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

Towards Early Mobility Independence: An Intelligent Paediatric Wheelchair with Case Studies

Standard powered wheelchairs are still heavily dependent on the cognitive capabilities of users. Unfortunately, this excludes disabled users who lack the required problem-solving and spatial skills, particularly young children. For these children to be denied powered mobility is a crucial set-back; exploration is important for their cognitive, emotional and psychosocial development. In this paper, we present a safer paediatric wheelchair: the Assistive Robot Transport for Youngsters (ARTY). The fundamental goal of this research is to provide a key-enabling technology to young children who would otherwise be unable to navigate independently in their environment. In addition to the technical details of our smart wheelchair, we present user-trials with able-bodied individuals as well as one 5-year-old child with special needs. ARTY promises to provide young children with early access to the path towards mobility independence

SLAM for Visually Impaired People: A Survey

In recent decades, several assistive technologies for visually impaired and blind (VIB) people have been developed to improve their ability to navigate independently and safely. At the same time, simultaneous localization and mapping (SLAM) techniques have become sufficiently robust and efficient to be adopted in the development of assistive technologies. In this paper, we first report the results of an anonymous survey conducted with VIB people to understand their experience and needs; we focus on digital assistive technologies that help them with indoor and outdoor navigation. Then, we present a literature review of assistive technologies based on SLAM. We discuss proposed approaches and indicate their pros and cons. We conclude by presenting future opportunities and challenges in this domain.Comment: 26 pages, 5 tables, 3 figure

A survey of assistive technologies and applications for blind users on mobile platforms: a review and foundation for research

This paper summarizes recent developments in audio and tactile feedback based assistive technologies targeting the blind community. Current technology allows applications to be efficiently distributed and run on mobile and handheld devices, even in cases where computational requirements are significant. As a result, electronic travel aids, navigational assistance modules, text-to-speech applications, as well as virtual audio displays which combine audio with haptic channels are becoming integrated into standard mobile devices. This trend, combined with the appearance of increasingly user- friendly interfaces and modes of interaction has opened a variety of new perspectives for the rehabilitation and training of users with visual impairments. The goal of this paper is to provide an overview of these developments based on recent advances in basic research and application development. Using this overview as a foundation, an agenda is outlined for future research in mobile interaction design with respect to users with special needs, as well as ultimately in relation to sensor-bridging applications in genera

Exploring the Use of Wearables to develop Assistive Technology for Visually Impaired People

This thesis explores the usage of two prominent wearable devices to develop assistive technology for users who are visually impaired. Specifically, the work in this thesis aims at improving the quality of life of users who are visually impaired by improving their mobility and ability to socially interact with others. We explore the use of a smart watch for creating low-cost spatial haptic applications. This app explores the use of haptic feedback provided using a smartwatch and smartphone to provide navigation instructions that let visually impaired people safely traverse a large open space. This spatial feedback guides them to walk on a straight path from source to destination by avoiding veering. Exploring the paired interaction between a Smartphone and a Smartwatch, helped to overcome the limitation that smart devices have only single haptic actuator.We explore the use of a head-mounted display to enhance social interaction by helping people with visual impairments align their head towards a conversation partner as well as maintain personal space during a conversation. Audio feedback is provided to the users guiding them to achieve effective face-to-face communication. A qualitative study of this method shows the effectiveness of the application and explains how it helps visually impaired people to perceive non-verbal cues and feel more engaged and assertive in social interactions

An Orientation & Mobility Aid for People with Visual Impairments

Orientierung&Mobilität (O&M) umfasst eine Reihe von Techniken für Menschen mit Sehschädigungen, die ihnen helfen, sich im Alltag zurechtzufinden. Dennoch benötigen sie einen umfangreichen und sehr aufwendigen Einzelunterricht mit O&M Lehrern, um diese Techniken in ihre täglichen Abläufe zu integrieren. Während einige dieser Techniken assistive Technologien benutzen, wie zum Beispiel den Blinden-Langstock, Points of Interest Datenbanken oder ein Kompass gestütztes Orientierungssystem, existiert eine unscheinbare Kommunikationslücke zwischen verfügbaren Hilfsmitteln und Navigationssystemen. In den letzten Jahren sind mobile Rechensysteme, insbesondere Smartphones, allgegenwärtig geworden. Dies eröffnet modernen Techniken des maschinellen Sehens die Möglichkeit, den menschlichen Sehsinn bei Problemen im Alltag zu unterstützen, die durch ein nicht barrierefreies Design entstanden sind. Dennoch muss mit besonderer Sorgfalt vorgegangen werden, um dabei nicht mit den speziellen persönlichen Kompetenzen und antrainierten Verhaltensweisen zu kollidieren, oder schlimmstenfalls O&M Techniken sogar zu widersprechen. In dieser Dissertation identifizieren wir eine räumliche und systembedingte Lücke zwischen Orientierungshilfen und Navigationssystemen für Menschen mit Sehschädigung. Die räumliche Lücke existiert hauptsächlich, da assistive Orientierungshilfen, wie zum Beispiel der Blinden-Langstock, nur dabei helfen können, die Umgebung in einem limitierten Bereich wahrzunehmen, während Navigationsinformationen nur sehr weitläufig gehalten sind. Zusätzlich entsteht diese Lücke auch systembedingt zwischen diesen beiden Komponenten — der Blinden-Langstock kennt die Route nicht, während ein Navigationssystem nahegelegene Hindernisse oder O&M Techniken nicht weiter betrachtet. Daher schlagen wir verschiedene Ansätze zum Schließen dieser Lücke vor, um die Verbindung und Kommunikation zwischen Orientierungshilfen und Navigationsinformationen zu verbessern und betrachten das Problem dabei aus beiden Richtungen. Um nützliche relevante Informationen bereitzustellen, identifizieren wir zuerst die bedeutendsten Anforderungen an assistive Systeme und erstellen einige Schlüsselkonzepte, die wir bei unseren Algorithmen und Prototypen beachten. Existierende assistive Systeme zur Orientierung basieren hauptsächlich auf globalen Navigationssatellitensystemen. Wir versuchen, diese zu verbessern, indem wir einen auf Leitlinien basierenden Routing Algorithmus erstellen, der auf individuelle Bedürfnisse anpassbar ist und diese berücksichtigt. Generierte Routen sind zwar unmerklich länger, aber auch viel sicherer, gemäß den in Zusammenarbeit mit O&M Lehrern erstellten objektiven Kriterien. Außerdem verbessern wir die Verfügbarkeit von relevanten georeferenzierten Datenbanken, die für ein derartiges bedarfsgerechtes Routing benötigt werden. Zu diesem Zweck erstellen wir einen maschinellen Lernansatz, mit dem wir Zebrastreifen in Luftbildern erkennen, was auch über Ländergrenzen hinweg funktioniert, und verbessern dabei den Stand der Technik. Um den Nutzen von Mobilitätsassistenz durch maschinelles Sehen zu optimieren, erstellen wir O&M Techniken nachempfundene Ansätze, um die räumliche Wahrnehmung der unmittelbaren Umgebung zu erhöhen. Zuerst betrachten wir dazu die verfügbare Freifläche und informieren auch über mögliche Hindernisse. Weiterhin erstellen wir einen neuartigen Ansatz, um die verfügbaren Leitlinien zu erkennen und genau zu lokalisieren, und erzeugen virtuelle Leitlinien, welche Unterbrechungen überbrücken und bereits frühzeitig Informationen über die nächste Leitlinie bereitstellen. Abschließend verbessern wir die Zugänglichkeit von Fußgängerübergängen, insbesondere Zebrastreifen und Fußgängerampeln, mit einem Deep Learning Ansatz. Um zu analysieren, ob unsere erstellten Ansätze und Algorithmen einen tatsächlichen Mehrwert für Menschen mit Sehschädigung erzeugen, vollziehen wir ein kleines Wizard-of-Oz-Experiment zu unserem bedarfsgerechten Routing — mit einem sehr ermutigendem Ergebnis. Weiterhin führen wir eine umfangreichere Studie mit verschiedenen Komponenten und dem Fokus auf Fußgängerübergänge durch. Obwohl unsere statistischen Auswertungen nur eine geringfügige Verbesserung aufzeigen, beeinflußt durch technische Probleme mit dem ersten Prototypen und einer zu geringen Eingewöhnungszeit der Probanden an das System, bekommen wir viel versprechende Kommentare von fast allen Studienteilnehmern. Dies zeigt, daß wir bereits einen wichtigen ersten Schritt zum Schließen der identifizierten Lücke geleistet haben und Orientierung&Mobilität für Menschen mit Sehschädigung damit verbessern konnten

Augmenting the Spatial Perception Capabilities of Users Who Are Blind

People who are blind face a series of challenges and limitations resulting from their lack of being able to see, forcing them to either seek the assistance of a sighted individual or work around the challenge by way of a inefficient adaptation (e.g. following the walls in a room in order to reach a door rather than walking in a straight line to the door). These challenges are directly related to blind users' lack of the spatial perception capabilities normally provided by the human vision system. In order to overcome these spatial perception related challenges, modern technologies can be used to convey spatial perception data through sensory substitution interfaces. This work is the culmination of several projects which address varying spatial perception problems for blind users. First we consider the development of non-visual natural user interfaces for interacting with large displays. This work explores the haptic interaction space in order to find useful and efficient haptic encodings for the spatial layout of items on large displays. Multiple interaction techniques are presented which build on prior research (Folmer et al. 2012), and the efficiency and usability of the most efficient of these encodings is evaluated with blind children. Next we evaluate the use of wearable technology in aiding navigation of blind individuals through large open spaces lacking tactile landmarks used during traditional white cane navigation. We explore the design of a computer vision application with an unobtrusive aural interface to minimize veering of the user while crossing a large open space. Together, these projects represent an exploration into the use of modern technology in augmenting the spatial perception capabilities of blind users