Overcoming barriers and increasing independence: service robots for elderly and disabled people

This paper discusses the potential for service robots to overcome barriers and increase independence of elderly and disabled people. It includes a brief overview of the existing uses of service robots by disabled and elderly people and advances in technology which will make new uses possible and provides suggestions for some of these new applications. The paper also considers the design and other conditions to be met for user acceptance. It also discusses the complementarity of assistive service robots and personal assistance and considers the types of applications and users for which service robots are and are not suitable

Design of a portable device: Toward assisting in tongue-strengthening exercises and dysphagia management

A Tongue-Machine Interaction System (TMIS) can serve as a valuable tool for tongue strengthening training which could contribute to rehabilitation of patients with dysphagia and eventually help in mending the oropharyngeal pattern of swallowing. The TMIS can also facilitate research into dysphagia, as tongue positioning and Range-of-Motion are commonly used outcome parameters in dysphagia research. Using a TMIS (for interacting with computers, a variety of communication devices and mobility support systems) would be tantamount to performing tongue muscle strengthening exercises. Such exercises can help patients with dysphagia in improving strength of the oral musculature. TMIS’s features can also provide valuable biofeedback during the tongue muscle exercises. The adoption of TMIS’s in clinical practice has been limited in the past since many of them require patients to have a palatal plate or some component of interactivity mounted in the mouth and/or on the tongue. This paper reports the design and implementation of a portable, low-cost, minimally invasive and, easy to learn TMIS which can be utilized for training and strengthening of tongue musculature. The selection and incorporation of design features important to the target patient demography are also discussed

Mobile system-wide assistive technology

Tese de mestrado em Engenharia Informática (Sistemas de Informação), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014Hoje em dia o uso do telemóvel é fundamental em diversos aspetos da nossa vida. Tornou-se uma ferramenta essencial para a comunicação, convívio, consulta de informação e até mesmo para o entretenimento. Os telemóveis tornaram-se mais do que simples ferramentas para fazer chamadas e receber mensagens. Eles são os nossos assistentes pessoais, são a forma como nos mantemos em contacto com os nossos amigos e colegas, e muito mais. Infelizmente, os sistemas operativos destes dispositivos ainda apresentam muitas debilidades em termos de acessibilidade. No entanto, as suas capacidades representam uma enorme oportunidade na criação de tecnologias assistivas. Os sistemas operativos móveis não são suficientemente adaptáveis e configuráveis para pessoas com múltiplas deficiências poderem usufruir deles. Na verdade, nas últimas versões dos sistemas operativos móveis mais populares (iOS e Android) tem sido feito um esforço para incluir mais opções de acessibilidade. No, entanto ainda não são o suficiente para suportar todo o tipo de necessidades. Uma das abordagens possíveis para permitir o uso das aplicações por pessoas com deficiências passa pela criação de aplicações acessíveis. No entanto, esta abordagem não é escalável e enfrenta graves problemas. Ao fazermos apenas a aplicação acessível estamos a limitar o utilizador a apenas essa aplicação, em vez de estarmos a criar as ferramentas que permitem o controlo e acesso total do sistema á semelhança de um utilizador sem deficiência. Estas aplicações têm usualmente preços elevados, justificados pelo longo desenvolvimento em tecnologias que não serão usadas pelas massas. O problema das aplicações acessíveis é a especificidade da aplicação. Quando tornamos uma aplicação acessível a utilizadores cegos não estamos a torná-la acessível a utilizadores com deficiências motoras. O problema cresce quando começamos a ter em consideração utilizadores com múltiplas deficiências. A nível aplicacional é extremamente dispendioso criar uma aplicação acessível a utilizadores com múltiplas deficiências. A preocupação é: ao tornamos uma aplicação acessível vamos torná-la acessível a que conjunto de deficiências ou pessoas? Devido à enorme variedade de requisitos de acessibilidade, é necessário todo um sistema configurável e adaptável. Existem muitos estudos na área das tecnologias assistivas, a maioria delas tem como foco a acessibilidade do Desktop. É fundamental para a integração de pessoas com algum tipo de deficiência o acesso a um computador. Hoje em dia é necessário mais do que isso, é também necessário permitir o acesso ao telemóvel. Os smartphones têm imensas possibilidades de uso como tecnologias assistivas. Podem permitir desde o acesso á internet, ao controlo de uma cadeira de rodas, ou até ser um controlo remoto do ambiente em volta do individuo (televisão, ar condicionado, eletrodomésticos, etc). Atualmente, se desenvolvermos periféricos com o objetivo de controlar um smartphone vamos deparar-nos com uma enorme quantidade de restrições. Para desenvolver tecnologias assistivas realmente usáveis e abrangentes, é necessário ter acesso a dois níveis de controlo, nível aplicacional e nível de sistema. No entanto, nos dispositivos móveis não temos acesso ao nível de sistema, apenas os produtores do Sistema Operativo (SO) o têm. É necessário criar uma camada intermédia que consiga de alguma forma ter acesso a informações de sistema de forma a possibilitar um controlo preciso e fino sobre todos os eventos de entrada e saída de dados. Esta dissertação encontrou motivação no caso do Miguel. Miguel é um individuo com múltiplas deficiências que enfrenta severas dificuldades para interagir com o seu telemóvel. O trabalho desenvolvido foi em grande parte motivado pelas dificuldades diárias que ele enfrenta em manter-se socialmente ativo e com o maior nível de independência possível. Com as tecnologias atuais, o Miguel está debilitado e não consegue usufruir de todas as capacidades do seu dispositivo. Assim, estabelecemos como objetivos criar uma tecnologia que permitisse: controlo total a nível de sistema dos mecanismos de entrada; desenvolvimento ágil de tecnologias assistivas; suporte a utilização de tecnologias assistivas externas; criação de soluções extensíveis e adaptáveis; controlo sobre o conteúdo e navegação a nível de sistema. Nesta tese apresentamos SWAT, uma biblioteca extensível e adaptável que permite o acesso ao nível de sistema aos conteúdos e à informação dos eventos de entrada. A biblioteca foi desenvolvida para Android e providencia uma plataforma estável sobre a qual é possível estender e adaptar as suas capacidades. Com SWAT, os programadores têm a possibilidade de aceder a eventos de baixo nível e a funcionalidades que não teriam de outra forma. Este controlo permite superar as barreiras impostas pelo tradicional sistema operativo móvel e abre as portas à criação de tecnologias assistivas mais adaptáveis e baratas. A Biblioteca possui uma API (Interface de Programação de Aplicações) simples que providencia tudo o que é necessário para um fácil acesso a estas funcionalidades. Esta tese tem como principais contribuições: Biblioteca SWAT: permite a criação de tecnologias assistivas de forma rápida e eficaz, com controlo sobre o conteúdo e eventos de entrada de baixo nível. Macros assistivas: uma aplicação que permite gravar e reproduzir macros num sistema operativo móvel; Logger: um mecanismo de gravação a nível de sistema; Auto-Nav: um protótipo aplicacional que permite varrimento automático das opções disponíveis num telemóvel de forma a permitir o acesso via interruptor; Leitor de ecrã multi-toque: um leitor de ecrã que permite feedback auditivo de vários pontos em simultâneo. Com o objetivo de validar a biblioteca criada, apresentamos dois casos de estudo onde reportamos duas aplicações criadas recorrendo à mesma. A primeira tem como foco o caso do Miguel, um utilizador com múltipla deficiência. À data da introdução desta nova aplicação o Miguel apenas conseguia aceder a uma aplicação desenhada especificamente para ele e nada mais. Neste caso de estudo reportamos a tecnologia desenvolvida para permitir ao Miguel aceder a qualquer aplicação do sistema assim como uma avaliação informal com ele e os seus pais. No segundo caso de estudo validamos a biblioteca pela criação de um leitor de ecrã multi-toque a nível de sistema. Foi feito um estudo com 30 utilizadores cegos numa tarefa de entrada de texto onde resultados foram analisados e reportados. Os resultados obtidos sugerem que pessoas cegas podem beneficiar de interfaces que aproveitem de forma mais eficiente os ecrãs multi-toque e que aproximem o seu uso do já realizado em interfaces físicas (teclado tradicional). Com este trabalho, demonstramos as limitações impostas pelos sistemas operativos móveis na área de tecnologias assistivas. Desenvolvemos uma Biblioteca para dar resposta a estas restrições providenciando uma base de trabalho para futuras aplicações e tecnologias assistivas. Com os casos de estudo, mostrámos as capacidades do sistema desenvolvido. SWAT é uma biblioteca prometedora oriunda deste trabalho e começa a ter ramificações nesta e outras áreas de desenvolvimento.Mobile devices are a fundamental tool in different aspects of our lives. In the last decade, we have witnessed an explosion of the capabilities of our mobile devices. With these improvements, they became more valuable to us than the old house phones. They no longer serve only the purpose of making/receiving calls and text messages. They are our personal assistant, our way to connect to the social media, our multimedia entertainment and much more. Indeed, they are also, and increasingly more so, the prevalent communication artifact at one’s disposal. Mobile operating systems have evolved to provide increasing accessibility capabilities. However, mobile application developers are still restricted to deploy custom-made accessible applications or to extend limited and stereotyped accessibility services. In current mobile devices if we develop an external peripheral to control the device we will face several restrictions since there is not a system-wide service that a developer can access to create its own input method. A regular user has the ability to navigate and explore the device without limitations. In order to truly give disabled people the same features as other users have, we need to create a system-wide accessibility service that allows users to freely navigate and interact with their devices. Motivated by the limitations described above we set out to provide more control over the system input and output mechanisms to allow the creation of powerful system wide assistive technologies. We developed SWAT (System-wide Assistive Technologies) for the Android platform. To validate our system we performed one case study with a multi-impaired person and another one with 30 blind users. Results showed that SWAT enabled the creation of application tailored to their needs and thus fostering their inclusion

Review: Development and technical design of tangible user interfaces in wide-field areas of application

A tangible user interface or TUI connects physical objects and digital interfaces. It is more interactive and interesting for users than a classic graphic user interface. This article presents a descriptive overview of TUI's real-world applications sorted into ten main application areas-teaching of traditional subjects, medicine and psychology, programming, database development, music and arts, modeling of 3D objects, modeling in architecture, literature and storytelling, adjustable TUI solutions, and commercial TUI smart toys. The paper focuses on TUI's technical solutions and a description of technical constructions that influences the applicability of TUIs in the real world. Based on the review, the technical concept was divided into two main approaches: the sensory technical concept and technology based on a computer vision algorithm. The sensory technical concept is processed to use wireless technology, sensors, and feedback possibilities in TUI applications. The image processing approach is processed to a marker and markerless approach for object recognition, the use of cameras, and the use of computer vision platforms for TUI applications.Web of Science2113art. no. 425

Future bathroom: A study of user-centred design principles affecting usability, safety and satisfaction in bathrooms for people living with disabilities

Research and development work relating to assistive technology 2010-11 (Department of Health) Presented to Parliament pursuant to Section 22 of the Chronically Sick and Disabled Persons Act 197

Virtual Reality Games for Motor Rehabilitation

This paper presents a fuzzy logic based method to track user satisfaction without the need for devices to monitor users physiological conditions. User satisfaction is the key to any product’s acceptance; computer applications and video games provide a unique opportunity to provide a tailored environment for each user to better suit their needs. We have implemented a non-adaptive fuzzy logic model of emotion, based on the emotional component of the Fuzzy Logic Adaptive Model of Emotion (FLAME) proposed by El-Nasr, to estimate player emotion in UnrealTournament 2004. In this paper we describe the implementation of this system and present the results of one of several play tests. Our research contradicts the current literature that suggests physiological measurements are needed. We show that it is possible to use a software only method to estimate user emotion

EYECOM: an innovative approach for computer interaction

The world is innovating rapidly, and there is a need for continuous interaction with the technology. Sadly, there do not exist promising options for paralyzed people to interact with the machines i.e., laptops, smartphones, and tabs. A few commercial solutions such as Google Glasses are costly and cannot be afforded by every paralyzed person for such interaction. Towards this end, the thesis proposes a retina-controlled device called EYECOM. The proposed device is constructed from off-the-shelf cost-effective yet robust IoT devices (i.e., Arduino microcontrollers, Xbee wireless sensors, IR diodes, and accelerometer). The device can easily be mounted on to the glasses; the paralyzed person using this device can interact with the machine using simple head movement and eye blinks. The IR detector is located in front of the eye to illuminate the eye region. As a result of illumination, the eye reflects IR light which includes electrical signals and as the eyelids close, the reflected light over eye surface is disrupted, and such change in reflected value is recorded. Further to enable cursor movement onto the computer screen for the paralyzed person a device named accelerometer is used. The accelerometer is a small device, with the size of phalanges, a human thumb bone. The device operates on the principle of axis-based motion sensing and it can be worn as a ring by a paralyzed person. A microcontroller processes the inputs from the IR sensors, accelerometer and transmits them wirelessly via Xbee wireless sensor (i.e., a radio) to another microcontroller attached to the computer. With the help of a proposed algorithm, the microcontroller attached to the computer, on receiving the signals moves cursor onto the computer screen and facilitate performing actions, as simple as opening a document to operating a word-to-speech software. EYECOM has features which can help paralyzed persons to continue their contributions towards the technological world and become an active part of the society. Resultantly, they will be able to perform number of tasks without depending upon others from as simple as reading a newspaper on the computer to activate word-to-voice software

Advances in Human-Robot Interaction

Rapid advances in the field of robotics have made it possible to use robots not just in industrial automation but also in entertainment, rehabilitation, and home service. Since robots will likely affect many aspects of human existence, fundamental questions of human-robot interaction must be formulated and, if at all possible, resolved. Some of these questions are addressed in this collection of papers by leading HRI researchers