Abstract

According to estimates by the World Health Organization (WHO), over one billion people worldwide suffer from some form of vision impairment. While being visually impaired (or blind) does not necessarily limit the ability to navigate from one location to another freely, research has revealed that accomplishing this safely and efficiently is one of the most significant barriers to independence for blind and visually impaired people (BVIP). It is known that BVIP develop additional orientation and mobility abilities relying on non-visual information (which is usually overlooked by sighted people) to support safe and efficient navigation. Even so, difficulties are often encountered when attempting to navigate safely. For example, common issues include encountering holes, hanging objects, stairs, traffic scenarios, signposts, and wet flooring.

This doctoral thesis focuses on developing constructs to help BVIP through infrastructure-based assistance for independent navigation and through remote assistance in a collaborative assistance mode using a caretaker. The design science methodology was adopted to design, develop, and evaluate these constructs iteratively. Two constructs were developed for infrastructure-based navigation assistance, and one was developed for remote collaborative assistance. Each construct was evaluated for usability and user experiences with BVIP having differing degrees of visual impairment in Finland and Pakistan (with no other impediments). Further, empirical studies were conducted in Finland, Pakistan, and Sweden.

The results demonstrate how remote collaboration systems can be developed to assist with navigation for BVIP and their caretakers. They also demonstrate how existing infrastructure-based tactile paving blocks can be enhanced to provide orientation and mobility assistance interactively. The thesis also provides future research directions to extend the work presented.

Tiivistelmä

Maailman terveysjärjestön arvioiden mukaan yli miljardi ihmistä maailmanlaajuisesti kärsii jostain näön heikkenemisestä. Vaikka näkövammaisuus ei välttämättä rajoita kykyä liikkua vapaasti paikasta toiseen, tutkimukset ovat paljastaneet, että navigoiminen turvallisesti ja tehokkaasti on yksi merkittävimmistä sokeiden ja näkövammaisten itsenäisyyden esteistä. Tiedetään, että sokeat ja näkövammaiset pystyvät suunnistamaan ja liikkumaan hyödyntämällä myös ei-visuaalista tietoa, jota näkevät ihmiset eivät välttämättä edes huomaa. Siitä huolimatta vaikeuksia kohdataan usein yritettäessä navigoida turvallisesti. Yleisiä ongelmia ovat esimerkiksi kulkureitillä olevien kuopat, roikkuvat esineet, portaat, liikenne, kyltit ja opasteet sekä märät alustat.

Tämä väitöskirja keskittyy sokeiden ja näkövammaisten avuksi tarkoitettujen teknisten ratkaisujen kehittämiseen infrastruktuuripohjaisella avustamisella itsenäiseen navigointiin sekä etäavustamiseen yhteistoiminnassa lähiomaisen tai avustajan avulla. Suunnittelutieteen menetelmiä hyödynnettiin näiden ratkaisujen iteratiivisessa suunnittelussa, kehittämisessä ja arvioinnissa. Kaksi teknistä ratkaisua kehitettiin infrastruktuuripohjaista navigointiapua varten ja yksi kehitettiin etäyhteistyötä varten. Jokaisen ratkaisun käytettävyyden ja käyttökokemuksen arvioivat eriasteiset näkövammaiset Suomessa ja Pakistanissa. Lisäksi empiirisiä tutkimuksia tehtiin Suomessa, Pakistanissa ja Ruotsissa.

Tulokset osoittavat, kuinka etäyhteistyöjärjestelmiä voidaan kehittää auttamaan sokeita ja näkövammaisia, ja tukea heidän avustajiensa etänavigointia. Ne osoittavat myös, kuinka jo olemassa olevaan infrastruktuuriin perustuvia infrastruktuuriin perustuvia ratkaisuja voidaan parantaa tarjoamaan vuorovaikutteista orientaatio- ja liikkumisapua. Väitöskirja tarjoaa myös tulevaisuuden tutkimussuuntia tehdyn tutkimustyön laajentamiseksi.

Osajulkaisut / Original papers

Osajulkaisut eivät sisälly väitöskirjan elektroniseen versioon. / Original papers are not included in the electronic version of the dissertation.

1. Chaudary, B., & Pulli, P. (2014). Smart cane outdoor navigation system for visually impaired deaf-blind and blind persons. Journal of Communication Disorders, Deaf Studies & Hearing Aids, 2(4), 1000125. https://doi.org/10.4172/2375-4427.1000125

2. Chaudary, B., Paajala, I., Keino, E., & Pulli, P. (2016). Tele-guidance based orientation and mobility system for visually impaired and blind persons. 11th International Conference on Disability, Virtual Reality and Associated Technologies, Los Angeles USA,

3. Chaudary, B., Paajala, I., Arhippainen, L., & Pulli, P. (2021). Studying the navigation assistance system for the visually impaired and blind persons and ICT use by their caretakers. 28th Conference of Open Innovations Association FRUCT, FRUCT 2021, 55–66. https://doi.org/10.23919/FRUCT50888.2021.9347650

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

4. Chaudary, B., Pohjolainen, S., Aziz, S., Arhippainen, L., & Pulli, P. (2021). Teleguidance-based remote navigation assistance for visually impaired and blind people—Usability and user experience. Virtual Reality. Advance online publication. https://doi.org/10.1007/s10055-021-00536-z

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version