on all factors (vision, and task repetitions) was performed for the variables: duration of each stepping cycle, relative phase and standard deviation of the relative phase, also with repeated measures on all of the factors: vision, task conditions, legs, and trials. The mean relative phase of the tasks performed with the dog was significantly closer to symmetry than those without the use of the dog. The worst temporal relationship was maintained during the condition SVSC (right leg = 0,477 ± 0,030, left leg = 0,544 ± 0,035). However... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-07-29Bitstream added on 2014-06-13T20:09:59Z : No. of bitstreams: 1 melo_jac_me_rcla.pdf: 384734 bytes, checksum: 1b56a3e7e61d7b5af8dcb99fd242c506 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O objetivo deste trabalho é avaliar, ao longo de uma caminhada, a contribuição do sistema háptico durante a condução de um cão em condições de desafios ao sistema postural. Os desafios nas tarefas deste estudo incluem restrição da base de suporte para a marcha e privação visual. Esperamos que a sincronização entre condutor e cão se reflita em melhores níveis de desempenho no controle da marcha, especialmente na condição onde a visão é obstruída. Para este estudo foram recrutados 10 adultos jovens, com idade de média de 23,7 ± 4,32 anos e um cão treinado em obediência básica e na tarefa de condução em superfície restrita de apoio (traves de equilíbrio). As condições de tarefas foram: com e sem restrição da visão (CVSC e SVSC, respectivamente), e com e sem condução do cão (CVCC e SVCC, respectivamente). A primeira condição foi sempre a condição controle (olhos abertos sem condução do cão). Cada tentativa foi repetida três vezes. As tarefas foram filmadas por duas câmeras com o objetivo de avaliar a duração de cada ciclo do andar. Uma ANOVA three-way com medidas repetidas em todos os fatores (visão, tarefa e repetições) foi realizada para as variáveis: duração do ciclo de cada passada, média da fase relativa e o desvio da fase relativa, com medidas também repetitivas em todos os fatores para: visão, tarefa, pernas, e repetições. Testes a posteriori de Bonferroni foram calculados para comparações aos pares. Em relação à média da fase relativa as tarefas executadas com o cão foi significativamente superior àquelas sem o uso do cão. O pior relacionamento temporal foi mantido nas médias... / The purpose of this study was to assess the contribution of the haptic system during walking with a dog on challenging tasks to the postural system. The challenges included restriction to the base support (walking on a balance beam for both, the human and the dog), and visual occlusion (for the human only). We expected that the synchronization between the walking individual and the dog reflected in improved levels of performance in motion control, especially in conditions where vision is occluded. We recruited 10 young adults with average age of 23.7 ± 4.32 years and a dog with obedience training and conditioned to walk on a restricted area of support (balance beam). The task conditions were: with and without vision (CVSC and SVSC, respectively), and with and without conducting the dog (CVCC and SVCC, respectively). The first condition was always the control condition (eyes open without conducting the dog). Each trial was repeated three times. The tasks were videotaped with two cameras in order to process the duration of each stepping cycle. A three-way ANOVA with repeated measures on all factors (vision, and task repetitions) was performed for the variables: duration of each stepping cycle, relative phase and standard deviation of the relative phase, also with repeated measures on all of the factors: vision, task conditions, legs, and trials. The mean relative phase of the tasks performed with the dog was significantly closer to symmetry than those without the use of the dog. The worst temporal relationship was maintained during the condition SVSC (right leg = 0,477 ± 0,030, left leg = 0,544 ± 0,035). However... (Complete abstract click electronic access below)

This thesis deals with the development of novel haptic array system that can render distributed pressure pattern. The haptic devices are force feedback interfaces, which are widely seen from consumer products to tele-surgical systems, such as vibration feedback in game console, mobile phones, virtual reality applications, and daVinci robots in minimally invasive surgery. Telemedicine and computer-enabled medical training system are modern medical infrastructures where the former provides health care services to people especially in rural and remote places while the latter is meant for training the next generation of doctors and medical students. In telemedicine, a patient at a remote location consults the physician at a distant place through the telecommunication media whereas in computer enabled medical training system, physician and medical students interact with the virtual patient. The experience of physical presence of the remote patient in telemedicine and immersive interaction with virtual patient on the computer-enabled training system can be attained through haptic devices. In this work we focus on palpation simulation in telemedicine and medical training systems. Palpation is a primary diagnostic method which involves multi-finger, multi-contact interaction between the patient and physician. During palpation, a distributed pressure pattern rather than point load is perceived by the physician. The commercially available haptic devices are single and five point devices, which lack the face validity in rendering distributed pressure pattern; there are only a few works reported in literatures that deal with palpation simulation. There is a strong need of a haptic device which provide distributed force pattern with multipoint feedback which can be applied for palpation simulation in telemedicine and medical training purposes. The haptic device should be a multipoint device to simulate palpation process, an array device to render distributed force pattern, light weight to move from one place to another and finally it has to cover hand portion of physician. We are proposing a novel under-actuated haptic array device, called taut cable haptic array system (TCHAS), which in general is a m x n system, consist of m+n actuators to obtain m.nhaptels, that are multiple end effectors. A prototype of 3 x 3 TCHAS is developed during this work and detailed study on its characterisation is explored. The performance of device is validated with elaborate user study and it establishes that the device has promising capability in rendering distributed spatio-temporal pressure pattern.