Faculdade Engenharia
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Browsing Faculdade Engenharia by advisor "Aguiar, Martim Lima de"
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- 3D Printed PETG S-Shaped Auxetic Structure: An Experimental and Numerical StudyPublication . Fernandes, Beatriz Teixeira; Dutra, Thiago Assis; Silva, Abílio Manuel Pereira da; Aguiar, Martim Lima deThis dissertation’s main interest is to investigate auxetic structures and their potential applications, especially in the aeronautical sector. Due to the unique properties of these structures, they are increasingly gaining importance in the aeronautical industry for addressing many problems and challenges. Auxetic structures have potential applications in lightweight structures with high mechanical properties and a significant energy absorption capacity. During this study, it is understood that additive manufacturing (AM) plays a crucial role in auxetic structures as it allows the construction of complex structures, such as auxetic structures. After a review of various types of auxetic structures, one structure stood out, not only for its unusual shape but also for its properties. This S-shaped structure stands out for reduced stress concentration, high energy absorption capacity, and high elastic recovery. Due to this distinction, it was decided to study this structure in detail. In this work, several samples of S-shaped structures were manufactured using AM as the manufacturing method and polyethylene terephthalate glycol (PETG) as the material. The samples underwent two types of experimental tests, compression tests, and creep-recovery tests. This allowed obtaining valuable information about the behavior of these structures under load and their recovery after the application of loads. A numerical model was also developed to better understand the S-shaped structure. The numerical model was based on data obtained from the characterization of the PETG material. The simulation results are meticulously compared to experimental data, highlighting the effectiveness of the numerical models despite inherent complexities. Finally, the findings of this work project a promising future for PETG and auxetic structures in various engineering domains, including composites, automotive safety, aeronautics, and aerospace. The foundation established in this work paves the way for future research, enabling a deeper exploration of the possibilities and implications of these innovative materials and structures.
- Aplicação do robô colaborativo UR3e no ensino na área da robóticaPublication . Nunes, Luís Carlos Baptista; Gaspar, Pedro Miguel de Figueiredo Dinis Oliveira; Aguiar, Martim Lima deNos dias de hoje vive-se uma constante evolução ao nível da robótica. Podemos encontrar robôs em qualquer lado, numa farmácia, num hospital, numa fábrica, até mesmo em casa, e a lista continua. O que para as gerações antigas era novidade, ver um robô, para as gerações mais recentes e uma situação comum. A falta de mão-de-obra qualificada é um problema. Nomeadamente, a falta de pessoal qualificado e com experiência é mais visível na indústria, o que compromete a capacidade de produção nacional. Este défice de mão-de-obra qualificado tem vindo a sofrer uma ligeira melhoria. Com o avanço tecnológico e com a maior facilidade de as pessoas poderem frequentar um curso superior ou até mesmo cursos de especialização profissional. No entanto tem de existir um esforço por parte das entidades formadoras em atualizar os cursos com base nas necessidades das entidades empregadoras. Nesta dissertação é apresentada a criação de uma infraestrutura de apoio às atividades laboratoriais em cursos e disciplinas de Robótica Industrial. A infraestrutura de forma matricial é composta por um conjunto de elementos, ponto de partida, ponto de chegada, obstáculos, seções de poste e seções de pista com diferentes comprimentos, que podem estar em diferentes posições e organização, sendo variável a colocação dos três primeiros tipos de elementos, por parte do utilizador. Os diferentes elementos foram desenvolvidos por fabrico aditivo em PLA e possuem diferentes cores para serem identificáveis. Esta infraestrutura permite a construção, de forma autónoma, de uma pista por parte de um robô colaborativo, em particular um manipulador UR3e da Universal Robots, que utiliza visão computacional para identificar os pontos de partida e de chegada, assim como dos obstáculos. Por via da aplicação do algoritmo do caminho mais curto, o robô constrói um trajeto para um berlinde a percorrer, desde o ponto de partida até ao ponto de chegada, evitando os obstáculos, com base na quantidade de movimento adquirida pela ação da gravidade decorrente das diferentes alturas a que são colocadas as seções de pista. A programação dos processos (deteção da posição dos elementos pontos de partida e de chegada, e obstáculos por visão computacional, determinação do caminho mais curto, estratégia de construção da pista, e posicionamento e movimento do robô) foi realizado na linguagem de programação Python. Os protocolos para realização do trabalho laboratorial desenvolvido estão divididos em 3 níveis de conhecimento e consequentemente de dificuldade. O primeiro nível de dificuldade, o mais simples, consiste em mover peças (peça da posição inicial, peça da posição final e as peças obstáculo), de uma posição onde estão armazenadas para as posições definidas no protocolo. No protocolo que diz respeito ao segundo nível de dificuldade, as peças vão ser colocadas no tapete rolante por uma determinada ordem, e o robô, à medida que as vai buscar ao tapete rolante, coloca-as consoante a ordem definida no protocolo. Por fim, no protocolo nível três, o de maior grau de dificuldade, as peças vão ser colocadas no tapete rolante de uma forma aleatória. O robô terá que detetar a cor da peça fazendo uso da câmara que tem acoplada na sua flange e consoante a cor da peça, terá de a colocar de acordo com a disposição que se encontra definida no protocolo. Este trabalho tem como objetivo ajudar a colmatar a necessidade de mão-de-obra qualificada na indústria afeta a trabalhos com manipuladores robóticos. A realização dos trabalhos nas componentes laboratoriais de cursos e disciplinas de robótica industrial vão auxiliar a aquisição de competências dos alunos ao nível da programação de manipuladores robóticos.
- Desenvolvimento de recursos educacionais integrados numa abordagem STEM utilizando kits de robótica móvelPublication . Antunes, Rodrigo Mendes; Gaspar, Pedro Miguel de Figueiredo Dinis Oliveira; Aguiar, Martim Lima deA Indústria 4.0 trouxe consigo uma onda de tecnologias de ponta, como a Fabrico Aditivo, Inteligência Artificial, Realidade Aumentada, Sistemas Ciberfísicos, Blockchain, Cibersegurança e muitas outras. Estas inovações têm transformado diversos setores, capacitando as empresas a enfrentarem desafios como as flutuações imprevisíveis na procura e a volatilidade do mercado. No entanto, a Indústria 4.0 enfrenta um obstáculo significativo em termos de questões relacionadas com recursos humanos. Para operar efetivamente neste ambiente evoluído, os funcionários precisam de formação adequada, o que exige a implementação de práticas de gestão eficazes. Isto assegura que os trabalhadores qualificados possam adaptar-se às exigências das fábricas inteligentes. Ao estabelecer políticas favoráveis, as organizações podem aprimorar as suas capacidades dinâmicas, fomentando uma cultura inovadora que impulsiona o progresso contínuo na indústria. Utilizar kits de robótica móvel numa abordagem STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics - Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática) pode proporcionar uma experiência de aprendizagem mais envolvente e prática para os estudantes, ajudando-os a desenvolver competências em programação, resolução de problemas e pensamento crítico. Além disso, a integração de recursos educacionais nesta abordagem pode ser uma forma eficaz de envolver os estudantes em atividades práticas e estimular o seu interesse pelas disciplinas STEM. Este trabalho envolve o desenvolvimento de protocolos laboratoriais para diferentes níveis académicos, numa abordagem sequencial que aprofunda o conhecimento STEM, com o objetivo de ensinar robótica utilizando kits de robótica móvel. O desenvolvimento de código e complementos para os protocolos laboratoriais e a realização de testes num ambiente de sala de aula também estão incluídos. O processo de ensino/aprendizagem é avaliado através de inquéritos regulares aos estudantes. No geral, este trabalho tem como objetivo fornecer uma abordagem pedagógica prática e interdisciplinar para o ensino de robótica utilizando kits de robótica móvel, com foco no desenvolvimento de competências STEM em estudantes de diferentes níveis académicos. Esta abordagem visa promover a aquisição de conhecimentos em tópicos fundamentais para o futuro da engenharia.