Playable One-Switch Video Games for Children with Severe Motor Disabilities Based on GNomon

Being able to play games in early years is very important for the development of children. Even though, children with physical disabilities encounter several obstacles that exclude them from engaging in many popular games. In particular, children with severe motor disabilities that rely on one-switch interfaces for accessing electronic devices find dynamic video games completely unplayable. In this paper we present the development and evaluation of GNomon: a framework, based on the NOMON interaction modality, that enables the creation of dynamic one-switch games for children with severe motor disabilities. The framework was designed following a series of guidelines elicited in close collaboration with a team of speech therapists, physiotherapists and psychologists from one of the Local Health Agencies in Turin, Italy. Likewise, three mini games were developed for testing the playability of GNomon-based games. Finally, we conducted a series of trials with 8 children with severe motor disabilities assisted by the health agency, in which we found that all of them enjoyed playing the GNomon-based mini games and that 7 of them were able to interact and play autonomously

Design and Development of One-Switch Video Games for Children with Severe Motor Disabilities

Video games are not just played for fun; they have become a handy instrument for the cognitive, emotional, and social development of children. However, several barriers prevent many children with disabilities from playing action-oriented video games, alone or with their peers. In particular, children with severe motor disabilities, who rely on one-switch interaction for accessing electronic devices, find fast-paced games that require rapid decision-making and timely responses, completely unplayable. This article contributes to lowering such barriers by presenting GNomon (Gaming NOMON), a software framework based on the NOMON mode of interaction that allows the creation of action-oriented single-switch video games. The article reports the results of two studies that evaluate the playability and rehabilitation suitability of GNomon-based video games. The playability of GNomon-based games is evaluated by assessing their learnability, effectiveness, errors, satisfaction, memorability, and enjoyability with a group of eight children with severe motor disabilities. The suitability for pediatric rehabilitation is determined by means of a focus group with a team of speech therapists, physiotherapists, and psychologists from a Local Health Agency in Turin, Italy. The results of the playability study are positive: All children had fun playing GNomon-based video games, and seven of eight were able to interact and play autonomously. The results of the rehabilitation-suitability study also entail that GNomon-based games can be exploited in training hand-eye coordination and maintenance of selective attention over time. The article finally offers critical hindsight and reflections and shows possible new future game concepts

Accessible Human Computer Interaction: Video Games and Assisted Living for Persons with Severe Disabilities

Accessible Human Computer Interaction is a very wide area of study, which covers many topics and addresses several interesting problems; but there is a common goal that researchers of this field usually share: to use technology for improving the quality of life of persons with disabilities. In fact, this thesis stems from the will of helping persons with disabilities in different moments of their lives (i.e., during their childhood and in their adult age), by using different interactive technologies. In particular, this document explores two challenges: first, the problem that children with motor disabilities face as they cannot access dynamic video games as their normally developing peers do, leading them to reduced participation at leisure and playful educational activities, and finally to a potential social exclusion. The second challenge is faced by professional caregivers that work with adults motor and cognitively disabled, within assisted living facilities. Such caregivers need to effectively monitor the people under their care, as well as to be alerted of potentially hazardous situations that happen to these persons while they are alone. This thesis contributes to the improvement of the quality of life of persons with motor and cognitive disabilities, by supporting them in specific situations through different moments of their lives: in their childhood, by allowing them to play dynamic video games; and in their adulthood while they live and are cared by caregivers in assisted living facilities. Moreover, the research presented in this document constitutes a potentially valuable contribution to bring together the technical capabilities of engineers and HCI researchers, with the experience and knowledge of healthcare professionals that work daily with persons with disabilities

Clocks, Bars and Balls: Design and Evaluation of Alternative GNomon Widgets for Children with Disabilities

Children that rely on the use of single switches to access electronic devices, due to physical impairments, can play dynamic video games as their normally developing peers thanks to GNomon: one of the first framework for creating dynamic one-switch video games. However, children with physical impairments that also have cognitive disabilities find additional difficulties in using the current GNomon-based interface. To compensate these difficulties, the “classical” GNomon widget must be rethought and simplified. This paper proposes a parallel between three different widgets specifically designed for GNomon-based interfaces. Each widget employs metaphor in a different way and it has been evaluated with six children with motor and cognitive disabilities. The results are encouraging: a widget, based on the “big and small” concept, is preferred by children and is a candidate to make single-switch games easier to approach

Collaborative Accessible Gameplay with One-Switch Interfaces

Gaming, both traditional and electronic, is a key activity for children of all ages, enabling them to learn skills, socialize with friends and family, and entertain themselves. Unfortunately, children with disabilities encounter several accessibility barriers that prevent them to participate in mainstream games, unless some adaptations are made to the interfaces. This paper tackles the problem of enabling children with severe motor disabilities to participate in multiplayer games with their peers, thus providing opportunities for socialization and fun inside families or classrooms. We present a collaborative two-player puzzle game, based on several levels of labyrinths that need to be solved by moving the two players' characters. The characteristics of the game (such as the absence of time constraints, and the need of the players to coordinate their moves) were defined in a study group involving computer scientists, psychologists and speech therapists. The game was designed and implemented to be controllable with a single-switch interface, thanks to the GNomon interaction method. A preliminary evaluation has been conducted with 5 couples of able players (mostly children) who enjoyed the game and gave us useful insights

GNomon: Enabling Dynamic One-Switch Games for Children with Severe Motor Disabilities

Nowadays, video games represent one of the most popular forms of structured play among children. These allow them to enjoy very entertaining game mechanics, a variety of game genres and novel modes of interaction. However, this is not always the case for children with severe motor disabilities that rely on one-switch interfaces to access electronic devices. This work in progress presents GNomon, a framework based on the NOMON interaction modality, that enables the creation of dynamic, entertaining and complex one switch video games for children with severe motor disabilities. The framework was designed in close collaboration with a team of speech therapists, physiotherapists and psychologists from one of the Local Health Agencies in Turin, Italy. We also report the design and implementation of two GNomon-based games, which have already been accepted by the health agency experts to be tested with a group of their assisted children

Automating Game Progression to Empower Users with Disabilities

With roughly 67% of Americans playing video games [about 211 million people], gaming is an integral part of American culture (Crecente). In the United States, however, “perhaps 2 percent of the population [about 6.3 million people] cannot play computer games because of a disability, and 9 percent [about 28.4 million] can play only at a reduced level” (Garber). Games built for those with disabilities fail in two primary ways: many are designed with educational goals, despite research which shows disabled people want recreational games and they’re designed for very young children, though gaming is most popular in the age range of 18 to 24 (Morris). This thesis stemmed from a desire to create an enjoyable game for this significantly underserved population.Bachelor of Scienc

Understanding gesture demands of touchscreen games to accommodate unconventional gamers

Tese de mestrado, Informática, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016Os dispositivos móveis tornaram-se uma parte importante das nossas interações diárias, e são usados para permanecer ligado com a família, os amigos e os colegas de trabalho. De acordo com um estudo realizado pela GSM Arena1, os principais motivos que levam pessoas a comprar telemóveis são para navegar na internet em qualquer lugar e em qualquer momento, usar redes sociais, desfrutar de jogos móveis, e para continuar a trabalhar depois de sair do escritório. Com a crescente popularidade de aplicações e jogos para dispositivos móveis como o Facebook, WhatsApp, Candy Crush e Angry Birds, existe um interesse global em fazer parte deste fenómeno social. Portanto, há uma necessidade de tornar esta tecnologia acessível a todos, tanto para aumentar lucros como responder à procura. Isto inclui tornar os telemóveis acessíveis a pessoas com vários tipos de deficiência: motora, visual, auditiva e / ou cognitiva. Nesta dissertação, vamos focar em deficiências motoras. Atualmente, as ferramentas de acessibilidade móveis mais utilizados são ferramentas ao nível de sistema, tais como a capacidade de ativar e desativar o Auto Rotate, o ajustamento da sensibilidade de atraso de toque e a disponibilidade de vários teclados, como o teclado de toque e teclado de reconhecimento de voz, por exemplo, proporcionando ao usuário mais opções de entrada de dados2. Estas ferramentas apoiam utilizadores com dificuldades motoras, todavia, continuam bastante limitados no que podem fazer com dispositivos móveis. Existe um setor em particular que tem sido demasiado complexo para endereçar: jogos móveis. De acordo com a Big Fish Games3, 59% dos norte-americanos jogaram videojogos em 2015. Esta vasta percentagem de jogadores demonstra a atual importância dos jogos na nossa sociedade. Os jogos enriquecem as nossas mentes e desenvolvem a nossa capacidade de resolução de problemas complexos, a nossa criatividade, a nossa coordenação óculo-manual e exercitam habilidades como foco, velocidade e pensamento flexível4. Eles são um dos meios mais eficazes de ensino, bem como uma fonte de estímulo mental e emocional. O principal conceito dos jogos, que é superar obstáculos para alcançar um objetivo, ensina lições importantes e faz entender o valor de trabalhar arduamente para superar desafios. Um dos aspetos mais importantes dos jogos é a interação social; permitem-nos socializar com outras pessoas, seja jogando com elas virtualmente ou no mesmo espaço físico. Permitem conhecer pessoas novas e fazer amigos, e fazem os seus jogadores sentir-se parte de uma comunidade. Estes benefícios não devem ser negadas a ninguém, o que torna a inclusão de todos de uma extrema importância. A acessibilidade de jogos móveis tem sido abordada de várias maneiras. No entanto, a maioria das soluções existentes são aplicadas diretamente no jogo, na fase de desenvolvimento. No entanto, a maioria dos desenvolvedores de jogos não levam a acessibilidade em conta, e vêem-no como um desperdício de dinheiro e recursos. Devido a isso, é difícil para pessoas com dificuldades motoras encontrar jogos que os incluam, apesar do facto de que eles constituem uma grande parte da população de jogadores. Em geral, eles jogam mais e por períodos mais longos de tempo. O investimento na criação de jogos acessíveis é pequeno em comparação com o grande aumento de lucros em que resultaria [15]. As abordagens para acessibilidade de jogos móveis são escassas, e os métodos existentes raramente são implementados. Existe ainda um grande espaço entre o que existe e o que é necessário. Este é um problema que deve ser resolvida de uma vez, devido ao facto de que milhões de pessoas estão a ser excluídos das comunidades de jogos e dos benefícios que eles proporcionam. Para resolver este problema, primeiro precisamos de ter uma visão clara dos requisitos de input dos jogos atuais e dos problemas que estes acarretam para pessoas com dificuldades motoras. Como os desenvolvedores de jogos têm liberdade para definir os seus próprios reconhecedores de gestos, existem inúmeras possibilidades de condições de jogo, o que leva à necessidade de uma análise aprofundada da questão. Para alcançar este objetivo, colecionamos dados de jogo dos 25 melhores jogos do Google Play, e analisamos os seus requisitos de input. Com esta análise, criamos um catálogo de gestos, que lista os gestos mais usados nestes jogos e parametriza os gestos de jogo, proporcionando-nos com detalhes como duração, velocidade e distância percorrida dos gestos. Caracterizamos e relacionamos os jogos de acordo com os seus gestos de jogo predominantes e com os requisitos de input, dando-nos assim uma visão geral dos jogos de hoje. No segundo estudo, analisamos a viabilidade destes gestos para pessoas de diferentes capacidades motoras. Realizamos este estudo com participantes sem dificuldades motoras, crianças, idosos e pessoas com deficiências motoras. Com isto, foi possível concluir quais os gestos que proporcionaram as maiores dificuldades, bem como recolher parâmetros de desempenho detalhados dos diferentes grupos. De seguida, comparamos os requisitos dos jogos com o desempenho de gestos de cada grupo, de modo a determinar quais os jogos jogáveis para pessoas de diferentes graus de mobilidade, e de modo a descobrir em detalhe quais os requisitos de gesto que eram demasiado altos, e porquê. Estes resultados permitiram-nos criar uma proposta para uma solução a acessibilidade impulsionado pela doação de dados por pessoas, na qual jogadores experientes doam os seus dados de jogo a uma comunidade online. Estes dados são analisados manualmente e são anotadas os gestos de jogo mais importantes. O sistema, em seguida, usa os sets de dados resultantes para adaptar o input de jogadores com dificuldades motoras, de acordo com um user model particular de cada pessoa, proporcionando assim uma adaptação de input personalizado. Assim como a adaptação de input, o sistema também proporciona adaptação de interface de jogo. Como prova de conceito, implementamos um protótipo da ferramenta de anotação de gestos, o que nos permite gravar uma sessão de jogo e anotar os gestos mais importantes da sessão, criando assim um set de dados para o jogo. Esta dissertação tem como principais contribuições: Conjunto abrangente de heurísticas da literatura, que avalia usabilidade, mobilidade, jogabilidade e interação dos jogos. Estas heurísticas foram utilizados para avaliar os jogos escolhidos para o primeiro estudo, no qual foram analisados os requisitos de input de jogos atuais. As três primeiras heurísticas foram retirados das heurísticas de jogabilidade dos jogos de Ponnada e Kannan [1]. As últimas heurísticas, que avaliam a interação do jogo, foram adicionados por nós para cobrir aspetos relacionados com gestos e input de jogos. Catálogo de Requisitos de jogo, com base nos resultados do nosso primeiro estudo. Este estudo analisou os dados de jogo dos 25 melhores jogos da loja do Google Play, jogadas por 25 participantes sem dificuldades motoras. Foram identificados os gestos mais usados em jogos atuais, e listamos os requisitos de input detalhados de cada jogo. Análise das capacidades de toque de participantes de diferentes graus de mobilidade, baseada no nosso primeiro estudo, e comparando o desempenho de gestos de jogadores sem dificuldades motoras com jogadores de vários graus de mobilidade: crianças, idosos e pessoas com deficiências motoras. Um conjunto abrangente de implicações de desenho para a criação de jogos acessíveis para jogadores com dificuldades motoras, mostrando como os desenvolvedores de jogos podem incluir mais jogadores no seu jogo. Em suma, estas implicações incluem evitar anúncios pop-up em jogos, não assumir que todos os jogadores têm as mesmas capacidades, permitir a personalização de input, oferecer flexibilidade de velocidade de jogo, tornar a área de rabisco menor, e oferecer alternativas para gestos de múltiplo toque. Uma proposta de solução de acessibilidade, que é criado com base em nossos resultados de estudos e pesquisa sobre temas relacionados. Esta solução é construída sobre a adaptação de jogos impulsionada pela doação de dados de jogo por pessoas, e explora a anotação de gestos de jogo e a adaptação de input e de interfaces de jogos. Com este trabalho, demonstramos os requisitos de input dos jogos atuais, as capacidades de input de pessoas de vários graus de mobilidade, avaliamos a jogabilidade de jogos atuais por pessoas de vários graus de mobilidade, e propusemos uma solução de acessibilidade, criando um protótipo como prova de conceito.Games enrich our minds and develop skills such as problem solving, creativity, focus and hand-eye coordination. They are one of the most effective teaching means, as well as a source of mental and emotional stimulus. One of the most important aspects of games is social interaction: they allow us to engage with each other socially, either by playing with others virtually or in the same room. They help us relate with others and feel like part of a community. These benefits should not be denied to anyone, making the inclusion of all of utmost importance. However, currently, players with less motor dexterity are not considered in the design process of mobile games, excluding them by being fast paced and requiring high touch precision and multi touch gestures. Mobile game accessibility approaches are still scarce, and the existing methods are rarely implemented into games; developers are not aware of the importance of accessibility, or do not know how to implement it. To understand the complete scope of this issue, we explore current games and their input demands, as well as the input abilities of unconventional gamers. In our first study, we create a catalogue of the most commonly used gestures and the specific demands of each game. We then use these results to perform a second study, in which we analyse gesture performance of people of varying abilities. Finally, we compare the results of both studies to determine the accessibility of current mobile games. We conclude that 48% of our game sample is not playable for motor impaired players. As a result of our research, we provide design implications and propose a human-powered, system-wide accessibility solution, which depends on crowdsourced gameplay data to adapt games to individual needs. As a proof of concept, we implement a prototype of a gameplay annotation tool

Perspectives and research on play for children with disabilities: collected papers

This book includes eight chapters reflecting various approaches towards the theme of play for children with disabilities that characterised the work of the members of the COST Action TD1309 "LUDI-Play for Children with Disabilities". Alongside these multifaceted points of view, some theoretical aspects emerged as a common background: the ICF-CY theoretical perspective, the vision of "play for the sake of play" and play as a fundamental right