Mouse háptico : um dispositivo que simula o toque em objetos 3D para reconhecimento por pessoas com dificiência visual

Orientador: Prof. Dr. Luciano SilvaDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa : Curitiba, 05/10/2018Resumo: Pessoas com deficiˆencia visual enfrentam diariamente priva¸c˜oes de acesso em diversas ocasi˜oes em compara¸c˜ao aos videntes. Isso ocorre na sala de aula ao n˜ao poder interagir com o gr'afico de uma fun¸c˜ao matem'atica desenhada no quadro negro, ou no museu onde n˜ao 'e poss'?vel tocar as pe¸cas em exposi¸c˜ao. Essas e outras limita¸c˜oes que prejudicam a autonomia do indiv'?duo com deficiˆencia visual podem ser reduzidas com a assistˆencia de ferramentas computacionais h'apticas. Com a motiva¸c˜ao de diminuir essa desigualdade, esta pesquisa experimental apresenta o desenvolvimento de um dispositivo que simula o toque em objetos virtuais, com o objetivo de possibilitar a essas pessoas o reconhecimento de curvas e objetos 3D. O aparelho combina o desenvolvimento de um sistema h'aptico (software) com um dispositivo semelhante a um mouse (hardware). O usu'ario verifica o formato do objeto virtual acomodando seu dedo indicador em contato com a haste do aparelho, movimentando o dispositivo sobre uma superf'?cie. O aparelho movimenta a haste para cima ou para baixo em tempo real enquanto o usu'ario move o mouse, revelando o formato do objeto. Foram desenvolvidos trˆes prot'otipos, sendo que cada um foi testado por diferentes grupos de usu'arios e modificados conforme os resultados obtidos, a fim de otimizar o sistema e o dispositivo. Foi realizado um experimento com prot'otipo final com a participa¸c˜ao de alunos e professores do Instituto Paranaense de Cegos, os quais todos possuem alguma deficiˆencia visual e em diferentes graus. Houve oito participantes, os quais tiveram o objetivo de reconhecer os objetos do ambiente virtual. Estes objetos foram impressos em 3D e apresentados previamente aos participantes. Foram utilizados objetos geom'etricos e fun¸c˜oes matem'aticas: semiesfera, cubo, cone, e toroide; reta, exponencial, logar'?tmica, e senoide. Sobre a usabilidade do dispositivo, os volunt'arios relataram que utilizariam o dispositivo no cotidiano, enquanto o resultado obtido sobre o reconhecimento dos objetos foi de 75% de acur'acia. Com base nos dados coletados, s˜ao discutidas abordagens para otimizar o dispositivo e o sistema em trabalhos futuros. Palavras chave: Tecnologia h'aptica; Tecnologia assistiva; Deficiˆencia visual.Abstract: Visually impaired people face daily privations of access on several occasions compared to the visionaries. This occurs in the classroom by not being able to interact with the graph of a mathematical function drawn on the blackboard, or in the museum where it is not possible to touch the pieces on display. These and other limitations that impair the autonomy of the visually impaired individual can be reduced with the assistance of haptic computational tools. With the motivation to reduce this inequality, this experimental research presents the development of a device that simulates the touching of virtual objects, with the purpose of enabling these people to recognize curves and 3D objects. The device combines the development of a haptic system (software) with a device similar to a mouse (hardware). The user checks the shape of the virtual object by placing its index finger in contact with the rod of the device by moving the device on a support surface. The device moves the surface up or down in real time while the user moves the mouse, revealing the shape of the object. Three prototypes were developed, each one being tested by different groups of users and modified according to the results obtained, in order to optimize the system and the device. A final prototype experiment was carried out with the participation of students and teachers from the Instituto Paranaense de Cegos, all of whom have some visual impairment and with varying degrees. There were eight participants, who had the objective of recognizing the objects of the virtual environment. These objects were printed in 3D and previously presented to the participants. Geometric objects and mathematical functions were used: semi sphere, cube, cone, and toroid; straight line, exponential, logarithmic, and sine wave. Regarding the usability of the device, the volunteers reported that they would use the device in daily life, while the result obtained on object recognition was 75% accuracy. Based on the data collected, we discuss approaches to optimize the device and the system in future work. Keywords: Haptic technology; Assistive technology; Visual impairment