Using assistive robots to promote inclusive education

Purpose: This paper describes the development and test of physical and virtual integrated augmentative manipulation and communication assistive technologies (IAMCATs) that enable children with motor and speech impairments to manipulate educational items by controlling a robot with a gripper, while communicating through a speech generating device. Method: Nine children with disabilities, nine regular and nine special education teachers participated in the study. Teachers adapted academic activities so they could also be performed by the children with disabilities using the IAMCAT. An inductive content analysis of the teachers’ interviews before and after the intervention was performed. Results: Teachers considered the IAMCAT to be a useful resource that can be integrated into the regular class dynamics respecting their curricular planning. It had a positive impact on children with disabilities and on the educational community. However, teachers pointed out the difficulties in managing the class, even with another adult present, due to the extra time required by children with disabilities to complete the activities. Conclusions: The developed assistive technologies enable children with disabilities to participate in academic activities but full inclusion would require another adult in class and strategies to deal with the additional time required by children to complete the activities. IMPLICATIONS FOR REHABILITATION - Integrated augmentative manipulation and communication assistive technologies are useful resources to promote the participation of children with motor and speech impairments in classroom activities. - Virtual tools, running on a computer screen, may be easier to use but further research is needed in order to evaluate its effectiveness when compared to physical tools. - Full participation of children with motor and speech impairments in academic activities using these technologies requires another adult in class and adequate strategies to manage the extra time the child with disabilities may require to complete the activities.

A robótica no apoio a inclusão de alunos com NEE

O estudo apresenta as perceções dos docentes do ensino regular (DER) e de educação especial (DEE) face ao uso de robôs em salas de aula por crianças com limitações na manipulação e comunicação, no âmbito do projeto Using Assistive Robots to Promote Inclusive Education (UARPIE). Foram desenvolvidos dois sistemas robóticos: um físico e outro virtual, cujos comandos foram integrados no sistema de comunicação utilizados pelas crianças participantes no estudo. Os sistemas usados permitiram às crianças a manipulação de objetos de aprendizagem e a comunicação enquanto realizavam atividades de português, matemática e estudo do meio. Cada criança participou em três sessões orientadas pelos respetivos docentes. A recolha de dados implicou, entre outros, a realização de entrevistas iniciais e finais aos docentes. Os docentes consideraram positivo o uso deste recurso, mas não se sentiam totalmente preparados para o utilizarem sem apoio externo.

2D PCA-Based localization for mobile robots in unstructured environments

In this paper a new PCA-based positioning sensor and localization system for mobile robots to operate in unstructured environments (e. g. industry, services, domestic ...) is proposed and experimentally validated. The inexpensive positioning system resorts to principal component analysis (PCA) of images acquired by a video camera installed onboard, looking upwards to the ceiling. This solution has the advantage of avoiding the need of selecting and extracting features. The principal components of the acquired images are compared with previously registered images, stored in a reduced onboard image database, and the position measured is fused with odometry data. The optimal estimates of position and slippage are provided by Kalman filters, with global stable error dynamics. The experimental validation reported in this work focuses on the results of a set of experiments carried out in a real environment, where the robot travels along a lawn-mower trajectory. A small position error estimate with bounded co-variance was always observed, for arbitrarily long experiments, and slippage was estimated accurately in real time.

Contributo do sistema integrado de comunicação e manipulação no desenvolvimento e aprendizagem de crianças com paralisia cerebral em contexto educativo/escolar

Dissertação apresentada à Escola Superior de Educação de Lisboa para obtenção do grau de mestre em Educação Especial – ramo de Problemas de Cognição e Multideficiência

Plataforma de controlo e simulação robótica

A robótica tem evoluído no sentido de criar robots e componentes cada vez mais evoluídos a preços acessíveis. Este facto permitiu que o desenvolvimento de aplicações no âmbito da robótica se tenha massificado e que a utilidade dos robots se tenha alargado a diferentes áreas de aplicação. Apesar da evolução dos robots e dos componentes para os mesmos, subsistem limitações que restringem a utilização de robots a certas aplicações, nomeadamente quando a capacidade de processamento e de memória não é suficiente para executar as aplicações. A forma para ultrapassar estas limitações tem residido essencialmente em duas abordagens: limitar as aplicações desenvolvidas à medida dos recursos disponíveis no hardware; ou estender as capacidades do robot usando recursos externos ao robot, quer por extensão do hardware do robot, quer por controlo remoto dos componentes do robot. Atendendo a esta problemática, foi desenvolvida uma plataforma que estende as capacidades dos robots segundo uma abordagem que usa o controlo remoto do robot, para capacitar as aplicações de controlo desenvolvidas de mais recursos, nomeadamente em termos de capacidade de processamento e memória. A plataforma desenvolvida disponibiliza ainda um simulador que virtualiza um campo de simulação e um robot, e simula a forma como estes interagem. O simulador é integrado na plataforma de forma semelhante aos adaptadores para robots, para que as aplicações desenvolvidas possam ser usadas quer em robots reais como no simulador.

As tecnologias na surdocegueira adquirida como forma de apoio à autonomia, comunicação escolarização e lazer

A presente investigação tem como objectivo central alargar o conhecimento sobre a situação dos sujeitos surdocegos, as limitações que a surdocegueira determina na vida dos sujeitos, as tecnologias utilizadas por indivíduos surdocegos pós-linguísticos e qual a sua influência na qualidade de vida dos mesmos, ao nível da autonomia, comunicação, escolarização e lazer. Elegemos três indivíduos surdocegos, dois do sexo masculino e um do sexo feminino, um dos quais a frequentar o ensino superior, um Licenciado em Psicologia e um inserido no meio laboral. Para atingir os objectivos deste estudo elaborámos uma entrevista semi-estruturada de forma a proceder à recolha dos seus dados pessoais, académicos e as suas considerações pessoais e exemplos de situações vividas/experienciadas. Para clarificar o conceito de surdocegueira indicámos alguns aspectos referentes à etiologia da surdocegueira para posteriormente abordar o seu impacto no desenvolvimento e aprendizagem dos sujeitos. De modo a destacar o papel das tecnologias de apoio na superação de dificuldades nos sujeitos com surdocegueira realizámos uma abordagem, em primeiro lugar, mais abrangente referindo as tecnologias educativas na sociedade e na educação na actualidade. A metodologia seguida neste trabalho de investigação em educação é de carácter descritivo e insere-se no âmbito da investigação sobre educação e qualidade de vida de indivíduos surdocegos. Procurámos, enquanto investigadores, focar-nos nos processos vividos pelos sujeitos e não apenas nos produtos observáveis; a análise dos dados foi predominantemente indutiva e contínua e considerámos que o significado que os sujeitos deram aos seus actos foi fundamental para compreender esses factos. Partindo das dificuldades mais acentuadas referidas pelos informantes identificámos quais as tecnologias e os produtos de apoio utilizados de forma a superar limitações nas áreas da escolarização, do lazer, da comunicação e da autonomia pessoal, melhorando a qualidade de vida dos sujeitos. Os resultados obtidos, impossíveis de generalizar dado o número limitado da amostra, revelam que os sujeitos surdocegos utilizam as tecnologias de forma útil e sistemática no seu quotidiano, sendo instrumentos essenciais para as suas vidas. Em comum os resultados indicam as dificuldades sentidas pelos três sujeitos em contexto escolar, laboral e nos relacionamentos interpessoais e perante esses obstáculos as tecnologias utilizadas revelam-se como facilitadoras de uma maior integração nesses contextos. Procurámos, através dos resultados obtidos, enumerar as tecnologias mais utilizadas pelos sujeitos em diferentes áreas tais como autonomia, orientação e mobilidade, aprendizagens escolares, acesso à informação escrita e comunicação, estabelecendo um paralelo entre as dificuldades sentidas e a superação das mesmas através do acesso a tecnologias adequadas. Concluímos que as tecnologias podem fazer uma diferença substancial na vida do sujeito surdocego. Pode abrir portas e permitir que superem obstáculos que inicialmente lhes pareciam intransponíveis. A utilização de tecnologias adequadas pode, de forma significativa, diminuir a sensação de isolamento experienciada pelos sujeitos surdocegos.

Domínio e uso das tecnologias de apoio à comunicação e aprendizagem a crianças e jovens com necessidades educativas especiais, pelos professores da educação especial

A Introdução das Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) nas escolas tem tendência para se constituir cada vez mais, como um elemento presente em toda a atividade educativa. Neste âmbito, têm sido desenvolvidos diversos projetos na União Europeia com reflexo em Portugal. Na educação especial, são as tecnologias de apoio que vêm facilitar o processo de inclusão de crianças com NEE, contribuído deste modo para a já denominada “Escola para todos”, consignada na Declaração de Salamanca. Os docentes da educação especial tornam-se cada vez mais, elementos imprescindíveis no acompanhamento dos alunos com NEE, pelo seu papel determinante na promoção do uso das Tecnologias de Apoio. Neste âmbito exige-se aos docentes da educação especial, não só conhecimentos nas áreas das Tecnologias de Apoio, mas também a utilização adequada das mesmas na promoção do sucesso desses alunos. Quisemos com este estudo saber se os docentes da educação especial circunscritos da Região Autónoma da Madeira dominam e utilizam as tecnologias acima referidas como os seus alunos com NEE. Apoiados no quadro teórico, prosseguiu-se com a realização de entrevistas exploratórias e questionários como instrumentos de recolha de dados. Os resultados parecem indicar que os professores da educação especial têm algum conhecimento em tecnologias de apoio à comunicação e aprendizagem e que as consideram muito importantes e eficazes, na medida em que são diversas as vantagens proporcionadas por estas aos alunos com NEE. Contudo, a sua utilização com estes alunos é ainda reduzida. Diversos fatores poderão justificar o fraco uso com os alunos com NEE, nomeadamente: a reduzida formação dos docentes neste domínio; a ausência de recursos materiais adequados e as condições ambientais escolares deficitárias.

Contributo do iPad® para o desenvolvimento de crianças com necessidades educativas especiais

Dissertação apresentada à Escola Superior de Educação de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Ciências da Educação, Especialidade Intervenção Precoce

Robótica móvel: sistema de condução autónoma

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo Automação e Electrónica Industrial

Tecnologias de apoio e multideficiência: recursos mediadores da aprendizagem e da inclusão

Dissertação apresentada à Escola Superior de Educação de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Ensino Especial – ramo de Problemas de Cognição e Multideficiência

Road lane detection for autonomous robot guidance

Computational Vision stands as the most comprehensive way of knowing the surrounding environment. Accordingly to that, this study aims to present a method to obtain from a common webcam, environment information to guide a mobile differential robot through a path similar to a roadway.

Planeamento de rota em ambiente desconhecido

Dissertação para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Automação e Electrónica Industrial

Road lane detection for autonomous robot guidance

Computational Vision stands as the most comprehensive way of knowing the surrounding environment. Accordingly to that, this study aims to present a method to obtain from a common webcam, environment information to guide a mobile differential robot through a path similar to a roadway.

Global localization with non-quantized local image features

In the field of appearance-based robot localization, the mainstream approach uses a quantized representation of local image features. An alternative strategy is the exploitation of raw feature descriptors, thus avoiding approximations due to quantization. In this work, the quantized and non-quantized representations are compared with respect to their discriminativity, in the context of the robot global localization problem. Having demonstrated the advantages of the non-quantized representation, the paper proposes mechanisms to reduce the computational burden this approach would carry, when applied in its simplest form. This reduction is achieved through a hierarchical strategy which gradually discards candidate locations and by exploring two simplifying assumptions about the training data. The potential of the non-quantized representation is exploited by resorting to the entropy-discriminativity relation. The idea behind this approach is that the non-quantized representation facilitates the assessment of the distinctiveness of features, through the entropy measure. Building on this finding, the robustness of the localization system is enhanced by modulating the importance of features according to the entropy measure. Experimental results support the effectiveness of this approach, as well as the validity of the proposed computation reduction methods.

Utilização de tecnologias de apoio à comunicação com crianças com multideficiência

Dissertação apresentada à Escola Superior de Educação de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Educação Especial – ramo de Problemas de Cognição e Multideficiência