abstract: Typically, the complete loss or severe impairment of a sense such as vision and/or hearing is compensated through sensory substitution, i.e., the use of an alternative sense for receiving the same information. For individuals who are blind or visually impaired, the alternative senses have predominantly been hearing and touch. For movies, visual content has been made accessible to visually impaired viewers through audio descriptions -- an additional narration that describes scenes, the characters involved and other pertinent details. However, as audio descriptions should not overlap with dialogue, sound effects and musical scores, there is limited time to convey information, often resulting in stunted and abridged descriptions that leave out many important visual cues and concepts. This work proposes a promising multimodal approach to sensory substitution for movies by providing complementary information through haptics, pertaining to the positions and movements of actors, in addition to a film's audio description and audio content. In a ten-minute presentation of five movie clips to ten individuals who were visually impaired or blind, the novel methodology was found to provide an almost two time increase in the perception of actors' movements in scenes. Moreover, participants appreciated and found useful the overall concept of providing a visual perspective to film through haptics. / Dissertation/Thesis / M.S. Computer Science 2011

O objetivo deste trabalho é avaliar a distribuição de pressão, no assento e no encosto, relacionada à variação do ângulo de tilt da cadeira de rodas e contribuir para uma melhor prescrição de sistemas de adequação postural na posição sentada. Para tanto, estruturou-se uma pesquisa descritiva composta por procedimentos tipo estudos de casos. A pesquisa foi direcionada a usuários com diagnóstico de Paralisia Cerebral, nível motor IV e V (GMFCS) e que necessitam de um melhor posicionamento no sentar. Para as análises, foram utilizadas as almofadas pré-fabricadas que acompanham a cadeira em conjunto com as técnicas de mapeamento de pressão e termografia. As principais variáveis analisadas foram a distribuição de pressão e de temperatura, por meio de diagramas, bem como foram avaliados estatisticamente os respectivos valores médios. Os resultados demonstraram que nenhum dos 15 usuários avaliados apresentou postura adequada no sistema de assento e encosto padrão da cadeira de rodas. A distribuição da pressão mostrou-se inadequada, em geral, com picos importantes atribuídos à falta de estabilidade da pelve e do tronco. A utilização de cadeira de rodas com tilt é indicada, porém, faz-se necessária uma cuidadosa análise desse ângulo, bem como dos suportes de apoio ajustáveis às necessidades individuais. Recomenda-se a personalização das almofadas de assento, de encosto e de apoio de cabeça, através da moldagem do corpo do usuário. Destaca-se que os dados obtidos neste estudo podem auxiliar na identificação das necessidades dos usuários e, consequentemente, no projeto de assentos para cadeira de rodas, proporcionando maior qualidade de vida aos usuários. / The objective of this study is to evaluate the pressure distribution on the seat and backrest related to the angle variations of the wheelchair tilt-in-space. It also aims to contribute to a more suitable prescription of positioning systems. In order to do that, the descriptive research was structured by using case studies. The survey was targeted to users that had been diagnosed with cerebral palsy, gross motor function (GMFCS) IV and V who are need of a more appropriate wheelchair seating. Furthermore, for the analysis, the prefabricated chair cushions, the pressure mapping techniques and thermography had been used. The main variables analyzed were the distribution of pressure and temperature, through diagrams, which were statistically evaluated mean values. The results showed that none of the 15 members evaluated had an adequate posture in the standard seating system. The pressure distribution proved inadequate in general with important peaks attributed to the lack of stability of the pelvis and trunk. The use of the tilting wheelchair is recommended. However, it is required a more careful analysis of this angle, as well as the adjustable support brackets to individual needs. It is recommended to customize the seat cushions, backrest and headrest, through the user's body contour. It is noteworthy that the data obtained in this study can help identify the needs of users and consequently the seat design for a wheelchair, providing a higher quality of life to the users.

A presente pesquisa foi realizada através de trabalhos experimentais com estudos de casos onde foi possível avaliar o quanto o Design de equipamentos de Tecnologia Assistiva auxilia no processo de independência nas Atividades de Vida Diária de pessoas idosas e/ou deficientes, que se encontram institucionalizadas. Através de uma revisão de literatura foram identificados os objetivos das Tecnologias Assistivas, do Design Universal e da Acessibilidade, e o quanto estes podem facilitar o dia-a-dia de seus usuários com vistas à inclusão social. Desta forma, esta pesquisa se desenvolveu em uma Associação de Amparo que abriga mulheres idosas e deficientes, no município de Santa Maria - RS. Neste local foi possível perceber e reconhecer uma significativa demanda para a Tecnologia Assistiva. Ao analisar dados recentes, percebe-se o expressivo número de pessoas com alguma deficiência, sobretudo, com a crescente população de idosos em nosso país. Assim, a cada dia, profissionais das diferentes áreas – grupos interdisciplinares – devem buscar o aperfeiçoamento para através da “inovação tecnológica”, tendo em vista a melhoria dos serviços, garantirem o atendimento e a qualidade de vida destes protagonistas. Finalmente, com o desenvolvimento deste trabalho, o qual pretendeu proporcionar maior funcionalidade nas atividades cotidianas e com ganhos em autonomia, construíram-se caminhos e estratégias que contribuem para aprofundar o conhecimento científico desta área de caráter interdisciplinar onde converge o uso das Terapias da Saúde apoiadas pela Tecnologia Assistiva com o Design de “novos Produtos”, Engenharias de Materiais, Fabricação, Automação e outras. / This research was conducted through experimental work with case studies where it was possible to assess how the design of equipment for Assistive Technology assists in the process of independence in activities of daily living of elderly and / or disabled who are institutionalized. Through a literature review, identified the goals of Assistive Technologies, Universal Design and Accessibility, and how these can facilitate the day-to-day activities of its users with a view to social inclusion. Thus, this research has developed in an Association for the Support that houses disabled and elderly women in the municipality of Santa Maria - RS. This site was possible to perceive and recognize a significant demand for Assistive Technology. By analyzing recent data, one can notice the significant number of people with disabilities, especially with the growing elderly population in our country. So every day, professionals from different areas - interdisciplinary groups - should seek to improve through "technological innovation" in order to improve services, ensure the care and quality of life of these actors. Finally, with the development of this work, which sought to provide greater functionality in daily activities and gains in autonomy, we discuss ways and strategies that contribute to deepen the scientific understanding of this interdisciplinary area in which converges the use of therapies supported Health Assistive Technology for the Design of "new products", Engineering Materials, Manufacturing, Automation and others.

Standing up from a seated position, known as sit-to-stand (STS) movement, is one of the most frequently performed activities of daily living (ADLs). However, the aging generation are often encountered with STS issues owning to their declined motor functions and sensory capacity for postural control. The motivated is rooted from the contemporary market available STS assistive devices that are lack of genuine interaction with elderly users. Prior to the software implementation, the robot chair platform with integrated sensing footmat is developed with STS biomechanical concerns for the elderly. The work has its main emphasis on recognising the personalised behavioural patterns from the elderly users’ STS movements, namely the STS intentions and personalised STS feature prediction. The former is known as intention recognition while the latter is defined as assistance prediction, both achieved by innovative machine learning techniques. The proposed intention recognition performs well in multiple subjects scenarios with different postures involved thanks to its competence of handling these uncertainties. To the provision of providing the assistance needed by the elderly user, a time series prediction model is presented, aiming to configure the personalised ground reaction force (GRF) curve over time which suggests successful movement. This enables the computation of deficits between the predicted oncoming GRF curve and the personalised one. A multiple steps ahead prediction into the future is also implemented so that the completion time of actuation in reality is taken into account.

Philosophiae Doctor - PhD (Physiotherapy) / The interaction between impairment and environmental factors impose a certain degree of incapacity on individuals, often undermining their freedom to function. Despite the fact that this disablement may require support services to forestall loss of function, little research has been conducted in Africa and the Sub-Saharan region, more specifically in Kenya, to explore persons with disabilities support services needs and utilization. There is also a paucity of information on predictors of PWDs' use of existing support services. In addition, Kenya lacks a disability policy.

A presente pesquisa foi realizada através de trabalhos experimentais com estudos de casos onde foi possível avaliar o quanto o Design de equipamentos de Tecnologia Assistiva auxilia no processo de independência nas Atividades de Vida Diária de pessoas idosas e/ou deficientes, que se encontram institucionalizadas. Através de uma revisão de literatura foram identificados os objetivos das Tecnologias Assistivas, do Design Universal e da Acessibilidade, e o quanto estes podem facilitar o dia-a-dia de seus usuários com vistas à inclusão social. Desta forma, esta pesquisa se desenvolveu em uma Associação de Amparo que abriga mulheres idosas e deficientes, no município de Santa Maria - RS. Neste local foi possível perceber e reconhecer uma significativa demanda para a Tecnologia Assistiva. Ao analisar dados recentes, percebe-se o expressivo número de pessoas com alguma deficiência, sobretudo, com a crescente população de idosos em nosso país. Assim, a cada dia, profissionais das diferentes áreas – grupos interdisciplinares – devem buscar o aperfeiçoamento para através da “inovação tecnológica”, tendo em vista a melhoria dos serviços, garantirem o atendimento e a qualidade de vida destes protagonistas. Finalmente, com o desenvolvimento deste trabalho, o qual pretendeu proporcionar maior funcionalidade nas atividades cotidianas e com ganhos em autonomia, construíram-se caminhos e estratégias que contribuem para aprofundar o conhecimento científico desta área de caráter interdisciplinar onde converge o uso das Terapias da Saúde apoiadas pela Tecnologia Assistiva com o Design de “novos Produtos”, Engenharias de Materiais, Fabricação, Automação e outras. / This research was conducted through experimental work with case studies where it was possible to assess how the design of equipment for Assistive Technology assists in the process of independence in activities of daily living of elderly and / or disabled who are institutionalized. Through a literature review, identified the goals of Assistive Technologies, Universal Design and Accessibility, and how these can facilitate the day-to-day activities of its users with a view to social inclusion. Thus, this research has developed in an Association for the Support that houses disabled and elderly women in the municipality of Santa Maria - RS. This site was possible to perceive and recognize a significant demand for Assistive Technology. By analyzing recent data, one can notice the significant number of people with disabilities, especially with the growing elderly population in our country. So every day, professionals from different areas - interdisciplinary groups - should seek to improve through "technological innovation" in order to improve services, ensure the care and quality of life of these actors. Finally, with the development of this work, which sought to provide greater functionality in daily activities and gains in autonomy, we discuss ways and strategies that contribute to deepen the scientific understanding of this interdisciplinary area in which converges the use of therapies supported Health Assistive Technology for the Design of "new products", Engineering Materials, Manufacturing, Automation and others.

Esta dissertação apresenta contribuições no design de cadeira de rodas como sistema de mobilidade infantil. A proposta visa favorecer as relações interpessoais existentes nos contextos escolares. Em um primeiro momento, a pesquisa obteve dados a respeito de patentes como indicadores de inovação tecnológica. Utilizou-se esse recurso como estratégia de prospecção para a conceituação do Estado da Arte. Ao verificar as informações contidas nas patentes, investigou-se, também, o grau de inventividade existente nos produtos atuais. A ideia foi a de aplicar as melhores práticas no objeto em questão. Posteriormente, efetuou-se um estudo etnográfico para analisar o cotidiano de uma criança com deficiência física, matriculada na Rede Municipal de Educação de Florianópolis, Santa Catarina. Com isso, buscou-se compreender o ambiente a ser trabalhado e coletar informações com familiares e profissionais que lidam com essa criança. Paralelo à realização do estudo, foi utilizado um modelo de referência para a estruturação de um recurso assistivo, praticando intensamente as fases de Planejamento, Projeto Informacional, Projeto Conceitual e Projeto Detalhado, em cooperação com a "voz do usuário" e de seus cuidadores. Ainda na fase conceitual, foi desenvolvida uma solução orientada ao contexto escolar, dedicada às séries iniciais. Como desfecho da presente pesquisa, tem-se o desenvolvimento de uma cadeira de rodas infantil, culminando com a confecção de um protótipo que apresenta diferenciais relacionados à mobilidade e interação. / This dissertation presents some contributions to the design of the wheelchair as a children’s mobility system. The proposal aims at facilitating the interpersonal relations that take place in the school environment. At an early stage, the research obtained data related to patents as technological innovation indicators. This resource was used as a prospecting strategy for creating the State of the Art concept. By checking the information contained in the patents, the level of inventiveness of current products was investigated as well. The idea was to apply the best practices to the object in question. Later, an ethnographic research was conducted in order to analyze the daily life of a child with physical disabilities attending the Municipal Education System of Florianópolis, Santa Catarina. Hence, we sought to understand the setting to be worked on and to collect information from relatives and professionals who deal with this child. Along with the development of this study, a model of reference for the structuring of an assistive resource was used, with an intensive practice of the stages of Planning, Information Project, Conceptual Project and Detailed Project, in cooperation with the “user’s voice” and his caretakers. Still at the conceptual stage, a solution oriented towards the school environment was developed, aimed at the early grades of primary school. The outcome of the present research is the development of a pediatric wheelchair, ending in the production of a prototype that features distinguished improvements related to mobility and interaction.

Esta pesquisa apresenta uma proposta de intervenção colaborativa do designer no processo de desenvolvimento de produtos de Tecnologia Assistiva (TA). A intenção dessa proposta foi sugerir uma forma de atuação colaborativa e integrada do designer, que considere o usuário como protagonista de todo o processo e contribua para com os demais profissionais que hoje atuam no desenvolvimento de TA. A proposta objetivou favorecer ainda, o desenvolvimento de produtos mais adequados aos contextos reais e sociais do usuário e que assim potencializem a pessoa com deficiência nas tarefas das atividades diárias com vistas a inclusão social e escolar. Para atingir o objetivo principal da pesquisa, a estratégia adotada foi a realização de uma pesquisa de campo exploratória através da análise de um caso – criança com deficiência, com sete anos de idade, que estava no início da terapia no centro de reabilitação e que frequentava uma escola de ensino regular. Este estudo considerou que as demandas específicas de pessoas com deficiência, sobretudo as crianças, devem merecer a devida atenção para indicarem os atributos a serem considerados com vistas aos requisitos de projeto de produtos assistivos. / The development of the social inclusion process, which is built from policies, laws, projects and services, configures a new scenario that demands collective actions from society as a whole. Universities, companies, associations and professionals must think, research and act to create opportunities to effectively enable all individuals to use the built environment, and all products and services integrated within it, with safety and comfort. These collective actions require the participation of several professionals at the places attended by the users, where real demands can be identified and where strategies can be operationalized. The key to achieve this is an integrated and collaborative development process for Assistive technology (AT) products, reinforced through an interdisciplinary work in which the user - a disabled child - is the protagonist of the whole process. Therefore, this study presents a proposal for a collaborative designer's intervention in the Assistive Technology development process. The proposal intends to suggest a form of integrated and collaborative action, which considers the user as the protagonist of the whole process, and also to contribute with other professionals that currently work on the development of new AT products. Additionally, the proposal seeks to favor the creation of products that are more appropriate for the user's social and daily reality, and that because that, are able to potentiate the disabled people on their daily activities in order to accomplish social and educational inclusion. To fulfill this research's main objective, the chosen strategy was to do an exploratory field research through case analysis: disabled child, seven years old, who was starting his treatment at the rehabilitation center and that was at the same time going to regular school. This study considers that the specific demands of disabled people, especially children, deserve a fair amount of attention because they can indicate attributes that should be taken into consideration on the development of assistive technology products.

Esta dissertação consiste em um estudo teórico exploratório sobre o projeto sistemático de sistemas de assento especiais para cadeiras de rodas, com ênfase em seus aspectos conceituais e funcionais. De acordo com os princípios da tecnologia assistiva - que consiste no uso de tecnologias para o atendimento das necessidades de pessoas com deficiência - o objetivo das ajudas técnicas deve ser a promoção da atividade e participação social através da compensação de deficiências, promovendo a funcionalidade. Assim, foi feita uma revisão da literatura a respeito da adequação postural do usuário de cadeira de rodas, e dos fatores que contribuem para sua saúde, sua funcionalidade e seu conforto ou desconforto na posição sentada, permitindo a identificação de suas necessidades explícitas e implícitas. Com o uso da Metodologia de Projeto Sistemático de Pahl e Beitz, da Metodologia de Projeto Axiomático e da Teoria da Solução dos Problemas Inventivos (TRIZ), foi elaborada uma lista de requisitos funcionais através do mapeamento entre o domínio das necessidades do usuário e o domínio funcional do sistema de assento. Em seguida, elaborou-se uma estrutura funcional, demonstrando os principais elementos e conexões funcionais do sistema, sendo por fim comentados e propostos alguns princípios de solução para cada uma das sub-funções principais encontradas, envolvendo a análise de princípios de solução de sistemas existentes e de sistemas análogos em outras áreas tecnológicas. Concluiu-se que a imobilidade é o fator primário que desencadeia os diversos problemas de saúde e funcionalidade do usuário associados ao uso destes sistemas de assento, e que portanto a função principal desses sistemas deve ser a de permitir, facilitar e promover positivamente a alternância freqüente de posição. Além disso, verificou-se o papel fundamental dos fluxos de informação responsáveis pela determinação do propósito homeostático da movimentação, que objetiva a redistribuição contínua das tensões locais nos tecidos, além do favorecimento da ação motora voluntária pela estabilização e mobilização seletiva de movimentos corporais. / This work is an exploratory theoretical study on systematic design of special wheelchair seating systems, emphasizing its conceptual and functional aspects. According to the principles of assistive technology - which consists in the use of technologies applied to the caring of the needs of people with disabilities - the objectives of technical aids should be the promotion of optimal individual functionality. Thus, a literature review has been made on the theme of postural seating clinic, and the factors related to the health, the functionality, and the comfort or discomfort in the sitting position, allowing the identification of many explicit and implicit needs. By using the Systematic Design approach of Pahl & Beitz, complemented by some principles of Axiomatic Design and TRIZ, a functional requirements list has been made, consisting in the mapping between the customer needs in the customer domain and the functional requirements in the functional domain. In the next step, a functional structure has been created, showing the main functional elements and connections of the seating system, followed by the proposal of some working principles regarding the main identified sub-functions, including the analysis of analog technical systems of other technological fields. It was concluded that immobility is the main causative factor leading to the many functional and health problem associated with the sitting position, and therefore the main function of special seating systems must be to allow and actively promote frequent position changes. Moreover, it has become evident that information flows have a capital importance in proper functioning of seating systems, since they convey the homeostatic purpose of the movements being made, in order to continually redistribute and alleviate the local soft tissue deformations, and to promote the selective stabilization and motion of body segments that permit functional motor action.

A tecnologia assistiva envolve serviços, recursos e práticas que considerando as necessidades e habilidades específicas do usuário promovem sua máxima participação na atividade desejada. A educação faz tecnologia assistiva à medida que investiga necessidades e propõe alternativas que promovam a participação do aluno com deficiência nos desafios do contexto escolar visando a promoção da autonomia e a aprendizagem. Esta pesquisa estudou a tecnologia assistiva e sua aplicação em um serviço educacional, constituído em rede interdisciplinar, que apóia a educação de alunos com deficiência física, numa perspectiva de educação inclusiva. Foi desenvolvida a partir de uma metodologia de pesquisa-ação e contou com a participação de educadores especializados e de gestores da Educação Especial do município de Florianópolis. O serviço de tecnologia assistiva foi investigado por meio da intervenção da pesquisadora com os professores colaboradores em atividades de estudos e a partir do seguimento prático de três casos de alunos com deficiência. A ação refletida propôs um novo Design ao serviço de tecnologia assistiva e o referencial teórico estudado considerou especialmente os documentos do Consórcio EUSTAT, do Portale SIVA e autores como Andrich, Clementi, Scherer, Kintsch e dePaula. A pesquisa discute também os documentos WATI e MACOMB e o procedimento de avaliação em tecnologia assistiva SETT, de Zabala. A descrição das práticas vivenciadas durante a pesquisa descortinam uma realidade rica de interrogações no campo da Educação, Design e Reabilitação, apontando novos desafios de pesquisas nestas três áreas do conhecimento. Percebe-se a importância de uma ação complementar e interdisciplinar na perspectiva do desenvolvimento de ferramentas e estratégias que favoreçam o processo educacional de alunos com deficiência física. Para o Design, este estudo apresenta uma demanda real de pesquisa e desenvolvimento de produtos de tecnologia assistiva para educação. A metodologia para o serviço de tecnologia assistiva, que resulta como produto final desta pesquisa, não pretende ser um modelo pronto e aplicável a outras realidades no entanto ela pode inspirar outras Redes de Educação a compreender as atribuições de um serviço educacional de tecnologia assistiva e construir suas próprias metodologias de trabalho, valorizando suas realidades. / Assistive technology involves services, resources and varied practices that, considering the users specific needs and skills, promotes the maximum of their participation in the desired task. The education provides assistive technology as it investigates the needs and proposes alternatives to promote the participation of the student with disabilities in the challenges of the school settings focusing on autonomy and learning promotion. This research studied the assistive technology and its application in an educational service, integrated by an interdisciplinary team that supports the education of students with physical disabilities in the perspective of inclusive education. It was developed with a methodology of action-research and counted with the participation of specialized educators and Special Education administrators from the city of Florianópolis. The assistive technology service was investigated through the intervention of the researcher with the collaborative teachers in studies activities and also following three cases of students with disabilities. The reflected action proposes a new Design to the assistive technology service and the theoretical references studied considered specially the documents of the EUSTAT Consortium, Portale SIVA and authors such as Andrich, Clementi, Scherer, Kintsch and dePaula. The research also discusses the WATI and MACOMB documents and the SETT assessment procedures in assistive technology, by Zabala. The description of the practices experienced during the research present a rich reality of questions in the fields of Education, Design and Rehabilitation, indicating new research challenges in these three knowledge areas. It can be realized the importance of a complimentary and interdisciplinary action in order to develop tools and strategies to support the educational processes of students with disabilities. For Design, this study presents a huge real demand of research and development of assistive technology products for education. The methodology to the Assistive Technology Service that results as a final product of this research, does not intend to be a ready and applicable model to other realities however it can inspire other Educational Systems to understand the attributions of an educational assistive technology service to build their own work methodologies, from their realities.