ISEP - DEE - Artigos
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- ROS-enabled DIY and open-source wheeled robots for higher education learning and competitions: A systematic reviewPublication . Pereira, Rúben; BENEDITA CAMPOS NEVES MALHEIRO, MARIA; Silva, ManuelThis study systematically characterizes Do It Yourself (DIY) and open-source wheeled robotic platforms used in higher education and academic competitions. It also analyzes Robot Operating System (ROS)-based designs with respect to real-time performance and multi-sensor integration, following Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses (PRISMA) 2020 guidelines. A total of 20 high-quality studies were identified across five major digital libraries (Dimensions, Web of Science, SpringerLink, ScienceDirect, and IEEE Xplore), which were searched on 12 January 2026. Eligibility was restricted to peer-reviewed English-language studies published between 2005 and 2026 that explicitly implement ROS-based wheeled platforms in higher education contexts. Results were synthesized through qualitative analysis using a structured data extraction form implemented in the Parsifal systematic review platform. Methodological quality and risk of bias were assessed using a structured appraisal checklist. The results show a dominant trend toward distributed dual-processor architectures, which separate low-level real-time control from high-level processing. Most platforms target an accessible price range of 50€ to 500€ for open-source and DIY platforms. ROS has emerged as the standard middleware, enabling multi-sensor integration and supporting digital twin workflows. There is also a clear shift toward open-source hardware and Three-Dimensional (3D)-printed modular designs, which reduce production costs. However, challenges remain, including software obsolescence and the lack of maintenance plans. The findings highlight the need for interoperable reference architectures and automated deployment workflows to ensure long-term sustainability. Evidence is limited by heterogeneity, inconsistent reporting, and small sample sizes, which introduce risks of bias and imprecision. This review was formally registered with protocols.io.
- Investigação científica na área do C.IM.Publication . Ramos, Carlos[Excerto] Objectivos e Actividades Apesar da actividade de Investigação Científica e Desenvolvimento (I&D) na área do CIM (Computer Integrated Manufacturing) ser no ISEP/IPP, têm sido alcançados resultados no muito significativos, provando a possibilidade de viabilização desta actividade inserida numa escola do Ensino Superior Politécnico. Quando, em Novembro de 1993, fui convidado a dinamizar a actividade de I&D no ISEP procurei estabelecer um plano estratégico que viabilizasse a I&D nesta Escola. Sendo originário das áreas de Robótica e Inteligência Artificial, procurei seleccionar áreas onde a I&D pudesse ter sucesso no ISEP. A área do CIM pareceu ser aquela mais adequada devido a dois factores chave: O investimento substancial que a Escola pretendia fazer nessa área através da aquisição de um Sistema Flexível de Fabrico instalado recentemente no Centro CIM do ISEP (ver secção 3) e o facto do CIM poder envolver investigadores de diversos Departamentos desta Escola (Informática, Electrotécnia e Mecânica).
- Dinâmica de manipuladores flexíveis: Parte 2Publication . Martins, José Luiz F.; Tenreiro Machado, J. A.Neste artigo aborda-se a dinâmica directa de manipuladores robóticos com membros flexíveis. A estrutura mecânica do manipulador é composta de membros constituídos de segmentos interligados por juntas rotacionais. Os segmentos são considerados activos ou passivos. A junta rotacional que interliga o segmento activo de um membro, em relação ao membro anterior, representa um grau de liberdade activo, isto é, corresponde ao eixo onde está inserido o actuador. Os segmentos subsequentes podem apresentar deformação (torção e/ou flexão em um ou dois planos) que é compensada nas articulações fictícias dos mesmos. As juntas rotacionais que interligam esses segmentos representam os graus de liberdade passivos, ou seja, correspondem aos eixos onde são considerados os ângulos de deformação. A partir desta concepção da estrutura elabora-se a dinâmica inversa utilizando-se uma formulação numérica recursiva de Newton-Euler. Com a avaliação da dinâmica directa faz-se a simulação temporal do sistema utilizando diversos métodos de integração numérica. São apresentadas comparações relativas a eficiência e precisão do sistema, assim como alguns resultados obtidos com os métodos de integração utilizados.
- Sistemas robóticos de locomoção quadrúpede e hexápodePublication . Rodrigues, Carlos M. B.; Silva, Filipe M.; Tenreiro Machado, J. A.[Excerto] 1. Padrões de Locomoção Uma perna é um elemento de locomoção descontinua pois pode ser elevada, movida para um ponto de apoio e colocada no solo, antes de iniciar um novo deslocamento. A sequência das diferentes fases do movimento é descrita pelo padrão de locomoção (gait). Assim, um padrão de locomoção descreve o movimento colectivo das pernas, definindo o instante da elevação e o local da colocação de cada pé, coordenando simultaneamente estas acções com o movimento do corpo nos seus graus de liberdade. Consequentemente, os padrões de locomoção descrevem e determinam a velocidade, a direcção do movimento e a mobilidade de um animal ou de uma máquina locomotora.
- Sistemas robóticos de locomoção quadrúpede e hexápode: Perspectiva histórica e aspectos gerais de funcionamentoPublication . Tenreiro Machado, J. A.; Rodrigues, Carlos M. B.; Silva, Filipe M.[Excerto] 1. Introdução Nas sociedades modernas existe um número crescente de trabalhos perigosos que requerem fortes medidas de segurança e ocorrem em locais onde os seres humanos não podem aceder directamente. Como exemplo, podem referir-se as operações executadas em centrais nucleares com grandes níveis de radiação, as tarefas em plataformas de exploração de petróleo sob grande pressão de água ou operações de salvação em áreas de desastre. De modo a lidar com estas situações, que colocam em risco a vida dos operários, é preciso desenvolver sistemas robóticos capazes de levarem a cabo as operações com uma intervenção humana limitada.
- Modelização cinemática de um robot industrialPublication . Lopes, A. Mendes; Tenreiro Machado, J. A.; Tenreiro Machado, J. A.A maioria dos manipuladores robóticos industriais possui uma configuração estrutural em cadeia cinemática aberta, i.e., são constituídos por um conjunto de elos ligados em série através de juntas. Ao contrário da cinemática directa, o modelo cinemático inverso é, em muitos casos, difícil ou mesmo impossível de obter analiticamente. Por outro lado, o seu peso computacional deve ser reduzido ao mínimo, de modo a possibilitar o comando do robot em tempo real. Neste artigo apresentam-se dois métodos para a determinação do modelo cinemático inverso do manipulador TI ER 6000: o Método Geométrico e o Método Diferencial. O Método geométrico possibilita a determinação das 8 soluções que o modelo apresenta, mas o tempo de cálculo necessário é significativamente elevado. Pelo contrário o Método Diferencial permite a determinação de apenas uma solução, sendo o seu peso computacional bastante reduzido.
- Controlo de trajectórias de robots redundantes através de matrizes pseudoinversasPublication . Duarte, Fernando; Tenreiro Machado, J. A.Este artigo apresenta os aspectos matemáticos fundamentais da teoria das matrizes inversas generalizadas, analisa as suas principais propriedades e explora a sua aplicação no controlo de trajectórias de robots redundantes. Os robots redundantes apresentam vantagens em relação aos robots clássicos nomeadamente na optimização de trajectórias, no espaço livre ou na presença de obstáculos e na resolução de singularidades. No entanto, para este tipo de robots o controlo cinemático requer o uso de matrizes pseudoinversas. Assim, conceitos associados com o controlo através de pseudoinversas serão apresentados bem como alguns exemplos que mostram as dificuldades que, por vezes, a sua utilização acarreta. Nesta perspectiva, é estudado o controlo de robots planares com três, quatro e cinco graus de liberdade e é analisado o seu comportamento em pontos de singularidade, mostrando-se que, em alguns casos, se obtêm configurações não desejáveis.
- Geração de trajectórias para manipuladores redundantesPublication . Pires, E. J. Solteiro; Tenreiro Machado, J. A.[Excerto] O aparecimento dos algoritmos genéticos (AGs) deu-se no início da década de 50 quando vários investigadores simularam sistemas biológicos. Todavia, os AGs tal como são conhecidos nos dias de hoje devem-se ao trabalho realizado por John Holland (Universidade de Michigan) no fim da década de 60. Desde então o interesse pelos AGs não tem parado de crescer e estes algoritmos são actualmente aplicados num vasto número de áreas tais como em controlo, na identificação e estimação de parâmetros, em robótica, em reconhecimento de voz, em processamento de imagem, em reconhecimento de padrões e no planeamento e escalonamentos de tarefas.
- RobLib: Uma biblioteca de modelos de robôs industriaisPublication . Cordeiro, Carla S. M.; Tenreiro Machado, J. A.[Excerto] O uso de “software packages” é uma boa alternativa à utilização de equipamento laboratorial dispendioso. Por esta razão o desenvolvimento de aplicações nas áreas da indústria, da pesquisa e da educação conduziram ao aparecimento de vários programas na área da robótica [10-18]. Dentro desta linha de ideias surgiu o RobLib cuja implementação, dada a popularidade do ambiente Windows, foi desenvolvida em Microsoft Visual Basic.
- Problemas Computacionais no Controlo de Robots: Parte 2Publication . Tenreiro Machado, J. A.[Excerto] 4. A Arquitectura Sequencial versus as Arquitecturas Paralelas A utilização de arquitecturas com vários microprocessadores é uma possibilidade que foi estudada com alguma intensidade [6-9] e que se encontra ainda em aberto. No entanto, uma análise pragmática dos resultados conseguidos mostra que o aumento da frequência de cálculo está, por enquanto, muito aquém das expectativas.