Projetos

APLICAÇÃO DE TÉCNICAS DE APRENDIZADO POR REFORÇO NA NAVEGAÇÃO DE VEÍCULOS AUTÔNOMOS

Descrição: Dado o avanço da tecnologia e aumento da capacidade computacional, a Inteligência Artificial mostrou ser um método eficiente na solução de problemas existentes na robótica. Esse projeto tem enfoque em uma de suas subáreas, o aprendizado por reforço, que é baseado na ideia de que, dado que uma ação é seguida de estados satisfatórios ou por melhorias no estado, haverá uma tendência para que esta ação seja reproduzida. Desta forma, ações podem ser selecionadas em função de informações obtidas sobre os estados que elas podem produzir, introduzindo aspectos de controle com realimentação. Diferente de outros modelos de aprendizagem que se baseiam exclusivamente em pesos para determinar as ações à serem tomadas, algoritmos de aprendizado por reforço geram ações por meio de um processo aleatório que é polarizado por uma combinação de valores dos seus pesos e das suas entradas. O objetivo deste projeto é investigar o potencial de algoritmos de aprendizado por reforço na navegação de veículos autônomos e na geração de rotas para realização de tarefas envolvendo múltiplos robôs e o transporte de cargas. Sendo assim, a contribuição deste trabalho está condicionalmente ligada na criação de um sistema que integra as funcionalidades do sistema de simulação Gazebo, do meta sistema operacional ROS e da linguagem de programação Python. Através deste sistema, o robô será capaz de obter e enviar os dados obtidos como entrada para o algoritmo de aprendizado aplicar a política de ações a fim de estabelecer um sistema de recompensas. Consequentemente, o robô será capaz de interagir com o ambiente e atingir o seu objetivo de maneira eficiente.

COOPERAÇÃO ENTRE VEÍCULOS AÉREOS E TERRESTRES PARA TRANSPORTE DE CARGAS EM AMBIENTES EXTERNOS

Descrição: Este projeto visa desenvolver controladores para guiar uma formação heterogênea de robôs, durante a execução de missões de içamento, transporte e entrega de cargas em ambientes externos. Inicialmente, um único robô aéreo (ou uma formação de veículos aéreos) içará uma carga, partindo do solo e até uma altitude desejada, também realizando sua estabilização e, quando possível, controlando sua orientação. Na sequência, a carga deverá ser transportada, seguindo uma trajetória previamente definida, minimizando as oscilações decorrentes do translado. Por fim, a carga deverá ser entregue sobre um veículo terrestre (ou uma formação de veículos terrestres), para o transporte até o destino final. A validação dessa proposta se dará, inicialmente, em uma arena estruturada, monitorada por sensores de rastreamento de movimento (especificamente, OptiTrack) e, na sequência, será levada para ambientes externos, onde as informações de localização dos robôs será dada por sistemas de georreferenciamento.

ESTRATÉGIAS TECNOLÓGICAS PARA MELHORAR O PROCESSO DE COMUNICAÇÃO: VISITAS E BOLETINS VIRTUAIS DURANTE O ISOLAMENTO SOCIAL NA COVID-19

Descrição: Para atuar no combate à atual pandemia por coronavírus, a Comissão de Produção de Inovações Tecnológicas no Combate ao Covid-19 da Universidade Federal de Viçosa (UFV), tem como objetivo discutir, planejar e elaborar soluções para o desenvolvimento de tecnologias em produtos, serviços e processos para o combate à doença. Essa Comissão tem desenvolvido propostas de soluções em produtos ou serviços que possam melhorar a assistência em saúde ao paciente infectado com o novo coronavírus (prevenção, diagnóstico e tratamento); Soluções digitais para controle, monitoramento e previsão da disseminação do vírus; e, Soluções de apoio e monitoramento dos pacientes em confinamento domiciliar ou quarentena hospitalar. A proposta envolve os dois hospitais e uma Instituição de Longa Permanência de idosos. Nos hospitais, envolverá três Centros de Tratamento Intensivo (CTI) e as Unidade de Internação (UI). A proposta é criar protocolos e instrumentos que direcionarão a implementação das visitas virtuais e boletins dos pacientes nestes serviços. As visitas virtuais serão estratégias para enfrentamento do isolamento social nas unidades hospitalares e asilar. Os pacientes receberão visitas virtuais diariamente utilizando os tablets. Para operacionalização e orientação da estratégia serão criados protocolos e fluxograma de comunicação, em acordo com a realidade de cada serviço, ou setor, e toda a equipe envolvida será capacitada para operacionalizar a proposta. A capacitação será dada por meio virtual. A equipe pesquisadora disponibilizará um vídeo educativo com orientações de como utilizar a estratégia tecnológica e orientações de higiene dos aparelhos. Em parceria com o departamento de Engenharia da UFV, será desenvolvido um suporte para os aparelhos de comunicação circularem no setor sem que o paciente toque no aparelho. Durante o desenvolvimento deste projeto, a equipe irá desenvolver uma etapa de pesquisa qualitativa, envolvendo a equipe profissional: médicos, enfermeiros, coordenador e pacientes destes serviços, que serão convidados a participar. Os dados serão coletados por meio de entrevista com roteiro semiestruturado, gravados e transcritos na íntegra para posterior análise, pela Análise de Conteúdo.

ROBÓTICA NA UFV COM A EQUIPE BDP – BELIEVE, DO AND PLAY

Descrição: Nos últimos anos, a robótica vem sendo utilizada como plataforma multidisciplinar de aprendizagem, visando a aplicação prática de conceitos de matemática, física e raciocínio lógico para a solução de problemas do cotidiano. Como uma forma de promover as pesquisas nesta área, instituições ao redor do mundo fomentam competições de robótica envolvendo diversas equipes em diversas categorias. Dentre estas categorias, encontra-se a IEEE Very Small Size League (VSSL), cujos desafios envolvem o projeto de robôs com dimensões reduzidas (um cubo de 75mm de aresta) capazes de operar de forma autônoma e colaborativa, em uma partida de futebol. Atualmente, a Categoria VSS é uma das mais difundidas entre os estudantes de graduação e, desde 2015, foi a escolhida pela Equipe BDP -Believe, Do and Play – como plataforma de competição. Em suma, a Equipe BDP se divide em quatro frentes (eletrônica, mecânica, controle e inteligência), as quais devem convergir para um software capaz de analisar as situações de uma partida de futebol e guiar um grupo de robôs criados para operar sem intervenção humana. Neste contexto, este projeto visa a continuidade das atividades da Equipe BDP e diretamente a divulgação dos trabalhos de Robótica realizados na UFV..

FABLAB UFV: IMPLEMENTAÇÃO E EXPANSÃO A PARTIR DA OPERAÇÃO DE SISTEMAS ROBÓTICOS

Descrição: No contexto de democratização do acesso aos meios de produção através das tecnologias digitais, e do protagonismo dos laboratórios de prototipagem e fabricação digital como uma nova indústria, entra em discussão o panorama da produção seriada em larga escala, porém personalizada, no imbricado campo do Design, Arquitetura, Urbanismo e Construção. Esse desenvolvimento pressupõe a integração de processos digitais de projeto com novos equipamentos de produção. Em grande parte, o fenômeno se acelerou com a popularização das máquinas CNC, capazes de seguir comandos numéricos computacionais e reproduzir os modelos criados digitalmente. No entanto, esses equipamentos possuem limitações de dimensões ou liberdade de movimento, uma vez que operam em três eixos (X, Y, Z), além de área limitada às dimensões de base do equipamento, com pouco alcance vertical (máx. 1 metro). No mesmo contexto, tem-se assistido avanços sem precedentes no campo da Robótica aplicado à Arquitetura e Engenharia. Diversos experimentos realizados em instituições acadêmicas em atividades de pesquisa, ensino e extensão, notadamente no exterior, apresentam processos de projeto e aplicações para automação de produção e montagem de artefatos. Os equipamentos robóticos permitem aos arquitetos oportunidades únicas de novas modalidades de projeto, operação e produção, já que aumentam a liberdade de movimento (no mín. 6 eixos articulados); uma área esférica de trabalho com maior alcance vertical (alturas médias de 2 a 3 metros); maior suporte de carga; além da versatilidade de acoplamento de diversas ferramentas (end effects), potencializando o seu uso como parafusadeiras, empilhadeiras, até máquinas fresadoras e impressoras 3D, dentre outros, que permitem projetos na escala da construção. Neste sentido, o objetivo desta proposta é realizar estudos e criação de protótipos em processos de projeto digitais voltados à produção de componentes construtivos, a partir do uso de manipulador robótico.

COOPERAÇÃO ENTRE VEÍCULOS AÉREOS E TERRESTRES PARA TRANSPORTE DE CARGAS

Descrição: Este projeto visa desenvolver controladores não-lineares para guiar uma formação heterogênea, durante a execução de missões de içamento, transporte e entrega de cargas. Inicialmente, um único robô aéreo (ou uma formação de veículos aéreos) içará uma carga, partindo do solo e alçando uma dada altitude, realizando sua estabilização e, quando possível, controlando sua orientação. Na sequência, a carga deverá ser transporta, seguindo uma trajetória previamente definida, minimizando as oscilações decorrentes do translado. Por fim, a carga deverá ser entregue sobre um veículo terrestre (ou uma formação de veículos), para o transporte ao destino final. A validação dessa proposta se dará em uma arena estruturada, monitorada por sensores de rastreamento de movimento (especificamente, OptiTrack). Desta forma, a postura dos robôs e da carga serão computadas e utilizadas para realimentação das estratégias de controle propostas.

AVALIAÇÃO ELETROFISIOLÓGICA/COMPORTAMENTAL DA RELAÇÃO DE DISTÚRBIOS GASTROINTESTINAIS NA TOMADA DE DECISÃO

Descrição: Recentes pesquisas revelaram um complexo sistema de comunicação, bidirecional no sistema cérebro-gastrointestinal, que não apenas garante a manutenção adequada da homeostase do sistema gastrointestinal, mas também é responsável por vários efeitos sobre o sistema nervoso central. Inúmeros processos de sinalização são ativados pelo eixo desse sistema. Marcadores de esquiva gustativa e olfativa, mecanismos de dor, tontura e reflexo impõem um importante papel na formação de memórias e associações cognitivas sobre o que evitar e o que investir. Esse ciclo vem sendo reivindicado como uma das principais vias de resposta comportamental intuitiva diante de situações que demandem uma ação rápida. Respostas somáticas seriam ativadas em regiões cortico-talâmicas, as quais influenciariam mudanças contextuais na expressão de estados emocionais, gerando sensações de alerta as quais apontariam para as informações mais valiosas num contexto de tomada de decisão.

DESENVOLVIMENTO E AVALIAÇÃO DE INTERFACE HOMEM-COMPUTADOR BASEADA EM ATIVIDADE DE UNIDADE MOTORA FACIAL

Descrição: Projeto aprovado no âmbito da Chamada: Universal 14/2013 – Faixa B – até R$ 60.000,00. Período de execução: 2013 a 2016 As interfaces que possibilitam a interação homem-computador têm progredido significativamente. Na última década um grande esforço tem sido direcionado ao desenvolvimento e melhoria de interfaces perceptivas, ou seja, interfaces que promovem a interação com o computador sem o uso de teclado ou mouse convencional. Este tipo de interface combina a compreensão das capacidades naturais humanas (e.g., comunicação, motora, cognitiva e habilidades de percepção) com o uso destas para a interação com o computador, levando em consideração as maneiras pela qual as pessoas interagem naturalmente uma com as outras, e com o mundo. A busca por formas mais natural de interação tem direcionado investigações recentes para o estudo de sinais biológicos que possuem o potencial de codificar estratégias de controle adotadas pelo sistema nervoso central (SNC). Neste contexto, informações obtidas por meio da atividade de unidades motoras tais como frequência de disparo, forma de onda de potenciais de ação e estratégia de recrutamento podem ser utilizadas no desenvolvimento de interfaces homem-computador. Sendo assim, esta pesquisa propõe, de forma inédita, o desenvolvimento e avaliação de uma interface homem-computador baseada em informações extraídas de unidades motoras (UMs). O desenvolvimento da interface será constituído de duas etapas: i) confecção de uma matriz de sensores flexível capaz de detectar atividade de UMs de músculos faciais; ii) implementação de ferramentas para o processamento de sinais capazes de extrair informações de UMs e ainda traduzir estas informações em sinais de controle. Já a avaliação da interface levará em consideração: i) a quantificação do aprendizado relativo ao uso da interface; ii) a análise da correlação entre aprendizado, eletromiografia e dinâmica de oscilação cerebral obtida por meio de sinais eletroencefalográficos; iii) a comparação da nova interface proposta com o Muscle Academy (ver vídeo no YouTube – http://www.youtube.com/watch?v=NAdGQGpY4ek), que é uma interface mioelétrica recentemente desenvolvida pelo nosso grupo de pesquisa.

MODELOS DE TOMADA DE DECISÃO EM BIOÉTICA CLÍNICA

Descrição: O presente projeto – financiado pela FAPEMIG, Edital 01/2012 / Demanda Universal – tem por objetivo descrever os principais modelos para a tomada de decisão na área de bioética clínica publicados na literatura científica. Para isso se empreenderá uma investigação teórica, baseada na revisão da literatura com estratégia de busca definida, na seleção dos artigos que subsidiarão a pesquisa e na análise dos textos selecionados. Espera-se, a partir dos resultados obtidos, delimitar o estado da arte dos processos decisórios em bioética clínica, contribuir para as discussões acerca do processo de tomada de decisão em bioética clínica nos cursos de graduação da área de saúde e subsidiar vindouras investigações, destacando-se a proposição de método(s) de tomada de decisão em problemas éticos na prática clínica, a testagem empírica do(s) método(s) proposto(s) e o desenvolvimento de um software para auxiliar a tomada de decisão em bioética clínica.

NEUROCIÊNCIAS, ATENÇÃO VISUAL E TOMADA DE DECISÃO EM BIOÉTICA CLÍNICA: A ARTE EM CENA

Descrição: O presente projeto de pesquisa – aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da UFV (CAAE: 25353714.8.0000.5153) – tem por objetivo investigar a participação da atenção visual, utilizando o Mobile Eye Tracking, em processos decisórios atinentes à bioética clínica, em contextos de exposição a obras de arte.

NEUROCIÊNCIAS E O DEBATE LIVRE ARBÍTRIO VERSUS DETERMINISMO

Descrição: O projeto – que retoma discussões empreendidas na pesquisa “Neurobiologia das emoções: o sistema límbico e o controle neurovegetativo” – tem por escopo a investigação das implicações bioéticas, legais e biopolíticas da hipótese do determinismo neurobiológico.

APROPRIAÇÃO COGNITIVA DOS MOVIMENTOS DE PRÓTESE DE MEMBRO INFERIOR INDUZIDA POR ESTÍMULOS TÁTEIS CRUZADOS

Descrição: A propriocepção é o conceito associado à capacidade de perceber o próprio corpo, onde cada parte está integrada e reconhecer-se como uma unidade. Ocorre principalmente devido às respostas sensoriais em tempo real do nosso próprio corpo e do ambiente, pelo estímulo tátil e visual, especialmente. Estes estímulos constantes permitem a construção de uma representação corporal, conhecido como esquema corpóreo e embora haja um amplo conhecimento do mapeamento sensorial sobre cada parte do corpo, ainda não está claro como esta integração sensorial ocorre e como implica em relações cognitivas e comportamentais. Pessoas que perdem parte de um membro em decorrência de uma amputação, muitas das vezes não se adaptam ao uso da prótese por diversas razões. A principal é a falta de percepção da prótese como parte de seu próprio corpo. Nesse trabalho, propomos um novo protocolo a fim de otimizar e intensificar a propriocepção de objetos externos (como uma prótese) em sujeitos amputados transfemorais. O protocolo é divido em etapas: (i) treinamento com biofeedback, no qual os sujeitos aprenderão a controlar uma prótese virtual e passarão por estímulos visuais; (ii) feedback visual, fornecido em condições de imersão em um ambiente de realidade virtual; (iii) e feedback vibro- tátil aplicados sobre o corpo do indivíduo, realizado por uma veste com mini-motores acionados de acordo com padrões de movimento da prótese virtual. Neste estudo será avaliado se esse protocolo é capaz de induzir e otimizar uma propriocepção sobre objetos externos. Além disso, espera-se compreender como este protocolo afeta, em qualidade e extensão, sujeitos amputados com diferentes características, como faixa etária, tempo e etiologia da amputação. A partir de tais resultados, poderá ser realizado um remapeamento direto dos movimentos de uma prótese física aos padrões de estimulação vibro-táteis e permitir a construção de um dispositivo que auxilie no processo de reabilitação deste grupo de pessoas.