nÃo hà / Middleware à a camada de software, situada entre o sistema operacional e a camada de aplicaÃÃes ou entre camadas de aplicaÃÃes, que fornece uma infraestrutura para integraÃÃo de programas aplicativos e dados em sistema de processamento distribuÃdo. Nesta tese propomos uma nova camada de software (Middleware) para integraÃÃo e compartilhamento inteligente dos recursos (sensores, atuadores e/ou serviÃos) robÃticos identificados por URIs (Uniform Resource Identifiers), empregando a rede TCP/IP, utilizando protocolos com menores restriÃÃes em firewall, uma interface de interaÃÃo humano-mÃquina (IHM) implementada atravÃs de um portal web e uma linguagem de descriÃÃo dos recursos que torna os dados mais portÃveis e interoperÃveis entre diferentes tipos de computadores, sistemas operacionais e linguagens de programaÃÃo. O middleware proposto facilita a computaÃÃo interativa de mÃltiplos aplicativos interconectados com a finalidade de criar uma aplicaÃÃo maior, geralmente distribuÃda sobre uma rede de computadores composta de vÃrios tipos heterogÃneos de hardware e software. Com este modelo de middleware, à possÃvel garantir seguranÃa de acesso aos recursos, abstrair a diversidade do hardware robÃtico, reutilizar a infraestrutura de software para robÃs entre mÃltiplos esforÃos de pesquisa, reduzir o acoplamento entre os mÃltiplos aplicativos, estimular a portabilidade do cÃdigo e suportar escalabilidade da arquitetura. / Middleware is the software layer situated between the operating system and applications layer or between layers of applications, which provides an infrastructure for integrating applications and data in a distributed processing system. In this thesis we propose a new software layer (middleware) for integration and intelligent sharing of robotic resources (sensors, actuators and / or services) identified by URIs (Uniform Resource Identifiers), using the TCP/IP network, employing protocols with minor firewall restrictions and a resource description language that makes data more portable and interoperable between different types of computers, operating systems and programming languages. The proposed middleware facilitates interactive computing of multiple interconnected applications with the purpose to create a larger application, usually distributed over a computer network consisting of various kinds of heterogeneous hardware and software. With this model of middleware, it is possible to ensure security of access to resources, abstracting the diversity of robotic hardware, to reuse the infrastructure of software for robots between multiple search efforts, reduce the coupling between multiple applications, encourage code portability and support scalability of the architecture.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A diminuiÃÃo dos custos de hardware associado ao aumento da capacidade de processamento dos dispositivos portÃteis tem causado um crescimento muito acelerado do mercado consumidor no Brasil e no mundo, de maneira que estes dispositivos tornaram-se uma parte indispensÃvel no nosso cotidiano. Contudo, o crescente fator de miniaturizaÃÃo de componentes gerou problemas em relaÃÃo à interaÃÃo eficiente com perifÃricos de entrada e saÃda tradicionais, como os cursores e o teclado. Assim, para evitar custos adicionais, uma alternativa à utilizar componentes jà existentes no dispositivo, como sua cÃmera integrada. Neste contexto, o objetivo geral desta tese à o desenvolvimento de um novo algoritmo para a interaÃÃo humano-dispositivo portÃtil multiplataforma baseado em fluxo Ãptico. Embora o fluxo Ãptico de Horn (1981) ser conhecido por ser um algoritmo de extrema complexidade computacional, nesta tese à proposto um conjunto de adaptaÃÃes neste algoritmo para tornar possÃvel seu processamento em tempo real em dispositivos portÃteis. O algoritmo proposto à desenvolvido em C ANSI e embarcado em dispositivos com sistemas operacionais Qualcomm REX, Symbian e Android. O algoritmo implementado à comparado com mÃtodos presentes na literatura especializada para detecÃÃo de movimentos atravÃs de simulaÃÃes computacionais e testes de usabilidade. Os resultados mostram que o algoritmo proposto possui um baixo esforÃo computacional associado a uma efetiva detecÃÃo de movimentos, mostrando que à possÃvel o uso do mÃtodo de Fluxo Ãptico como sensor para interaÃÃo em sistemas embarcados. AlÃm disto, atravÃs da metodologia de implementaÃÃo proposta nesta tese, à possÃvel utilizar as funcionalidades desenvolvidas em diversos tipos de sistemas operacionais. / The decrease in hardware costs associated with improvement of processing power of embedded devices has caused a rapid growth of the consumer market, which make these devices an indispensable part of our daily life. However, the miniaturization of these components leads to problems in the usability of mobile devices, especially with traditional input interfaces, such as the cursors and keyboard. One solution to avoid this kind of problem without increase production cost of these devices is use resources available, like the embedded camera. Following this idea, the objective of this thesis is the development of a new multi-platform human-handheld interaction algorithm based in optical flow. Although the traditional optical flow algorithms have high computational effort, in this thesis, adaptations and optimizations of this algorithm are proposed to overcome hardware limitations of embedded systems. The proposed algorithm is implemented in ANSI C and is embedded at devices with Android, Rex and Symbian OS. The implemented algorithm is compared with traditional motion detection algorithm through computational simulations and usability tests. The results shown that the proposed algorithm associates a low computational effort associated with effective motion detection. So it is possible to use the optical flow as sensor to interact with handheld devices. Furthermore, through the implementation methodology of this thesis, is possible use the developed functionalities in various operational systems.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior

Esta dissertaÃÃo apresenta o desenvolvimento de um veÃculo aÃreo nÃo tripulado do tipo quadrirotor, o seu modelo dinÃmico, alÃm das simulaÃÃes e dos testes de um controlador PID embarcado para estabilizaÃÃo (movimentaÃÃo na direÃÃo vertical) da estrutura projetada. Este veÃculo à caracterizado por ter quatro motores que sÃo responsÃveis pela geraÃÃo do movimento da plataforma. O objetivo deste trabalho à mostrar o desenvolvimento (projeto e construÃÃo) de uma estrutura do tipo quadrirotor, detalhar cada componente utilizado para a construÃÃo mecÃnica da plataforma, apresentar o modelo matemÃtico do quadrirotor baseado no formalismo de Newton-Euler, os sensores utilizados para navegaÃÃo, os mÃdulos usados para comunicaÃÃo sem fio com um computador e o projeto do sistema microcontrolado utilizado para o controlador PID, usado para estabilizaÃÃo, e o acionamento dos motores, bem como a simulaÃÃo do controlador PID clÃssico e uma variaÃÃo do controlador PID em ambiente SimulinkÂ/Matlab e os testes realizados na estrutura desenvolvida. / This dissertation presents the development of an unmanned aerial vehicle of the type quadrirotor, its dynamic model, besides the simulations and tests of a PID controller for embedded stabilization (motion in the vertical direction) of the projected structure. This vehicle is characterized by having four motors which are responsible for generating the movement of the platform. The objective of this work is to show the development (design and construction) of a type structure quadrirotor, detailing each component used for the mechanical construction of the platform, presenting the mathematical model of quadrirotor based on Newton-Euler formalism, the sensors used for navigation the modules used for wireless communication with a computer and a microcontroller system project used for the PID controller, used for stabilization, and driving the motors, as well as the simulation of the classical PID controller and a variation of the PID controller in environment SimulinkÂ/Matlab and the tests in the developed structure.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / In this work, we show the initial results of Acousto Optical Tunning Filter in hybrid configuration (HAOTF). This hibrid device have a feedback circuit that connect in SAW can be influence by output in only one mode polarization of the AOTF. Such the croostalk and transmission characteristic of AOTF dependent â output, result in behavior bistable. We analyze the input power by output power in device opering with continuos wave (CW), nonlinear (SPM) and without loss. Obtain the loop of bistability to display the relation between input power and output power considering parameters of AOTF, since: the product among coupling coefficient (κ ) and deviceâs length (ξL ), gain ( G ) and phase mismatching ( ∆β ). / Nesta dissertaÃÃo, apresentamos os resultados de um estudo sobre um AOTF numa configuraÃÃo hÃbrida, caracterizada pela presenÃa de um circuito de realimentaÃÃo. Este circuito de realimentaÃÃo permite que a tensÃo elÃtrica, aplicada ao transdutor (SAW), possa ser influenciada pela potencia de saÃda de uma das polarizaÃÃes do AOTF. Desta forma, a condiÃÃo de casamento de fase (freqÃÃncia de ressonÃncia) e as caracterÃsticas de transmissÃo do AOTF tornam-se dependentes da potencia de saÃda, resultando numa resposta biestÃvel. Inicialmente esta anÃlise consiste em observar a potÃncia do campo incidente pela potÃncia do campo emergente, com o dispositivo operando sob a aÃÃo de uma onda contÃnua no tempo (CW), em regime nÃo linear (SPM) e sem perdas. Neste sentido, obtemos as curvas de biestabilidade, mostrando a relaÃÃo entre as potÃncias de entrada e saÃda, em funÃÃo de diversos parÃmetros do AOTF, como: o produto entre a constante de acoplamento ( κ ) e o comprimento do dispositivo ( ξL ), alÃm do fator de conversÃo potencia - constante de propagaÃÃo de onda ( G ) e do descasamento de fase ( ∆β ).

FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / Anualmente no mundo, milhÃes de pessoas morrem vÃtimas de cardiopatias que em grande parte, podem ser detectadas atravÃs de sinais em eletrocardiograma. Essa anÃlise envolve o estudo do sinal, correspondendo Ãs arritmias estudadas, processo que pode ser automatizado atravÃs do aprendizado de mÃquinas. Esse trabalho compara os classificadores Floresta de Caminhos Ãtimos(OPF), utilizando 6 mÃtricas de distÃncias, MÃquinas de Vetores de Suporte com nÃcleo de funÃÃo de base radial (SVM-RBF) e Classificador Bayesiano aplicados problema da classificaÃÃo de arritmias em eletrocardiogramas, usando 6 tÃcnicas de extraÃÃo de atributos e uma metodologia de separaÃÃo de conjuntos para evitar a interferÃncia das informaÃÃes de pacientes na classificaÃÃo. A base de dados utilizada foi a MIT-BIH Arrhythmia Database e foram avaliados desempenho em termos de taxa de acerto, generalizaÃÃo, atravÃs de sensibilidade e especificidade, e custo computacional. Foram consideradas classificaÃÃes em 5 e 3 classes de arritmias. O OPF mostrou o melhor desempenho em termos de generalizaÃÃo, enquanto o SVM-RBF obteve as maiores taxas de acerto. Os tempos de treino do OPF foram os menores entre os classificadores. No teste, o SVM-RBF foi o classificador que apresentou o menor custo computacional. / Currently in the world, millions of people die, victims of heart diseases, which in large part can be detected by analyzing signals of the electrocardiogram. This analysis involves the study of the signal corresponding to the arrhythmia studied and can be automated through machine learning. This work compares the Optimum Path Forest (OPF) classifier using 6 distance metrics, the Support Vector Machines classifier with radial basis function kernel (RBF-SVM) and the Bayesian classifier, applied to the problem of ECG arrhythmias classification. This is done using 6 feature extraction techniques and a methodology for separating sets, to avoid the interference of patient information in classification. The performance is evaluated in terms of accuracy, generalization, through specificity and sensitivity, and computational cost. Classification was done using 5 and 3 classes of arrhythmias. The OPF showed the best performance in terms of generalization, while the SVM-RBF had the highest accuracy rates. The training times of OPF were the lowest among the classifiers. In the test, the RBF-SVM classifier presented best computational cost.