Arcabouço para construção de jogos ubíquos com foco em reabilitação

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2016.

A computação ubíqua busca empregar a grande diversidade de dispositivos computacionais disponíveis no dia a dia para facilitar tarefas ou processos. Jogos ubíquos, por sua vez, aplicam os princípios da computação ubíqua para criar novos tipos de mecânica e modelos de interação, com a inserção de elementos do mundo real interagindo e confundindo- se com o mundo virtual. A terapia de reabilitação pode beneficiar-se desse modelo, pois frequentemente envolve um processo longo e contínuo, no qual a motivação do paciente é considerada fator crucial. Sistemas ubíquos em geral envolvem a adaptabilidade ao ambiente, com resposta constante à dinamicidade das características deste ambiente e das pessoas, dispositivos e aplicações. Jogos ubíquos voltados à reabilitação, no entanto, devem ainda lidar com a adaptabilidade ao paciente, ou seja, precisam levar em consideração os aspectos de saúde e as necessidades individuais de cada pessoa, no que diz respeito à natureza da lesão e às diferentes capacidades e amplitudes de movimentação. Focando-se nestes problemas, este trabalho propôs uma nova solução que estende uma infraestrutura de computação ubíqua existente para trazer um novo conjunto de ferramentas para lidar com os desafios específicos da reabilitação. A proposta inclui nova forma de organização do smartspace, um conjunto de interfaces e mecanismos de conversão de entradas, bem como ferramentas auxiliares e suporte a dispositivos de captura de movimento. A validação da solução foi realizada por meio de um protótipo do mecanismo de entrada de um jogo conceito, em que o paciente deve realizar movimentos fisioterápicos com sucesso para controlar um personagem virtual, que dá golpes mais ou menos intensos, de acordo com a taxa de acerto na execução de cada movimento. Foram realizadas medidas do processo de detecção desses movimentos pelo sistema, sendo analisado o funcionamento da infraestrutura implementada como um todo, inclusive com diferentes dispositivos de entrada, obtendo-se um comportamento de acordo com o esperado. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Ubiquitous computing takes advantage of the great diversity of computing devices available on daily environments to ease the execution of tasks or processes. Ubigames, as the name suggests, employ ubiquitous computing’s principles on the design of new kinds of mechanics and interaction models, bringing elements from the real world to interact and blend with the virtual world. Rehabilitation therapy may benefit from this paradigm, since it often requires a long and continuous process in which patient motivation is a crucial factor. Ubiquitous systems, in general, deal with environment adaptability, i.e., the continuous response to the dynamic characteristics of the environment, as well as of the people, devices and applications. Ubigames targeting rehabilitation, for that matter, must also incorporate patient adaptability, which means taking into consideration aspects related to specific health conditions and to individual necessities of each person, with regards to nature of lesion and different capabilities and range of movement. Focusing on these challenges, this research proposed a new solution that extends an existing ubiquitous computing infrastructure and brings a new set of tools to face the specific problems of rehabilitation. The proposal includes a new way of organizing the smartspace, a new set of interfaces and input conversion mechanisms as well as additional tools and support for movement capture devices. The solution was validated via a prototype of the input mechanism of a conceptual game, in which patients must successfully execute physiotherapy exercises in order to control a virtual character, who performs blows with higher or lower strength, according to the success rate of each movement. Measurements were taken of these movements’ detection process, with the solution as whole being analysed for its behavior, including with different input devices, and it worked as expected.