Design, development and technology acceptance modeling of accessibility systems for people with sensory impairments with applications on autonomous smartphone-based navigation systems for blind people

Abstract

Blind people face serious restrictions resulting in both social and professional exclusion and a deteriorated quality of life. This dissertation focuses on designing independent navigation Android applications and evaluating their implementation in terms of Usability and User Experience in real-life scenarios. These applications target outdoor and indoor spaces that take into consideration the special needs of the blind and visually impaired and consider the design of training sessions as an important factor for the success of any AT solution. The design phase involved the conduct of multiple interviews with the blind and visually impaired and their close participation, as dictated by the followed user-centered design approach. Three applications were designed, an outdoor blind navigation that enables high precision real time tracking, the use of public means of transportation and safe passing of traffic light crossings, an indoor blind navigation that allows blind users to navigate in the internal spaces of the Tactual Museum of Athens and, lastly, a special training version for the case of outdoor navigation to facilitate and expedite the learning process. All applications were validated in terms of Usability and User Experience (UX) by blind and visually impaired individuals. Usability was assessed through a series of tasks (the completion of navigation routes) that were relevant to the functionality of the outdoor and indoor applications, whereas UX was assessed through standardized questionnaires (UEQ+) followed by a statistical analysis step. The training application was further evaluated by employing sentiment analysis conducted on the blind participants’ responses via the use of Recursive Neural Network (RNN) deep learning models that are part of the CoreNLP framework. All applications were positively evaluated and the users found them very useful. To explore the role of training, special training sessions were designed to demonstrate the features of the outdoor blind navigation application. These sessions were incorporated in the context of the special Orientation and Mobility (O&M) courses, where the blind learn fundamental skills for their independent mobility. To further validate the importance of training in improving Technology Acceptance, the Unified Theory of Acceptance and Use of Technology (UTAUT) was extended to include training as one of the external factors that predict behavioral intention, which according to UTAUT predicts, in turn, the actual usage of technology. The extended model was validated while evaluating the outdoor blind navigation application. Special questionnaires were used to evaluate the factors of the model followed by a thorough statistical analysis employing Explanatory Factor Analysis (EFA), Confirmatory Factor Analysis (CFA) and Structural Equation Model (SEM). The analysis results showed a partial satisfaction of the model with the newly inserted training factor positively influencing the factor of behavioral intention.

Τα τυφλά άτομα αντιμετωπίζουν σοβαρούς περιορισμούς που οδηγούν σε κοινωνικό και επαγγελματικό αποκλεισμό και σε υποβαθμισμένη ποιότητα ζωής. Η παρούσα διατριβή επικεντρώνεται στη σχεδίαση εφαρμογών Android ανεξάρτητης πλοήγησης σε εξωτερικούς και εσωτερικούς χώρους και στην αξιολόγηση της υλοποίησής τους από άποψη Χρηστικότητας και Εμπειρίας Χρήστη σε σενάρια πραγματικής ζωής. Οι εφαρμογές λαμβάνουν υπόψη τις ειδικές ανάγκες των τυφλών και των ατόμων με προβλήματα όρασης και θεωρεί το σχεδιασμό εκπαιδευτικών συνεδρίων ως σημαντικό παράγοντα για την επιτυχία κάθε λύσης ΑΤ. Η φάση του σχεδιασμού περιελάμβανε τη διεξαγωγή πολλαπλών συνεντεύξεων με τυφλούς και άτομα με προβλήματα όρασης και τη στενή συμμετοχή τους, όπως υπαγορεύεται από την ακολουθούμενη προσέγγιση του σχεδιασμού με επίκεντρο τον χρήστη. Σχεδιάστηκαν τρεις εφαρμογές, μια πλοήγησης τυφλών σε εξωτερικούς χώρους που επιτρέπει την παρακολούθηση υψηλής ακρίβειας σε πραγματικό χρόνο, τη χρήση δημόσιων μέσων μεταφοράς και την ασφαλή διέλευση από διαβάσεις φωτεινών σηματοδοτών, μια πλοήγησης τυφλών σε εσωτερικούς χώρους που επιτρέπει στους χρήστες να πλοηγηθούν στους εσωτερικούς χώρους του Μουσείου Αφής Αθηνών και, τέλος, μια ειδική εκπαιδευτική έκδοση για την περίπτωση της πλοήγησης σε εξωτερικούς χώρους για τη διευκόλυνση και επιτάχυνση της διαδικασίας εκμάθησης. Όλες οι εφαρμογές επικυρώθηκαν από άποψη χρηστικότητας και εμπειρίας χρήστη (UX) από τυφλά και άτομα με προβλήματα όρασης. Για την αξιολόγηση της ευχρηστίας εκτελέστηκαν σενάρια (ολοκλήρωση διαδρομών πλοήγησης) σχετικά με τη λειτουργικότητα των εφαρμογών εξωτερικού και εσωτερικού χώρου, ενώ το UX αξιολογήθηκε μέσω τυποποιημένων ερωτηματολογίων (UEQ+) και τη χρήση στατιστικής ανάλυσης. Η εκπαιδευτική εφαρμογή αξιολογήθηκε περαιτέρω με τη χρήση ανάλυσης συναισθήματος που διεξήχθη στις απαντήσεις των τυφλών συμμετεχόντων μέσω της χρήσης μοντέλων deep learning τύπου Recursive Neural Network (RNN). Όλες οι εφαρμογές αξιολογήθηκαν θετικά και οι χρήστες τις βρήκαν πολύ χρήσιμες.Για να διερευνηθεί ο ρόλος της εκπαίδευσης, σχεδιάστηκαν ειδικές εκπαιδευτικές συνεδρίες για την επίδειξη των χαρακτηριστικών της εφαρμογής πλοήγησης για τυφλούς σε εξωτερικούς χώρους. Οι εν λόγω συνεδρίες εντάχθηκαν στο πλαίσιο των ειδικών μαθημάτων προσανατολισμού και κινητικότητας, όπου οι τυφλοί μαθαίνουν βασικές δεξιότητες για την ανεξάρτητη κινητικότητά τους. Για να επικυρωθεί περαιτέρω η σημασία της εκπαίδευσης στη βελτίωση της αποδοχής της τεχνολογίας, η Ενοποιημένη Θεωρία Αποδοχής και Χρήσης της Τεχνολογίας (UTAUT) επεκτάθηκε ώστε να συμπεριλάβει την εκπαίδευση ως έναν από τους εξωτερικούς παράγοντες που προβλέπουν την πρόθεση συμπεριφοράς, η οποία σύμφωνα με την UTAUT προβλέπει, με τη σειρά της, την πραγματική χρήση της τεχνολογίας. Το διευρυμένο μοντέλο επικυρώθηκε κατά την αξιολόγηση της εφαρμογής πλοήγησης τυφλών σε εξωτερικούς χώρους. Χρησιμοποιήθηκαν ειδικά ερωτηματολόγια για την αξιολόγηση των παραγόντων του μοντέλου και ακολούθησε ενδελεχής στατιστική ανάλυση με τη χρήση της Exploratory Factor Analysis (EFA), Confirmatory Factor Analysis (CFA) και Structural Equation Model (SEM). Τα αποτελέσματα της ανάλυσης έδειξαν μερική ικανοποίηση του μοντέλου με τον παράγοντα εκπαίδευσης να επηρεάζει θετικά τον παράγοντα της πρόθεσης συμπεριφοράς.