% -------------------------------------------------------------
% |  Template de tese da UA, em língua portuguesa             |
% |  Lista completa de opções e comandos em uaThesis.sty      |
% -------------------------------------------------------------
% |  Fevereiro, 2011                                          |
% |  Universidade de Aveiro                                   |
% |  Criado por T. Oliveira e Silva                           |
% |  Modificado/adaptado por F. Teixeira-Dias & M. Paulino    |
% -------------------------------------------------------------
\documentclass[11pt,twoside,a4paper,openright]{report}    % Estilo relatório
                                                  % openright: página inicial de cada capítulo sempre ímpar

% -------------------------------------------------------------
% Preâmbulo do documento - pacotes
% -------------------------------------------------------------
% Package para teses UA
%\usepackage[usecolor,newLogo,DEM]{uaThesis}              % provisório
\usepackage[usecolor,newLogo,DEM,final]{uaThesis}       % final

%
\usepackage{amssymb}                              % Símbolos da American Mathematical Society
\usepackage[citebordercolor={1 1 1},linkbordercolor={1 1 1}]{hyperref}       % Links activos no pdf
                                                  % Opção citebordercolor={0.9 0.9 0.9} para cor do border
                                                  % Opção linkbordercolor={0.9 0.9 0.9} para cor do border
\usepackage{textcomp}                             % Símbolos e caracteres especiais
\usepackage{gensymb}
\usepackage{indentfirst}                         % Indentação do primeiro parágrafo de cada secção
\usepackage{fancyhdr}                             % Utilização de fancy headings
\setlength{\headheight}{15pt}
\usepackage[square,sort&compress]{natbib}         % Ordenação e gestão de referências bibliográficas

%\usepackage[sorting=none]{biblatex}
%\bibliography{Bib/biblio.bib}

\usepackage{epsfig}                               % Permite utilização de figuras em formato EPS
%\usepackage{subfig}                               % Ambiente para gestão de subfiguras
%\usepackage[tight,footnotesize]{subfigure}
%\usepackage{subfigure}
\usepackage{multirow}                             % Agrupamento de linhas em tabelas
\usepackage{layout}
%\usepackage{citesort}
\usepackage{url}  

 %para alinhar equaçoes
\usepackage{amsmath}

% APENDICES
\usepackage[toc,page]{appendix}
\usepackage{pdfpages}

% ferramenta para fazer graficos
\usepackage{pgfplots}
\usepackage{pgfplotstable}
\pgfplotsset{compat=newest}
\usepackage{filecontents}
\usepackage{csvsimple}
\usepackage{tikz}

\usepackage{epstopdf}




% Load the library, para nao recompilar graficos já compilados!!!
\usetikzlibrary{external,shapes.geometric, arrows}
%\usepgfplotslibrary{external}
% Enable the library !!!>>> MUST be in the preamble <<<!!!!
%\tikzexternalize
\tikzexternalize[prefix=grafscompilados/, optimize command away=\includepdf]

%\tikzexternalize[shell escape=-enable-write18]
%\tikzsetexternalprefix{Graficos/filtro}
 %\tikzsetexternalprefix{grafscompilados/}



%para as figuras do anxo ficarem dentro da seccao
%\usepackage{placeins}
\usepackage[section]{placeins}


%\usepackage{adjustbox}

%\usepackage{subfigure}
%\usepackage{subcaption}

\usepackage[caption=false]{subfig}

%\usepackage{subfig}


%para as tabelas
\usepackage{multirow}
\usepackage{booktabs}
\newcommand{\ra}[1]{\renewcommand{\arraystretch}{#1}}
\usepackage{tabularx}
\usepackage{arydshln} %linhas aos tracos
\setlength\dashlinedash{0.2pt}
\setlength\dashlinegap{1.5pt}
\setlength\arrayrulewidth{0.3pt}

%para o range de numeros
 \usepackage{siunitx} %PARA AS UNIDADES SI
% \sisetup{range-phrase = \text{--}}

%%para a lista de acronimos
%\usepackage[acronym]{glossaries}
%\usepackage{glossaries}
%\makeglossaries

\usepackage{cprotect} %para usar o verb nas captions


% -------------------------------------------------------------
% Preâmbulo do documento - Escrita em língua portuguesa
% -------------------------------------------------------------
\usepackage[latin1]{inputenc}                     % Caracteres acentuados do Português
\usepackage[english]{babel}                    % Hifenização e títulos
\usepackage[T1]{fontenc}                          % Codificação das fontes
\usepackage{graphicx}


%\usepackage{svg}
%\usepackage{import}
%\graphicspath{Imagens/svg}

% -------------------------------------------------------------
% Preâmbulo do documento - Definições da tese
% -------------------------------------------------------------
\newcommand{\authorname}{João Filipe Torres Valente}         % Nome do autor da tese
\newcommand{\thesistitle}{Servo-sistema para perturbação controlada do equilíbrio postural \\
Servo-system for controlled postural balance disruption} % Título da tese
\newcommand{\thesisyear}{2015}                                % Ano da tese
\newcommand{\thesisdegree}{Mestrado}                          % Grau
\newcommand{\sciarea}{Engenharia Mecânica}                    % Área científica da tese
% -------------------------------------------------------------
% Preâmbulo do documento - Equipa de orientação
% -------------------------------------------------------------
\newcommand{\profdoc}{Prof. Doutor}                           % Grau geral
\newcommand{\supervisor}{Vítor Manuel Ferreira dos Santos}                  % Orientador
\newcommand{\supdegree}{Professor Associado}                   % Grau académico do orientador
\newcommand{\supfili}{Departamento de Engenharia Mecânica}    % Filiação do orientador
\newcommand{\cosupervisor}{António José Monteiro Amaro}        % Co-orientador
\newcommand{\cosupdegree}{Professor Coordenador s/ Agregação}              % Grau académico do co-orientador
\newcommand{\cosupfili}{Escola Superior de Saúde da Universidade de Aveiro}     % Filiação do co-orientador
\newcommand{\cosupuni}{Universidade de Aveiro}                 % Instituição do co-orientador
% -------------------------------------------------------------
% Preâmbulo do documento - Membros do júri
% -------------------------------------------------------------
\newcommand{\tribpresident}{presidente}                    % Presidente do júri
\newcommand{\tribpresidentcat}{Professor Catedrático}         % Categoria do presidente do júri
\newcommand{\tribi}{arguente}                  % Elemento do júri 1
\newcommand{\tribicat}{arguente}                   % Categoria do elemento do júri 1
 \newcommand{\tribifili}{Universidade do xxxx}              % Filiação do elemento do júri 1
% \newcommand{\tribii}{Nuno Freitas Crato}                      % Elemento do júri 2
% \newcommand{\tribiicat}{Professor Auxiliar}                   % Categoria do elemento do júri 2
% \newcommand{\tribiifili}{Instituto Superior de Gestão}        % Filiação do elemento do júri 2

% -------------------------------------------------------------
% Preâmbulo do documento - Outros comandos
% -------------------------------------------------------------
\newcommand{\dd}{\textrm{d}}                                  % Operador diferencial
\newcommand{\ngs}{\sigma}                                     % Sigma minúsculo
\newcommand{\nga}{\alpha}                                     % Alfa minúsculo
\newcommand{\ngb}{\beta}                                      % Beta minúsculo


% -------------------------------------------------------------
% Preâmbulo do documento - Margens e mancha gráfica
% -------------------------------------------------------------
\setlength{\textwidth}{147mm}                                 % Largura da mancha gráfica
\setlength{\textheight}{225mm}                                % Altura da mancha gráfica
\setlength{\topmargin}{0mm}                                   % Margem de topo (default=1in)
\setlength\oddsidemargin{5mm}                                 % Margem direita páginas direitas
\setlength\evensidemargin{5mm}                                % Margem esquerda páginas esquerdas



% -------------------------------------------------------------
% Início do documento
% -------------------------------------------------------------
\begin{document}

%--------------------------------------------------------
% DEFINICOES PARA O GLOSSARIO
%--------------------------------------------------------
%\newglossaryentry{ROS}{name=ROS, description={Robot operating system}}





% -------------------------------------------------------------
% Definição da capa (com e sem figuras)
% -------------------------------------------------------------
\iffalse                                  % \iffalse: capa sem imagem, \iftrue: capa com imagem
   \TitlePage                             % Capa da tese com uma imagem
       \DRAFT                             % Escreve "Documento Provisório" na página inicial
%      \GRID                              % Desenha grelha rectangular de 3mm
      %\HEADER{\BAR\FIG{\includegraphics{./Imagens/nice.pdf}}}    % Imagem para a capa
             {\thesisyear}
      \TITLE{\authorname}
            {\thesistitle}
   \EndTitlePage
\else
   \TitlePage                                    % Capa da tese sem imagens, com citação
%      \DRAFT                                    % Escreve "Documento Provisório" na página inicial
%      \GRID                                     % Desenha grelha rectangular de 3mm
      \HEADER{\BAR\FIG{\begin{minipage}{100mm}   % Largura da caixa da citação (<120mm)
             {}    % Citação 1. Colocar {} para retirar citação
         \begin{flushright}
             {}  % Citação 2. Colocar {} para retirar citação
         \end{flushright}
      \end{minipage}}}
          {\thesisyear}
      \TITLE{\authorname}
            {\thesistitle}
\EndTitlePage
\fi
\titlepage\ \endtitlepage                        % Página de verso em branco


% -------------------------------------------------------------
% Definição da capa interior
% -------------------------------------------------------------
\TitlePage
%   \PGRID                                       % Desenha grelha rectangular de 3mm
   \HEADER{}{\thesisyear}
   \TITLE{\authorname}
        {\thesistitle}
  \vspace*{15mm}
  \TEXT{}
       {Dissertação apresentada à Universidade de Aveiro para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de \thesisdegree{} em \sciarea, realizada sob orientação científica de \supervisor, \supdegree{} do \supfili{} da Universidade de Aveiro e de \cosupervisor, \cosupdegree{} do \cosupfili{} da \cosupuni.}
\EndTitlePage
\titlepage\ \endtitlepage                        % Página de verso em branco


% -------------------------------------------------------------
% Definição da página do júri da dissertação (PT/EN)
% -------------------------------------------------------------
\TitlePage
  \vspace*{55mm}
  \TEXT{\textbf{O júri~/~The jury\newline}}
       {}
  \TEXT{Presidente~/~President}
       {\textbf{\profdoc{} \tribpresident}\newline {\small
        \tribpresidentcat{} da Universidade de Aveiro}}
  \vspace*{5mm}
  \TEXT{Vogais~/~Committee}
       {\textbf{\profdoc{} \supervisor}\newline {\small
        \supdegree{} da Universidade de Aveiro (orientador)}}
  \vspace*{5mm}
    \TEXT{}
       {\textbf{\profdoc{} \tribi}\newline {\small
        \tribicat{} da \tribifili (arguente)}}
%   \TEXT{}
%        {\textbf{\profdoc{} \cosupervisor}\newline {\small
%         \cosupdegree{} da \cosupfili{} }}
%   \vspace*{5mm}
%   \TEXT{}
%        {\textbf{\profdoc{} \tribi}\newline {\small
%         \tribicat{} da \tribifili}}
% \vspace*{5mm}
%   \TEXT{}
%        {\textbf{\profdoc{} \tribii}\newline {\small
%         \tribiicat{} da \tribiifili}}
\EndTitlePage

\titlepage\ \endtitlepage                        % Página de verso em branco


% -------------------------------------------------------------
% Definição da página dos agradecimentos
% -------------------------------------------------------------
\TitlePage
  \vspace*{55mm}
  \TEXT{\textbf{Agradecimentos~/\newline Acknowledgements}}
       {Em primeiro lugar, agradeço ao professor Vítor Santos pela sua excelente orientação, incentivo e persistência. 
       Aos professores António Amaro e Filipe Silva pelo apoio prestado e motivação.
       Aos professores José Azevedo e Bernardo Cunha pelo apoio técnico.
       Aos meus colegas do LAR e arredores pela
       }
\EndTitlePage
\titlepage\ \endtitlepage                        % Página de verso em branco


% -------------------------------------------------------------
% Definição da página do resumo (PT)
% -------------------------------------------------------------
\TitlePage
   \vspace*{55mm}
   \TEXT{\textbf{Palavras-chave}}
        {Estimulos; equilíbrio; pêndulo invertido; controlo.}
   \vspace*{5mm}
   \TEXT{\textbf{Resumo}}  
        {O estudo do equilíbrio postural é uma preocupação que se aplica igualmente a seres humanos e robôs com pernas. Em relação a Humanos este problema foca-se na deteção de patologias, avaliação da capacidade de manter o equilíbrio e recolher dados acerca da forma como o equilíbrio é mantido. Por outro lado, o estudo da postura de um robô tem como objetivo avaliar e melhorar o seu controlo. Dada a necessidade de testar o equilíbrio do Projeto Humanóide da Universidade de Aveiro - PHUA, surgiu a ideia de criar um sistema de distúrbio do equilíbrio. A ideia é o sistema perturbar o equilíbrio utilizando forças de tração que poderão ser aplicadas em todas as direções do plano horizontal. Como primeira abordagem, o conceito é testado num pêndulo assistido por elásticos, com o objetivo de perceber qual a melhor forma de controlar o sistema e encontrar possíveis problemas para o seu controlo. Numa primeira fase, é desenhado um controlador para criar um estado de balanço em que as forças de tração são iguais fazendo com que o pêndulo fique imóvel. Numa segunda fase, depois de atingir o estado descrito anteriormente, o pêndulo é brevemente tracionado num sentido e são medidas as forças e o ângulo do pêndulo para se analisarem os efeitos do estímulo. Assim, várias formas de aplicar estímulos são testadas assim como diferentes estímulos. Percebeu-se que: os servos usados não atingiram as expetativas e poderão ter de ser substituídos; o facto de o sistema ser acoplado e não-linear causa dificuldades para o controlo, sendo necessário adoptar novas estratégias. Esta dissertação vai servir como suporte para o trabalho futuro, (que será construir o sistema à escala do PHUA) oferecendo um conjunto de informações e guias.        
        }
\EndTitlePage
\titlepage\ \endtitlepage                        % Página de verso em branco


% -------------------------------------------------------------
% Definição da página do resumo (EN)
% -------------------------------------------------------------
\TitlePage
   \vspace*{55mm}
   \TEXT{\textbf{Keywords}}
        {Stimuli; balance; inverted pendulum;control.}
   \vspace*{5mm}
   \TEXT{\textbf{Abstract}}
        {Postural balance is a concern that applies to both humans and bipedal robots. For Humans, this issue is focused on detecting some pathologies, evaluating individual balance capability, and gather data on how equilibrium is maintained. On the other hand the robot's postural study aims to evaluate the machine's control and help tune it. Given the need to test the equilibrium of University of Aveiro Humanoid Project - PHUA, the idea of creating a balance disruption system came up. The idea is the system disrupt the balance using pull forces that can be applied in every direction of the horizontal plane. As a first approach, the concept is test on a pendulum assisted by elastics, with the objective of understanding which is the best way to control the system and find possible problems to its control. On an initial phase, a controller is designed to create a state of balance where the pull forces are equal making the pendulum stand still. On a second phase, after achieving the state of balance described previously, the pendulum is briefly pulled in a direction and tensile forces and the pendulum's angle are measured, with the purpose of analysing the effects of the stimulus. This way, different manners of applying stimuli and different types of stimuli are tested. It was realised that: the servos used didn't achieve the expectations and might need to be replaced; the fact that the system is coupled and non-linear brings obstacles to its control, being necessary to adopt new control strategies. This dissertation will serve as a support for future work, (which is building the system at PHUA scale) offering a set of informations and guidelines.}
\EndTitlePage
\titlepage\ \endtitlepage                        % Página de verso em branco


% -------------------------------------------------------------
% Listas e definições iniciais da dissertação
% -------------------------------------------------------------
\pagenumbering{roman}          % Numeração romana para as primeiras páginas
\tableofcontents               % Índice da dissertação
\listoftables                  % Lista de tabelas
\listoffigures                 % Lista de figuras

\cleardoublepage
\null\newpage  %%%ADICIONEI ISTO PARA RESOLVER O PROBLEMA DOS CAPITULOS A COMEÇAR EM PAGINAS PAR
\titlepage\ \endtitlepage      % Página de verso em branco
\pagenumbering{arabic}         % Numeração árabe para as páginas restantes


% ----------------------------------------------------------------
% Definicao de headers e footers
% ----------------------------------------------------------------
\pagestyle{fancy}
\renewcommand{\chaptermark}[1]{\markboth{\thechapter.#1}{}} % Capítulos em minúsculas
\fancyhf{}                                                  % Reset aos headers e footers
  \fancyhead[LE,RO]{\thepage}                               % Header Left-Even (LE), Right-Odd (RO)
  \fancyhead[LO]{\leftmark}                                 % Header Left-Odd (LO)
  \fancyhead[RE]{\leftmark}                                 % Header Right-Even (RE)
  \fancyfoot[LE]{\authorname}                               % Footer Left-Even (LE)
  \fancyfoot[LO]{\authorname}                               % Footer Left-Odd (LO)
  \fancyfoot[RE]{\textit{Dissertação de \thesisdegree/ Master Thesis}}     % Footer Right-Even (RE)
  \fancyfoot[RO]{\textit{Dissertação de \thesisdegree/ Master Thesis}}     % Footer Right-Odd (RO)
  \renewcommand{\headrulewidth}{0.25pt}                     % Espessura da linha de header
  \renewcommand{\footrulewidth}{0.25pt}                     % Espessura da linha de footer
  \addtolength{\headheight}{0.5pt}                          % Espaçamento para a linha


% ----------------------------------------------------------------
% Corpo da tese - Parte I - Enquadramento
% ----------------------------------------------------------------
%\part{Enquadramento}

\chapter{Introduction} \label{chap:intro}
\input{Cap-intro/Cap-intro}

\chapter{Background Information and Related Work} \label{chap:back}
\input{Cap-Background/Cap-Background}  

% ----------------------------------------------------------------
% Corpo da tese - Parte II - Métodos
% ----------------------------------------------------------------
%\part{Métodos e Modelos}
\chapter{Experimental Infrastructure}  \label{chap:exp}
\input{Cap-setup/Cap-setup}     

%\chapter{Servo Control}
%\input{Cap-sn/CAP-sn}                  


% ----------------------------------------------------------------
% Corpo da tese - Parte III - Resultados e discussão
% ----------------------------------------------------------------
%\part{Resultados e Discussão}
\chapter{Experiments with an Inverted Pendulum} \label{chap:pendu}
\input{Cap-proposed/Cap-proposed}
 

\chapter{Results from Stimuli Experiments} \label{chap:stimu}
\input{Cap-Stimuli/Cap-Stimuli}
               
\chapter{Conclusion and Future Work} \label{chap:conc}
\input{Cap-Conclusion/Cap-Conclusion}

% ----------------------------------------------------------------
% Referências bibliográficas - Base de dadods
% ----------------------------------------------------------------
%\bibliographystyle{siam}
\bibliographystyle{unsrt} %estao por ordem em que aparecem no texto
\bibliography{Bib/biblio.bib}
%\printbibliography


\begin{appendices}
\chapter{Load Cell Mechanism} \label{annex:load_cell_mechanism}
\includepdf[pages={1},angle=90]{Anexos/load_cell_mechanism.pdf}

\chapter{Sheave} \label{annex:sheave}
\includepdf[pages={1},angle=90]{Anexos/roldana_2D_final.pdf}

\chapter{Simulation} \label{annex:simulation}                           
\input{Cap-Simu/Cap-Simu}

% \chapter{Simulated Stimuli on SimMechanics (DELETE)} \label{annex:simu}
% \input{Anexos/Grafs-SimMec}

\chapter{First Stimuli Trials} \label{annex:first_stimuli}
\input{Anexos/Grafs-First}

\chapter{Second Stimuli Trials} \label{annex:second_stimuli}
\input{Anexos/Grafs-Second}

\end{appendices}

% ----------------------------------------------------------------
% Fim do documento
% ----------------------------------------------------------------
\end{document}
