Diversas metodologias foram desenvolvidas nas últimas décadas para cálculo de propriedades que representassem quantitativamente a distribuição de carga eletrônica de forma mais simplista. A mais básica destas propriedades é chamada de carga atômica. Contudo, não havendo unanimidade quanto à utilização de um formalismo de cálculo de carga para situações abrangentes de estudo, há a necessidade de trabalhos voltados para uma análise comparativa entre as respostas destes formalismos em termos de carga atômica e parâmetros derivados. Assim, fez-se nesta dissertação uma investigação sobre valores de carga atômica e propriedades dinâmicas relacionadas, com importância em estudos sobre movimentos vibracionais em moléculas, como fluxo de carga e fluxo de dipolo, obtidos com os formalismos de cálculo de carga de Mulliken, NPA, CHELPG e QTAIM. Neste trabalho também se avaliou o efeito da escolha do método de cálculo, como Hartree-Fock e métodos que incluem correlação eletrônica (MP2, MP4(SDQ) e CCSD), e do conjunto de funções de base, através de funções como cc-pVDZ, cc-pVTZ e cc-pVQZ, sobre estas propriedades dinâmicas. Os sistemas analisados incluíram moléculas diatômicas e triatômicas lineares (HF, HCl, LiH, NaH, NaCl, LiF, NaF, LiCl, BF, AlF, BeO, MgO, CO, ClF, CO2, CS2, OCS, HCN e HNC) formadas por ligações de caráter variado, desde altamente iônicas até covalentes e incluindo ligações múltiplas. Também foram estudadas moléculas de clorofluorometanos (CH4, CH3Cl, CH3F, CH2Cl2, CH2F2, CH2ClF, CHCl3, CHF3, CHCl2F, CHClF2, CCl2F2, CClF3, CFCl3, CCl4, e CF4) para observação do efeito da troca de substituintes nas propriedades citadas. Pelos resultados obtidos, pode-se afirmar que apenas os formalismos NPA e QTAIM apresentam bom comportamento quanto à convergência em relação ao método de cálculo e/ou tamanho do conjunto de funções de base utilizados no estudo do fluxo de carga. Entretanto, apenas os valores QTAIM são consistentes com certas considerações químicas fundamentais, como fluxos de carga tendendo a zero durante o estiramento de ligações de predominante caráter iônico, em moléculas com estruturas próximas à geometria de equilíbrio. As cargas e seus fluxos obtidos com Mulliken apresentaram alta dependência e problemas de convergência com a escolha da função de base, além de valores incoerentes em alguns sistemas. Por sua vez, CHELPG não se mostrou adequado à aplicação da aproximação finita de dois pontos na obtenção dos valores numéricos de fluxos de carga. A análise da resposta destas propriedades à troca de substituintes em moléculas de clorofluorometanos seguiu destacando positivamente QTAIM em relação aos outros formalismos. Enquanto CHELPG demonstrou oscilações inconsistentes em gráficos destes valores em função do número de átomos de cloro e/ou flúor, NPA e Mulliken se mostraram sensíveis à troca de substituintes, entretanto, os valores de fluxo de carga observados em alguns casos estão em desacordo com a tendência esperada na troca de átomos de hidrogênio por átomos de cloro ou flúor. / Several methodologies were developed in the last few decades in order to obtain a property which could represent quantitatively electronic charge distributions in a simple way. The fundamental quantity in this treatment is called atomic charge. However, as long as there is not an agreement about the most indicated method to determine atomic charges for general systems or responses under study, it is necessary to analyze, comparatively, how these methods behave in given situations and how the values derived from them respond in each case. Hence, an investigation including charges and related quantities as charge flux and atomic dipole flux, which are of interest to vibrational analysis, was done by means of values resulting from four formalisms, that are, Mulliken, NPA, CHELPG and QTAIM. In this study were also evaluated the changes in such dynamic properties when the calculations are done by means of different methods, as Hartree-Fock and methods that include electron correlation (MP2, MP4(SDQ) and CCSD) and, with different basis sets as cc-pVDZ, cc-pVTZ and cc-pVQZ. The systems analyzed were diatomic and linear triatomic molecules (HF, HCl, LiH, NaH, NaCl, LiF, NaF, LiCl, BF, AlF, BeO, MgO, CO, FCl, CO2, CS2, OCS, HCN and HNC) including diverse bonding character, such as highly ionic or covalent bonds along with multiple bonds. Also, charge and charge flux parameters in chlorofluoromethane molecules (CH4, CH3Cl, CH3F, CH2Cl2, CH2F2, CH2ClF, CHCl3, CHF3, CHCl2F, CHClF2, CCl2F2, CClF3, CFCl3, CCl4 and CF4) were studied to analyze the effects in these properties during the exchange of substituent atoms. Considering the data obtained, one can infer that only NPA and QTAIM formalisms result in satisfactory convergence patterns with chosen methods and/or basis set sizes during the determination of charge and charge flux values. However, only QTAIM charge fluxes seem to follow certain chemical considerations, as low values for charge flux in a bond enlargement in systems with a predominant ionic character close to their equilibrium geometry. The Mulliken formalism shows high dependence and convergence issues in basis set size increments, as well as some inconsistent values. On other hand, CHELPG formalism is not suited to the finite approach for numerical derivatives in its two-point version. The study of substituent effects in chlorofluoromethanes reinforces the performance of QTAIM when compared to other formalisms. While CHELPG returned inconsistent oscillations in plots against the number of chlorine/fluorine atoms, NPA and Mulliken exhibited some sensibility with the change of substituent, though the flux values observed in a few cases are in disagreement with the tendencies expected when the hydrogen atoms are switched by chlorine or fluorine atoms.

Neste trabalho é proposta uma plataforma robótica móvel, concebida de maneira modular e hierárquica, visando o estudo de diversos aspectos aplicados à navegação, tanto autônoma quanto semi-autônoma, em ambientes internos. O sistema proposto possibilita a implementação de arquiteturas reativas e híbridas com aprendizagem, sendo a importância e limitações desta última discutidas. Utilizando a plataforma desenvolvida, uma aplicação de navegação robótica com aprendizagem supervisionada é realizada, usando sensores de ultra-som e através de tele-operação. O objetivo é fazer com que o agente associe, em tempo real, suas próprias respostas sensoriais com as ações motoras realizadas pelo tele-operador, permitindo que a tarefa seja repetida autonomamente com alguma generalização. Para realizar tal mapeamento, uma rede de função de base radial (RBF), usando um algoritmo de aprendizado seqüencial, é apresentada e utilizada. / This work presents a mobile robotic platform, built as a modular and hierarchical approach, aiming at the study of several aspects of indoor navigation. The proposed system allows the implementation of reactive and hybrid architectures with learning, for autonomous or semi-autonomous navigation. The importance and limitations of the learning characteristics are discussed. An application of robotic navigation with supervised learning is implemented using ultrasonic sensors and teleoperation. The aim is the agent to associate, in real time, its own sensorial perception to the motor actions realized by a teleoperator, allowing the task to be repeated in an autonomous way, with some generalization. To make the corresponding mapping, a radial basis function network (RBF), trained by a sequential learning algorithm, is presented and used.

A aproximação fisionômica é o método que busca, a partir do crânio, simular a fotografia de um indivíduo quando em vida. Deve ser empregada como último recurso, na busca de desaparecidos, quando não houver possibilidade de aplicação de um método válido de identificação. O objetivo deste estudo foi obter a aproximação fisionômica, a partir de um crânio seco e de tomografia computadorizada multislice de indivíduos vivos, através da função de base radial hermitiana (FBRH). Constituiu-se também em avaliar o resultado da mesma quanto ao reconhecimento. Na primeira etapa do estudo, foi utilizada a imagem escaneada de um crânio seco, de origem desconhecida, com o intuito de avaliar se a quantidade de pontos obtidos seria suficiente para aplicação da FBRH e consequente reconstrução da superfície facial. Na segunda fase, foram utilizadas três tomografias de indivíduos vivos, para análise da semelhança alcançada entre a face escaneada e as aproximações faciais. Nesta etapa, foi aplicada uma associação de diferentes metodologias já publicadas, para reconstrução de uma mesma região da face, a partir de um mesmo crânio. Na última etapa, foram simuladas situações de reconhecimento com familiares e amigos dos indivíduos doadores das tomografias. Observou-se que a metodologia de FBRH pode ser empregada em aproximação fisionômica. Houve reconhecimento positivo nos três sujeitos estudados, sendo que, em dois deles, os resultados foram ainda mais significativos. Desta forma, conclui-se que a metodologia é rápida, objetiva e proporciona o reconhecimento. Esta permite a criação de múltiplas versões de aproximações fisionômicas a partir do mesmo crânio, o que amplia as possibilidades de reconhecimento. Observou-se ainda que a técnica não exige habilidade artística do profissional. / Facial approximation works by building the visual face up from the skull. This method should be performed as last resort, to carry out for missing persons, when there is no other primary identification method avaliable. The purpose of this study was to introduce a new computerized method with hermite radial basis function (HRBF) for facial approximation using dry skull and computed tomography (CT). The same was also evaluated as a result of the recognition. Firstly, a scan of a dry unidentified skull image was used in order to assess if the amount of points would be sufficient for HRBF methodology and subsequent reconstruction of the facial surface. In second, three CT scans of living individuals were used to evaluate the similarity achieved between the real face scanned and facial approximations. An association of different facial structures reconstruction techniques already published for the same region of the face was applied for the same skull. Moreover, some situations from developed facial approximations were simulated, as recognition by a relative or parent, on a face pool-test. Results from the study showed that the purposed methodology can be used for facial approximation. At the three cases a correct approximation identification as one of a few possible matches to the missing person happened. In two of them, the results were consistently better at identifying the correct approximation. In conclusion, the proposed methodology is fast, objective and reaches visual identification. It is possible to perform multiple versions of the same skull, changing the selected data into the system, which maximizes the chances of establishing recognition of the target face. It was also observed that the technique does not need artistic interpretation.

A aproximação fisionômica é o método que busca, a partir do crânio, simular a fotografia de um indivíduo quando em vida. Deve ser empregada como último recurso, na busca de desaparecidos, quando não houver possibilidade de aplicação de um método válido de identificação. O objetivo deste estudo foi obter a aproximação fisionômica, a partir de um crânio seco e de tomografia computadorizada multislice de indivíduos vivos, através da função de base radial hermitiana (FBRH). Constituiu-se também em avaliar o resultado da mesma quanto ao reconhecimento. Na primeira etapa do estudo, foi utilizada a imagem escaneada de um crânio seco, de origem desconhecida, com o intuito de avaliar se a quantidade de pontos obtidos seria suficiente para aplicação da FBRH e consequente reconstrução da superfície facial. Na segunda fase, foram utilizadas três tomografias de indivíduos vivos, para análise da semelhança alcançada entre a face escaneada e as aproximações faciais. Nesta etapa, foi aplicada uma associação de diferentes metodologias já publicadas, para reconstrução de uma mesma região da face, a partir de um mesmo crânio. Na última etapa, foram simuladas situações de reconhecimento com familiares e amigos dos indivíduos doadores das tomografias. Observou-se que a metodologia de FBRH pode ser empregada em aproximação fisionômica. Houve reconhecimento positivo nos três sujeitos estudados, sendo que, em dois deles, os resultados foram ainda mais significativos. Desta forma, conclui-se que a metodologia é rápida, objetiva e proporciona o reconhecimento. Esta permite a criação de múltiplas versões de aproximações fisionômicas a partir do mesmo crânio, o que amplia as possibilidades de reconhecimento. Observou-se ainda que a técnica não exige habilidade artística do profissional. / Facial approximation works by building the visual face up from the skull. This method should be performed as last resort, to carry out for missing persons, when there is no other primary identification method avaliable. The purpose of this study was to introduce a new computerized method with hermite radial basis function (HRBF) for facial approximation using dry skull and computed tomography (CT). The same was also evaluated as a result of the recognition. Firstly, a scan of a dry unidentified skull image was used in order to assess if the amount of points would be sufficient for HRBF methodology and subsequent reconstruction of the facial surface. In second, three CT scans of living individuals were used to evaluate the similarity achieved between the real face scanned and facial approximations. An association of different facial structures reconstruction techniques already published for the same region of the face was applied for the same skull. Moreover, some situations from developed facial approximations were simulated, as recognition by a relative or parent, on a face pool-test. Results from the study showed that the purposed methodology can be used for facial approximation. At the three cases a correct approximation identification as one of a few possible matches to the missing person happened. In two of them, the results were consistently better at identifying the correct approximation. In conclusion, the proposed methodology is fast, objective and reaches visual identification. It is possible to perform multiple versions of the same skull, changing the selected data into the system, which maximizes the chances of establishing recognition of the target face. It was also observed that the technique does not need artistic interpretation.

Neste trabalho é proposta uma plataforma robótica móvel, concebida de maneira modular e hierárquica, visando o estudo de diversos aspectos aplicados à navegação, tanto autônoma quanto semi-autônoma, em ambientes internos. O sistema proposto possibilita a implementação de arquiteturas reativas e híbridas com aprendizagem, sendo a importância e limitações desta última discutidas. Utilizando a plataforma desenvolvida, uma aplicação de navegação robótica com aprendizagem supervisionada é realizada, usando sensores de ultra-som e através de tele-operação. O objetivo é fazer com que o agente associe, em tempo real, suas próprias respostas sensoriais com as ações motoras realizadas pelo tele-operador, permitindo que a tarefa seja repetida autonomamente com alguma generalização. Para realizar tal mapeamento, uma rede de função de base radial (RBF), usando um algoritmo de aprendizado seqüencial, é apresentada e utilizada. / This work presents a mobile robotic platform, built as a modular and hierarchical approach, aiming at the study of several aspects of indoor navigation. The proposed system allows the implementation of reactive and hybrid architectures with learning, for autonomous or semi-autonomous navigation. The importance and limitations of the learning characteristics are discussed. An application of robotic navigation with supervised learning is implemented using ultrasonic sensors and teleoperation. The aim is the agent to associate, in real time, its own sensorial perception to the motor actions realized by a teleoperator, allowing the task to be repeated in an autonomous way, with some generalization. To make the corresponding mapping, a radial basis function network (RBF), trained by a sequential learning algorithm, is presented and used.

Made available in DSpace on 2014-06-12T16:00:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6557_1.pdf: 4867823 bytes, checksum: 64578a5cde42f460f0745045ec1bb555 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho apresentamos um novo modelo neural para segmentação de imagens, baseado nos Mapas Auto-organizáveis SOM (Mapa Auto-organizável - Self-organizing Map) e GWR (Crescer Quando Requerido - Grow When Required) chamado de LARFSOM (Mapa Auto-organizável com Campo Receptivo Adaptativo Local - Local Adaptive Receptive Field Self-organizing Map). As características principais do modelo são: número adaptativo de nodos, topologia variável, inserção de novos nodos baseada em uma medida de similaridade dos protótipos existentes em relação ao padrão de entrada aferida por meio de campo receptivo, remoção de nodos com informações não significativas ao final do treinamento, rápida convergência e baixo custo de processamento para o treinamento. A rede LARFSOM é capaz de segmentar imagens por cor ou por borda: a primeira, é feita através do agrupamento de informações ocorrido no treinamento da rede LAFRSOM seguido de um processo de quantização de cores; já a segunda, ocorre pelo acréscimo de dois nodos RBF (Função de Base Radial - Radial Basis Function) à rede LARFSOM, criando um modelo de dois estágios chamado LARFSOM-RBF. Adicionalmente, o modelo é capaz de salvar em um formato variante do BMP indexado tanto a rede treinada como as informações espaciais dos pixels da imagem. Acrescido de compactação tipo ZIP o arquivo a ser salvo torna-se bem reduzido. Comparações com outros modelos neurais como o SOM, FS-SOM (Mapa Auto-organizável Sensível à Freqüência - Frequency Sensitive Self-organizing Map) e GNG (Gás Neural Crescente - Growing Neural Gas) são feitas mediante segmentação de imagens do mundo real com diferentes níveis de complexidade. Técnicas de processamento de imagens e o formato JPEG são usados para fins de comparação. Os resultados mostram que a rede LARFSOM atinge maior variação de cores da paleta e melhor distribuição espacial 3D RGB das cores selecionadas que os demais modelos. A qualidade das imagens geradas também figura entre os melhores resultados obtidos

Diversas metodologias foram desenvolvidas nas últimas décadas para cálculo de propriedades que representassem quantitativamente a distribuição de carga eletrônica de forma mais simplista. A mais básica destas propriedades é chamada de carga atômica. Contudo, não havendo unanimidade quanto à utilização de um formalismo de cálculo de carga para situações abrangentes de estudo, há a necessidade de trabalhos voltados para uma análise comparativa entre as respostas destes formalismos em termos de carga atômica e parâmetros derivados. Assim, fez-se nesta dissertação uma investigação sobre valores de carga atômica e propriedades dinâmicas relacionadas, com importância em estudos sobre movimentos vibracionais em moléculas, como fluxo de carga e fluxo de dipolo, obtidos com os formalismos de cálculo de carga de Mulliken, NPA, CHELPG e QTAIM. Neste trabalho também se avaliou o efeito da escolha do método de cálculo, como Hartree-Fock e métodos que incluem correlação eletrônica (MP2, MP4(SDQ) e CCSD), e do conjunto de funções de base, através de funções como cc-pVDZ, cc-pVTZ e cc-pVQZ, sobre estas propriedades dinâmicas. Os sistemas analisados incluíram moléculas diatômicas e triatômicas lineares (HF, HCl, LiH, NaH, NaCl, LiF, NaF, LiCl, BF, AlF, BeO, MgO, CO, ClF, CO2, CS2, OCS, HCN e HNC) formadas por ligações de caráter variado, desde altamente iônicas até covalentes e incluindo ligações múltiplas. Também foram estudadas moléculas de clorofluorometanos (CH4, CH3Cl, CH3F, CH2Cl2, CH2F2, CH2ClF, CHCl3, CHF3, CHCl2F, CHClF2, CCl2F2, CClF3, CFCl3, CCl4, e CF4) para observação do efeito da troca de substituintes nas propriedades citadas. Pelos resultados obtidos, pode-se afirmar que apenas os formalismos NPA e QTAIM apresentam bom comportamento quanto à convergência em relação ao método de cálculo e/ou tamanho do conjunto de funções de base utilizados no estudo do fluxo de carga. Entretanto, apenas os valores QTAIM são consistentes com certas considerações químicas fundamentais, como fluxos de carga tendendo a zero durante o estiramento de ligações de predominante caráter iônico, em moléculas com estruturas próximas à geometria de equilíbrio. As cargas e seus fluxos obtidos com Mulliken apresentaram alta dependência e problemas de convergência com a escolha da função de base, além de valores incoerentes em alguns sistemas. Por sua vez, CHELPG não se mostrou adequado à aplicação da aproximação finita de dois pontos na obtenção dos valores numéricos de fluxos de carga. A análise da resposta destas propriedades à troca de substituintes em moléculas de clorofluorometanos seguiu destacando positivamente QTAIM em relação aos outros formalismos. Enquanto CHELPG demonstrou oscilações inconsistentes em gráficos destes valores em função do número de átomos de cloro e/ou flúor, NPA e Mulliken se mostraram sensíveis à troca de substituintes, entretanto, os valores de fluxo de carga observados em alguns casos estão em desacordo com a tendência esperada na troca de átomos de hidrogênio por átomos de cloro ou flúor. / Several methodologies were developed in the last few decades in order to obtain a property which could represent quantitatively electronic charge distributions in a simple way. The fundamental quantity in this treatment is called atomic charge. However, as long as there is not an agreement about the most indicated method to determine atomic charges for general systems or responses under study, it is necessary to analyze, comparatively, how these methods behave in given situations and how the values derived from them respond in each case. Hence, an investigation including charges and related quantities as charge flux and atomic dipole flux, which are of interest to vibrational analysis, was done by means of values resulting from four formalisms, that are, Mulliken, NPA, CHELPG and QTAIM. In this study were also evaluated the changes in such dynamic properties when the calculations are done by means of different methods, as Hartree-Fock and methods that include electron correlation (MP2, MP4(SDQ) and CCSD) and, with different basis sets as cc-pVDZ, cc-pVTZ and cc-pVQZ. The systems analyzed were diatomic and linear triatomic molecules (HF, HCl, LiH, NaH, NaCl, LiF, NaF, LiCl, BF, AlF, BeO, MgO, CO, FCl, CO2, CS2, OCS, HCN and HNC) including diverse bonding character, such as highly ionic or covalent bonds along with multiple bonds. Also, charge and charge flux parameters in chlorofluoromethane molecules (CH4, CH3Cl, CH3F, CH2Cl2, CH2F2, CH2ClF, CHCl3, CHF3, CHCl2F, CHClF2, CCl2F2, CClF3, CFCl3, CCl4 and CF4) were studied to analyze the effects in these properties during the exchange of substituent atoms. Considering the data obtained, one can infer that only NPA and QTAIM formalisms result in satisfactory convergence patterns with chosen methods and/or basis set sizes during the determination of charge and charge flux values. However, only QTAIM charge fluxes seem to follow certain chemical considerations, as low values for charge flux in a bond enlargement in systems with a predominant ionic character close to their equilibrium geometry. The Mulliken formalism shows high dependence and convergence issues in basis set size increments, as well as some inconsistent values. On other hand, CHELPG formalism is not suited to the finite approach for numerical derivatives in its two-point version. The study of substituent effects in chlorofluoromethanes reinforces the performance of QTAIM when compared to other formalisms. While CHELPG returned inconsistent oscillations in plots against the number of chlorine/fluorine atoms, NPA and Mulliken exhibited some sensibility with the change of substituent, though the flux values observed in a few cases are in disagreement with the tendencies expected when the hydrogen atoms are switched by chlorine or fluorine atoms.

Neste trabalho, um novo enfoque para detecção e diagnóstico de falhas (DDF) em robôs manipuladores é apresentado. Um robô com falhas pode causar sérios danos e pode colocar em risco o pessoal presente no ambiente de trabalho. Geralmente, os pesquisadores têm proposto esquemas de DDF baseados no modelo matemático do sistema. Contudo, erros de modelagem podem ocultar os efeitos das falhas e podem ser uma fonte de alarmes falsos. Aqui, duas redes neurais artificiais são utilizadas em um sistema de DDF para robôs manipuladores. Um perceptron multicamadas treinado por retropropagação do erro é usado para reproduzir o comportamento dinâmico do manipulador. As saídas do perceptron são comparadas com as variáveis medidas, gerando o vetor de resíduos. Em seguida, uma rede com função de base radial é usada para classificar os resíduos, gerando a isolação das falhas. Quatro algoritmos diferentes são empregados para treinar esta rede. O primeiro utiliza regularização para reduzir a flexibilidade do modelo. O segundo emprega regularização também, mas ao invés de um único termo de penalidade, cada unidade radial tem um regularização individual. O terceiro algoritmo emprega seleção de subconjuntos para selecionar as unidades radiais a partir dos padrões de treinamento. O quarto emprega o mapa auto-organizável de Kohonen para fixar os centros das unidades radiais próximos aos centros dos aglomerados de padrões. Simulações usando um manipulador com dois graus de liberdade e um Puma 560 são apresentadas, demostrando que o sistema consegue detectar e diagnosticar corretamente falhas que ocorrem em conjuntos de padrões não-treinados. / In this work, a new approach for fault detection and diagnosis in robotic manipulators is presented. A faulty robot could cause serious damages and put in risk the people involved. Usually, researchers have proposed fault detection and diagnosis schemes based on the mathematical model of the system. However, modeling errors could obscure the fault effects and could be a false alarm source. In this work, two artificial neural networks are employed in a fault detection and diagnosis system to robotic manipulators. A multilayer perceptron trained with backpropagation algorithm is employed to reproduce the robotic manipulator dynamical behavior. The perceptron outputs are compared with the real measurements, generating the residual vector. A radial basis function network is utilized to classify the residual vector, generating the fault isolation. Four different algorithms have been employed to train this network. The first utilizes regularization to reduce the flexibility of the model. The second employs regularization too, but instead of only one penalty term, each radial unit has a individual penalty term. The third employs subset selection to choose the radial units from the training patterns. The forth algorithm employs the Kohonen’s self-organizing map to fix the radial unit center near to the cluster centers. Simulations employing a two link manipulator and a Puma 560 manipulator are presented, demonstrating that the system can detect and isolate correctly faults that occur in nontrained pattern sets.

Neste trabalho, um novo enfoque para detecção e diagnóstico de falhas (DDF) em robôs manipuladores é apresentado. Um robô com falhas pode causar sérios danos e pode colocar em risco o pessoal presente no ambiente de trabalho. Geralmente, os pesquisadores têm proposto esquemas de DDF baseados no modelo matemático do sistema. Contudo, erros de modelagem podem ocultar os efeitos das falhas e podem ser uma fonte de alarmes falsos. Aqui, duas redes neurais artificiais são utilizadas em um sistema de DDF para robôs manipuladores. Um perceptron multicamadas treinado por retropropagação do erro é usado para reproduzir o comportamento dinâmico do manipulador. As saídas do perceptron são comparadas com as variáveis medidas, gerando o vetor de resíduos. Em seguida, uma rede com função de base radial é usada para classificar os resíduos, gerando a isolação das falhas. Quatro algoritmos diferentes são empregados para treinar esta rede. O primeiro utiliza regularização para reduzir a flexibilidade do modelo. O segundo emprega regularização também, mas ao invés de um único termo de penalidade, cada unidade radial tem um regularização individual. O terceiro algoritmo emprega seleção de subconjuntos para selecionar as unidades radiais a partir dos padrões de treinamento. O quarto emprega o mapa auto-organizável de Kohonen para fixar os centros das unidades radiais próximos aos centros dos aglomerados de padrões. Simulações usando um manipulador com dois graus de liberdade e um Puma 560 são apresentadas, demostrando que o sistema consegue detectar e diagnosticar corretamente falhas que ocorrem em conjuntos de padrões não-treinados. / In this work, a new approach for fault detection and diagnosis in robotic manipulators is presented. A faulty robot could cause serious damages and put in risk the people involved. Usually, researchers have proposed fault detection and diagnosis schemes based on the mathematical model of the system. However, modeling errors could obscure the fault effects and could be a false alarm source. In this work, two artificial neural networks are employed in a fault detection and diagnosis system to robotic manipulators. A multilayer perceptron trained with backpropagation algorithm is employed to reproduce the robotic manipulator dynamical behavior. The perceptron outputs are compared with the real measurements, generating the residual vector. A radial basis function network is utilized to classify the residual vector, generating the fault isolation. Four different algorithms have been employed to train this network. The first utilizes regularization to reduce the flexibility of the model. The second employs regularization too, but instead of only one penalty term, each radial unit has a individual penalty term. The third employs subset selection to choose the radial units from the training patterns. The forth algorithm employs the Kohonen’s self-organizing map to fix the radial unit center near to the cluster centers. Simulations employing a two link manipulator and a Puma 560 manipulator are presented, demonstrating that the system can detect and isolate correctly faults that occur in nontrained pattern sets.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Gustavo Araujo.pdf: 2606649 bytes, checksum: efb1a5ded768b058f25d23ee8967bd38 (MD5) Previous issue date: 2014-04-28 / In this work the main objective is to present the development of learning algorithms for online application for the solution of algebraic Hamilton-Jacobi-Bellman equation. The concepts covered are focused on developing the methodology for control systems, through techniques that aims to design online adaptive controllers to reject noise sensors, parametric variations and modeling errors. Concepts of neurodynamic programming and reinforcement learning are are discussed to design algorithms where the context of a given operating point causes the control system to adapt and thus present the performance according to specifications design. Are designed methods for online estimation of adaptive critic focusing efforts on techniques for gradient estimating of the environment value function. / Neste trabalho o principal objetivo é apresentar o desenvolvimento de algoritmos de aprendizagem para execução online para a solução da equação algébrica de Hamilton-Jacobi-Bellman. Os conceitos abordados se concentram no desenvolvimento da metodologia para sistemas de controle, por meio de técnicas que tem como objetivo o projeto online de controladores adaptativos são projetados para rejeitar ruídos de sensores, variações paramétricas e erros de modelagem. Conceitos de programação neurodinâmica e aprendizagem por reforço são abordados para desenvolver algoritmos onde a contextualização de determinado ponto de operação faz com que o sistema de controle se adapte e, dessa forma, apresente o desempenho de acordo com as especificações de projeto. Desenvolve-se métodos para a estimação online do crítico adaptativo concentrando os esforços em técnicas de estimação do gradiente da função valor do ambiente.