Figura 2.13: Computador de Placa Única Beaglebone™ Black, incluindo o microprocessador AM335x Sitara™(Texas Instruments) de 1 GHz e o Sistema Operativo Linux®.
2.4 Tecnologias e aplicações de sistemas humano-máquina
Exemplos atuais de tecnologias e aplicações envolvendo sistemas humano-máquina podem ser encontrados no projeto de Interfaces Humano-Máquina e dispositivos de acesso ao computador (Bazrafkan et al., 2015; Kawala-Janik et al., 2015; Li & Yu, 2015; Lopes et al., 2016; López et al., 2014; Mendez et al., 2017; Spüler, 2015), em tecnologia assistiva para pessoas com necessidades especiais (Carlson & del R. Millan, 2013; Cheung & Peng, 2015; Cook & Polgar, 2015; Gips et al., 2015; Nozaki et al., 2016), no projeto de dispositivos de computação vestível (Ahn et al., 2018; Mann, 2015; Starner, 2015), na biónica (Fukushima et al., 2016) e em sistemas cirúrgicos laparoscópicos (Bechet et al., 2015; Escobar & Falcone, 2014; Fontanelli et al., 2018) (figura 2.14).
(a) Robot cirúrgico da Vinci™. (b) Cirurgia laparoscópica com o sistema da Vinci™.
(c) Cirurgião operando com o robotda Vinci™.
Figura 2.14: Sistema cirúrgico laparoscópico da Vinci™(©2017 Intuitive Surgical, Inc.).
Outras tecnologias emergentes e aplicações para sistemas humano-máquina são os sistemas de Captura de Movimento (MoCap) humano (Kok et al., 2014; Vydhyanathan & Bellusci, 2018), o reconhecimento das atividades humanas (Benalcázar et al., 2017; Kim et al., 2017; Machado et al., 2015) e a análise do comportamento, cognição e emoção (Gamboa et al., 2014), a teleoperação e as redes de dispositivos com comunicação sem fios incorporados na proximidade ou no corpo humano (WBAN) (Chu, 2018; Li et al., 2017; Teshome et al., 2018), o controlo mioelétrico (Csapo et al., 2016; Huang et al., 2016; Pasquina et al., 2015) (figura 2.15.a), o entretenimento (Muñoz
et al., 2010) e o desenvolvimento de novas interfaces de comunicação (Gips et al., 2015; Han & Im, 2018; Rawat et al., 2016; Xavier et al., 2017) (figuras 2.15 e 1.1). Outras áreas de aplicação dos sistemas humano-máquina são a indústria automóvel (Kun, 2018; Li et al., 2014), a aviação (Jirgl et al., 2015), a automação e robótica (Leigh et al., 2018), a indústria florestal renovável (Morales et al., 2015; Tervo et al., 2010b) e a mineração (Pietilä & Haavisto, 2010).
(a) Bracelete Myo™ Ges- ture Control, para con- trolo gestual mioelétrico.
(b) Interface Google Glass™ (adaptado de https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Google_Glass_with_frame.jpg).
(c) Interface Cérebro-Computador sem fios Emotiv Insight Brainwear®EEG.
Figura 2.15: Exemplos recentes de interfaces de comunicação sem fios: (a) bracelete Myo™2; (b) Google
Glass™3; (c) Interface Cérebro-Computador (BCI) Emotiv Insight Brainwear®Wireless EEG4.
Na tabela 2.1 apresentam-se diversos exemplos de tecnologia assistiva (Cook & Polgar, 2015; Lupu et al., 2017). Esta área de investigação encontra-se em forte expansão, atendendo à importân- cia atual das tecnologias da informação e da comunicação. Relativamente ao software comercial para tecnologia assistiva, salienta-se a ferramenta Grid 3 da empresa Smartbox™ 5, que permite melhorar o acesso ao computador de pessoas com necessidades especiais.
2O utilizador humano interage, recorrendo a ações musculares que resultam dos movimentos do braço
e da mão.
3A comunicação é feita pelo utilizador humano, recorrendo ao display, à Unidade de Medição Inercial
(IMU) e ao altifalante integrado.
4Sistema de comunicação que utiliza elétrodos, para analisar a atividade elétrica do cérebro humano
através de Eletroencefalografia (EEG), em aplicações de Brain Mobile Interfacing (BMI). Este tipo de interface é a partida adequado para a obtenção de uma solução multinível com poucos níveis de decisão, através da realização de ordens simples comandadas pela mente.
2.4. TECNOLOGIAS E APLICAÇÕES DE SISTEMAS HUMANO-MÁQUINA 27 Tabela 2.1: Exemplos de tecnologia assistiva.
Tecnologia Utilização
Esquemas de cor Permite ao utilizador ver mais facilmente o ecrã do computador
Alargamento do ecrã Permite ao utilizador com fraca visão ver mais facilmente o ecrã do computador Legendas fechadas Tradução de voz e sons por legendas para utilizadores com dificuldades de audição Teclado virtual Entrada de texto para utilizadores que não conseguem usar um teclado normal Predição de palavras Aumento da velocidade da entrada de texto para um teclado virtual
Teclados equivalentes Possibilita o acesso alternativo ao teclado e aos menus de controlo Interfaces de botão único Permitem o controlo de um equipamento através de um botão único
Reconhecimento visual Possibilita a identificação de objetos e pessoas por utilizadores com fraca visão Reconhecimento Ótico de Caracteres Possibilita a leitura de texto por utilizadores invisuais
Reconhecimento de voz Entrada de texto para os utilizadores que não conseguem usar um teclado normal Síntese de voz Discurso gerado por computador para utilizadores mudos ou com distúrbios da fala Controlo de descrições Permite aos invisuais uma descrição do ícone que é lido através de síntese de voz Teclas do rato Controlo do cursor através do teclado, para os utilizadores que não podem usar o rato Tempo de aceitação do rato Permite a ativação dos botões do rato através de um tempo de aceitação (dwell time) Sip-and-puff Permite o controlo de um dispositivo através da respiração (aspiração ou assopro) Computação vestível Permite a comunicação permanente através de um dispositivo de computação Rastreamento facial Permite controlar o cursor do computador através dos movimentos da face Eye-gaze Permite comunicar e controlar um dispositivo através do olhar
Reconhecimento cerebral Possibilita comandar um dispositivo através da mente
Ao nível dos dispositivos para tecnologia assistiva (Harris, 2017) destacam-se, atualmente, os sistemas de comunicação através do olhar (figura 2.16). Estes aparelhos eletrónicos com au- tonomia são constituídos por um par de óculos em cujas lentes é projetado um teclado virtual, dispondo ainda de sistemas de síntese de voz incorporados para a reprodução das palavras, seleci- onadas através do olhar.
Figura 2.16: Sistema de comunicação através do olhar EyeSpeak™ (LusoVU) (http://www.myeyespeak. com/) (LusoVU, 2015) e óculos Epson®.
Recentemente foi desenvolvido o primeiro sensor mundial de sopro (puff ) sem a necessidade do contacto com a boca, para multi-utilização em tecnologia assistiva (figura 2.17). Este tipo de sensor permite, por exemplo, a emulação dos botões do rato no computador por utilizadores hu- manos com necessidades especiais, através do assopro ou da aspiração. Até agora, esta tecnologia utilizava um tubo ligado a um bucal, solução que apresentava diversos inconvenientes derivados do surgimento de bactérias, e que exigia a substituição regular do bucal e do tubo de ar de ligação ao sensor. Esta nova tecnologia possibilita a remoção do bucal, facilitando a interação do dispo- sitivo com o utilizador, permitindo ainda aumentar a segurança e diminuir os tempos de execução das tarefas, no acesso ao computador e a dispositivos móveis como tablets e smartphones.
Figura 2.17: Sensor de sopro sem contacto Quha Sento™MP (http://www.quha.com/wp-content/uploads/ 2016/09/Quha-Sento-MP-04-1024x1024.jpg) (Quha, 2016).
Para a assistência aos utilizadores invisuais foram desenvolvidos recentemente alguns dis- positivos inovadores, como óculos de reconhecimento visual com Realidade Aumentada (AR) e tecnologia com Sistema de Posicionamento Global (GPS), dispositivos vestíveis para deteção de cores (Rashid et al., 2016), interfaces alternativas em Braille (Gupta & Kumar, 2016), equipa- mentos eletrónicos de Reconhecimento Ótico de Caracteres (OCR) (Liu et al., 2016) e aplicações de visão para smartphones que possibilitam a deteção de faixas previamente assinaladas para a realização de percursos, entre outros.