سیستم واقعیت مجازی: نویدبخش کمک به نابینایان در مسیریابی

امید جدید برای افراد نابینا و کم‌بینا با سیستم ناوبری نوآورانه

یک مطالعه جدید امیدی را برای افرادی که نابینا یا کم‌بین هستند (pBLV) ارائه می‌دهد، از طریق یک سیستم ناوبری نوآورانه که با استفاده از واقعیت مجازی آزمایش شده است. این سیستم که بازخوردهای لرزشی و صوتی را ترکیب می‌کند، هدفش کمک به کاربران در ناوبری ایمن‌تر و مؤثرتر در محیط‌های پیچیده واقعی است. تحقیق انجام شده از سوی دانشکده مهندسی تاندون دانشگاه نیویورک (NYU Tandon) و منتشر شده در نشریه JMIR Rehabilitation and Assistive Technology، پیشرفت‌هایی را در کار جان-راس ریزو، مائوریتزیو پورفیری و همکارانشان به سوی توسعه یک سیستم پوشیدنی بی‌نظیر برای کمک به pBLV در ناوبری مستقل از محیطشان نشان می‌دهد.

فابیانا سوفیا ریچی، نویسنده اصلی این مقاله و دانشجوی دکترا در دپارتمان مهندسی بیومدیکال (BME) دانشگاه تاندون نیویورک و مرکز علوم شهری و پیشرفت (CUSP) این دانشگاه، گفت: «وسایل کمک حرکتی سنتی محدودیت‌های کلیدی دارند که ما می‌خواهیم برطرف کنیم.» او افزود: «عصاهای سفید تنها از طریق تماس با اشیاء قادر به شناسایی آن‌ها هستند و موانع خارج از دامنه خود را از دست می‌دهند، در حالی که سگ‌های راهنما نیاز به آموزش گسترده دارند و هزینه‌بر هستند. به همین دلیل، تنها ۲ تا ۸ درصد از آمریکایی‌های نابینا از این وسایل استفاده می‌کنند.»

در این مطالعه، تیم تحقیقاتی بازخورد لمسی قبلی سیستم مبتنی بر کوله‌پشتی خود را به یک کمربند کوچک و نامحسوس با ۱۰ موتور لرزشی دقیق تبدیل کرد. اجزای الکترونیکی کمربند، شامل یک برد مدار سفارشی و میکروکنترلر، در یک کیسه کمری ساده جا می‌شوند که این گام حیاتی به سمت عملی کردن این فناوری برای استفاده در دنیای واقعی است. این سیستم دو نوع بازخورد حسی ارائه می‌دهد: لرزش‌ها از طریق کمربند مکان و نزدیکی موانع را نشان می‌دهند، در حالی که صداهای بوقی که از طریق هدفون پخش می‌شوند، با نزدیک شدن کاربران به موانع در مسیرشان، بیشتر می‌شوند.

ریزوی، که استاد یار در دپارتمان BME دانشگاه تاندون نیویورک، معاون مدیر NYU WIRELESS، عضو هیئت علمی CUSP و استاد یار در دپارتمان پزشکی توانبخشی در دانشکده پزشکی گروسمن دانشگاه نیویورک است، گفت: «ما می‌خواهیم به نقطه‌ای برسیم که فناوری‌ای که می‌سازیم سبک، عمدتاً نامرئی و دارای تمام عملکردهای لازم برای ناوبری مؤثر و ایمن باشد.» او همچنین افزود: «هدف این است که چیزی باشد که بتوانید با هر نوع لباسی بپوشید، به طوری که مردم به هیچ وجه از این فناوری مزاحمت نداشته باشند.»

آزمایش فناوری واقعیت مجازی برای کمک به افراد با بینایی محدود

محققان این فناوری را با استخدام ۷۲ شرکت‌کننده با بینایی طبیعی آزمایش کردند. این افراد در حین گشت‌زنی در فضای Media Commons دانشگاه NYU واقع در خیابان ۳۷۰ جِی در بروکلین، از هدست‌های واقعیت مجازی Meta Quest 2 و کمربندهای بازخورد لمسی استفاده کردند. در این آزمایش، شرکت‌کنندگان تجربه‌ای از یک ایستگاه مترو مجازی داشتند که به‌گونه‌ای طراحی شده بود که فردی با گلوکوم پیشرفته آن را ببیند؛ با دید محیطی محدود، جزئیات مبهم و درک رنگ تغییر یافته. این محیط که با نرم‌افزار بازی Unity ایجاد شده بود، دقیقاً با ابعاد اتاق مطابقت داشت و به تیم این امکان را داد تا بررسی کنند که شرکت‌کنندگان چگونه می‌توانند با استفاده از لرزش‌های کمربند و بازخورد صوتی در شرایط بینایی محدود، به خوبی حرکت کنند.

پورفیری، نویسنده ارشد مقاله و مدیر CUSP و استاد مؤسسه در دپارتمان‌های مهندسی پزشکی و مهندسی مکانیک و هوافضا در NYU Tandon، می‌گوید: “ما با متخصصان حرکتی و چشم‌پزشکان NYU Langone همکاری کردیم تا شبیه‌سازی واقعیت مجازی را به‌گونه‌ای طراحی کنیم که علائم گلوکوم پیشرفته را به دقت بازسازی کند.” او ادامه می‌دهد: “در این محیط، چالش‌های رایج حمل و نقل که افراد با بینایی محدود به‌طور روزانه با آن‌ها مواجه هستند، گنجانده شده است؛ از جمله آسانسورهای خراب، مناطق ساختمانی، ترافیک عابران و موانع غیرمنتظره.”

نتایج نشان داد که بازخورد لمسی به‌طور قابل توجهی برخورد با موانع را کاهش می‌دهد، در حالی که نشانه‌های صوتی به کاربران کمک می‌کند تا به‌طور روان‌تری در فضا حرکت کنند. مطالعات آینده شامل افرادی خواهد بود که واقعاً بینایی خود را از دست داده‌اند. این فناوری به عملکرد Commute Booster، یک اپلیکیشن موبایل که توسط تیمی به رهبری ریززو در حال توسعه است، کمک می‌کند تا راهنمایی‌های ناوبری برای افراد با بینایی محدود در ایستگاه‌های مترو ارائه دهد. Commute Booster “علائم ایستگاه” را می‌خواند و به کاربران می‌گوید که کجا بروند، در حالی که کمربند لمسی می‌تواند به این کاربران کمک کند تا از موانع در مسیر خود اجتناب کنند.

در دسامبر ۲۰۲۳، بنیاد ملی علوم (NSF) به ریززو، پورفیری و تیمی از همکاران NYU یک کمک‌هزینه ۵ میلیون دلاری از طریق برنامه Convergence Accelerator اعطا کرد. این برنامه به توسعه فناوری‌های کمکی و توانبخشی کمک می‌کند. این کمک‌هزینه، به همراه دیگر کمک‌های NSF، این تحقیق را تأمین مالی کرده و همچنین از توسعه Commute Booster حمایت می‌کند. علاوه بر ریچی، ریززو و پورفیری، لورنتزو لیگوری و ادواردو پالمرو نیز نویسندگان این مقاله هستند که هر دو از دپارتمان مهندسی مکانیک و هوافضا دانشگاه ساپینزا رم، ایتالیا می‌باشند.