Repositório Colecção: CGIT_TD
https://hdl.handle.net/1822/20949
CGIT_TD2024-03-29T13:17:50ZGolf ball picker robot: path generation in unstructured environments towards multiple targets
https://hdl.handle.net/1822/35683
Título: Golf ball picker robot: path generation in unstructured environments towards multiple targets
Autor: Pereira, Nino
Resumo: The new TWIN-RRT* algorithm solves a motion planning problem in which an agent has
multiple possible targets where none of them is compulsory, and retrieves feasible, ―low cost‖,
asymptotically optimal and probabilistically complete paths. The TWIN-RRT* algorithm solves
path planning problems for both holonomic and non-holonomic robots with or without
kinodynamic constraints in a 2D environment, but it was designed to work as well with higher
DOF agents and different applications. The new algorithm provides a practical implementation of
feasible and fast planning especially where a closed loop is required. Initial and final
configurations are allowed to be exactly the same. The TWIN-RRT* algorithm computes an
efficient path for one sole agent towards multiple targets where none of them is mandatory. It
inherits the low computational cost, probabilistic completeness and asymptotical optimality from
RRT*. It uses efficiency as cost function, which can be adapted depending on the application.
The TWIN-RRT* complies both with kinodynamic constraints and different cost functions. It was
developed to solve a real problem where a robot has to collect golf balls in a driving range, where
thousands of balls accumulate every day. This thesis is part of a bigger project, Golfminho, to
develop an autonomous robot capable of efficiently collecting balls in a golf practice field.; O novo algoritmo TWIN-RRT* resolve problemas de planeamento de trajetórias em que um
agente tem múltiplos alvos, onde nenhum deles é obrigatório, e produz um plano exequível, de
"baixo custo" computacional, assintoticamente ótimo e probabilisticamente completo. O TWINRRT*
resolve problemas de planeamento de trajetórias tanto para robôs holonómicos como não
holonómicos com ou sem restrições cinemáticas e/ou dinâmicas num ambiente 2D, mas foi
projetado para funcionar também com agentes com maiores graus de liberdade e em diferentes
aplicações. O novo algoritmo fornece uma implementação prática de um planeamento viável e
rápido, especialmente quando é necessário produzir uma trajetória fechada. As configurações
iniciais e finais podem ser exatamente iguais. O algoritmo TWIN-RRT* calcula um caminho
eficiente para um agente único em direção a múltiplos alvos, onde nenhum deles é obrigatório.
Herda o baixo custo computacional, integralidade probabilística e otimização assintótica do
RRT*. Usa a eficiência como função de custo, que pode ser adaptada em função das diferentes
aplicações. Para além de diferentes funções de custo, o TWIN-RRT* também mostra
conformidade com restrições cinemáticas. Foi desenvolvido para resolver um problema real em
que um robô tem que recolher bolas de golfe num Driving Range, onde se acumulam milhares
de bolas de golfe por dia. Esta tese é parte integrante do projeto Golfminho, para o
desenvolvimento de um robô autónomo capaz de recolher eficientemente bolas num campo de
práticas de golfe.
Descrição: Tese de doutoramento Engineering Design and Advanced Manufacturing Leaders for Technical Industries
<b>Tipo</b>: doctoralThesis2015-06-19T15:49:32ZAprendizagem baseada em projectos no contexto do ensino superior: avaliação de um dispositivo pedagógico no ensino de engenharia
https://hdl.handle.net/1822/12234
Título: Aprendizagem baseada em projectos no contexto do ensino superior: avaliação de um dispositivo pedagógico no ensino de engenharia
Autor: Fernandes, Sandra Raquel Gonçalves
Resumo: A aprendizagem baseada em projectos surge, no contexto dos desafios decorrentes do Processo
de Bolonha, como estratégia adequada à promoção de uma aprendizagem activa, centrada no
desenvolvimento de competências e no trabalho autónomo do aluno.
Este trabalho de investigação teve como objectivo principal a avaliação de um dispositivo
pedagógico baseado em projectos – Project-Led Education (PLE) - no contexto do ensino de
Engenharia. Trata-se de um estudo de caso, realizado na Universidade do Minho, que procura
conhecer as percepções e experiências dos diversos participantes (alunos, docentes e tutores)
relativamente ao PLE. Pretendeu-se, ainda, analisar o impacto do PLE nos processos e nos resultados
de aprendizagem dos alunos bem como as implicações do PLE ao nível do trabalho dos docentes.
Neste sentido, a avaliação do PLE foi efectuada com base no Modelo de Avaliação CIPP
(Context, Input, Process, Product), de Stufflebeam (2003), servindo de quadro de referência para a
avaliação do dispositivo pedagógico nas suas várias dimensões. O principal contributo deste modelo
reside na melhoria do processo de tomada de decisão, uma vez que concebe a avaliação como um
processo pelo qual se delimitam, obtêm e fornecem informações úteis, que permitem julgar acerca
das decisões possíveis.
Tendo em conta os objectivos de investigação e as perspectivas de avaliação privilegiadas,
optámos por um design de investigação baseado, sobretudo, num paradigma de investigação
qualitativo, centrado em métodos e técnicas de recolha de dados pouco estruturados (questionários,
entrevistas, focus groups, observação participante e narrativas), visando recolher o máximo de
informação sobre as percepções dos vários participantes envolvidos nas experiências PLE, durante os
alunos lectivos 2005/2006 até 2007/2008.
Os resultados da investigação levada a cabo sugerem que o PLE representa um contributo
significativo no alcance dos objectivos do processo de Bolonha, nomeadamente no que se refere aos
processos de ensino e aprendizagem centrados na aprendizagem do estudante e ainda às mudanças
desejáveis ao nível do trabalho dos docentes. De um modo geral, foi possível concluir que as percepções e experiências dos alunos, dos
docentes e dos tutores que participaram no PLE foram globalmente positivas. No que diz respeito ao
impacto do PLE nos resultados e processos de aprendizagem dos alunos, ele surge associado a uma
maior compreensão e aplicação dos conteúdos e ao desenvolvimento de um conjunto de
competências transversais, tais como a capacidade de comunicação, de trabalho em equipa, de
resolução de problemas, de gestão de conflitos e, ainda, o sentido de responsabilidade. Relativamente
às percepções e experiências dos tutores envolvidos no PLE, foi possível destacar um balanço positivo
da sua participação, tendo sido identificadas um conjunto de funções que dizem respeito à tarefa de
tutoria, nomeadamente, fornecer feedback ao grupo, apoiar o grupo na tomada de decisões, fomentar
a motivação do grupo e, por último, revelar preocupação com a aprendizagem individual dos alunos.
Foi possível, ainda, dar conta das potencialidades, mas também das fragilidades ou dos desafios que
se colocam numa avaliação de natureza essencialmente formativa, com preocupação pela
monitorização dos processos e pela avaliação das competências disciplinares e também transversais.
Quanto às implicações do PLE ao nível do trabalho docente, destaca-se a interdisciplinaridade
da abordagem dos conteúdos e o desenvolvimento de projectos pedagógicos numa lógica colaborativa.
O trabalho em equipa, a coordenação e articulação curricular, a partilha de ideias e de experiências, a
tomada de decisão conjunta são alguns dos aspectos que a participação em projectos PLE pressupõe
em termos de trabalho docente. No que se refere aos desafios que se colocam ao trabalho docente no
contexto do PLE, a falta de reconhecimento institucional no que se refere à componente pedagógica do
seu trabalho tem surgido como um dos principais constrangimentos, dado o investimento de tempo e
de esforço que os docentes dedicam ao projecto.
As conclusões deste estudo levantam ainda algumas recomendações para trabalhos de
investigação futura, nomeadamente no que se refere à criação de condições adequadas para o
desenvolvimento profissional dos professores e para o reconhecimento e valorização do seu
desempenho pedagógico.; The Bologna Process has introduced a number of changes in Higher Education institutions,
namely in curricula restructuring and in new methodologies of teaching and assessing, amongst others.
Also of importance is the need to improve student achievement which has to focus not only upon the
development of technical competencies, but also upon the development of transversal competencies.
This study aims to evaluate the impact of Project-Led Education (PLE) on students‘ learning, and
its contribution to the improvement of teaching and learning in Higher Education. It is based on a
longitudinal approach with first year Industrial Management and Engineering students, who participated
in PLE experiences. To attain this goal, the CIPP (Context, Input, Process, Product) Evaluation Model
was used as a framework for evaluating the impact of the programme (Stufflebeam, 2003).
The research was based on a qualitative research design focusing on methods of data collection
such as questionnaires, interviews, focus groups, participant observation and narratives, applied from
the academic years of 2005/2006 to 2007/2008, to students, teachers and tutors.
In general, the CIPP Evaluation Model provided a broad understanding of the evaluation process,
thus linking the evaluation and decision-making processes. Important data were collected in regard to
context, input, process and product evaluation, presenting a broad picture for understanding the
project, its context, the processes and outcomes.
Data collected from students, in regard to PLE processes and outcomes, showed that students
clearly recognized the benefits of PLE experiences in relation to traditional teaching and learning. They
highlighted teamwork, increased motivation, teacher and student relationship and articulation between
theory and practice, along with real world problem solving, as the most positive aspects of the
experience. The disadvantages of PLE as identified by students were the advantages of traditional
teaching and learning, such as the fact that the students‘ final grade did not depend on group work and
that the workload was also much less, leaving students with more free time to do other things. In fact,
one of the constraints of this innovative approach to learning is the heavy workload which it entails. Findings from teachers‘ views point out higher student motivation, increased relevance and
meaning of course content to students and the link between theory and practice as some of the major
strengths of students‘ participation in PLE. Besides this, teachers recognize greater interdisciplinarity
and collaborative work between faculty staff as a result of working in teams themselves. Most of the
teachers in this study were satisfied with their participation in PLE and they mentioned that it had
encouraged them to be more engaged with students. Teachers stress the partnership developed within
a multidisciplinary team which includes teachers and researchers from different fields, as an important
input for collaboration, which might explain, to a certain extent, the successful implementation of this
experience .
However, a set of challenges are also faced by teachers when they engage in active learning
methodologies, as learning outcomes, teaching strategies and assessment methods must be aligned in
the curriculum. This active role played by teachers has also strong implications for their workload.
Although the coordination team works as a team project and tasks are distributed amongst teachers
and tutors, the workload associated with this kind of student centered approach requires a much more
demanding role from teachers. The lack of institutional support is also pointed out as a constraint due
to all the effort which teachers spend on the project, especially in regard to the tutors‘ tasks and duties.
. In regard to the tutors‘ role, it is mainly focused on the group process. Some of the tutor‘s
tasks include supporting students in their learning process, by motivating them and providing feedback
to the group in regard to their performance throughout the projects‘ development.
Findings from this study also raise a set of recommendations for future research, specialy in
regard to providing opportunities for teachers‘ professional development and the recognition of
teaching performance.
Descrição: Tese doutoramento Ciências da Educação (área de especialização em Desenvolvimento Curricular)
<b>Tipo</b>: doctoralThesis2011-04-19T16:08:20ZCélula de projectos : a organização celular do processo de projecto de edifícios
https://hdl.handle.net/1822/12231
Título: Célula de projectos : a organização celular do processo de projecto de edifícios
Autor: Souza, André Luiz Aquere de Cerqueira e
Resumo: O presente trabalho propõe, implementa e avalia um novo paradigma para o processo de
projeto de edifícios, denominado Célula de Projetos. Tendo por base a abordagem
transdisciplinar do processo de projeto, o conceito busca subsídios junto a práticas
consagradas no ambiente fabril, reorganizando-os e transpondo-os ao ambiente de
produção do projeto de edifícios.
Para tal apresenta-se uma revisão bibliográfica sobre os conceitos de Engenharia
Simultânea, Células de Produção e Células Administrativas, com ênfase nas
características adotadas na proposição da Célula de Projeto.
Definido o conceito, analisa-se a implantação de uma Célula de Projetos na
Universidade de Brasília e sua operação em uma situação real de projeto. O projeto em
questão é fruto de encomenda por parte do Ministério da Educação do Brasil e destinase
à implantação de estabelecimentos de educação infantil em diferentes municípios
brasileiros.
Por fim, propõe-se um conjunto de indicadores de desempenho para o processo de
projeto de edifícios. Com base nos indicadores de produtividade, redução de lead time e
retrabalho propostos, avalia-se o desempenho da célula frente a valores de referência
obtidos na literatura e no mercado brasileiro de projetos de edifício. Os índices de
desempenho obtidos são, então, utilizados na verificação de ganhos organizacionais
proporcionados pela Célula de Projetos.
Conclui-se, ao final, pela eficiência e eficácia do conceito proposto e pela validade do
mesmo como um novo paradigma para o processo de projeto de edifícios.; This study suggests, implements and evaluates a new paradigm for the process of
building design, which is named Project Cell. Based on the transdisciplinary approach
of the design process, the proposed paradigm uses evidence based practice in the
industry, reorganizing them and transpose them to the production environment of the
building design.
It is presented, for this purpose, a literature review on the concepts of Concurrent
Engineering, Production Cells and Office Cells, with emphasis on the characteristics
adopted in the proposed Project Cell concept.
Once defined the concept, we then analyzed the implementation of a Project Cell in the
University of Brasília and its operation in a real situation of project. The project was
made upon request of the Brazilian Ministry of Education and it is aimed at
implementing child education establishments in diverse Brazilian municipalities.
Finally, it was proposed a set of performance indicators for the building design process.
Based on the proposed indicators of productivity, lead time reduction and rework, the
performance of the cell was evaluated in contrast to the reference values found in the
literature and the Brazilian market of building design. Following, the performance
indexes obtained were used to measure the organizational gains provided by the Project
Cell.
It is concluded, at the end, that the proposed concept is efficient, effective and valid as a
new paradigm for the building design process.
Descrição: Tese de doutoramento Engenharia de Produção (área de especialização em Gestão Industrial e Sistemas)
<b>Tipo</b>: doctoralThesis2011-04-19T12:59:42ZSistemas distribuídos de produção em ambiente de produção simultânea
https://hdl.handle.net/1822/378
Título: Sistemas distribuídos de produção em ambiente de produção simultânea
Autor: Lima, Rui M.
Resumo: Novos paradigmas de produção emergem na economia global, aparentemente baseados em três tendências principais. Estas tendências são: aumento da dinâmica de reconfiguração dos sistemas de produção, distribuição dos recursos do sistema de produção, e virtualidade dos sistemas, i.e. sistemas que são configurados em termos organizacionais, sem alteração da implantação física dos equipamentos. A primeira tendência deve-se ao aumento de requisitos do produto, nomeadamente ao nível da qualidade, variedade e entrega. A segunda tendência resulta de uma necessidade de melhoria do desempenho do sistema de produção, e a terceira, deve-se à impossibilidade de agrupamento físico de recursos de produção distribuídos globalmente e às possibilidades oferecidas pelos sistemas de comunicação existentes.
Com base nas referidas tendências surgem novos requisitos de projecto e operação de sistemas de produção. Podem-se seleccionar alguns destes requisitos, resumidos da seguinte forma: aumento da reconfigurabilidade do sistema baseada em recursos de produção distribuídos e na entrega rápida dos produtos encomendados. Com base nestes requisitos, apresenta-se uma definição e desenvolve-se um modelo de Sistema Distribuído de Produção (SDP), denominado MSDP. Neste modelo existe uma relação estreita entre a estrutura genérica do sistema distribuído de produção e a estrutura de transformações de estado do produto encomendado. Desenvolve-se ainda um modelo conceptual baseado em agentes de software do MSDP, e uma representação formal do modelo com base em Redes de Petri e em mecanismos de modelação apresentados por Lecompte, Deschamps and Bourrières (2000).
O modelo formal desenvolvido é aplicado a várias configurações de sistemas, relacionadas com a estrutura de algum produto encomendado. Esta aplicação permite verificar a possibilidade de utilização do modelo para representar diferentes SDPs e para estudar o comportamento de SDPs de acordo com a filosofia de Produção Simultânea. Esta filosofia tem como principal objectivo a redução do prazo de entrega de encomendas através da redução do tempo de percurso de fabrico de cada encomenda.
O estudo realizado neste trabalho permite concluir que o modelo pode ser utilizado para projecto e avaliação de sistemas distribuídos de produção dedicados a cada encomenda. Além disso, verificou-se que se obtêm ganhos importantes de tempo de percurso de fabrico e de qualidade de serviço de produção para pequenos graus de simultaneidade. Isto foi avaliado para algumas estruturas, por aplicação de estratégias de Produção Simultânea baseada na utilização de recursos de produção alternativos e na partição de encomendas. Como esperado, o melhor desempenho obtém-se para a partição máxima, i.e. partições em
lotes de processamento de uma unidade. No entanto, na maioria dos casos testados, a maior parte do ganho verifica-se para pequenos graus de partição. Estes resultados foram obtidos num enquadramento de experimentação que não considerou nem custos de transporte e preparação nem de posse. Baseado nos resultados obtidos e no facto dos dois primeiros custos aumentarem com o aumento da partição e os custos de posse tenderem a diminuir com esse aumento, para tirar vantagem efectiva da Produção Simultânea, devem adoptar-se graus de partição moderados.; Apparently, a new paradigm of production is emerging in the new and global economy based on three main tendencies. Such tendencies are: increasing dynamics of manufacturing systems reconfiguration, distribution of the manufacturing resources of a production system, and virtuality of systems, i.e. systems that are configured only on organizational and control terms, not on physical rearrangement of facilities. The first tendency is due to increasing product demand requirements, namely quality, variety and delivery. The second,
resulting from a need for enhancement of production performance and, the third, is due to the unfeasibility of physically grouping and rearranging world wide distributed production facilities and due to capabilities offered by world wide communication and logistic systems.
Based on the referred tendencies new requirements arise for production systems design and operation. Some can be selected and synthesized as: increased ability for system reconfiguration based on distributed resources and fast delivery of each product ordered. Based on such requirements a definition of Distributed Production Systems (SDP) is put forward together with a model, the MSDP model, of such systems. Such model is closely related with the processing structure of an ordered product to be manufactured. Based on the MSDP model, a formal representation is developed using Petri Nets and modelling mechanisms put forward by Lecompte, Deschamps and Bourrières (2000), and an agent based conceptual model is presented.
The formal representation of the model is applied to a variety of systems configuration instances according with the product ordered. The application aim is twofold: first, testing the model suitability for representing and reconfiguring different SDP and, second, for studying the behaviour of SDP, under the Simultaneous Manufacturing philosophy. This philosophy aims at minimizing time delivery of orders through maximum reduction of production flow time of each production order.
The study carried out in this work lead to the conclusion that the model is suitable for representation, design and evaluation of distributed production systems dedicated to each product order. Further, a small degree of simultaneous manufacturing was proved enough to achieve important gains in order flow time reduction and quality of the manufacturing service. This was evaluated, for a few system configurations with strategies to simultaneous manufacturing based on simultaneous allocation of order manufacturing requirements to replicated machines, i.e. manufacturing resources, and also based on order splitting at a few
different levels. As expected, the best values of performance were obtained under maximum order splitting, i.e. under split batches of size one. However, in most cases tested, the lion share of benefits from splitting was obtained for small degrees of it. These results were obtained under a framework for experiments that did not take into account neither handling and set-up costs nor holding costs. Based on the findings reported and onto the fact that the first two costs increase with order splitting and that holding costs tend to decrease with it, then, it was concluded that, to take effective advantageous of simultaneous manufacturing, moderate degrees of order splitting should be adopted.
<b>Tipo</b>: doctoralThesis2004-01-16T10:00:56Z