Implementação de uma Interface Homem-máquina baseada em Eletroculografia

A constante evolução da tecnologia permitiu ao ser humano a utilização de dispositivos electrónicos nas suas rotinas diárias. Estas podem ser afetadas quando os utilizadores sofrem de deficiências ou doenças que afetam as suas capacidades motoras. Com o intuito de minimizar este obstáculo surgiram as Interfaces Homem-Computador (HCI). É neste panorama que os sistemas HCI baseados em Eletroculografia (EOG) assumem um papel preponderante na melhoria da qualidade de vida destes indivíduos. A Eletroculografia é o resultado da aquisição do movimento ocular, que pode ser adquirido através de diversos métodos. Os métodos mais convencionais utilizam elétrodos de superfície para aquisição dos sinais elétricos, ou então, utilizam sistemas de gravação de vídeo, que gravam o movimento ocular. O objetivo desta tese é desenvolver um sistema HCI baseado em Eletroculografia, que adquire o sinal elétrico do movimento ocular através de elétrodos de superfície. Para tal desenvolveu-se um circuito eletrónico para a aquisição do sinal de EOG, bem como um algoritmo em Python para análise do mesmo. O circuito foi desenvolvido recorrendo a seis módulos diferentes, cada um deles com uma função específica. Para cada módulo foi necessário desenhar e implementar placas de circuito impresso, que quando conectadas entre si permitem filtrar, amplificar e digitalizar os sinais elétricos, adquiridos através de elétrodos de superfície, originados pelo movimento ocular. O algoritmo criado em Python permite analisar os dados provenientes do circuito e converte-os para coordenadas. Através destas foi possível determinar o sentido e a amplitude do movimento ocular.

O efeito “dominó” na Interacção Homem-Computador

A colaboração multidisciplinar é essencial para uma interacção homem-computador (IHC) efectiva. Historicamente a ciência dos computadores, a psicologia e as ciências sociais actuavam como disciplinas independentes, mas com o aumento da frequência na utilização das tecnologias da informação e comunicação em vários aspectos do dia-a-dia, a funcionalidade e acessibilidade assumiram uma importância cada vez maior. Neste artigo é apresentada uma reflexão sobre a multidisciplinaridade e transversalidade da IHC em termos tecnológicos e tendências futuras.

A interacção homem-computador : práticas informatizadas de investigadores em Ciências Sociais e Humanas

Tese de Doutoramento em Ciências da Comunicação

DESENVOLVIMENTO, AUTOMAÇÃO E DESEMPENHO DE UM CONSOLIDÔMETRO COM INTERFACE HOMEM-MÁQUINA

O ensaio de consolidação preconiza a utilização de um consolidômetro. Esse equipamento, até então, não era produzido e comercializado no Brasil. Os modelos não automatizados disponíveis para importação, apesar da proposta de baixo custo, ainda são rústicos e necessitam de contínua calibração dos níveis de pressão durante a realização do ensaio. A exclusividade e intervenção de um técnico durante todo o ensaio, associada à precária coleta de dados nesses modelos, ainda são os principais fatores que têm inviabilizado a consolidação desse ensaio na ciência do solo brasileira. Como alternativa a esses problemas, este trabalho teve por objetivos desenvolver e automatizar um consolidômetro a partir de um Controlador Lógico Programável (CLP) com interface homem-máquina (IHM). O equipamento é constituído de um gabinete de metal que aloja conjuntos de dispositivos pneumáticos, eletrônico-digital e atuadores de força e posição. O funcionamento de cada dispositivo de forma isolado ou conjugado é gerenciado por meio de um software em linguagem de programação ladder, que, a partir de um CLP com IHM incorporada, possibilita armazenar instruções e implementar funções. A interface entre o PC e o consolidômetro é feita pelo software CA-Linker, v 1.0, projetado especificamente para o equipamento. O uso do CLP com IHM incorporada permitiu o desenvolvimento e a automação do consolidômetro. O desempenho e a eficiência do conjunto de dispositivos (pneumáticos, eletrônico-digital e atuadores de força e pressão) foram comprovados pelos excelentes resultados dos valores de deformação e pressão obtidos em função do tempo e, principalmente, do comportamento da curva de compressão, gerada pelos ensaios de compressão.

Um sistema inteligente de classificação de sinais de EEG para Interface Cérebro-Computador

The Brain-Computer Interfaces (BCI) have as main purpose to establish a communication path with the central nervous system (CNS) independently from the standard pathway (nervous, muscles), aiming to control a device. The main objective of the current research is to develop an off-line BCI that separates the different EEG patterns resulting from strictly mental tasks performed by an experimental subject, comparing the effectiveness of different signal-preprocessing approaches. We also tested different classification approaches: all versus all, one versus one and a hierarchic classification approach. No preprocessing techniques were found able to improve the system performance. Furthermore, the hierarchic approach proved to be capable to produce results above the expected by literature

Mindware semiótico-comunicativo: campos conceituais no ensino de física para deficientes visuais utilizando uma interface cérebro-computador

Pós-graduação em Educação para a Ciência - FC

Estudo da interação Homem-computador (HCI): tablets com conteúdos educativos num contexto de sala de aula

Esta investigação teve como objetivo estudar a experiência de utilização de tablets com conteúdos educativos por estudantes do 3º ano do Ensino Primário, em contexto de sala de aula, além de identificar fatores positivos e negativos relacionados com a interação com os tablets. Pretendemos também perceber se é possível utilizar o tablet como principal ferramenta de suporte ao ensino. O estudo decorreu durante a implementação de um projeto-piloto, para o qual foi instalado um sistema tecnológico adaptado ao ensino. Foi utilizada uma amostra de 19 estudantes, com idades compreendidas entre os 8 e 9 anos. As metodologias de estudo usadas, nomeadamente observações, entrevistas e entrevistas contextuais, permitiram a recolha de dados qualitativos e quantitativos. Ficou demonstrado que utilizadores com um nível de literacia digital reduzido conseguem ter experiências satisfatórias e que a capacidade de adaptação e aprendizagem respondem às necessidades. Pela análise aos dados obtidos, pudemos concluir que os tablets podem substituir os livros e cadernos em papel, desde que integrados num sistema tecnológico adaptado, e se tiverem especificações técnicas, periféricos e aplicações semelhantes ao material disponível no projeto-piloto estudado. Ainda assim, identificámos algumas limitações importantes e sugerimos algumas soluções. As conclusões devem ser consideradas para a avaliação, desenho e implementação de novas interfaces de utilizador, baseadas em eventos de toque e destinadas à utilização num contexto similar ao descrito no estudo. As características específicas do contexto onde decorreu este estudo deixam algumas questões em aberto, que devem ser estudadadas em trabalhos futuros.

Desafios da computação móvel e usabilidade em sala de aula

Este resumo relata a experiência em sala de aula na Universidade do Minho - Braga - Portugal, na disciplina de Sistemas Móveis e Ubíquos no Mestrado em Engenharia de Sistemas. realizou-se a avaliação heurística da usabilidade de Nielsen nas aplicações desenvolvidas para dispositivos móveis por grupos. A metodologia embasou-se na aplicação de 3 projetos de 7 alunos, bem como aos 9 usuários externos a sala de aula; fundou-se ainda na avaliação direta por uma especialista. Validou-se com questionário de perguntas fechadas no intuito de confirmar os dados coletados. Ao final descreveu-se o grau de usabilidade das aplicações sugestões.

Componentes de percepção para o ambiente PROSOFT cooperativo

A Engenharia de Software tornou-se uma das principais áreas de concentração do mundo da Ciência da Computação, pois ela abrange métodos para construir sistemas, ferramentas que fornecem apoio a construção e os procedimentos a seguir para que os métodos estejam de acordo com as ferramentas usadas [PRE 95]. No desenvolvimento de sistemas cada vez mais complexos vê-se a necessidade da utilização de equipes de pessoas no projeto e implementação. Essas pessoas podem estar geograficamente dispersas e portanto possuem a necessidade de troca de informações para que os sistemas desenvolvidos sejam adequados com o objetivo inicial e de qualidade. Assim, os sistemas cooperativos, chamados de groupware, tornaram-se uma importante ferramenta utilizada por esse grupo de profissionais para que as tarefas desenvolvidas em grupo se tornem interativas e eficientes. A interação entre as pessoas que estão trabalhando cooperativamente deve ser a mais produtiva possível, sendo semelhante ao trabalho em grupo em um único local. Assim, a percepção das atividades que estão sendo realizadas devem estar disponíveis para cada profissional, através da Interface Homem-Computador do sistema groupware que estão utilizando. Este trabalho apresenta uma “biblioteca” de Componentes de Percepção que fornecem as informações necessárias para que as pessoas que estão participando da tarefa cooperativa tenham a percepção das atividades que estão sendo realizadas, como também quem e como as estão fazendo. Esses componentes são uma extensão do Ambiente PROSOFT Cooperativo, fornecendo assim uma especificação formal de forma a garantir completeza, corretude e ausência de ambigüidades que são muito difíceis de se conseguir com uma descrição informal.

A Avaliação da usabilidade de um sistema médico inteligente: BCCT.core

A avaliação estética da mama é um requisito em diversas aplicações médicas, nomeadamente no tratamento conservador do cancro da mama. Para ultrapassar as limitações de reprodutibilidade e praticabilidade dos métodos subjectivos correntes, foi recentemente desenvolvido um sistema inovador, assistido por computador para uso médico, denominado BCCT.core (Breast Cancer Conservative Treatment.cosmetic results), que prevê, automaticamente, o resultado estético do tratamento conservador do cancro da mama após intervenção [1]. Um dos grandes desafios no desenvolvimento de qualquer sistema computacional é desenhar interfaces de utilizador eficazes — fáceis de aprender, efectivas e que conduzam a uma experiência agradável. Neste trabalho, analisamos alguns dos aspectos mais importantes do desenho da interface do BCCT.core, relacionados com o estudo da interacção com o utilizador, em relação à funcionalidade e usabilidade, através de um questionário dirigido a utilizadores reais dentro do domínio da aplicação. O desempenho do sistema pôde assim ser avaliado por critérios claros, apoiado numa base sólida que permitiu avaliar a percepção humana relativamente à interface, conduzindo ao desenvolvimento de um sistema que apoia efectivamente os utilizadores na realização de tarefas. De uma forma geral pode concluir-se que a utilização de técnicas de interacção homem-computador na avaliação da funcionalidade e usabilidade do BCCT.core foram essenciais no sentido de o tornar mais usável, eficiente e com elevado grau de satisfação, neste caso particular, para o utilizador médico.

Estudo preliminar para a avaliação da acessibilidade de um sítio Web

O avanço e difusão da tecnologia, em particular da Internet, obrigaram à disponibilização de informação com qualidade e facilmente acessível. Tais exigências vêm confirmar a relevância do papel da interface como elemento principal na interacção do utilizador com os sistemas de informação. É, por isso, fundamental que a interface seja fácil de usar e que vá ao encontro das expectativas e necessidades de todos os utilizadores. O desenvolvimento de interfaces que satisfaçam utilizadores com necessidades distintas, independentemente das suas capacidades motoras e perceptivas, culturais e sociais não é uma tarefa que possa se considerada simples [1]. De acordo com vários especialistas em Interacção Homem-Computador, [1], [2] e [3] as interfaces devem ser construídas respeitando os princípios de desenho centrado no utilizador, visando um elevado grau de usabilidade e em conformidade com directrizes de acessibilidade básicas. Este trabalho apresenta uma metodologia para avaliação da acessibilidade de um sítio Web, baseado num documento disponibilizado pela Web Accessibility Initiative, WAI, [4], a ser aplicada à secretaria on-line de uma escola do ensino superior.

Um site, um conteúdo e incontáveis dispositivos: as estratégias de design utilizadas para ambientes multiplataformas

Dissertação apresentada à Escola Superior de Comunicação Social como parte dos requisitos para obtenção de grau de mestre em Audiovisual e Multimédia.

Hand gesture recognition system based in computer vision and machine learning : applications on human-machine interaction

Sendo uma forma natural de interação homem-máquina, o reconhecimento de gestos implica uma forte componente de investigação em áreas como a visão por computador e a aprendizagem computacional. O reconhecimento gestual é uma área com aplicações muito diversas, fornecendo aos utilizadores uma forma mais natural e mais simples de comunicar com sistemas baseados em computador, sem a necessidade de utilização de dispositivos extras. Assim, o objectivo principal da investigação na área de reconhecimento de gestos aplicada à interacção homemmáquina é o da criação de sistemas, que possam identificar gestos específicos e usálos para transmitir informações ou para controlar dispositivos. Para isso as interfaces baseados em visão para o reconhecimento de gestos, necessitam de detectar a mão de forma rápida e robusta e de serem capazes de efetuar o reconhecimento de gestos em tempo real. Hoje em dia, os sistemas de reconhecimento de gestos baseados em visão são capazes de trabalhar com soluções específicas, construídos para resolver um determinado problema e configurados para trabalhar de uma forma particular. Este projeto de investigação estudou e implementou soluções, suficientemente genéricas, com o recurso a algoritmos de aprendizagem computacional, permitindo a sua aplicação num conjunto alargado de sistemas de interface homem-máquina, para reconhecimento de gestos em tempo real. A solução proposta, Gesture Learning Module Architecture (GeLMA), permite de forma simples definir um conjunto de comandos que pode ser baseado em gestos estáticos e dinâmicos e que pode ser facilmente integrado e configurado para ser utilizado numa série de aplicações. É um sistema de baixo custo e fácil de treinar e usar, e uma vez que é construído unicamente com bibliotecas de código. As experiências realizadas permitiram mostrar que o sistema atingiu uma precisão de 99,2% em termos de reconhecimento de gestos estáticos e uma precisão média de 93,7% em termos de reconhecimento de gestos dinâmicos. Para validar a solução proposta, foram implementados dois sistemas completos. O primeiro é um sistema em tempo real capaz de ajudar um árbitro a arbitrar um jogo de futebol robótico. A solução proposta combina um sistema de reconhecimento de gestos baseada em visão com a definição de uma linguagem formal, o CommLang Referee, à qual demos a designação de Referee Command Language Interface System (ReCLIS). O sistema identifica os comandos baseados num conjunto de gestos estáticos e dinâmicos executados pelo árbitro, sendo este posteriormente enviado para um interface de computador que transmite a respectiva informação para os robôs. O segundo é um sistema em tempo real capaz de interpretar um subconjunto da Linguagem Gestual Portuguesa. As experiências demonstraram que o sistema foi capaz de reconhecer as vogais em tempo real de forma fiável. Embora a solução implementada apenas tenha sido treinada para reconhecer as cinco vogais, o sistema é facilmente extensível para reconhecer o resto do alfabeto. As experiências também permitiram mostrar que a base dos sistemas de interação baseados em visão pode ser a mesma para todas as aplicações e, deste modo facilitar a sua implementação. A solução proposta tem ainda a vantagem de ser suficientemente genérica e uma base sólida para o desenvolvimento de sistemas baseados em reconhecimento gestual que podem ser facilmente integrados com qualquer aplicação de interface homem-máquina. A linguagem formal de definição da interface pode ser redefinida e o sistema pode ser facilmente configurado e treinado com um conjunto de gestos diferentes de forma a serem integrados na solução final.