[pt] Em terrenos acidentados é crítico para robôs móveis manter uma adequada tração nas rodas, pois um excessivo deslizamento das mesmas pode fazer o robô capotar ou desviar da rota desejada. Também, se uma força excessiva é aplicada sobre uma região do terreno, pode levar o mesmo a ceder deixando as rodas presas. Para se evitar os problemas acima citados e ainda otimizar o consumo de energia em terrenos planos, a presente dissertação desenvolveu um controle de tração para terrenos acidentados com o intuito de aplicá- lo ao Robô Ambiental Híbrido (RAH) da Petrobrás. O RAH é um robô móvel anfíbio que está em fase de desenvolvimento no Laboratório de Robótica do CENPES (Petrobras), que poderá ser comandado por um operador ou se deslocar autonomamente. Esse robô faz parte do projeto Cognitus, braço tecnológico do projeto Piatam (Potenciais Impactos e Riscos Ambientais da Indústria de Óleo e Gás na Amazônia), e será aplicado na monitoração e coleta de dados do meio ambiente de dois gasodutos da Petrobrás na região Amazônica, o gasoduto Urucu (AM)- Porto Velho (RO) e o gasoduto Coari (AM) - Manaus (AM). A técnica de controle de tração de veículos robóticos em terrenos acidentados desenvolvida visa controlar a velocidade ao mesmo tempo em que garante a estabilidade dinâmica, não deslizamento das rodas, evita a saturação dos motores, e em certas condições ainda permite minimizar a potência requerida através do conhecimento dos ângulos de contato entre as rodas e o terreno. Foram feitas duas modelagens independentes, uma considerando a suspensão do robô flexível e a outra considerando o veículo robótico como um corpo rígido, sendo ambas para o caso plano (2D).Foram realizadas simulações em terrenos suaves e acidentados, as quais comprovaram a eficácia das técnicas de controle propostas. / [en] Abstract Silva, Alexandre F. Barral Silva; Meggiolaro, Marco Antonio. Traction Control to Mobile Robotic Systems in Rough Terrain. Rio de Janeiro, 2004. 194 p. MSc. Thesis - Departamento de Engenharia Mecânica, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro. In rough terrain it is critical for mobile robots to maintain adequate wheel traction, because excessive sliding could cause the robot to roll over or deviate from its intended path. Also, if an excessive force is applied onto the terrain, the soil may fail and trap the robot wheels. To avoid these problems, and also minimize the power consumption on even terrain, the present work develops a rough terrain traction control to be applied to the Hybrid Environmental Robot (HER) from Petrobras. The HER is an amphibious mobile robot developed by the Robotics Laboratory from CENPES (Petrobras). It can be commanded by an operator or autonomously. This robot is part of the Cognitus Project, technological branch of the Piatam project (Potential Impacts and Environmental Risks of the Oil and Gas Industry in the Amazon). It will be used for monitoring and environmental data collecting along two gas pipelines in the Amazon region, the Urucu (AM) - Porto Velho (RO) and the Coari (AM) - Manaus (AM). The developed traction control of robotic vehicles in rough terrain aims to control the speed at the same time that it guarantees dynamic stability, no slip of the wheels, prevents motor saturation, and under certain conditions it may also allow for the minimization of the required power. This control needs the knowledge of the current state of the robot, including the contact angles between its wheels and the terrain. Two independent 2D models have been proposed, one including the suspension compliance and one considering the robotic vehicle as a rigid body. Simulations have been performed in even and rough terrains, proving the effectiveness of the proposed control techniques.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:30:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_Adaue_banca.pdf: 296840 bytes, checksum: 0cd98d8b2ca7a1306c82e4b8319d9e71 (MD5) Previous issue date: 2012-06-01 / The use of orthodontic devices has been associated with an increase in dental biofilm retention. In this study, the effect of hydrophobic coatings, based on (fluorinated or not) organo-silanes, on the reduction of the contact angle and early biofilm retention in orthodontic devices was tested. Two different types of hydrophobic were tested: hydrophobic solution 1 (SH1), obtained by dilution of 2.5% of hexadecyl-triethoxy-silane in ethanol, and hydrophobic solution 2 (SH2), composed of 2.5% of perfluorodecyl-triethoxy-silane diluted in dimethyl sulfoxide. The solutions were applied in ceramic and stainless steel substrates and, via sol-gel process and crosslinking, siloxane networks were formed on the surface of the devices. The effect of the coatings was evaluated in two stages. In the first stage, aiming the characterization of the surface, the water contact angle was analyzed. Stainless steel and polycrystalline alumina plates were prepared, previously applying or not alumina sandblasting as surface treatment. A significant increase in contact angle was observed with the application of both hydrophobic solutions in both substrates, with the sandblasting allowing formation of super-hydrophobic surface in the ceramic substrate (contact angle up to 155o), while hydrophobic surfaces were obtained in the steel substrate (contact angle up to 123o). In the second phase, the effect of the hydrophobic coating on the biofilm retention in orthodontic brackets was evaluated using a microscosm model. Orthodontic brackets were previously prepared according to the surface treatments that showed the best results in the phase 1 (SH1 for steel, SH2 for ceramic). The effect of the coatings on the biofilm formation was evaluated in periods of 12h and 24h (controls: uncoated substrates and sandblasted substrates). The results showed that the hydrophobic coatings did not result in significant effect in biofilm retention for the time 12h, whereas all coating treatments significantly reduced the biofilm retention in the metal and ceramic brackets compared with the control groups. A significant exponential reduction in biofilm retention at 24h was associated with the increase in contact angle. It can be concluded that application of (super)-hydrophobic crosslinked coatings via sol-gel process on the surface of orthodontic metal and ceramic brackets reduced the surface wetting of the surfaces in contact with water and had a significant effect on the retention of dental biofilm after 24h / O uso de dispositivos ortodônticos tem sido associado ao aumento da retenção de biofilme dentário. Neste estudo, foi testado o efeito de coberturas hidrófobas,baseadas em organo-silanos (flourados ou não), no aumento do ângulo de contato e redução de acúmulo de biofilme inicial em dispositivos ortodônticos. Dois tipos diferentes de soluções hidrófobas foram testadas: solução hidrófoba 1 (SH1), obtida pela diluição de 2,5% de hexadecil-trietóxi-silano em etanol, e solução hidrófoba 2 (SH2), composta por 2,5% de perfluorodecil-trietóxi-silano diluído em dimetilsulfóxido. As soluções foram aplicadas em substratos cerâmico e de aço inox e, via processo sol-gel e reticulação, foram formadas redes siloxanas na superfície dos dispositivos. O efeito das coberturas foi avaliado em duas etapas. Na primeira etapa, buscando a caracterização da superfície, foi analisado o ângulo de contato com água. Placas de aço inox e alumina policristalina foram preparadas, aplicando ou não jateamento prévio das superfícies com partículas de alumina. Foi observado aumento significativo do ângulo de contato com a aplicação das duas soluções hidrófobas em ambos substratos, sendo que o jateamento do substrato propiciou a formação de superfície superhidrófoba no substrato cerâmico (ângulo de contato de até 155o), enquanto superfícies hidrófobas foram obtidas no substrato aço (ângulo de contato até 123o). Na segunda fase do trabalho, avaliou-se o efeito da cobertura no acúmulo de biofilme em braquetes ortodônticos, através de modelo de microcosmos. Braquetes ortodônticos foram previamente preparados conforme os tratamentos de superfície que apresentaram melhores resultados na primeira fase (SH1 para aço, SH2 para cerâmica). Foi avaliado o efeito da cobertura na formação de biofilme em períodos de 12h e 24h (controles: substratos não-recobertos e substratos jateados). Os resultados mostraram que as coberturas hidrófobas não resultaram em efeito significativo no acúmulo de biofilme no tempo 12h, entretanto todos os tratamentos de cobertura reduziram de forma significativa o acúmulo de biofilme sobre os braquetes metálicos e cerâmicos comparados aos grupos controle no período 24h. Foi observada relação de redução exponencial significativa entre ângulo de contato e acúmulo de biofilme para o tempo 24h. Dessa forma, conclui-se que a aplicação de coberturas (super)-hidrófobas reticuladas via processo sol-gel na superfície de dispositivos ortodônticos metálicos e cerâmicos reduziu o molhamento das superfícies em contato com a água e teve efeito significativo na retenção de biofilme bucal sobre esses dispositivos após 24h

[pt] Neste trabalho, foram estudadas filmes poliméricos densos formadas por acetato de celulose (AcC) e polihidroxialkanoato de cadeia média PHAmcl, com diferentes concentrações relativas de cada polímero. Os filmes de PHAmcl/DAC foram preparadas a partir de soluções poliméricas, diluídas em dimetil cetona, na qual se realiza uma mistura com agitação contínua. Foram preparadas as amostras: AcC puro, PHAmcl puro e seis misturas com concentrações variando de 2 porcento a 12 porcento (m/v) de PHAmcl em AcC. Medidas de calorimetria diferencial exploratória e análise dinâmica mecânica foram realizadas a fim de se conhecer a miscibilidade das blendas formadas A composição química das superfícies desses filmes foi caracterizada utilizando a técnica de espectroscopia de fotoelétrons induzida por raios-X (XPS). A morfologia e as propriedades mecânicas das amostras foram estudadas com o auxílio da microscopia de força atômica (AFM). Observou-se nas misturas um enriquecimento na superfície de PHAmcl e uma alteração da morfologia para toda a superfície com a incorporação de PHAmcl. Foi observada uma diminuição na dureza com o aumento a concentração de PHAmcl no filmes. Os filmes apresentaram miscibilidade até 10 porcento PHAmcl/90porcentoAcC em volume. / [en] In this work, the study of thick films formed by cellulose acetate and medium chain length polyhydroxyalkanotes with different molar concentration of PHB is presented. The films were prepared by polymeric solutions diluted in dimethil ketone with continued agitation. The solvent evaporation occurs on a glass plate in controlled atmosphere of 300 C. Eight samples were prepared: pure AcC and PHAmcl and mixtures with PHAmcl bulk concentrations in the range of 2 to 12 percent (w/v). Differential scanning calorimetry and dynamic mechanical analysis measurements were performed in order to know the samples miscibility. The surface chemical composition of the samples was characterized by X- ray photoelectron spectroscopy (XPS). The morphology and mechanical properties were studied by atomic force microscopy (AFM). PHAmcl surface enrichment and morphology modification of the films were observed on the whole surface with the increasing of PHAmcl. A decrease in the films hardness was observed for increasing PHAmcl bulk concentration. The films were found to be miscible until 10percentPHAmcl/90percentAcC bulk concentration.

Nos dias atuais, grande parte das intervenções cirúrgicas inclui o implante de materiais. Os grandes obstáculos na implantação de próteses em organismos humanos são a coagulação sanguínea em contato com o material devido ao alto grau de ativação plaquetária e a compatibilidade dos tecidos biológicos ao material implantado. Agregando melhorias de propriedades mecânicas a superfícies biocompatíveis, materiais poliméricos apresentam grandes tendências a serem excelentes candidatos a biomateriais para tais aplicações. O objetivo deste trabalho foi realizar modificações superficiais em polímeros através do método de implantação por feixe iônico a fim de se investigar mudanças induzidas em suas propriedades superficiais e estudar possíveis mudanças em sua biocompatibilidade, em específico, sua hemocompatibilidade. Amostras de policarbonato foram irradiadas com feixes de íons de argônio com energia 23 keV e cinco diferentes doses. As superfícies das amostras foram analisadas com medidas de ângulo de contato, microscopia de força atômica, espectroscopia de massa de íons secundários, espectroscopia de fotoelétrons, espectroscopia de retroespalhamento Rutherford, deteção de recuo elástico, espectroscopia de raios-X induzidos por partículas e testes de adesão plaquetária. Os resultados das diferentes técnicas apontaram de forma consistente a uma série de alterações químicas e físicas induzidas nas superfícies das amostras, dentre elas: a perda significativa de hidrogênio nas amostras irradiadas, aumento do grau de reticulação entre as cadeias poliméricas que levou ao aumento de elétron deslocalizados e mudança de coloração, remoção de aditivos, migração à superfície de átomos de argônio implantados e alteração de hidrofilicidade. Ao confrontar todos os resultados obtidos com os resultados dos testes de adesão plaquetária, constatou-se que os efeitos observados aumentam o caráter trombogênico da superfície do policarbonato e que a remoção de aditivos com grupos sulfato e sulfonato após irradiação com argônio teve grande influência em tal aumento. / In the current days, a big part of the surgical interventions includes the implant of materials. The great obstacles for prosthesis implantation in living organisms are the blood clotting when in contact to the material due to a high level of platelet activation and the biological tissues compatibility to the implanted material. By joining improvements on mechanical properties to biocompatible surfaces, polymer materials present high tendencies to be excellent biomaterials candidates for such applications. The objective of this work was to perform surface modification in polymers through the ion beam implantation method in order to investigate changes induced in their surface properties and study possible biocompatibility changes. Samples of polycarbonate were irradiated with argon ion beam with 23 keV energy and different doses. The surfaces of the samples were analyzed by contact angle measurements, atomic force microscopy, secondary ion mass spectroscopy, x-ray photoelectron spectroscopy, Rutherford backscattering spectroscopy, elastic recoil detection, particle induced x-ray spectroscopy and platelet adhesion tests. The results from the different techniques pointed consistently to a series of chemical and physical changes induced on the samples\' surfaces, such as: significant loss of hydrogen for the irradiated samples, increase of cross-linking between polymer chains which led to the increase of delocalized electrons and color change, removal of additives, migration of argon atoms to the surface and hydrophilicity changes. By comparing all the obtained results to the platelet adhesion tests results, it was found that the observed effects increase the thrombogenic characteristic of the polycarbonate surface and that the removal of additives with sulfate and sulfonate groups after the argon irradiation had great influence on such increase.

Nos dias atuais, grande parte das intervenções cirúrgicas inclui o implante de materiais. Os grandes obstáculos na implantação de próteses em organismos humanos são a coagulação sanguínea em contato com o material devido ao alto grau de ativação plaquetária e a compatibilidade dos tecidos biológicos ao material implantado. Agregando melhorias de propriedades mecânicas a superfícies biocompatíveis, materiais poliméricos apresentam grandes tendências a serem excelentes candidatos a biomateriais para tais aplicações. O objetivo deste trabalho foi realizar modificações superficiais em polímeros através do método de implantação por feixe iônico a fim de se investigar mudanças induzidas em suas propriedades superficiais e estudar possíveis mudanças em sua biocompatibilidade, em específico, sua hemocompatibilidade. Amostras de policarbonato foram irradiadas com feixes de íons de argônio com energia 23 keV e cinco diferentes doses. As superfícies das amostras foram analisadas com medidas de ângulo de contato, microscopia de força atômica, espectroscopia de massa de íons secundários, espectroscopia de fotoelétrons, espectroscopia de retroespalhamento Rutherford, deteção de recuo elástico, espectroscopia de raios-X induzidos por partículas e testes de adesão plaquetária. Os resultados das diferentes técnicas apontaram de forma consistente a uma série de alterações químicas e físicas induzidas nas superfícies das amostras, dentre elas: a perda significativa de hidrogênio nas amostras irradiadas, aumento do grau de reticulação entre as cadeias poliméricas que levou ao aumento de elétron deslocalizados e mudança de coloração, remoção de aditivos, migração à superfície de átomos de argônio implantados e alteração de hidrofilicidade. Ao confrontar todos os resultados obtidos com os resultados dos testes de adesão plaquetária, constatou-se que os efeitos observados aumentam o caráter trombogênico da superfície do policarbonato e que a remoção de aditivos com grupos sulfato e sulfonato após irradiação com argônio teve grande influência em tal aumento. / In the current days, a big part of the surgical interventions includes the implant of materials. The great obstacles for prosthesis implantation in living organisms are the blood clotting when in contact to the material due to a high level of platelet activation and the biological tissues compatibility to the implanted material. By joining improvements on mechanical properties to biocompatible surfaces, polymer materials present high tendencies to be excellent biomaterials candidates for such applications. The objective of this work was to perform surface modification in polymers through the ion beam implantation method in order to investigate changes induced in their surface properties and study possible biocompatibility changes. Samples of polycarbonate were irradiated with argon ion beam with 23 keV energy and different doses. The surfaces of the samples were analyzed by contact angle measurements, atomic force microscopy, secondary ion mass spectroscopy, x-ray photoelectron spectroscopy, Rutherford backscattering spectroscopy, elastic recoil detection, particle induced x-ray spectroscopy and platelet adhesion tests. The results from the different techniques pointed consistently to a series of chemical and physical changes induced on the samples\' surfaces, such as: significant loss of hydrogen for the irradiated samples, increase of cross-linking between polymer chains which led to the increase of delocalized electrons and color change, removal of additives, migration of argon atoms to the surface and hydrophilicity changes. By comparing all the obtained results to the platelet adhesion tests results, it was found that the observed effects increase the thrombogenic characteristic of the polycarbonate surface and that the removal of additives with sulfate and sulfonate groups after the argon irradiation had great influence on such increase.