Viabilizando o Desenvolvimento de Aplicações de Acessibilidade com o Uso de Realidade Aumentada

Ewerton Daniel de Lima, Fabiano Utiyama, Daniela Eloise FlôrUniversidade Paranaense

ewertondanieldelima@gmail.com, {fabianoutiyama, danielaflor}@unipar.br

Resumo

No presente trabalho são apresentados métodos para o uso da Realidade Aumentada como uma interface alternativa em aplicações de acessibilidade, sendo estas com baixo custo e alta flexibilidade, favorecendo um aumento da parcela de pessoas com necessidades especiais que têm acesso aos recursos tecnológicos.

1. Introdução

Atualmente os recursos tecnológicos têm sido largamente aplicados no aumento das condições deacessibilidade dos portadores de necessidades especiais, na medida em que vários esforços vêm sendo empreendidos para prover mecanismos que ofereçammeios de desfrutar dos mesmos recursos que as demais pessoas. Sendo assim, ferramentas são desenvolvidas com este propósito, dentre as quais se destacam: dispositivos de interface adaptados para pessoas com dificuldades de coordenação motora, leitores de páginas web para deficientes visuais, softwares de reconhecimento de voz, dispositivos de tecnologia assistiva, entre outros.

Atualmente, no Brasil, pessoas com necessidades especiais podem receber apoio especializado eminstituições filantrópicas como, por exemplo, a APAE (Associação de Pais e Amigos dos Excepcionais). Essa associação tem atuação significativa, pois disponibiliza profissionais capacitados em áreas como fisioterapia, psicologia, fonoaudiologia e educação. No entanto, é comum encontrarem obstáculos na aquisição e emprego de dispositivos tecnológicos durante o aprendizado, isso acontece devido às limitações de uso de equipamentos tradicionais como computadores e periféricos, custos proibitivos de ferramentas alternativas e carência de produtos gratuitos que favoreçam a inclusão social dos portadores de necessidades especiais.

O objetivo deste trabalho é apresentar um software que, através da realidade aumentada, propiciefacilidades de uso do computador durante o processo de ensino-aprendizagem de pessoas acometidas de paralisia cerebral, mobilidade reduzida, deficiência visual ou auditiva.

Os módulos que compõem o software são denominados AREA e ARC. O AREA foi idealizado para explorar múltiplos sentidos durante um processo de ensino-aprendizagem, tornando tal processo atrativo e prazeroso, permitindo inclusive a criação de metodologia de aprendizado diferenciada. O ARC funciona como dispositivo de comunicação e sinalizador de necessidades.

A Realidade Aumentada foi fundamental na flexibilização da interface da aplicação, sendo responsável pelas facilidades que motivarão a interação do usuário com a máquina.

2. Realidade Aumentada

A Realidade Aumentada é uma valiosa proposta dacomputação que permite que objetos virtuais sejam inseridos em um ambiente predominantemente real. Apesar da semelhança com a Realidade Virtual, a Realidade Aumentada faz parte de uma área maior, denominada Realidade Misturada que se ramifica emVirtualidade Aumentada e Realidade Aumentada [1]. A Realidade Misturada mescla o ambiente real e o virtual propiciando experiências ricas e diversificadas aplicadas em várias áreas do conhecimento como na Educação [3], Automação [4], Redes de Computadores [5], Treinamentos [6], entre outros. Os trabalhos desenvolvidos com Realidade Aumentada são subsidiados por várias bibliotecas, dentre elas destacam-se o ARToolKit, o ARTag, o Dart e o OSGART.

Nesta pesquisa a biblioteca ARToolKit foi considerada viável para os objetivos propostos e em seguida aplicada para a concretização desses objetivos.

3. AREA e ARC

O AREA faz uso da criação de uma “placa de comandos” composta por três marcadores adaptados às várias necessidades especiais, construída exclusivamente para o uso com o software proposto. Um modelo da “placa de comandos” é mostrado na figura 1.

Figura 1. Marcadores utilizados para interação do usuário com a máquina, através de toques sobre os mesmos.

Por meio de toques sobre essa placa o usuário consegue dar comandos ao AREA. No marcador central é exibido um objeto virtual e nos laterais são exibidas setas que carregam novos objetos sobre o marcador central, passando para o próximo objeto ou voltando para o objeto anterior, de acordo com o marcador tocado.

Além da visualização dos objetos em 3D, o AREA reproduz informações sonoras sobre o objeto em análise, através de arquivos com extensão “.wav”. Outro recurso importante é a exibição de um artigo informativo que, através de um leitor de HTML exclusivo, permite informações adicionais. O marcador central serve como um repetidor para o áudio do objeto. Dessa forma, quando tocado ele reproduz novamente o arquivo de áudio correspondente.

Com o intuito de permitir a inserção de vários objetos organizadamente, a aplicação permite o agrupamento de elementos como, por exemplo, asletras do alfabeto, números, formas geométricas, eletrodomésticos, carros e quaisquer outros opções necessárias durante o processo de ensino-aprendizado.

Para facilitar o uso do protótipo por deficientes visuais, logo abaixo dos marcadores da “placa de comandos”, foram impressos em Braille os comandos “Para Frente”, “Para Trás” e “Ouvir Novamente”. Essa adaptação é apresentada na figura 2.

Figura 2. Impressões em Braille sobre a placa de comandos.

A inicialização do AREA inclui o carregamento do leitor de HTML, que através de uma tela de boas vindas, dá orientações quanto ao uso do aplicativo. Neste módulo é necessária a inserção de duas informações de inicialização: o grupo de objetos desejado e a quantidade de objetos presente no mesmo. Depois de inseridas essas informações, através do auxílio de uma pessoa não portadora de necessidades especiais, o portador de necessidades educacionais especiais pode utilizar a aplicação interagindo apenas com os marcadores da “placa de comandos”, dispensando a partir de então qualquer auxílio extra. A figura 3 mostra a interface do software quando este é inicializado.

Figura 3. Interface do software adaptado às necessidades educacionais especiais.

A utilização do software exige movimentos menos precisos do usuário, além de oferecer informações emdiferentes formatos que podem ser absorvidas por mais de um sentido como a visão e a audição.

Tal característica permite que deficientes visuais possam ouvir os sons referentes aos objetos. Já os

deficientes auditivos podem obter informações através da visualização do objeto 3D e da leitura do artigo HTML. Pessoas com dificuldade de coordenação motora que não conseguem utilizar os dispositivos de entrada/saída convencionais (teclado e mouse) podem manipular o aplicativo através de toques na “placa de comandos”.

Para a construção do protótipo, utilizou-se um computador portátil Acer Aspire, com processador Intel Dual Core 1.73, 2GB de memória, placa gráfica de 358MB, webcam e plataforma operacional Microsoft Windows XP. Além destes, foi confeccionada a “placa de comandos” com osmarcadores de Realidade Aumentada e uma estrutura de madeira que fixa a webcam na placa de comandos. O protótipo já montado é mostrado na figura 4.

Figura 4. Protótipo já montado e pronto para uso.

Utilizou-se a biblioteca do ARToolkit e a técnica de alteração dinâmica de objetos virtuais em ambientes de Realidade Aumentada, citada por Santin [7], para que, no momento do toque do usuário sobre os marcadores laterais, o objeto solicitado (anterior ou próximo) fosse carregado sobre o marcador central em tempo de execução. Para a execução do arquivo de áudio correspondente ao objeto foi utilizado o módulo de som, citado por Santin [7]. Para a exibição dos artigos em HTML, foi criado um pequeno aplicativo leitor de HTML que mantém comunicação com o ARToolKit. Por fim, foram feitos todos os ajustes necessários, incluindo algumas modificações no código fonte do ARToolkit, para a comunicação entre essas diversas partes. Foi criada ainda uma estrutura de pastas dentro do diretório do ARToolkit para serem armazenados os arquivos VRML, WAV e HTML dentro da proposta de criação dos grupos de objetos.

O ARC segue o mesmo padrão do AREA, porém é voltado para a comunicação de usuários acometidos de

paralisia cerebral. A limitação da fala é uma grande barreira para comunicação dessas pessoas com as com as pessoas que as apóiam. Diante desse fato, o ARC foi construído com o intuito de facilitar tal comunicação.

O ARC também utiliza a “placa de comandos”, semelhante a da figura 1, porém no marcador central a função muda de “ouvir novamente” para “enviar sinal”.

As necessidades básicas do portador de necessidades especiais, cadastradas anteriormente, são exibidas uma a uma, através das setas “para frente” e “para trás”. Assim como no AREA, um leitor de HTML funciona integrado ao ARC para que mostre a necessidade requerida em forma de texto e, se preciso detalhadamente.

Ao perceber que a necessidade apresentada em tela é a que deseja, o usuário toca em “enviar sinal”, e a partir deste momento um som correspondente àquela necessidade é reproduzido. Dessa forma, a pessoa que o auxilia em seu dia-a-dia recebe um sinal sonoro que irá facilitar e viabilizar o pronto atendimento.

O ARC também permite a criação de grupos de necessidades especiais com o intuito de tornar o aplicativo personalizável.

Para construção do ARC utilizou-se os mesmos dispositivos e estruturas do AREA, com o objetivo de favorecer o reaproveitamento. A estrutura do software também foi a mesma, com simples alterações no código fonte do ARToolKit. Também foi criado um aplicativo para o cadastro das necessidades especiais de forma simples e rápida, facilitando a sua personalização.

4. Conclusão e trabalhos futuros

Através de testes feitos nos módulos construídos, foi possível observar que o primeiro deles pode ser uma alternativa vantajosa como mecanismo de aprendizado e também pode apresentar-se como boa contribuição à inclusão digital e à acessibilidade. Já o ARC sugere uma forma de comunicação diferenciada entre portadores e não-portadores de necessidades especiais de forma facilitada e atrativa.

O grande diferencial dos protótipos construídos em comparação com outros dispositivos quaisquer de acessibilidade baseia-se no fato de dispensar a construção de hardware específico, favorecendo o baixo custo na construção de ferramentas de suporte semelhantes às desenvolvidas no presente trabalho. Observa-se que a estrutura proposta no trabalho pode ser reaproveitada tendo como custo financeiro somente a alteração dos marcadores a partir de valoresextremamente baixos. As demais mudanças dependem apenas da parte de software e não exige a compra de hardware específico a cada aplicação.

Quanto à avaliação da interface de Realidade Aumentada, é notória as facilidades de personalizaçãopara as aplicações desenvolvidas, viabilizando oreaproveitamento de toda a estrutura já implementada, tanto na parte de software como também de suporte de apoio.

Indubitavelmente, há várias melhoras que ainda podem ser somadas aos protótipos desenvolvidos e pretende-se implementá-las em um futuro próximo.

Inicialmente, é necessária a realização de testes com várias pessoas com as necessidades especiais mencionadas, verificando os fatores ergonômicos e identificando as alterações necessárias para a garantia da usabilidade.

Outro ponto para esforços futuros é o atendimento para as demais plataformas operacionais, evitando restrição de uso por alguns usuários.

Nota-se também a dificuldade existente na inicialização do software por pessoas com necessidades especiais e tem-se como outro objetivo procurar meios para que o usuário possa inicializar o software de forma independente. Um opção considerada até então é a implementação de controle por comandos de voz. Porém, algumas pessoas que utilizarão o protótipo poderão não ter capacidade de fala, portanto ainda há vários desafios que serão estudados na busca de alternativas para os problemas encontrados.

Além das melhorias citadas, pretende-se construir uma plataforma com a mesma estrutura das aplicações já desenvolvidas para que pessoas com iguais necessidades possam utilizar jogos populares como: xadrez, dama, jogo da velha, e outros. As perspectivas

futuras incluem o entretenimento em rede na própria plataforma.

5. Referências

1. Azuma, R. T. (1997) "A Survey of Augmented Reality", Presence: Teleoperators and Virtual Environments, v.6, n.4, p. 355-385. 2. Kirner, C. ; TORI, R. (2004) "Introdução à Realidade Virtual, Realidade Misturada e Hiper-realidade", In: Claudio Kirner; Romero Tori. (Ed.). Realidade Virtual: Conceitos, Tecnologia e Tendências. 1ed. São Paulo, v. 1, p. 3-20. 3. Zorzal, E. R. ; Kirner, Claudio . Jogos Educacionais em Ambiente de Realidade Aumentada. In: WRA2005 - II WORKSHOP SOBRE REALIDADE AUMENTADA, 2005, Piracicaba-SP. II Workshop sobre Realidade Aumentada, 2005. v. 2005. p. 52-55. 4. Buccioli, Arthur Augusto Bastos ; Zorzal, E. R. ; Kirner, Claudio . Usando Realidade Virtual e Aumentada na Visualização da Simulação de Sistemas de Automação Industrial . In: SVR2006 - VIII Symposium on Virtual Reality, 2006, Belém-PA, 2006. 5. Zorzal, E. R. ; Cardoso, Alexandre ; Kirner, Claudio ; Lamounier Júnior, Edgard . O Uso da Realidade Virtual e Aumentada na Interação e Visualização de Informações em Redes de Computadores. In: III Simpósio Brasileiro de Sistemas de Informação, 2006, Curitiba, 2006. 6. Utiyama, F. ; Kirner, Cláudio . Rastreamento e Visualização de Trajetórias para Treinamento com Realidade Aumentada. VII Symposium on Virtual Reality, 2004. 7. Santin, R.; Kirner, C. 2004. Ações Interativas em Ambientes de Realidade Aumentada com ARToolKit. In: Workshop de Realidade Aumentada –WRA2004, I, Piracicaba: Universidade Metodista de Piracicaba, 2004. Anais. Piracicaba, 2004. p. 26-30. 2004.