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- SMART CONVERSATIONAL AGENT FOR AMBIENT ASSISTED LIVINGPublication . Mendes, Carla Sofia Crespo; Pereira, António Manuel de Jesus; Frazão, Luís Alexandre LopesA população mundial está a envelhecer rapidamente, com projecções que indicam que, em 2050, haverá aproximadamente 2,1 mil milhões de pessoas com 60 anos ou mais. Esta mudança demográfica apresenta desafios significativos, uma vez que os idosos enfrentam riscos acrescidos de isolamento social, solidão, negligência e problemas de saúde mental, que afetam negativamente a sua qualidade de vida. Em resposta a estes desafios, as soluções AAL integradas com inteligência artificial oferecem ferramentas promissoras para apoiar os idosos de modo a viverem de forma independente e socialmente conectados. Este trabalho apresenta assim dois agentes conversacionais baseados em inteligência artificial: Chatto e MIMO. Chatto, um sistema para dispositivos móveis iOS, combina o reconhecimento de emoções de forma multi-modal: expressões faciais e de texto, comum avatar 3D constituído por um agente conversacional para interagir com pessoas idosas ao longo do dia. Esta solução fornece aos cuidadores das pessoas idosas mecanismos para acompanhar o seu estado emocional em tempo real, notificações e mecanismos de regulação de emoções personalizados com base nas animações pré-definidas do avatar. Apesar das suas vantagens, o sistema Chatto enfrenta algumas limitações em termos de adaptabilidade, conteúdo estático e dependência de serviços externos para o agente conversacional. O MIMO, uma solução baseada em Android que evoluiu a partir do Chatto, incorpora a deteção contínua de emoções em tempo real através de interações de texto e voz, oferecendo experiências mais dinâmicas e personalizadas. Para além disso, a solução MIMO utiliza uma versão retreinada do modelo DialoGPT e um algoritmo de reconhecimento de emoções a partir de texto, que combina questionários de autoavaliação de emoções e um modelo AI, oferecendo também aos cuidadores mecanismos para monitorização em tempo real do estado emocional da pessoa idosa ao seu cuidado, conjuntamente com notificações personalizáveis, mecanismos de regulação de emoções onde os conteúdos são fornecidos pelos cuidadores, garantindo personalização, e a capacidade de lidar com um maior número de tópicos para conversar com as pessoas idosas, incluindo saúde mental e tópicos do dia-a-dia, sem a necessidade de utilizar serviços pagos. Testes de usabilidade envolvendo diversos participantes demonstram que a interface amigável do Chatto tem um impacto positivo no bem-estar emocional, com a sua capacidade de personalizar as interações e fornecer monitorização em tempo real aos cuidadores. Tanto o Chatto como o MIMO realçam o potencial das tecnologiasde inteligência artificial para reduzir os sentimentos de isolamento e solidão entre a população mais idosas, ao mesmo tempo que fornecem aos seus cuidadores ferramentas essenciais para apoiar no cuidado da saúde emocional dos idosos ao seu encargo.
- INTELLIGENT MULTISPECTRAL UAV IMAGERY FOR FIRE MANAGEMENT AND PREVENTIONPublication . Cruz, Mário Rui Santos; Frazão, Luís Alexandre Lopes; Ramos, João Pedro FerreiraA crescente ameaça de incêndios florestais na Europa Mediterrânica, particularmente em Portugal, destaca a necessidade urgente de abordagens inovadoras para a previsão de incêndios e a vigilância florestal. O risco de incêndio ainda é predominantemente avaliado com base nas condições atmosféricas, o que limita a precisão das mesmas. Leaf Water Content (LWC) é fundamental para entender a saúde da vegetação, o stress hídrico e a irrigação, o que impacta diretamente a estimativa do risco de incêndio. Esta dissertação apresenta o ForestML, uma arquitetura em tempo real que utiliza Unmanned Aerial Vehicle (UAVs) equipados com câmeras multiespectrais e algoritmos de inteligência artificial para prever e analisar florestas a partir de uma perspectiva aérea. Esta solução, o ForestML, é composta pela Ground Station, a Backstation e uma aplicação de gestão e monitoramento, que facilita a avaliação em tempo real de incêndios e riscos associados, apoiando as tomadas de decisões de especialistas. As principais vantagens desta arquitetura incluem a capacidade de processar dados em tempo real numa máquina externa, em vez de depender de modelos no dispositivo, limitados e menos confiáveis, que comprometeriam o desempenho do UAV, como o tempo de voo e a capacidade de armazenamento. Adicionalmente, um conjunto de dados exclusivo foi produzido especificamente para este trabalho. Anteriormente, não havia nenhum Dataset disponível com essas bandas e com alta precisão, pois inclui valores de LWC validados em laboratório. Além disso, é apresentada uma nova métrica de risco de incêndio baseada nos níveis de humidade no interior das folhas da vegetação, permitindo uma avaliação precisa do risco de incêndio. Criámos também um novo modelo a partir do modelo de segmentação YOLOv8 para lidar com dados multiespectrais com 5 ou 8 canais, permitindo uma extração de características melhorada e maior precisão na análise de imagens multiespectrais. O nosso modelo personalizado com 8 canais superou os modelos comuns de 3 canais. O modelo de 8 canais mostrou um desempenho superior na previsão do teor de água nas folhas, atingindo um box mAP50 e mask mAP50-95 de 90,5% e 58,5%, respetivamente.
- Projeto de Componente Estrutural em Material Compósito de Elevado DesempenhoPublication . Ferreira, André Meliciano; Santos, Sérgio Pereira dosO uso de materiais compósitos tem se tornado cada vez mais comum em estruturas sujeitas a elevados esforços, devido à sua rigidez específica, possibilitando a redução do peso estrutural. O presente trabalho foi realizado de modo a desenvolver uma ideia da empresa parceira deste projeto, a Gelu Carbon Creation. Trata-se de uma empresa com experiência na área dos materiais compósitos, seja em reparações ou em produção de componentes neste tipo de material. A ideia era criar um produto que fizesse diferença no mercado, mais precisamente um espigão telescópico. Nesse seguimento, os trabalhos de Mestrado iniciaram-se com uma análise ao estado de arte sobre as tecnologias utilizadas neste mercado das bicicletas de projeto mais evoluído. Foram abordados diferentes processos de fabrico para a produção de tubos em material compósito. Em seguida, apresentou-se a proposta do produto, que conta com um funcionamento mecânico no seu interior, com possibilidade de comando mecânico ou wireless e com os dois tubos produzidos em fibra de carbono, permitindo ser um espigão telescópico. Após a definição dos esforços aplicados ao componente durante a operação, foi realizado um estudo numérico ao sistema. Avaliou-se estruturalmente o sistema mecânico interno, tratando-se de um material isotrópico (alumínio), e o sistema de tubos telescópico produzido em material de elevado desempenho, nomeadamente em compósito de matriz polimérica com reforço em fibra de carbono (propriedades ortotrópicas). Os testes experimentais não foram realizados. Conclui-se que o produto desenvolvido apresenta capacidades suficientes para suportar os esforços aplicados.
- EMPATHETIC CONVERSATIONAL AGENT FROM BODY EMOTION DETECTION WITH AIPublication . Pereira, Rafael Mendes; Pereira, António Manuel de Jesus; Costa, Nuno Alexandre Ribeiro daA interação entre humano-computador está constantemente a evoluir com o surgimento de novos agentes conversacionais promissores. No entanto, estes agentes geralmente não possuem a capacidade de compreender ou reconhecer as emoções dos seus utilizadores. No contexto do reconhecimento de emoções, os sistemas mais comuns na investigação científica baseiam-se em expressões faciais e análise de voz. Apesar dos avanços significativos no reconhecimento de emoções, algumas formas de expressão emocional permanecem pouco exploradas, como o reconhecimento de emoções através de gestos corporais, representados por sequências de imagens que capturam expressões corporais. Esta tese propõe uma arquitetura para construir um agente conversacional empático utilizando o reconhecimento de emoções através de gestos corporais. Esta estratégia faz parte de uma arquitetura geral de HCI que combina informações emocionais provenientes de múltiplas fontes, incluindo expressões faciais, gestos corporais, análise de voz e análise de sentimento, integrando-as através de um modelo de fusão. O design desta arquitetura geral é baseado numa análise extensa de artigos científicos sobre o reconhecimento de emoções. Nesta tese foram realizados vários experimentos com diferentes modelos de AI para realizar a deteção de emoções com base em gestos corporais, utilizando o conjunto de dados VGAF_EmotiW, que contém gestos corporais em diferentes contextos. O modelo com melhor desempenho foi o PoseGRU, que atingiu taxas de precisão superiores a 50%. Quando investigadores ou programadores pretendem implementar um sistema semelhante ao proposto nesta tese, muitas vezes precisam começar do zero, sem saber por onde começar ou quais passos seguir. No momento da escrita desta tese, e com base numa revisão de literatura sistemática publicada presente nesta tese, não existem guidelines disponíveis que auxiliem na criação de uma solução como a que é proposta. Esta falta de orientação estruturada pode representar um desafio para a implementação eficaz de sistemas de de conversação empáticos que fazem uso do reconhecimento de gestos corporais. Para abordar esta lacuna, a tese define um conjunto de procedimentos para a implementação da solução proposta. Estes procedimentos, apresentados sob a forma de guidelines, oferecem uma estrutura passo a passo para ajudar investigadores e programadores a construir a solução proposta ou sistemas semelhantes, detalhando claramente as etapas necessárias para a implementação. As guidelines são também demonstradas detalhadamente e aplicadas a três casos de uso diferentes: atendimento ao cliente, educação e aprendizagem online, e aplicações para a saúde mental. Ao seguir estas diretrizes, o sistema pretende melhorar a interação entre o humano e o computador ao adaptar-se aos estados emocionais dos utilizadores, o que, na prática, pode melhorar a comunicação e a ligação entre ambos. Por exemplo, em ambientes empresariais e/ou quando aplicadas a utilizadores idosos, a solução pode aumentar a satisfação, melhorar a qualidade das interações e contribuir para o sucesso geral do negócio. Além disso, esta tese aborda seis questões de investigação que fornecem respostas a questões relevantes e pertinentes no campo do reconhecimento de emoções e da interação humano-computador empática.
- Indústria 4.0 aplicada ao Comissionamento de MoldesPublication . Jorge, Luís Manuel Mateus; Vasco, Joel Oliveira Correia; Reis, Gustavo Miguel Jorge dosAtualmente, assiste-se a um grande desenvolvimento dos processos de fabrico aditivo e ao seu uso para a obtenção de peças plásticas. No entanto, a necessidade de produzir em massa peças de elevado rigor dimensional, com geometrias complexas e a baixo custo continua a fazer da moldação por injeção a tecnologia de processamento de polímeros termoplásticos mais utilizada na indústria. A crescente exigência dos mercados e a evolução dos processos produtivos têm contribuído para a elevada complexidade dos produtos plásticos obtidos por moldação por injeção, resultando, como consequência, num aumento da complexidade dos sistemas integrados nos moldes que produzem esses produtos. Um molde complexo é composto por centenas de peças ou componentes, e a sua montagem ou desmontagem exige uma análise detalhada de todos os seus constituintes, bem como um conhecimento aprofundado dos sistemas incorporados e da cinemática do seu funcionamento. As operações de montagem, desmontagem e manutenção de moldes complexos, durante o seu normal funcionamento, implicam tempos de paragem significativos e requerem operadores altamente qualificados, com conhecimentos técnicos especializados sobre o molde em questão, para garantir a sua qualidade ao longo do ciclo de vida. Este projeto propõe o desenvolvimento de uma aplicação da Realidade Aumentada aplicada ao comissionamento de moldes, utilizando o método Design Science Research. O objetivo é demonstrar de que forma a Realidade Aumentada pode contribui para a utilização e manutenção eficiente de moldes complexos no contexto da indústria de moldação por injeção, reduzindo a lacuna de conhecimento entre o fabricante do molde e os operadores responsáveis pela manipulação do molde no Moldador, nomeadamente nas operações de inspeção e manutenção. Os resultados dos testes end-to-end realizados, com o objetivo de verificar e validar o comportamento do sistema de Realidade Aumentada desenvolvido como um todo, demonstra que os objetivos propostos foram alcançados e que os desafios identificados foram superados.