В то время как системы, основанные на GPS, стали эффективными для наружной навигации, навигация внутри помещений остается открытой проблемой. Зрячие люди полагаются на визуальные подсказки, чтобы добраться до мест назначения в больших зданиях, таких как врачебные кабинеты, торговые центры и аэропорты, но для слепых навигация в помещении является серьезной проблемой.
Роботы, которые в будущем будут размещаться в зданиях для выполнения различных функций, могут также служить эффективным руководством для слепых людей, нуждающихся в помощи при навигации в помещении. Роботы – это привлекательное решение по двум причинам:
- Во-первых, роботы могут быть запрограммированы на взаимодействие со слепыми людьми, например, со зрячими помощниками, что не требует специального обучения со стороны конечных пользователей.
- Во-вторых, когда роботы станут широко доступны, слепые люди смогут использовать обычных роботов вместо специализированных вспомогательных устройств для решения проблемы доступности. Роботы, которые могут самостоятельно перемещаться по помещениям, смогут просто загружать программное обеспечение, позволяющее им помогать слепым людям в дополнение к выполнению других задач.
Учеными-инженерами из Университета Вашингтона были проведены исследования, для того, чтобы написать примерное руководство по эксплуатации и проектированию роботов для слепых людей в помещении. Команда участников разработала спецификации для того, чтобы робот смог инициировать контакт со слепым пользователем, вести пользователя к месту назначения и завершать сессию помощи.
С чего все началось
Была проделана большая предварительная работа по использованию роботов для оказания помощи слепым людям в навигации. Было разработано руководство для проектирования роботов, предназначенное для использования внутри помещений и помогающее в поиске путей перемещения. Робот узнал об окружающей среде с помощью меток RFID, размещенных в здании. В прошлых исследованиях инженеры в основном фокусировались на технических аспектах системы (например, алгоритм поиска путей, точность распознавания речи), но не обсуждали поведение робота и то, как пользователь и робот должны начать или закончить необходимые действия.
Как проводили исследование?
Ученые использовали партисипативное проектирование, методологию, при которой пользователи системы могут влиять на ее проектирование. Инженеры собрали команду, состоящую из трех инженеров-проектировщиков (людей, имеющих образование в области технических исследований), и пять людей с разными способностями, не имеющих специального образования. Областями специализации участников были взаимодействие человек-компьютер и человек-робот. У двух участников были нарушения зрения (один без функционального зрения, другой со слабым зрением) и один со зрением. Среди пяти «непроектировщиков» (2 женщины и 3 мужчины, средний возраст 39 лет) трое не имели функционального зрения, а двое были со слабым зрением. Все они были людьми, которые регулярно пользовались мобильными устройствами, компьютерами и различными вспомогательными технологиями. Пять из семи членов команды использовали трость, в то время как два члена команды, имеющие функциональное зрение, не пользовались мобильным устройством.
План был разработан в течение трех сессий с каждым участником: 30-минутное интервью, 90-минутный групповой семинар и индивидуальное 60-минутное занятие.
Целью третьей сессии была разработка низкоуровневых требований к поведению робота при ходьбе со слепым человеком. Используя контекстуальный опрос, ученые попросили участников пройтись с помощником исследователя в качестве гида, наблюдая за взаимодействием и спрашивая о предпочтительных методах руководства и обратной связи. Участники шли с гидом по коридору, садились в лифт, преодолевали препятствия и так далее. Затем инженеры создали прототип Wizard of Oz, управляя роботом PR2 с помощью джойстика. Ученые проводили «неспециалистов» вниз по залу и вокруг препятствий с прототипом и спрашивали их впечатления и отзывы.
Результаты
Члены команды сочли, что робот будет наиболее полезным в таких зданиях, как офисы, торговые центры, аэропорты и конференц-центры. Они спроектировали робота таким образом, чтобы он служил зрячим проводником, вроде того, когда зрячий человек ведет слепого, идущего на шаг впереди или рядом со слепым, когда слепой дотрагивается до локтя зрячего человека.
Чтобы инициировать сессию инструктажа, команда разработчиков предложила пользователям вызывать робота при входе в здание с помощью приложения для мобильных устройств. Затем пользователь должен обращаться с роботом как с "дружелюбной секретаршей", обращаясь к ней за помощью. Робот должен указать пользователю, где его держать, и убедиться, что он смотрит в правильном направлении. С PR2 участникам было легче всего держать робота за плечо, чем за локоть.
Если пользователь теряет с ним контакт, робот должен остановиться и дождаться возобновления контакта с ним. Робот должен уведомлять пользователя о произошедших изменениях пути, например, "поворот налево" или "отклонение влево вокруг препятствия". Следует также сообщать о дверях и пандусах. Большинство членов команды не хотели, чтобы робот останавливался или замедлялся, прежде чем отклоняться от курса или поворачиваться назад, утверждая, что устной обратной связи было достаточно.
При движении по узким проходам робот должен вращаться в боковом направлении, чтобы пользователь знал, что нужно идти прямо за роботом. Это имитирует технику зрячих проводников, когда зрячий человек двигает локоть назад, чтобы сигнализировать слепому, что он должен следовать за ним. При использовании лифта робот должен направлять пользователя к передней панели кнопки лифта и указывать пользователю, на какие кнопки нажимать.
В дополнение к методу зрячего гида, участники хотели, чтобы робот оказывал помощь в качестве сопровождающего и информационного гида. Два члена команды, обладающие функциональным зрением, предпочитали, чтобы робот шел немного впереди них в качестве сопровождающего лица, а не традиционного зрячего проводника.
Некоторые участники хотели, чтобы робот действовал как человек за информационной стойкой и указывал им конкретные количественные направления к месту назначения (например, "поднимитесь на два лестничных марша и войдите в третью дверь слева"). Эта функция будет более подходящим для пользователей, которые немного знакомы со зданием. При необходимости участники хотели, чтобы робот подробно описал пространство во время прогулки по нему. Это помогло бы им узнать о здании и в будущем более независимо ориентироваться в нем.
Когда использование робота завершено, робот должен оставить пользователя у двери или провести его к месту. Пользователь должен иметь возможность попросить робота вернуться в текущее местоположение через некоторое время. Например, пользователи могут проинструктировать робота "вернуться через час", когда их встреча закончится.
Благодаря исследованиям стало примерно понятно, какого робота хотят люди со слабым зрением или с его отсутствием. Проектировщики из Вашингтонского университета работают над созданием первого прототипа робота. Последует еще много испытаний, и в будущем роботы вполне смогут заменить людей-гидов и собак-проводников.