Orientadores: Roberto Lacerda de Orio, Leandro Tiago Manera

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação

Resumo: Milhões de pessoas e suas respectivas famílias sofrem com a deficiência visual em todo o mundo, sendo este número muito mais expressivo nos países menos desenvolvidos ou em desenvolvimento. As dificuldades inerentes às deficiências sensoriais, sobretudo à visual, causam grande impacto na...

Resumo: Milhões de pessoas e suas respectivas famílias sofrem com a deficiência visual em todo o mundo, sendo este número muito mais expressivo nos países menos desenvolvidos ou em desenvolvimento. As dificuldades inerentes às deficiências sensoriais, sobretudo à visual, causam grande impacto na vida destas pessoas em relação ao cotidiano, sua capacidade produtiva ou mesmo em realizações de tarefas que nos pareçam mais simples. Apesar da alfabetização em braille ser um processo complexo e de sabidamente haver muitas tecnologias de leituras passivas via áudio disponíveis e amplamente utilizadas, a leitura e escrita ativa em braille são fundamentais para o desenvolvimento cognitivo e maior autonomia do deficiente visual. Um dispositivo braille eletrônico pode ser tão eficiente quanto o método convencional que utiliza papéis, reglete e pulção para o processo de alfabetização. As tecnologias móveis possuem recursos de acessibilidade passivas nativas, facilitando a sua utilização, além de serem economicamente mais acessíveis nos dias atuais, tornando-os convenientes para os deficientes visuais, tanto quanto para qualquer pessoa. Evidentemente, a motivação desempenha um papel importante em atividades pedagógicas em geral, sobretudo por conta das limitações sensoriais pertinentes aos educandos com deficiência visual grave. Isto exige grande esforço para obtenção de sucesso dos mesmos no desenvolvimento das habilidades que possam gerar a fluência de leitura e escrita em braille necessária para causar avanços significativos em sua autonomia. Nesta tese é proposto um sistema de alfabetização, leitura e escrita em braille denominado SABr.LE, que utiliza as tecnologias dos dispositivos móveis junto a um conjunto de três celas braille e comunicação bluetooth. O sistema como um todo é inovador frente a um cenário de dispositivos eletrônicos braille comerciais extremamente caros e não especializados ou soluções incompletas, preenchendo uma lacuna que é importante cobrir para propiciar facilidades em um processo complexo de alfabetização. Uma nova cela braille foi desenvolvida, sendo a mesma eletromecânica com os movimentos dos pinos baseados em atuadores lineares que utilizam fios de ligas de níquel-titânio comercialmente conhecidos como NiTi (nitinol), também chamados de SMA (Shape Memory Alloy), que possuem memória de forma. Quando à temperatura ambiente o material é maleável e adquire a forma desejada, porém quando é aquecida a certa temperatura, retorna a forma predefinida. Os conceitos teóricos, prospecção e mapeamento tecnológico resultaram no desenvolvimento de dois protótipos principais de celas braille, chamados de Alfa e Beta. Os estudos, testes, ensaios e medidas de caracterizações que se sucederam durante a pesquisa culminam no aperfeiçoamento destes protótipos. Apesar do primeiro modelo, Alfa, ter atingido dimensões oficiais e ser funcional, além de possuir um design único, seu desempenho foi substancialmente melhorado no segundo modelo, Beta, que possui características melhores em relação ao seu dimensional, ocupando um volume 70% menor, atingindo assim as dimensões de celas braille atualizáveis comerciais. O modelo Beta alcançou uma redução de consumo de potência de 75% e melhorou a frequência de atualização de 1,7 Hz para 2,1 Hz, com força de bloqueio dos pinos para leitura de 0,23 N, mais adequada para os usuários. A cela desenvolvida possui custos muito mais acessíveis, tornando-a uma opção entre as soluções alternativas às celas piezoelétricas. Além de inovadora em relação às tecnologias emergentes, a cela aqui desenvolvida apresenta melhores características quando comparada às células braille que utilizam a mesma tecnologia, tais como a frequência de atualização de 2,1 Hz, frente a valores em torno de 1,5 Hz comumente vistos, e a altura da cela de apenas 19 mm, quando a maioria das soluções atingem dimensões maiores, podendo chegar a 45 mm. O sistema SABr.LE proposto pode oferecer uma importante contribuição em um processo motivante de inclusão por meio do uso de dispositivos móveis. Esta plataforma disponibiliza uma sequência de tarefas programadas para o início da leitura e escrita em braille agregando um dispositivo eletromecânico braille com comunicação sem fio e a conveniência da portabilidade para os deficientes visuais com menor custo, visto que os dispositivos braille eletrônicos atuais disponíveis no mercado possuem custos elevados, sendo impossíveis de serem adquiridos pela maioria da população

Abstract: Millions of people have some degree of visual impairment worldwide and this figure is much more significant in less developed or developing countries. The difficulties inherent to sensory deficiencies, especially visual deficiencies, have a substantial impact on people's daily lives, their...

Abstract: Millions of people have some degree of visual impairment worldwide and this figure is much more significant in less developed or developing countries. The difficulties inherent to sensory deficiencies, especially visual deficiencies, have a substantial impact on people's daily lives, their productive capacity, or even in tasks that seem simple to us. Although Braille literacy is a complex process and many known passive audio reading technologies are available and widely used, active Braille reading and writing is critical for cognitive development and greater autonomy of the visually impaired. An electronic Braille device can be as efficient as the conventional method, which uses paper, slide, and pulp for the literacy process. Mobile technologies have essential passive accessibility features making them easy to use and more affordable today, thus being convenient for the visually impaired as well as anyone. Motivation plays an essential role in general pedagogical activities primarily due to the sensory limitations pertinent to students with severe visual impairment. A great effort is required to successfully develop the skills for Braille reading and writing fluency, which is necessary to make significant advances in their autonomy. This thesis presents a literacy platform for a Braille writing system called SABr.LE, using an electromechanical device with three Braille cells associated and Bluetooth communications with mobile devices. The method as a whole is innovative in the face of a scenario of costly commercial electronic braille devices or incomplete solutions, filling a gap that is important to facilitate a complex literacy process. A new electromechanical Braille cell was developed in which the movement of the pins is based on linear actuators that use nickel-titanium alloy wires, commercially known as NiTi (nitinol), also called SMA (Shape Memory Alloy). At room temperature the material is malleable and takes the desired shape, when heated to a specific temperature it returns to the default shape. The technology mapping and research resulted in the development of two main Braille cell prototypes called Alpha and Beta. Experimental tests, measurements and characterizationled to the improvement of these prototypes. Although the first model, Alpha, had standardized dimensions, was functional and had a unique design, its performance was substantially improved on the second model, Beta, which has better dimensional characteristics, occupying a 70% smaller volume, thus reaching the dimensions of commercial refreshable Braille cells. The Beta model achieved 75% reduction in power consumption and improved the update frequency from 1.7 Hz to 2.1 Hz, with 0.23 N of blocking force of the refreshable Braille dots, suitable for users. Moreover, the developed Braille cell has low costs, making it an option among alternative solutions to piezoelectric refreshable Braille cells. In addition to being innovative concerning emerging technologies, it shows better characteristics when compared to braille cells that use the same technology, such as the 2.1 Hz update frequency, compared to the commonly seen 1.5 Hz, and the cell height of only 19 mm, when most solutions have larger dimensions, reaching up to 45 mm. The SABr.LE can make an essential contribution to a motivating process of inclusion through the use of mobile devices by providing a sequence of tasks designed to initiate Braille reading and writing using a wireless Braille electromechanical device. It offers a more affordable cost and the convenience of portability for the visually impaired, as the currently available electronic Braille devices on the market are expensive for most people

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