Bruna Zanetti Panaggio
Design e Desenvolvimento de Cenários para Sistemas Computacionais Ubíquos na Perspectiva do Usuário
Campinas 2019
Design e Desenvolvimento de Cenários para Sistemas Computacionais Ubíquos na Perspectiva do Usuário
Dissertação apresentada ao Instituto de Computação da Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos exigidos para a obtenção do título de Mestra em Ciência da Computação.
Orientadora: Prof.ª Dr.ª Maria Cecília Calani Baranauskas
ESTE TRABALHO CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELA ALUNA BRUNA ZANETTI PANAGGIO, E ORIENTADA PELA PROFA. DRA. MARIA CECÍLIA CALANI BARANAUSKAS.
Campinas 2019
Panaggio, Bruna Zanetti,
P191d PanDesign e desenvolvimento de cenários para sistemas computacionais ubíquos na perspectiva do usuário / Bruna Zanetti Panaggio. – Campinas, SP : [s.n.], 2019.
PanOrientador: Maria Cecília Calani Baranauskas.
PanDissertação (mestrado) – Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação.
Pan1. Interação humano-máquina. 2. Computação ubíqua. 3. Computadores e
crianças. 4. Acessibilidade. 5. Tecnologia educacional. I. Baranauskas, Maria Cecília Calani, 1954-. II. Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Computação. III. Título.
Informações para Biblioteca Digital
Título em outro idioma: Design and development of scenarios for ubiquitous computing
system in the user perspective
Palavras-chave em inglês:
Human-machine interaction Ubiquitous computing Computers and children Accessibility
Educational technology
Área de concentração: Ciência da Computação Titulação: Mestra em Ciência da Computação Banca examinadora:
Maria Cecília Calani Baranauskas [Orientador] Rodrigo Bonacin
Ricardo Edgard Caceffo
Data de defesa: 02-05-2019
Programa de Pós-Graduação: Ciência da Computação Identificação e informações acadêmicas do(a) aluno(a)
- ORCID do autor: https://orcid.org/0000-0002-3323-5178 - Currículo Lattes do autor: http://lattes.cnpq.br/4458558461068646
Design e Desenvolvimento de Cenários para Sistemas Computacionais Ubíquos na Perspectiva do Usuário
Bruna Zanetti Panaggio
Banca examinadora
• Prof.ª Dr.ª Maria Cecília Calani Baranauskas
Instituto de Computação, Universidade Estadual de Campinas • Prof. Dr. Ricardo Edgard Caceffo
Instituto de Computação, Universidade Estadual de Campinas • Prof. Dr. Rodrigo Bonacin
CTI Renato Archer
A Ata da Defesa, assinada pelos membros da Comissão Examinadora, consta no SIGA/Sistema de Fluxo de Dissertação/Tese e na Secretaria do Programa da Unidade.
todas as pessoas que fizeram parte, de alguma forma, dessa longa jornada. Agradeço a todos, e em especial:
À minha família, pelo amor, carinho, conforto, torcida e, principalmente, pelo incentivo para que eu concluísse o mestrado.
À minha orientadora, Prof.ª Cecília Baranauskas, por ter me acolhido no mestrado em um momento em que eu procurava entender como a tecnologia poderia deixar a vida das pessoas melhor. Obrigada pela paciência, apoio e pela orientação.
Aos membros do grupo InterHAD, por me ajudarem a aprimorar meu projeto, participarem dos meus experimentos e compartilharem as experiências com suas pesquisas.
Aos amigos do Eldorado e da Movile, que me apoiaram nas diferentes etapas do mestrado, desde as disciplinas até as oficinas e compreenderam minhas ausências e horários diferenciados.
Aos professores e alunos do PRODECAD.
Aos professores membros da banca de qualificação e da banca examinadora desta dissertação, pela leitura crítica e considerações valiosas.
Aos funcionários do Laboratório de Acessibilidade (LAB) e da Biblioteca Central Cesar Lattes (BCCL) da Unicamp, por emprestar a impressora 3D.
Aos professores e funcionários do IC/UNICAMP.
Ao Instituto de Pesquisas Eldorado, ao Grupo Gestor de Benefícios Sociais (GGBS), ao CNPq (#306272/2017-2) e FAPESP (#2015/16528-0) pelo apoio financeiro concedido.
interagiam somente utilizando os periféricos tradicionais, como teclado, mouse e monitor, agora elas conseguem utilizar outros dispositivos para interagir com esses sistemas. Seguindo o conceito da computação ubíqua, esses dispositivos poderiam estar conectados entre si, imersos em todos os lugares, de maneira tão transparente que os usuários acabariam não percebendo a existência deles. Por outro lado, a evolução industrial tornou alguns componentes eletrônicos mais acessíveis, permitindo a construção de dispositivos. Esta dissertação procurou investigar sistemas computacionais ubíquos, construindo, para tal, cenários e artefatos que utilizassem essa tecnologia emergente e que considerassem a perspectiva do usuário. Neste trabalho, construímos quatro cenários, três no domínio da educação, e que foram experimentados por meio de estudos de caso e avaliados com professores e alunos de uma instituição de ensino; e um com relação à acessibilidade que foi avaliado em um estudo de caso com especialistas em Interação Humano-Computador. Também investigamos esses quatro cenários na perspectiva da Internet das Coisas, conceito que remete a sistemas que teriam componentes conectados entre si e à Internet, compartilhando informações. Nesse contexto, também propusemos enriquecimentos no design desses cenários, para que eles pudessem evoluir como cenários de sistemas de Internet das Coisas.
traditional peripherals such as a keyboard, mouse, and monitor, they can now use other devices to interact with these systems. Following the concept of ubiquitous computing, these devices could be connected to each other, immersed everywhere, in such a transparent way that users would end up not realizing their existence. On the other hand, the industrial evolution made some electronic components more accessible, allowing the construction of devices. This dissertation pursued to investigate ubiquitous computational systems, designing scenarios and artefacts that use this emerging technology and considered the users’ perspective. In this work, we designed four scenarios, three in the field of education, which were experimented through case studies and evaluated with teachers and students of an educational institution; and one regarding accessibility that was evaluated in a case study with Human-Computer Interaction specialists. We also investigate these four scenarios from the perspective of the Internet of Things, a concept that refers to systems that would have components connected to each other and to the Internet, sharing information. In this context, we also proposed to enrich these scenarios, so that they could evolve as scenarios of Internet of Things systems.
Figura 1.2: Processo metodológico utilizado neste trabalho. ... 18 Figura 2.1: Componentes utilizados nos protótipos: (a) motor de vibração; (b) buzzer; (c) breakout board + Intel Edison; (d) NFC; (e) antena NFC e (f) bateria recarregável. Fonte: dos autores. ... 27 Figura 2.2: Pulseira sendo utilizada para realizar a leitura e componentes da pulseira. Fonte: dos autores. ... 28 Figura 2.3: Componentes da luva: (a) faixa; (b) estojo com os componentes eletrônicos e (c) luva completa. Fonte: dos autores. ... 30 Figura 2.4: Tela do aplicativo. Fonte: dos autores. ... 31 Figura 2.5: Fluxo de telas no aplicativo para inserir a sala 42. Fonte: dos autores. ... 32 Figura 2.6: Comunicação entre aplicativo e dispositivos, utilizando o MQTT. Fonte: dos autores. ... 34 Figura 2.7: Etiquetas NFC posicionadas em uma das salas. Fonte: dos autores. ... 36 Figura 2.8: Sujeito vendado, utilizando a luva e a bengala para procurar pela sala. Fonte: dos autores. ... 36 Figura 2.9: Caminhos realizados pelos sujeitos. Fonte: dos autores. ... 39 Figura 3.1: À esquerda, o Sphero (Fonte: http://www.sphero.com/sphero); à direita, a tela (Fonte: captura de tela dos autores) utilizada pelos pesquisadores para explicar quais elementos poderiam ser utilizados pelas crianças: (a) controle de movimento; (b) controle de velocidade. ... 47 Figura 3.2: À esquerda, o esquema de como os personagens são distribuídos na sala e a pontuação associada; à direita personagens dispostos na sala com as crianças. Fonte: dos autores. ... 48 Figura 3.3: Estojo utilizado para vestir o Sphero. Fonte: dos autores. ... 48 Figura 3.4: À esquerda, uma criança movendo o Gato até um personagem. À direita, a pontuação das equipes durante a Oficina. Fonte: dos autores. ... 49 Figura 3.5: À esquerda, o SAM preenchido por um dos participantes; à direita, o resultado da avaliação em relação à Satisfação, Motivação e Controle. Fonte: dos autores. ... 50 Figura 3.6: Gráficos para as perguntas: à esquerda, “Como foi controlar o Gato/Bola” e à direita “Como avalia a Oficina”. Fonte: dos autores. ... 50 Figura 4.1: Spheros. Fonte: http://bit.ly/2JdVLQj. Acesso em maio de 2019. ... 54 Figura 4.2: Processo utilizado neste estudo de caso. Fonte: dos autores... 61
Figura 4.4: Rotação em torno do eixo vertical foi utilizada para a simulação de uma roleta de pontos. Fonte: dos autores. ... 65 Figura 4.5: Da esquerda para a direita: a representação digital da roleta, controlada pelo Sphero; a tela de adivinhação de palavras; a tela para resolução das contas de multiplicação; tela com pontuação final. Fonte: dos autores... 65 Figura 4.6: À esquerda, os equipamentos utilizados durante as Oficinas; à direita, uma criança realizando a atividade da Oficina, enquanto as demais observam pelo monitor. Fonte: dos autores. ... 66 Figura 4.7: Formulário de avaliação das telas do sistema. Para cada tela, o participante deveria informar a sua satisfação com a tela e sugerir melhorias. Fonte: dos autores. .. 67 Figura 4.8: À esquerda, o formulário utilizado para a autoavaliação de emoções preenchido por um dos participantes; à direita o questionário aberto com perguntas sobre o aplicativo. Fonte: dos autores. ... 68 Figura 4.9: À esquerda, as telas usadas na avaliação; à direita, a satisfação com cada uma dessas telas. Fonte: dos autores. ... 70 Figura 4.10: À esquerda, resultado da autoavaliação das professoras; à direita, a autoavaliação das crianças. Fonte: dos autores. ... 73 Figura 4.11: À esquerda, membros da equipe se ajudando; à direita, pontuação gerenciada pelas próprias crianças. Fonte: dos autores. ... 76 Figura 5.1: À esquerda, o ambiente físico do TaPrEC; à direita, a arquitetura do sistema. Fonte: Baranauskas e Carbajal, 2017. ... 85 Figura 5.2: Blocos de programação do ambiente TaPrEC: (a) Controle, (b) Deslocamento, (c) Repetição, (d) Números, (e) Procedimentos. Fonte: Carbajal e Baranauskas, 2015. 85 Figura 5.3: Spheros. Fonte: http://bit.ly/2JdVLQj. Acesso em maio de 2019. ... 86 Figura 5.4: À esquerda, alguns componentes do sistema: (a) blocos de programação; (b) leitor RFID, Raspberry Pi 3 e fonte de energia; (c) tabuleiro. À direita, a arquitetura da integração dos sistemas. Fonte: dos autores. ... 88 Figura 5.5: Primeiro protótipo do tabuleiro usado no sistema. Fonte: dos autores. ... 89 Figura 5.6: À esquerda, especialista em IHC planejando a atividade; à direita, o exercício proposto em mais detalhes. Fonte: dos autores. ... 89 Figura 5.7: Segundo protótipo do tabuleiro usado no sistema. Fonte: dos autores. ... 90
... 95 Figura 5.10: Os passos para o desenvolvimento dos exercícios das Oficinas 5 e 6: (a) planejamento no papel; (b) programação com os blocos tangíveis; (c) execução do programa no mundo físico. Fonte: dos autores... 96 Figura 5.11: Resultados da autoavaliação do estado afetivo das Crianças. Fonte: dos autores. ... 97 Figura 5.12: Resultados da autoavaliação do estado afetivo das Professoras. Fonte: dos autores. ... 98 Figura 6.1: Um sistema IoT básico. Fonte: Khan et al. (2012). ... 105 Figura 6.2: Comunicação entre os elementos do cenário. (a) usuário se comunica com o smartphone; (b) smartphone e luva se comunicam através da internet; (c) usuário usa a luva, que se comunica com as portas devidamente etiquetadas. ... 106 Figura 6.3: Usuário escolhe um item entre os dispostos no chão e utiliza o smartphone para locomover o Sphero até esse item; smartphone e bola robótica se comunicam através de uma conexão Bluetooth para realizar o movimento. ... 107 Figura 6.4: À esquerda, interação da criança com smartphone e Sphero; à direita, o mapeamento entre movimento físico do Sphero e movimento virtual da roleta desenhada no smartphone... 109 Figura 6.5: (a) usuário utilizando os blocos de programação; (b) usuário fazendo leitura dos blocos de programação usando um leitor RFID; (c) Sphero se movimentando segundo os comandos dos blocos de programação. ... 110
Tabela 2.2: Tempo gasto pelos sujeitos nas etapas de Entrada de Dados e Procura pela Sala. ... 37 Tabela 4.1: Sumário de trabalhos que utilizam técnicas do Design Participativo. ... 59 Tabela 4.2: Resumo das ideias geradas na fase de brainstorm. ... 62 Tabela 4.3: Moda dos valores respondidos pelas professoras para cada uma das três dimensões do aspecto afetivo. ... 69 Tabela 4.4: Sugestões de melhorias e novas funcionalidades propostas pelas professoras. ... 70 Tabela 5.1: Características de trabalhos relacionados. ... 83 Tabela 5.2: Oficinas com o conteúdo trabalhado, grupo participante e se houve ou não o uso do Sphero. ... 92 Tabela 7.1: Relação entre os cenários e a ubiquidade, tecnologias utilizadas e a perspectiva do usuário. ... 113
1.1 Objetivos ... 17
1.2 Processo metodológico ... 17
1.3 Organização da dissertação ... 19
2. Quando a Mão Enxerga: Explorando Dispositivos Vestíveis como Recurso de Acessibilidade ... 22
2.1 Trabalhos relacionados ... 23
2.2 A Luva GAVI: design e desenvolvimento ... 26
2.2.1 O hardware ... 27
2.2.2 Primeira proposta: a pulseira ... 28
2.2.3 Segunda proposta: a Luva GAVI... 29
2.2.4 O sistema móvel ... 30
2.2.5 Comunicação sistema móvel – dispositivo vestível ... 33
2.2.6 Comunicação sistema (sistema móvel – dispositivo vestível) – usuário .. 34
2.3 Avaliando o uso da Luva GAVI ... 34
2.3.1 Objetivo ... 34
2.3.2 Sujeitos e métodos ... 35
2.3.3 Planejamento ... 35
2.3.4 A atividade ... 35
2.4 Resultados ... 37
2.4.1 Resultados da análise das respostas dos observadores e do debriefing .... 37
2.5 Considerações finais ... 41
3. Explorando as Possibilidades do Sphero em um Ambiente Educacional ... 42
3.1 Cenários educativos e interação tangível ... 44
3.2 Estudo de caso... 46
3.2.1 Sujeitos e método... 46
3.3.2 Sobre aspectos afetivos e motivacionais ... 49
3.3.3 Discussão ... 51
3.4 Considerações finais ... 51
4. De Consumidores a Coautores: Explorando o Design Participativo de Tecnologia Tangível em Contexto Educacional ... 53
4.1 Contexto e Trabalhos Relacionados... 56
4.2 Estudo de Caso ... 59 4.2.1 Sujeitos ... 59 4.2.2 Método ... 60 4.2.3 A Etapa de Brainstorm ... 62 4.2.4 A Etapa de Braindraw ... 62 4.2.5 A Etapa de Desenvolvimento ... 63 4.2.6 A Etapa de Avaliação ... 66 4.3 Resultados ... 68
4.3.1 Da Oficina de Design Participativo ... 68
4.3.2 Da Avaliação das Telas do Sistema ... 69
4.3.3 Da Autoavaliação de Emoções ... 71
4.3.4 Do Uso e Outras Observações ... 73
4.3.5 Discussão ... 74
4.4 Conclusão ... 77
5. Programação Tangível no Mundo Físico: TaPrEC + Sphero ... 78
5.1 Programação, Blocos e Tecnologias ... 81
5.2 Design e Desenvolvimento do TaPrEC + Sphero ... 84
5.2.1 TaPrEC ... 84
5.2.2 Sphero ... 86
5.2.3 Integrando o TaPrEC e o Sphero ... 87
5.3.3 Método ... 92
5.3.4 As Atividades ... 94
5.4 Resultados e Discussão ... 96
5.5 Conclusão ... 100
6. As ‘Coisas’ da IoT: Analisando Cenários Criados com Tecnologias Contemporâneas ... 101
6.1 Caracterizando sistemas de IoT ... 103
6.2 Cenários construídos com tecnologias contemporâneas ... 105
6.2.1 Cenário 1: Luva como Tecnologia Assistiva ... 105
6.2.2 Cenário 2: Estudando as possibilidades do Sphero em ambiente escolar 107 6.2.3 Cenário 3: Sphero como interface tangível em ambientes educacionais 108 6.2.4 Cenário 4: Sphero e programação tangível... 109
6.2.5 Discussão ... 110 6.3 Conclusão ... 112 7. Conclusão ... 113 7.1 Principais contribuições ... 114 7.2 Trabalhos futuros ... 115 Referências ... 116
Apêndice I – Autorizações para Publicação ... 125
1. Introdução
A maneira como as pessoas interagem com os sistemas computacionais tem se alterado com o avanço das tecnologias, transpondo o uso do monitor, teclado e mouse. O conceito de computação ubíqua (Weiser, 1991) está relacionado com a ideia de que objetos com capacidades computacionais podem estar ocultos no ambiente, porém conectados entre si. Weiser (1991) já sugeria que, ao invés de nos concentramos em um único dispositivo, usaremos vários dispositivos, de diferentes tamanhos, conectados entre si. Esses dispositivos tecnológicos distribuídos no mundo humano, não ofereceriam barreiras para as interações pessoais, gerando uma mudança na relação que as pessoas têm com a tecnologia. Dado esse contexto, a tecnologia computacional pode ser incorporada em objetos do dia-a-dia com capacidade de conexão sem fio, abrindo inúmeras possibilidades como a da Internet das Coisas (IoT).
Ao mesmo tempo, as atuais economias industriais, os processos e avanços em tecnologias de fabricação permitiram a redução de custos significativa na produção de muitos componentes eletrônicos, ao mesmo tempo que surgiram novos materiais, novas tecnologias de produção em pequena escala, como a impressão 3D e o corte a laser (Tanenbaum et al., 2013). Esses fatores contribuíram para a ascensão e sucesso das culturas maker e DIT (Do it Yorself), que sustentam que qualquer pessoa deve ter o poder de construir, criar e projetar produtos com suas próprias mãos.
Considerando a atualidade da presença da tecnologia computacional na vida contemporânea e ao mesmo tempo as novas possibilidades de acesso a componentes dessa tecnologia, a pergunta de pesquisa que norteia este trabalho é como desenhar artefatos e cenários de interação baseados neles, na perspectiva do usuário?
Dada a facilidade de acesso a esses novos componentes, e o contexto contemporâneo da interação com tecnologia computacional, este projeto se utilizou de dispositivos que agora se tornaram acessíveis e populares, como smart toys e kits de desenvolvimento para sistemas embarcados, que possuem pequenos componentes, como sensores e atuadores, para desenhar, desenvolver e analisar cenários possíveis de interação.
Este trabalho propõe investigar sobre o design de sistemas computacionais ubíquos, que utilizem artefatos construídos com essas tecnologias emergentes, com a
participação dos potenciais usuários das tecnologias, a partir de visão e métodos da disciplina de Interação Humano-Computador (IHC).
1.1 Objetivos
Considerando este contexto, o objetivo geral desta pesquisa é explorar o uso de tecnologias contemporâneas, para a criação de cenários possíveis de uso da ubiquidade computacional, pela perspectiva da interação humano-artefato digital. Nossos objetivos específicos envolvem:
i) Explorar kits de dispositivos para construção de cenários experimentais e avaliar suas possibilidades;
ii) Prototipar e experimentar aplicações de diferentes categorias e domínios; iii) Caracterizar diferentes nichos de aplicação da tecnologia ubíqua com base
nos tipos de interação pessoa-sistema;
iv) Sistematizar elementos de um processo de design de cenários baseados em tecnologia computacional ubíqua, sob a perspectiva do ser humano.
1.2 Processo metodológico
Neste trabalho, estudamos a ubiquidade da computação por meio do design e implementação de cenários (Figura 1.1), explorando-os em dois domínios do conhecimento: acessibilidade e educação. Esses dois domínios foram escolhidos por sua grande relevância à perspectiva humana no design de tecnologia. Como a computação ubíqua tem o potencial de alterar a forma como interagimos com a tecnologia, o tema acessibilidade foi escolhido para explorar a tecnologia de forma a beneficiar pessoas com deficiência visual. Já o tema educação foi escolhido pois as crianças crescem e são educadas em meio à tecnologia que lhes é apresentada.
Sob a vertical de acessibilidade, foi criado, desenvolvido e analisado um cenário (Cenário 1) que explora a ideia de uma luva para promover o acesso de pessoas com deficiências visuais a informação em seu cotidiano.
Figura 1.1: Resumo dos cenários criados, desenvolvidos e analisados neste trabalho.
Sob a vertical de educação, inicialmente exploramos o uso de um smart toy no design de um ambiente em contexto escolar (Cenário 2). Os resultados obtidos com esse cenário permitiram a exploração do mesmo dispositivo em outros dois cenários: na criação do Gira-Letra, um jogo com enfoque educacional cujo design participativo foi realizado com professoras de uma instituição de ensino, explorado no Cenário 3; e no estudo da tangibilidade da saída em ambientes de programação usando o smart toy (Cenário 4).
O processo metodológico (Figura 1.2) desse trabalho contou a ideação, criação, desenvolvimento e análise dos cenários. Em seguida, foi realizado um estudo sobre IoT, com foco em suas características e uma análise de todos os cenários desenvolvidos neste trabalho, gerando propostas para extensões dos mesmos.
1.3 Organização da dissertação
Esta dissertação é composta por resultados de pesquisa publicados em cinco artigos científicos ao longo do desenvolvimento deste trabalho, e está organizada da seguinte maneira: no Capítulo 2 descrevemos a experimentação de um kit de desenvolvimento para dispositivos vestíveis em um contexto de acessibilidade, visando entender as potencialidades reais do cenário criado para o contexto de pessoas cegas. No Capítulo 3, exploramos o uso de um smart toy em contexto escolar, em busca de avaliar a resposta afetiva das crianças ao cenário criado com a nova tecnologia. Em seguida, no Capítulo 4, buscando contribuir no processo de design, relatamos a experiência de envolver professores na ideação e design de um produto voltado para a educação que utilizasse tal smart toy. Já no Capítulo 5 exploramos a tangibilidade de um ambiente de programação ao explorar o uso de tecnologia contemporânea na fase de execução dos programas criados. No Capítulo 6 buscamos entender e caracterizar IoT a partir da experiência ao longo do estudo dos diferentes cenários desenvolvidos. Ao analisar todos os cenários desenvolvidos neste trabalho, refletimos sobre como tais cenários poderiam ser estendidos para se aproximarem mais de cenários de IoT. Finalmente, no Capítulo 7, apresentamos nossas conclusões e próximos passos.
Alguns capítulos incluem o texto original de artigos publicados e/ou submetidos, conforme descrito a seguir. Dois capítulos (Capítulo 2 e Capítulo 3) foram publicados como trabalhos completos em anais de congressos. Três capítulos (Capítulo 4, Capítulo 5 e Capítulo 6) foram submetidos para publicação em revistas nacionais. As referências completas estão a seguir:
• Capítulo 2: “Quando a mão enxerga: explorando dispositivos vestíveis como recurso de acessibilidade”. Bruna Z. Panaggio, Felipe A. Pedroso e M. Cecília C. Baranauskas. Em XXII Conferência Internacional de Informática na Educação TISE 2017, Vol. 13, pp.107-115, Fortaleza, CE, Brasil, 2017.
Realizar algumas tarefas, como encontrar um escritório específico dentro de um prédio público ou fazer as malas para uma viagem, pode ser desafiador para pessoas com deficiência visual. Para completar tais atividades, a pessoa pode precisar de ajuda, reduzindo sua independência e satisfação ao realizar tais atividades. Neste capítulo, um protótipo de um dispositivo vestível no formato de uma luva é proposto para ser usado como uma tecnologia assistiva para os deficientes visuais. Também são
apresentados os resultados de um estudo de caso conduzido com especialistas em IHC para explorar as possibilidades do uso do protótipo visando prepará-lo para um estudo futuro com usuários finais.
• Capítulo 3: “Explorando as possibilidades do Sphero em um ambiente educacional”, Bruna Z. Panaggio e M. Cecília C. Baranauskas. Em XXIII Workshop de Informática na Escola, Vol. 1, pp.245-253, Recife, PE, Brasil, 2017. As interfaces tangíveis, quando usadas para incrementar atividades didáticas, podem auxiliar o processo de ensino-aprendizagem. É possível utilizar o Sphero, um dispositivo disponível no mercado que ainda não foi tão explorado nos ambientes educacionais, como uma interface tangível. Neste capítulo, um estudo exploratório foi conduzido em uma unidade de ensino para avaliar as possibilidades do uso desse dispositivo no contexto da educação, visando entender se tal atividade pode ser divertida e motivadora para crianças.
• Capítulo 4: “De consumidores a coautores: explorando o Design Participativo de tecnologia tangível em contexto educacional”. Bruna Z. Panaggio e M. Cecília C. Baranauskas. Submetido para publicação (aceito em junho de 2019 na RBIE Revista Brasileira de Informática na Educação).
Os sistemas computacionais estão presentes na vida cotidiana das pessoas, de forma que as crianças estão naturalmente imersas nesse mundo. Ao mesmo tempo, a literatura acadêmica tem mostrado os benefícios das interfaces tangíveis em ambientes de aprendizado. Nesse contexto, este capítulo busca contribuir com o envolvimento de profissionais da Educação no design de sistemas móveis para o contexto educativo. Foram exploradas técnicas do Design Participativo no design e desenvolvimento do Gira Letra, um aplicativo educacional desenvolvido neste trabalho para o público infantil, que utiliza a bola robótica Sphero como uma interface tangível. O processo utilizado com base em resultados de três oficinas participativas que focaram na ideação e design do produto, bem como a avaliação de um protótipo criado para a plataforma Android são apresentados e discutidos.
• Capítulo 5: “Programação tangível no mundo físico: TaPrEC + Sphero”. Bruna Z. Panaggio, Marleny L. Carbajal e M. Cecília C. Baranauskas. Submetido para
publicação (aceito em junho de 2019 na RBIE Revista Brasileira de Informática na Educação).
Apesar de acostumados a consumir mídias digitais e interagir com novas tecnologias, poucos estudantes são desafiados a criar seus próprios projetos tecnológicos. O pensamento computacional é uma ferramenta que pode auxiliar o aprendizado de importantes estratégias de planejamento e de resolução de problemas, incluindo soluções tecnológicas. Uma forma de introduzir as crianças ao pensamento computacional é através das interfaces tangíveis. Neste capítulo, buscamos explorar a tangibilidade do ambiente de programação tangível TaPrEC para estender a fase de execução dos programas construídos para o mundo físico. A integração do TaPrEC com o Sphero, uma bola robótica que se conecta a outros dispositivos, é explorada nesse capítulo. Para avaliar este novo sistema, foram realizadas algumas oficinas com professoras e crianças de um espaço educativo.
• Capítulo 6: “As ‘Coisas’ da IoT: Analisando Cenários Criados com Tecnologias Contemporâneas”. Bruna Z. Panaggio e M. Cecília C. Baranauskas. Submetido para publicação.
Os dispositivos ‘inteligentes’ fazem parte da vida diária das pessoas, enquanto o surgimento de novas tecnologias tem popularizado a chamada “Internet das Coisas”, que conecta esses artefatos tecnológicos, em geral, munidos de sensores e atuadores, em redes de comunicação. Neste capítulo, buscamos caracterizar sistemas de Internet das Coisas, explorando quatro cenários, envolvendo temas de educação e acessibilidade, com o objetivo de entender se, e como, tais cenários se enquadrariam em sistemas de Internet das Coisas ou poderiam se expandidos de forma a manter características de Internet das Coisas.
2. Quando a Mão Enxerga: Explorando Dispositivos
Vestíveis como Recurso de Acessibilidade
Segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS), a deficiência visual é definida como a perda total ou parcial da visão. A deficiência visual é dividida em dois grupos: a cegueira, que consiste na perda total da visão ou pouca capacidade de enxergar e a baixa visão, que é a alteração funcional da visão, conservando ainda resíduos dela (WHO, 1993). No mundo, estima-se que 4,25% da população tenha algum tipo de deficiência visual (WHO, 2010), e no Brasil, esse número chega a 18.8% (IBGE, 2010).
A visão tem papel importante na percepção espacial, habilidade para perceber o tamanho, forma, movimento e orientação de objetos ou pessoas no espaço físico. Tarefas do dia a dia como se locomover em um ambiente, preparar uma mala de viagem ou fazer um inventário de quais são os produtos que estão guardados na dispensa podem ser muito desafiadoras para as pessoas com algum tipo de deficiência visual.
A tecnologia assistiva consiste nos equipamentos, dispositivos e sistemas que podem ser utilizados para superar as barreiras que as pessoas com deficiência experimentam e que as privam de uma participação plena em todos os aspectos da vida em sociedade. O objetivo das tecnologias assistivas é suprir as lacunas deixadas entre o que as pessoas com deficiência querem fazer e o que a infraestrutura social disponível permite que elas façam (Hersh e Johnson, 2008).
Neste trabalho, estamos explorando as possibilidades do uso de um dispositivo vestível, como forma de tecnologia assistiva para deficientes visuais. Para tal, propusemos inicialmente o design de uma pulseira, cujos resultados de experimentação nos levaram ao design da Luva GAVI (Glove Assistant to the Visually Impaired ou Luva Assistente para os Deficientes Visuais). Neste artigo discutimos resultados de um estudo de caso realizado com especialistas em IHC (Interação Humano-Computador) para avaliar o potencial dos protótipos desenvolvidos em seus primeiros estágios de criação, bem como refiná-lo o suficiente para poder ser levado ao usuário final.
O artigo está organizado da seguinte forma: a próxima seção apresenta alguns trabalhos relacionados sem, entretanto, esgotá-los. Na sequência, é apresentada a Luva GAVI, como sequência à tentativa de design de uma pulseira, o seu design e desenvolvimento. Na seção seguinte é mostrado o estudo de caso no qual a Luva foi
avaliada experimentalmente por especialistas em IHC e os resultados obtidos. Por fim apresentamos considerações finais do estudo, apontando para continuidade da pesquisa.
2.1 Trabalhos relacionados
Esta seção apresenta os trabalhos relacionados à esta pesquisa. Foi realizada uma análise exploratória da literatura visando investigar dois aspectos relacionados a essa pesquisa: cenários nos quais as tecnologias assistivas têm sido utilizadas e como dispositivos vestíveis têm sido empregados para compor os sistemas que agem como tecnologia assistiva.
O GoBraille (Azenkot et al., 2011) foi desenvolvido para auxiliar as pessoas com deficiência visual a utilizar o transporte público, pensando em dois fatores humanos considerados importantes pela pesquisa: independência e segurança. Uma aplicação baseada em Braille foi desenvolvida para informar em tempo real sobre os ônibus que passam em determinado ponto e as próximas paradas durante uma viagem. A solução contou com um smartphone Android em conjunto com um gravador de notas Braille, de modo a evitar o uso de feedbacks sonoros, que podem ser difíceis de compreender em ambientes barulhentos como ônibus e ruas com muito trânsito. De modo geral, os participantes da pesquisa relataram que o sistema ajudava na independência e na sensação de segurança, por fornecer as informações sobre os ônibus, mas também apresentaram receios em relação ao gravador de notas Braille, já que ele é um dispositivo caro e difícil de carregar. Alguns participantes sugeriram o uso do smartphone de forma única.
BlueView (Chen et al., 2013) é um sistema que visa aumentar a percepção de pessoas com deficiência visual sobre pontos de interesse em ambientes como pontos de ônibus, estações trem e shoppings, permitindo que o usuário identifique e localize os pontos de interesse com mais acurácia através de áudio. O sistema utiliza um smartphone munido de Bluetooth e etiquetas Bluetooth de tamanho reduzido que possuem uma caixa de som acoplada e que podem ser facilmente adicionadas a objetos de interesse. Nesse sistema, enquanto o usuário está se movimentado pelo ambiente, o smartphone localiza pontos de interesse, e notifica o usuário toda vez que um novo ponto de interesse é localizado. Quando o usuário decide e informa no smartphone qual ponto de interesse ele quer visitar, como por exemplo, um elevador ou uma porta de um escritório, o ponto de interesse começa a emitir sons, para que o usuário consiga se orientar até ele. Em cenário
experimental sozinhos ou com mais de um usuário por vez, os participantes tiveram que localizar uma porta em um corredor e conseguiram concluir a tarefa com sucesso.
U-NEXT (Maike et al., 2016) é um sistema mobile cujo objetivo é dar mais autonomia para pessoas com deficiência visual a realizar atividades como encontrar e selecionar produtos ao realizar compras em um supermercado. O sistema utiliza smartphones que possuam um leitor RFID (Radio Frequency Identification) embutido, e etiquetas RFID para identificar os produtos nas gondolas. Quando o usuário aproxima o smartphone de alguma das etiquetas, as informações sobre o produto, como nome, marca e preço, comentários sobre o produto ou localização dos produtos são faladas pelo smartphone. O U-NEXT foi testado com pessoas vendadas e com deficientes visuais em um cenário experimental, um supermercado simulado, mas os pesquisadores puderam observar que, apesar de os sujeitos conseguirem encontrar os produtos desejados, eles tiveram dificuldades em segurar ao mesmo tempo o smartphone, a bengala e a sacola de compras e tiveram problemas para realizar a leitura das etiquetas RFID com o celular.
Ainda que tendo enfoque em outros cenários, alguns dos trabalhos encontrados utilizam dispositivos vestíveis como tecnologia assistiva, como apresentado a seguir.
Uma pulseira munida de alto-falante e Bluetooth (Freeman et al., 2017) foi proposta para ajudar crianças com deficiência visual a se locomoverem e se engajarem nas atividades mais independentemente no ambiente escolar. Nesse sentido, a proposta envolve a emissão de sons, quando a pulseira percebe, por exemplo, que algum amigo está por perto, que a criança não tem se movido ou interagido num período de tempo, que a crianças está se aproximando de algum ponto de interesse na escola, como por exemplo, um banheiro ou a cantina, ou que a criança está se aproximando de alguma atividade, como um jogo. Os cenários foram estudados com educadores e com crianças com deficiência visual, mas o protótipo não foi testado com usuários finais.
O FReAD (Feature Reading Accessibility Device) (Agarwal et al., 2017) é um dispositivo vestível que provê assistência auditiva durante a manipulação de objetos do cotidiano. Em formato de cinto, que contém uma câmera e um sensor de detecção de gestos, o dispositivo vestível permite que suas mãos fiquem livres para manipular objetos do seu interesse. O sistema é capaz de detectar textos impresso e cores dominantes dos objetos reconhecidos nas imagens capturadas pela câmera. As informações são então transmitidas para o usuário através de um fone Bluetooth.
O Intelligent Glasses (Velazquez et al., 2005) é um dispositivo para auxiliar pessoas com deficiência visual a se locomover entre obstáculos presentes nos ambientes. O sistema utiliza imagens captadas por duas câmeras miniaturizadas acopladas aos óculos do usuário. O processamento das imagens capturadas detecta os obstáculos à frente do curso de caminhada. As informações são traduzidas para um mapa tátil, que o usuário pode explorar com as mãos para reconhecer onde estão os obstáculos.
Para permitir que pessoas cegas consigam acessar texto impresso, os projetos FingerReader (Shilkrot et al., 2015) e HandSight (Stearns et al., 2016) utilizam câmeras miniaturizadas para gravar imagens. Algoritmos de processamento de imagens identificam o texto, que é sintetizado para fala. O feedback para indicar para o usuário para qual direção ele deve mover o dedo para continuar a leitura é realizado de forma tátil, através de motores de vibração, e sonoro, usando o sistema que sintetiza fala também para a leitura do texto. A câmera, e os motores de vibração ficam acoplados ao dedo do usuário. Em ambos os estudos de caso com pessoas com deficiência visual, o feedback tátil foi preferido em relação ao feedback sonoro: os usuários alegaram que o feedback tátil é mais rápido e fácil de compreender que o sonoro.
Um sistema mobile composto de um smartwatch e de um rastreador de movimentos preso às mãos (Bardot et al, 2016) foi utilizado para ajudar deficientes visuais a fazerem a leitura de mapas virtuais, possibilitando o uso de outros recursos ao invés dos tradicionais mapas táteis comumente utilizados por cegos. O sistema oferece feedback vibratório do smartwatch durante a exploração do mapa, quando o usuário passa por uma borda entre duas regiões. O sistema também utiliza as saídas de som do smartwatch para transmitir informações sonoras sobre o mapa sendo explorado, por exemplo, o nome da região. O dispositivo vestível também é utilizado como entrada de dados: a tela sensível ao toque é usada para filtrar dados, executando simples gestos de deslize horizontais ou verticais. Esse filtro permite o acesso a informações que seriam mais difíceis de compreender em mapas táteis.
Enquanto a literatura tem mostrado iniciativas diversas de design de artefatos tecnológicos para o acesso de pessoas com deficiência (visual) à vida cotidiana, a busca por soluções de baixo custo, que agreguem facilidade de uso e não sejam físicas ou socialmente invasivas tem continuado. Na próxima seção apresentamos uma solução que explora a naturalidade do uso da mão e do tato da pessoa na sua localização em um espaço físico.
2.2 A Luva GAVI: design e desenvolvimento
A bengala do cego tem sido seu principal instrumento para perceber o espaço a sua volta, facilitando sua movimentação no espaço físico; a relação entre ambos é tal que atinge níveis quase simbióticos, quando muitos percebem a bengala como extensão do próprio corpo. Ainda assim, a bengala é um objeto. É sabido que o tato é um dos sentidos mais apurados da pessoa cega, e como tal, como pensar o uso da própria mão como recurso para ‘enxergar’ o espaço a nossa volta? Neste trabalho propusemos ‘vestir a mão’ de forma a possibilitar uma forma, ainda que primitiva, de acessar informação do meio físico. No processo de criação, iniciamos pela construção de uma ‘pulseira’ que foi experimentada em situação de laboratório e gerou ideias para a Luva GAVI.
O cenário projetado para uso dos dispositivos:
Imaginemos a visita de uma pessoa com deficiência visual a um prédio público, onde ele precisa localizar o escritório de determinada pessoa. Sem recursos de acessibilidade, a pessoa possivelmente teria que solicitar a ajuda de alguém da recepção do prédio para ser guiada até a sala. Em edifícios que possuam piso tátil e identificação em Braille de cada uma das salas e pontos de interesse, como elevadores e banheiros, a locomoção se tornaria um pouco mais facilitada. Com o uso do sistema proposto neste trabalho, imaginamos uma solução mais simples e independente para pessoas com deficiência: o usuário informaria para o sistema qual o escritório a ser visitado, e utilizaria um dispositivo vestível para saber se está no escritório correto ou não, durante a sua locomoção até o ponto de destino.
Para a realização deste estudo, foi produzido um sistema para a plataforma Android e protótipos de produtos vestíveis (uma pulseira e uma luva) construídos com componentes eletrônicos de peso e tamanho reduzidos, próprios para dispositivos vestíveis. Nesse artigo, apresentamos e discutimos o processo de design e possibilidades do uso da Luva GAVI para a auxiliar a locomoção indoor de uma pessoa com deficiência visual.
As próximas seções trazem detalhes sobre o desenvolvimento do sistema (hardware, software e os produtos vestíveis), bem como sobre a comunicação entre os dispositivos, necessária para compor a solução técnica final utilizada no estudo de caso.
2.2.1 O hardware
O hardware dos produtos vestíveis foi construído utilizando os componentes disponíveis no kit de desenvolvimento para dispositivos vestíveis Xadow (Xadow). O Xadow é composto por módulos de entrada (por exemplo, sensores de temperatura, acelerômetro, barômetro, leitor de etiquetas NFC – Near Field Communication e botões) e saída (por exemplo, tela, buzzer1 e motor de vibração). Esses componentes, que podem ser acoplados a um tecido, têm tamanho e peso reduzidos, além de ter um baixo consumo de bateria.
O kit Xadow pode ser integrado com o módulo Intel Edison (Intel), que é uma plataforma de hardware e software que pode ser combinada com sensores, tornando possível criar novos produtos e soluções para a Internet. O Intel Edison possui uma unidade de processamento dual-core de alta velocidade, tem módulos de wi-fi e Bluetooth de baixa energia integrados, bem como memória e armazenamento (Intel, 2016). Por seu tamanho reduzido e pelo baixo consumo de energia o módulo Intel Edison é ideal para a construção de produtos vestíveis.
O design e a construção da luva contaram com os seguintes componentes (Figura 2.1):
• Motor de vibração: responsável pelo feedback háptico; • Buzzer: responsável pelo feedback sonoro;
• Breakout board + Intel Edison: responsáveis pela conexão com a Internet e o processamento dos dados;
Figura 2.1: Componentes utilizados nos protótipos: (a) motor de vibração; (b) buzzer; (c) breakout board + Intel Edison; (d) NFC; (e) antena NFC e (f) bateria recarregável. Fonte: dos autores.
• Leitor NFC: responsável pela leitura das etiquetas NFC; • Bateria recarregável.
2.2.2 Primeira proposta: a pulseira
Na primeira fase do estudo, o formato de pulseira foi escolhido para o dispositivo vestível porque ele proporciona que as mãos fiquem livres para outras finalidades. Como nosso cenário visa ajudar pessoas com deficiência visual a se locomoverem em um espaço interno, o uso da bengala se faz muitas vezes necessário, evidenciando a necessidade de que as mãos fiquem livres.
Utilizando o hardware exibido na Figura 2.1 e um mini display para depuração do sistema, foi construído o primeiro protótipo: uma pulseira (Figura 2.2). O estojo para armazenar os componentes eletrônicos foi construído a partir de um modelo tridimensional (Seeed, 2016) em uma impressora 3D. Para compor a pulseira, foi necessário um elo grande, para acomodar o breakout board, o Intel Edison e o mini display e quatro elos pequenos para acomodar os demais componentes eletrônicos. A bateria foi colada com velcro na parte de baixo da pulseira, e a pulseira também era fechada com uma faixa de velcro.
Figura 2.2: Pulseira sendo utilizada para realizar a leitura e componentes da pulseira. Fonte: dos autores.
Para avaliar a pulseira, foi realizado um teste piloto. Um sujeito que não possuía deficiência visual vendado participou do estudo, e utilizou o dispositivo vestível desenvolvido, que apresentou diversos problemas.
Inicialmente, observou-se que a pessoa não se sentia confortável vestindo a pulseira: os movimentos da mão e braço que vestia a pulseira não pareciam fluidos e
naturais. Apesar do peso reduzido dos componentes eletrônicos, a pessoa parecia ter a necessidade de segurar a pulseira com a outra mão.
A pessoa também demonstrou receio de que pulseira caísse durante o uso. Para acomodar todos os componentes eletrônicos, foram utilizados 5 elos de plástico, e, portanto, a pulseira tinha um tamanho mínimo, de modo que não era possível adapta-la para vestir de forma mais firme pulsos mais finos.
Além disso, pelo fato de o estojo plástico ser muito rígido e a pulseira não possuir muita flexibilidade, a pessoa teve dificuldade em posicionar o elo da pulseira que continha o leitor NFC de forma a realizar a leitura das etiquetas.
Por fim, a pulseira apresentou outro problema: as conexões entre os componentes eletrônicos ficavam expostas na conexão entre os elos, de modo que, com o uso da pulseira, alguns dos conectores se soltavam, ocasionando um mal funcionamento dos componentes do protótipo.
Em síntese, os principais problemas averiguados com a observação de um sujeito no teste piloto foram: falta de conforto, dificuldade de realizar ajustes na pulseira, dificuldade em realizar a leitura das etiquetas NFC e parte da tecnologia exposta pela pulseira, que causava funcionamento incorreto.
Com base nessas observações, o experimento piloto foi encerrado sem que outros sujeitos utilizassem a pulseira para que um novo protótipo que eliminasse os problemas encontrados fosse desenvolvido.
2.2.3 Segunda proposta: a Luva GAVI
O segundo protótipo foi desenvolvido pensando em soluções para os problemas encontrados com o protótipo inicial em formato de pulseira, mas ainda mantendo o objetivo de deixar as mãos do usuário livres.
Uma luva (Figura 2.3c) foi desenvolvida para acomodar o hardware na mão. Ela é composta de duas partes: um estojo (Figura 2.3b), para acomodar o hardware exibido na Figura 2.1 e uma faixa (Figura 2.3a), que envolve a mão e o estojo ao mesmo tempo.
Figura 2.3: Componentes da luva: (a) faixa; (b) estojo com os componentes eletrônicos e (c) luva completa. Fonte: dos autores.
O uso de tecido para a construção do protótipo foi pensado para resolver os dois primeiros problemas encontrados no protótipo inicial: desconforto e dificuldades para ajustar a pulseira. Nesse sentido, a faixa de tecido foi pensada para prover mais conforto para o usuário, já que ela envolve a mão e os componentes eletrônicos, e pode ser ajustada para tamanhos diferentes de mãos.
Para permitir que a leitura das etiquetas NFC fosse realizada mais facilmente, problema observado no primeiro protótipo, foi adicionado um “bolso” do tamanho do leitor na parte da luva que fica posicionada na palma da mão. Dessa forma, o usuário consegue facilmente realizar a leitura das etiquetas ao passar a mão aberta sobre elas.
O uso de um estojo separado para os componentes eletrônicos trouxe mais segurança para que eles não se soltassem, evitando um dos problemas que ocorreu no primeiro protótipo. O uso de um estojo separado trouxe outras vantagens para o dispositivo. Por ser facilmente acoplado à faixa, foi possível utilizar o mesmo estojo tanto para a faixa da mão direita como para a faixa da mão esquerda. Além disso, permitiu que a remoção do hardware para testes fosse mais fácil, tornando a validação mais rápida.
Optou-se por uma luva com os dedos livres para que o usuário tivesse o sentido do tato preservado, podendo, por exemplo, sentir texturas, temperatura e ler Braille.
2.2.4 O sistema móvel
Um aplicativo Android foi desenvolvido para que o usuário pudesse informar a sala que ele desejaria encontrar. Como o cenário a ser estudado propõe que o sujeito não faça uso da visão, os métodos comumente utilizados para realizar a entrada de dados
(através de toques no teclado ou na tela do smartphone, por exemplo) e o uso da interface gráfica (dados apresentados na tela, de modo que o usuário possa ler) naturalmente não foram utilizados.
Desse modo, para que o usuário pudesse entender os passos necessários para realizar a entrada de dados e a realização da tarefa, o aplicativo desenvolvido utiliza a função TTS (Text-to-Speech) que consiste na conversão de textos para voz.
Para a entrada de dados nesse aplicativo, três tipos de interações eram necessários: confirmação e cancelamento de uma determinada ação e o fornecimento do número de uma sala. As funcionalidades dos botões de controle de volume do aparelho celular foram sobrescritas para que, dentro do aplicativo, ao invés de controlar o volume do smartphone, esses botões pudessem servir como confirmação da ação (botão de aumentar o volume) e cancelamento da ação (botão para diminuir o volume).
Para informar ao sistema o número da sala que estaria procurando, o usuário deveria realizar ações em duas etapas, fornecendo o valor correspondente às dezenas e em seguida o valor correspondente às unidades. A Figura 2.4 apresenta a tela para o usuário informar a dezena ou a unidade do número da sala. Um grande botão, que preenche praticamente a totalidade da tela permite que um usuário vendado ou impossibilitado de enxergar consiga pressionar o botão o número de vezes referentes à unidade ou à dezena.
Figura 2.4: Tela do aplicativo. Fonte: dos autores.
A Figura 2.5 apresenta o fluxo completo realizado no aplicativo Android para realizar a entrada de dados. A Tabela 2.1 mostra os textos que são sintetizados em cada
passo do fluxo. O exemplo refere-se à busca da sala número 42. No primeiro passo, o usuário ouve as orientações iniciais sobre o uso do aplicativo: utilizando os botões de volume para confirmar ou cancelar uma ação. Depois da confirmação através do botão de volume, no segundo passo, o usuário é orientado em como iniciar o processo de inserir o número da sala: tocando a tela do smartphone o número de vezes referente à dezena do número. Neste exemplo, como representado nos passos 3 a 6 da Figura 2.5, o usuário deve tocar a tela do smartphone 4 vezes, gerando sempre um feedback sonoro. Depois de uma confirmação através do botão de volume, no passo 7, o usuário é orientado a finalizar a escolha da sala: tocando a tela do smartphone o número de vezes referente a unidade. Neste exemplo, o usuário pressionaria a tela 2 vezes, como ilustrado nos passos 8 e 9. Por fim, através da confirmação por meio do botão de volume, o usuário chega ao último passo dessa etapa, na qual ele é instruído sobre a etapa de procura da sala, explicando onde as etiquetas com informação estão localizadas e qual o tipo de sinal que indicará que a sala foi encontrada: um sinal curto indica que o usuário está na sala errada, e um sinal longo indica que o usuário está na sala desejada.
Figura 2.5: Fluxo de telas no aplicativo para inserir a sala 42. Fonte: dos autores. Tabela 2.1: Textos sintetizados em cada etapa do fluxo exibido na Figura 2.5.
Passo Ação Texto Sintetizado
1 Abrir aplicativo
Você deve selecionar a sala para onde você quer ir. Para isso Você deve utilizar o botão de volume para cima para prosseguir e o botão de volume para baixo para cancelar.
Aperte o botão de volume para cima para continuar.
2 Volume +
Vamos inserir o número da sala que deseja encontrar. Pressione a tela o número de vezes referente às dezenas e
pressione volume para cima para confirmar.
3 Toque Dez
5 Toque Trinta
6 Toque Quarenta
7 Volume + Pressione a tela o número de vezes referente a unidade e pressione volume para cima para confirmar.
8 Toque Quarenta e um
9 Toque Quarenta e dois
10 Volume +
Você irá para a sala 42. Passe a luva sobre os rótulos que se encontram nas pontas do quadro sobressalente que está fixado nas portas. Um sinal curto indica que você está na sala errada, e um sinal longo indica que você chegou na sala desejada.
Aperte o botão de volume para cima para continuar ou o volume para baixo para cancelar.
As mensagens são repetidas depois de 20 segundos de inatividade, para auxiliar o usuário em caso de esquecimento de quais são os comandos disponíveis
2.2.5 Comunicação sistema móvel – dispositivo vestível
Para a comunicação entre o aplicativo Android e o dispositivo vestível, foi utilizado o protocolo Message Queue Telemetry Transport (MQTT). Este protocolo se baseia no princípio de publish/subscribe (publicação/inscrição). Nesse modelo, múltiplos clientes se conectam a um intermediador e se inscrevem nos tópicos do seu interesse. Ao mesmo tempo, outros clientes se conectam ao intermediador e publicam mensagens nos tópicos. Desse modo, os clientes inscritos em um determinado tópico recebem as mensagens publicadas, e podem utilizar a informação conforme a necessidade. Este protocolo provê uma interface simples e fácil de ser implementada e sua maior vantagem é a troca de mensagens com um baixo consumo de Internet.
Na Figura 2.6 é apresentada a comunicação entre o aplicativo e os dispositivos vestíveis utilizando o MQTT. Nessa abordagem, smartphone e o dispositivo vestível se conectam através da Internet ao intermediador em um mesmo tópico. O número da sala que o usuário está procurando é publicado no tópico quando um usuário termina de realizar a entrada de dados no smartphone, e essa mensagem é repassada para o dispositivo vestível, que se inscreveu no tópico anteriormente para receber as mensagens publicadas. Quando o usuário aproxima o dispositivo vestível das etiquetas NFC afixadas nas portas, o dispositivo compara a informação recebida do smartphone e da porta e notifica o resultado através de um som e vibração.
Figura 2.6: Comunicação entre aplicativo e dispositivos, utilizando o MQTT. Fonte: dos autores.
2.2.6 Comunicação sistema (sistema móvel – dispositivo vestível) – usuário
Para utilizar o sistema, o usuário deve inicialmente entrar com o número da sala a ser encontrada utilizando o aplicativo para smartphone, usando os botões de volume para confirmar ou cancelar uma ação e pressionando a tela para adicionar o número da sala a ser encontrada.
Depois de concluída essa etapa, o usuário começa a interagir com o dispositivo vestível: ele deve procurar pela sala, aproximando o leitor de NFC, que fica posicionado na luva, na palma da mão, das etiquetas. A cada etiqueta lida pela Luva, uma resposta será produzida, cabendo ao usuário interpretar se ele encontrou a sala correta ou a sala errada.
2.3 Avaliando o uso da Luva GAVI
As subseções a seguir descrevem os principais aspectos de um estudo de caso realizado para explorar os usos da Luva GAVI em situação experimental.
2.3.1 Objetivo
O objetivo do estudo de caso era verificar se os feedbacks hápticos e sonoros produzidos pela luva, munida de um leitor de NFC, eram suficientes para que um sujeito vendado, utilizando uma bengala, pudesse encontrar uma sala pré-definida em um corredor de um prédio.
2.3.2 Sujeitos e métodos
O estudo de caso foi executado com um grupo de 13 especialistas em IHC, pesquisadores nos níveis de pós-doutorado, doutorado e mestrado, no Instituto de Computação da Unicamp, local onde essa pesquisa está sendo desenvolvida. Nenhum dos participantes possuía deficiência visual e já eram familiarizados com o prédio do instituto. Os pesquisadores foram divididos em dois grupos: 8 observadores e 5 sujeitos. Os observadores ficaram responsáveis por coletar dados quantitativos e qualitativos para a avaliação desse estudo de caso, enquanto os sujeitos executaram a atividade proposta. Ao final do experimento os pesquisadores realizaram uma sessão de debriefing para discutir as experiências e percepções de todos os envolvidos no experimento.
2.3.3 Planejamento
Como o objetivo do estudo era encontrar uma sala pré-definida em um prédio, utilizamos um dos corredores do Instituto de Computação da Unicamp como cenário para a atividade. Oito salas foram escolhidas para o experimento, quatro de cada lado de um corredor, e solicitamos a permissão para os professores que utilizam as salas para colar as etiquetas NFC nas portas das salas.
Nenhuma mudança foi feita no layout do corredor: extintores, latas de lixo e quadros para recados foram mantidos no cenário. A única solicitação para os professores era que durante o experimento as portas de suas salas ficassem fechadas. Também não houve impedimentos para a movimentação de pessoas: durante o experimento, pessoas transitaram livremente pelo corredor, bem como entraram e saíram das salas.
O planejamento contou também com a preparação do cenário: foram gravadas quatro etiquetas NFC para cada sala, totalizando 32 etiquetas. Antes da atividade ser iniciada, as etiquetas foram colocadas nas respectivas portas, bem como testadas para garantir o correto funcionamento durante o experimento.
2.3.4 A atividade
A atividade proposta para esse estudo de caso foi dividida em três etapas: familiarização com os dispositivos, entrada de dados e procura pela sala.
Na etapa de familiarização com o dispositivo, o sujeito, já vendado, recebia a luva, a bengala e o smartphone que seriam utilizados na atividade. O sujeito tinha
aproximadamente um minuto para se familiarizar com o smartphone utilizado no experimento, reconhecendo os botões para realizar a entrada de dados.
Antes de iniciar a segunda etapa, um sorteio definia o número da sala que o sujeito deveria encontrar em um corredor. O número da sala era informado para o sujeito, que utilizava essa informação para completar a etapa de entrada de dados no sistema, utilizando o aplicativo para smartphone criado para esse estudo de caso. Ao final dessa etapa, o número da sala era enviado para a luva, e o sujeito podia escolher devolver o smartphone para um dos pesquisadores a qualquer momento encerrando a atividade. Durante a etapa de entrada de dados, o sujeito também era informado sobre algumas instruções para encontrar a sala, como, por exemplo, onde os identificadores estão posicionados (Figura 2.7) e que tipos de feedbacks sonoros são produzidos para cada situação: sala encontrada ou sala não encontrada.
Figura 2.7: Etiquetas NFC posicionadas em uma das salas. Fonte: dos autores.
Na última etapa, de busca da sala (Figura 2.8), o sujeito deveria encontrar a sala andando pelo corredor munido da luva e da bengala. Quando o sujeito reconhecia que a sala que ele estava em frente era a sala sorteada para sua atividade, a atividade era encerrada.
2.4 Resultados
A experimentação durou em torno de 3 horas, divididas entre a fase de preparação do cenário (preparação do ambiente e colagem das etiquetas nas portas), execução da atividade proposta pelos sujeitos e a sessão de debriefing.
Os dados coletados pelos observadores durante o experimento foram analisados e se observam os resultados exibidos na Tabela 2.2. Todos os sujeitos que participaram da atividade conseguiram completá-la com sucesso.
Na etapa de entrada de dados, observamos que houve uma variação de aproximadamente 1 minuto entre o sujeito mais lento e o mais rápido para realizar essa etapa. Na etapa de procura pela sala, a variação entre o mais lento e o mais rápido para executar da atividade foi de quase 2 minutos.
Tabela 2.2: Tempo gasto pelos sujeitos nas etapas de Entrada de Dados e Procura pela Sala.
Sujeito Tempo (em minutos)
Entrada de dados Procura pela sala Total
1 1:58 2:02 4:00 2 1:09 3:51 5:00 3 1:13 2:07 3:20 4 1:06 2:14 3:20 5 1:01 2:53 3:54 Média 1:17 2:37 3:55
2.4.1 Resultados da análise das respostas dos observadores e do debriefing
Em relação ao uso do smartphone para fazer a Entrada de Dados, não foi notado qualquer problema pelos observadores, sendo que todos os sujeitos completaram essa etapa com sucesso, levando em média 1:17 minutos para realiza-la.
Já em relação ao uso da luva, através das respostas dos observadores e comentários na sessão de debriefing, puderam-se notar alguns resultados em relação a aspectos ergonômicos da luva, à dinâmica da atividade proposta, à estratégia empregada pelos sujeitos para concluir a atividade e em relação aos feedbacks hápticos e sonoros produzidos pela luva para indicar se o sujeito tinha encontrado a porta correta ou estava diante da porta errada.
Em relação a aspectos ergonômicos, os observadores relataram que os sujeitos não pareciam desconfortáveis com a luva, dado que conseguiram utilizar o smartphone e a bengala com a mesma mão que a luva era utilizada, indicando que a luva não reduz significativamente a mobilidade da mão para o usuário e não modificou a naturalidade
dos movimentos. Além disso, foi observado que os sujeitos utilizaram a mão que vestia a luva para tatear tanto as portas como para encontrar obstáculos no ambiente. Esse comentário reforça a observação de que os sujeitos se sentiram confortáveis vestindo a luva, sugerindo que a forma e o peso da luva não afetaram negativamente a experiência dos usuários.
Em relação à dinâmica da atividade, os sujeitos não apresentaram dificuldades em encontrar as etiquetas presas nas portas. Porém, em algumas tentativas em que um sujeito passou a luva muito rapidamente por uma das etiquetas posicionadas na porta, o leitor NFC não funcionou como esperado, de forma que nenhum feedback foi produzido. Os especialistas sugeriram, durante a sessão de debriefing a investigação de outras tecnologias para substituir o NFC, já que a leitura das etiquetas requer uma distância muito pequena para o seu reconhecimento, exigindo que o usuário se aproxime bem de todas as etiquetas no caminho de busca.
Os caminhos feitos por cada sujeito podem ser observados na Figura 2.9. Foi possível observar que os sujeitos utilizaram uma estratégia sequencial para encontrar as portas, visitando uma porta e continuando a busca por uma das portas vizinhas da escolha inicial. Nesse sentido, alguns sujeitos tiveram dificuldades de encontrar algumas portas com a bengala, pulando uma porta durante a busca. Uma hipótese levantada para justificar este acontecimento é o fato de os sujeitos não estarem familiarizados com o uso da bengala. Dois dos cinco participantes optaram por mudar de lado do corredor no meio da busca.
A maior dificuldade observada durante o experimento foi em relação ao reconhecimento dos feedbacks sonoro e hápticos produzidos toda vez que uma etiqueta NFC era lida, e que indicava se o usuário tinha encontrado a sala correta ou estava diante da sala errada. Todos os sujeitos tiveram dificuldades para diferenciar qual feedback indicava que a sala encontrada era a correta e qual indicava que a sala era a incorreta. O sujeito 3 por exemplo, visitou a sala destino na primeira tentativa, mas teve que visitar outra sala para poder entender as diferenças entre os feedbacks e poder decidir se estava ou não na sala correta. Por ser um feedback binário (sala correta ou sala incorreta) não foi possível para os sujeitos criarem estratégias mais otimizadas para a busca da sala correta. Os especialistas em IHC sugeriram o uso de motores de vibração em lados opostos da mão para poder indicar o lado (direita/esquerda) que o usuário deveria seguir para poder otimizar a busca.
Figura 2.9: Caminhos realizados pelos sujeitos. Fonte: dos autores.
Discussão
A Luva GAVI apresentou uma evolução em relação à primeira versão de protótipo vestível em formato de pulseira. Com a primeira versão em um teste piloto, apenas um sujeito realizou a atividade proposta, já que, devido ao desconforto e problemas gerados pelo uso da pulseira, o estudo foi encerrado. Os resultados mostram que houve um avanço
nesse aspecto, já que os sujeitos pareceram se sentir confortáveis vestindo a luva e ela não afetou o uso do smartphone e bengala.
Os resultados obtidos indicam que além do conforto, um outro fator importante que deve ser levado em consideração durante o desenvolvimento de dispositivos vestíveis é a compatibilidade do dispositivo e dos movimentos que ele permite com a atividade alvo do produto: no primeiro protótipo, o dispositivo tornava o movimento para realizar as leituras das etiquetas NFC muito difícil e não natural. No segundo protótipo, no qual o usuário precisava apenas passar a mão aberta sobre a etiqueta, observamos mais naturalidade no movimento.
Princípios-chave para a vestibilidade de um dispositivo vestível (Motti e Caine, 2014) precisam ser investigados mais profundamente. Alguns princípios como, por exemplo, privacidade e estética se mostram essenciais para o engajamento das pessoas no uso de dispositivos vestíveis (Motti e Caine, 2014). Esses dois aspectos não foram mencionados pelos observadores ou durante a sessão de debriefing, o que sugere que a Luva não apresentou problemas nesse sentido.
O sistema de feedback sonoro e háptico produzido pela luva deve ser revisto para uma próxima versão, já que os resultados indicam que os sujeitos tiveram dificuldades em associar o significado de cada um dos sinais. Adicionar o som produzido por cada feedback durante a etapa que instrui o usuário para a atividade poderia facilitar o entendimento. Além disso, se o feedback produzido orientasse que a sala procurada estaria à esquerda ou direita, ou fosse informado para o usuário qual o número da sala que estava sendo visitada, o usuário poderia modificar a sua estratégia de busca, possivelmente tendo que visitar menos salas até concluir a atividade.
No cenário experimental não foi levado em consideração o caminho completo, desde a entrada de um prédio público até o escritório a ser visitado. Dessa forma, seria necessário expandir cenário e o sistema para detalhar para o usuário outras informações, como andares e pontos de interesse (elevadores, escadas e banheiros, por exemplo). Ao adicionar esses novos itens, a navegação utilizando o sistema seria mais completa.
Além disso, o cenário utilizou números para referenciar as salas. Portanto, a forma de entrada de dados deve ser expandida ou alterada, utilizando por exemplo, comandos de voz, para contemplar também entradas alfanuméricas.
2.5 Considerações finais
Sabemos que tarefas do cotidiano como se locomover em um ambiente novo, preparar uma mala de viagem ou fazer um inventário dos produtos da dispensa podem ser desafiadores para as pessoas com algum tipo de deficiência visual. Este artigo investiga sobre o potencial de tecnologias vestíveis no design de produtos para uso nessas situações. As tecnologias vestíveis ainda são pouco exploradas na construção de tecnologia assistiva, e possuem um potencial ainda maior quando se consideram as possibilidades que emergirão da Internet das Coisas nas atividades cotidianas das pessoas em sociedade. Neste trabalho, foram propostos, desenvolvidos e experimentados dispositivos vestíveis, como forma de tecnologia assistiva para acesso de pessoas impossibilitadas da visão, à informação do ambiente físico. Um estudo piloto foi realizado com especialistas na área de IHC para verificar o potencial de continuidade do esforço, em um próximo passo da pesquisa.
Os resultados obtidos com o uso das tecnologias vestíveis em questão são promissores e encorajam uma próxima etapa da pesquisa, que visa utilizar o protótipo criado em um estudo de caso com pessoas com deficiência visual, potenciais usuários finais da Luva GAVI, para entender se e como essa tecnologia lhes poderia ser útil em diferentes cenários de uso.
