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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA E MATEMÁTICA APLICADA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SISTEMAS E COMPUTAÇÃO
MESTRADO ACADÊMICO EM SISTEMAS E COMPUTAÇÃO
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e
Desenvolvimento de um Aplicativo Considerando a Diversidade
Sarah Gomes Sakamoto
Natal-RN
Fevereiro de 2014
Sarah Gomes Sakamoto
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e
Desenvolvimento de um Aplicativo Considerando a Diversidade
Exame de Defesa de Mestrado apresentado ao
Programa de Pós-Graduação em Sistemas e
Computação do Departamento de Informática e
Matemática Aplicada da Universidade Federal do
Rio Grande do Norte como requisito final para a
obtenção do grau de Mestre em Sistemas e
Computação.
Linha de pesquisa:
Engenharia de Software
Orientador
Prof. Dr. Leonardo Cunha de Miranda
PPGSC – PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SISTEMAS E COMPUTAÇÃO DIMAP – DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA E MATEMÁTICA APLICADA
CCET – CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA UFRN – UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
Natal-RN
Fevereiro de 2014
Defesa de Mestrado sob o título Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo,
Concepção e Desenvolvimento de um Aplicativo Considerando a Diversidade, apresentada por Sarah Gomes
Sakamoto e aceita pelo Programa de Pós-Graduação em Sistemas e Computação do
Departamento de Informática e Matemática Aplicada da Universidade Federal do Rio Grande do
Norte, sendo aprovada por todos os membros da banca examinadora abaixo especificada:
_____________________________________________________________
Prof. Dr. Leonardo Cunha de Miranda
Presidente
DIMAp – Departamento de Informática e Matemática Aplicada
UFRN – Universidade Federal do Rio Grande do Norte
_____________________________________________________________
Prof. Dra. Vânia Paula de Almeida Neris
Examinadora (Externa)
Departamento de Computação
UFSCar – Universidade Federal de São Carlos
_____________________________________________________________
Prof. Dra. Lyrene Fernandes da Silva
Examinadora (Interna)
DIMAp – Departamento de Informática e Matemática Aplicada
UFRN – Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Natal-RN, 25, Fevereiro de 2014
Aos meus pais, Akihiko e Edilza, e ao meu amado Alessandro.
Agradecimentos
Neste momento, em que as forças se esvaem, mas a pesquisa clama pela continuidade, devemos agradecer àqueles que nos auxiliaram ao longo dessa jornada. Primeiramente, agradeço à minha família. Aos meus pais, Edilza Gomes Sakamoto e Akihiko Sakamoto, minha eterna gratidão. Obrigada pelo suporte na minha escolha de prosseguir com os estudos, amor incondicional, compreensão, cooperação nessa fase final, e por zelarem por meu bem-estar em todos os momentos. Ao meu companheiro, Alessandro Luiz Stamatto Ferreira, sempre presente em minha vida. Agradeço pelo apoio em todos os momentos. Obrigada pelo amor, compreensão, sugestões e incentivo em minha pesquisa. Você sempre me dá forças para continuar. Saiba que você é minha luz, meu principal agente de fomento, desde as palavras cativantes até a proteção nas madrugadas do DIMAp. Espero que você sempre esteja ao meu lado para ajudarmos um ao outro. Ao meu amigo Diego Henrique Dantas de Oliveira, pelo tempo, amizade e contribuição. Obrigada pelos momentos, reflexões, trocas de experiência e estímulo. Você foi fundamental para a evolução do HandyHome. Agradeço à minha segunda família, Maria Inês Sucupira Stamatto, Adir Luiz Ferreira e Luane Maria Stamatto Ferreira, por todo o apoio e compreensão nos momentos mais difíceis. Às minhas amigas Ana Carla Carvalho de Correia, Juliana de Araújo Oliveira e Jarmilla Bow Ltaif Garcia, pela cooperação e grande amizade durante o mestrado. Aos amigos Ronildo Pinheiro de Araujo Moura e Alison de Araújo Bento pelo incentivo na fase final. Aos amigos Bruno e Arrison pela assistência e garantia de amparo, à minha avó Maria Eunice pelas orações e demais familiares pela torcida. Agradeço também aos participantes do experimento (meus sinceros agradecimentos), à amiga Eliselma Vieira pela colaboração, ao Heiko pela contribuição científica, ao Paulo pela visão de hardware, à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pela bolsa de estudos concedida, e aos demais membros e colegas do grupo pelo crescimento coletivo. Aos membros desta banca, professoras Lyrene Fernades da Silva e Vânia Paula de Almeida Neris, pela disposição de tempo e dedicação para contribuírem com o trabalho e tornarem sua apresentação possível. À professora Vânia também pela organização do maravilhoso evento IHC'12, marcante em minha jornada, onde conheci parte da comunidade de IHC. E em especial, à professora Lyrene, que guiou meus passos para minha pesquisa atual e passou valiosas lições. Por último, e não menos importante, ao meu orientador, Leonardo Cunha de Miranda. Agradeço pela oportunidade de continuar meus estudos na área do meu interesse, e proporcionar uma nova perspectiva sobre o significado da atividade de pesquisa. Obrigada pelas melhorias significativas em nossas publicações e pelo tempo em que trabalhamos juntos e o senhor cooperava comigo. Este trabalho é a junção de pequenas contribuições, de diversas pessoas em momentos específicos. Espero poder agradecer de coração a todos que contribuíram direta ou indiretamente com a evolução deste trabalho.
화이팅!
“It is in self-limitation that a master first shows himself” ― Johann Wolfgang von Goethe
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e
Desenvolvimento de um Aplicativo Considerando a Diversidade
Autora: Sarah Gomes Sakamoto
Orientador: Prof. Dr. Leonardo Cunha de Miranda
RESUMO
Com o desenvolvimento tecnológico ocorrido nas últimas décadas, o ambiente residencial vem
incorporando a cada dia novos equipamentos eletroeletrônicos de consumo doméstico a fim de
facilitar as atividades do cotidiano e promover uma melhor qualidade de vida dos moradores-
usuários. Controlar esse ambiente no mundo contemporâneo demanda interação com diferentes
interfaces de controle, tornando essa tarefa, relativamente, complexa. Torna-se necessário,
portanto, prover interfaces de usuário mais adequadas para controlar esses equipamentos. Os
dispositivos móveis surgem como uma plataforma viável para realizar esse controle, trazendo
comodidade, flexibilidade e diferentes mecanismos de interação com os equipamentos desse
ambiente. Porém, ao se projetar novas soluções para esse contexto de uso é necessário considerar
a diversidade de usuários e a riqueza de situações de uso desse ambiente. O estudo realizado
nesta pesquisa visa compreender aspectos da interação desse contexto específico considerando a
relação entre os usuários, a tecnologia e o ambiente. Como resultados, apresentamos um
abrangente levantamento de aplicações, a identificação de desafios desse domínio sob a
perspectiva da diversidade e o levantamento de requisitos para aplicações desse contexto baseado
no referencial teórico-metodológico da Semiótica Organizacional e no uso de aplicativos. Ainda,
serão apresentados os passos da concepção de um aplicativo que apoia o controle de recursos do
ambiente residencial via dispositivo móvel juntamente com os resultados de um experimento
realizado com potenciais usuários da solução computacional implementada.
Palavras-chave: Interação Humano-Computador; Requisitos; Semiótica Organizacional;
Domótica; Smartphone, Android.
Home Environment Controlled by Mobile Devices: Study, Conception and Development of an
Application Considering Diversity
Author: Sarah Gomes Sakamoto
Advisor: Prof. Dr. Leonardo Cunha de Miranda
ABSTRACT
With technological advancement in recent decades, home environment incorporates several
household electronic appliances in order to facilitate activities and improve dwellers-users' quality
of life. Controlling this environment in modern society requires interaction with different
interfaces and controls, which becomes a nontrivial task. It is therefore necessary to provide
more appropriate user interfaces to control such equipment. Mobile devices emerge as a viable
platform to enable this control, providing convenience, flexibility and several interaction
possibilities. However, it is fundamental to consider users and situations diversity regarding this
environment in new solutions design. The study in this research aims providing a better
understanding of interaction aspects in this specific context considering the relation between
users, technology and environment. As results, we present a wide survey in applications, as well
as the identification of challenges under the perspective of diversity and requirements elicitation
for applications in this domain based on Organizational Semiotics theory and usage of
applications. Concept phases of a software which supports controlling home environment
resources via mobile devices along with results from an experiment with potential users of this
computational solution are also presented in this research.
Keywords: Human-Computer Interaction; Requirements; Organizational Semiotics; Domotics;
Smartphone, Android.
ix
Lista de figuras
Fig. 1 - Exemplos de formas de interface e interação através dos dispositivos móveis para
controle de elementos da casa. Fontes: [25],[37],[42] adaptado,[47] .................................................. 35
Fig. 2 – Partes Interessadas resultante da análise do domínio............................................................. 38
Fig. 3 – Overview of the M4REMAIP. .................................................................................................. 48
Fig. 4 – Some possible design solutions – icons – to functionality “Settings”. ................................ 55
Fig. 5 – Arquitetura do Sistema ............................................................................................................... 63
Fig. 6 – Comunicação com o Sistema ..................................................................................................... 64
Fig. 7 – Interface da Tela Principal ......................................................................................................... 67
Fig. 8 – Decisão de design: Posicionamento do botão de interação por voz ................................... 68
Fig. 9 – Interface de (a) Cenários, (b) Cenários, com um cenário sendo ativado e emitindo
feedback visual com mensagem toast, e (c) Cenários favoritos .......................................................... 68
Fig. 10 – Interfaces (a) Dispositivos, (b) Controle do dispositivo e (c) Configurações .................. 69
Fig. 11 – Decisão de design: (a) Botão Toggle e (b) Switch ................................................................ 70
Fig. 12 – Estrutura da casa a ser controlada no experimento ............................................................. 75
Fig. 13 – Tempo que cada usuário utilizou para realizar as tarefas 1 a 14 ......................................... 80
Fig. 14 – Taxas de realização das tarefas 1 a 14 com sucesso ............................................................. 81
Fig. 15 – Respostas dos participantes quanto às imagens A e B ......................................................... 81
Fig. 16 – Reações aos problemas de acessibilidade no uso de dispositivos móveis ......................... 82
Fig. 17 Diferentes reações após ação no ambiente: (a) usuário não percebe e (b) usuário percebe o
feedback do aparelho no ambiente.......................................................................................................... 83
Fig. 18 Conjunto de gestos definido por um participante para os cenários: (a) Acordar, (b) Antes
de dormir, (c) Cinema em casa, (d) Sair de Casa, (e) Chovendo ......................................................... 84
Fig. 19 – Reação dos usuários no momento de execução da tarefa 18 .............................................. 85
Fig. 20 – Contribuições da pesquisa no projeto desenvolvido ............................................................ 88
x
Lista de tabelas
Tabela 1 – Aplicações Residenciais da Literatura ................................................................................. 35
Tabela 2 - Escada Semiótica resultante da análise do domínio. .......................................................... 39
Table 3 – Android apps identified and analyzed applying M4REMAIP ........................................... 53
Tabela 4 – Exemplos de Interfaces de Controle ................................................................................... 64
Tabela 5 – Objetos que podem ser controlados em cada cômodo da casa com a aplicação ......... 76
Tabela 6 – Dados etnográficos e pessoais dos participantes ............................................................... 77
Tabela 7 – Dados etnográficos e pessoais dos participantes ............................................................... 78
Tabela 8 – Legenda da classificação da tabela 7 .................................................................................... 78
Tabela 9 – Formas que os usuários realizaram a tarefa 16 .................................................................. 84
Tabela 10 – Formas que os usuários realizaram a tarefa 18 ................................................................ 85
Sumário
Lista de figuras .................................................................................................................... ix
Lista de tabelas ..................................................................................................................... x
1 Introdução ................................................................................................................... 15
1.1 Contexto, Problemática e Motivação ............................................................................. 15 1.2 Objetivos ............................................................................................................................ 17 1.3 Relevância da pesquisa ..................................................................................................... 18 1.4 Estrutura do trabalho ....................................................................................................... 19
2 State of the Art and HCI Challenges under the Perspective of Diversity ................... 21
2.1 Introduction ....................................................................................................................... 21 2.2 State of the Art .................................................................................................................. 22
2.2.1 Textual Command Interface ................................................................................... 22 2.2.2 Textual Interface with Visual Layout ..................................................................... 23 2.2.3 Graphical Interface ................................................................................................... 23 2.2.4 Multi-Modal Interface and Direct Manipulation.................................................. 24
2.3 HCI Challenges under the Perspective of Diversity .................................................... 25 2.3.1 Guidelines .................................................................................................................. 28
2.4 Discussion .......................................................................................................................... 29 2.5 Conclusion ......................................................................................................................... 30 2.6 Decision Making ............................................................................................................... 31
3 Levantamento de Requisitos baseado na Semiótica Organizacional ........................ 33
3.1 Introdução .......................................................................................................................... 33 3.2 Aplicações Residenciais .................................................................................................... 34 3.3 Análise do Domínio.......................................................................................................... 36
3.3.1 Base Teórica e Metodológica .................................................................................. 36 3.3.2 Resultados .................................................................................................................. 38
3.4 Requisitos de Interface e Interação ................................................................................ 40 3.5 Discussão ........................................................................................................................... 44 3.6 Conclusão ........................................................................................................................... 45 3.7 Tomada de Decisão .......................................................................................................... 45
4 Requirements Elicitation based on Mobile Applications under an Interaction
Perspective .......................................................................................................................... 46
4.1 Introduction ....................................................................................................................... 46 4.2 M4REMAIP ...................................................................................................................... 47 4.3 Application of M4REMAIP ............................................................................................ 49
4.3.1 Phase I ........................................................................................................................ 49 4.3.2 Phase II ...................................................................................................................... 50 4.3.3 Requirements and Design Ideas ............................................................................. 54
4.4 Discussion .......................................................................................................................... 56 4.5 Conclusion ......................................................................................................................... 57 4.6 Decision Making ............................................................................................................... 57
5 Design e Implementação do Aplicativo HandyHome ............................................... 59
5.1 Introdução ......................................................................................................................... 59 5.2 Aplicações para Controle Residencial Via Dispositivos Móveis ................................ 60 5.3 Implementação .................................................................................................................. 62
5.3.1 Estrutura do Sistema ................................................................................................ 62 5.3.2 Geração Automática de Interface .......................................................................... 63
5.4 Design ................................................................................................................................. 65 5.4.1 Interação .................................................................................................................... 65 5.4.2 Interface ..................................................................................................................... 66
5.5 Discussão ........................................................................................................................... 70 5.6 Conclusão ........................................................................................................................... 71 5.7 Tomada de Decisão .......................................................................................................... 71
6 Descobertas e Reflexões de um Estudo de Caso em um Ambiente Simulado .......... 73
6.1 Introdução ......................................................................................................................... 73 6.2 Metodologia e Cenário de Pesquisa ............................................................................... 74 6.3 Resultados .......................................................................................................................... 79
6.3.1 Resultados Quantitativos ......................................................................................... 80 6.3.2 Observações Qualitativas ........................................................................................ 82
6.4 Discussão ........................................................................................................................... 86 6.5 Conclusão ........................................................................................................................... 87 6.6 Reflexão .............................................................................................................................. 87
7 Considerações Finais .................................................................................................. 89
7.1 Trabalho Realizado ........................................................................................................... 89 7.2 Contribuições .................................................................................................................... 90 7.3 Perspectivas e Trabalhos Futuros ................................................................................... 91
Referências bibliográficas .................................................................................................. 92
Apêndice A – Termo de Consentimento Livre e Esclarecido ........................................... 98
Apêndice B – Termo de Autorização de Gravação de Voz, Imagem e Vídeo ................. 100
Apêndice C – Formulário de Perfil do Participante ......................................................... 102
Apêndice D – Formulário Pós-Atividades........................................................................ 105
Apêndice E – Autorização 1 ............................................................................................. 110
Apêndice F – Autorização 2 ............................................................................................. 114
Capítulo 1
1 Introdução
No ambiente residencial, dispositivos mecânicos e digitais se agregam com a mobília e artefatos
de valor sentimental, todos imersos em um cenário íntimo em que os moradores interagem. A
tecnologia encontra-se presente nas casas de maneira distribuída, em aparelhos para diversas
finalidades, seja em eletrodomésticos, dispositivos para entretenimento ou sistemas para prover
segurança do ambiente. O controle do ambiente residencial envolve diversos desafios, tanto de
caráter tecnológico quanto humano, referente à interação com essa tecnologia. Torna-se
necessário estudar a natureza das interações nesse ambiente, com suas peculiaridades,
necessidades e restrições.
Nesse estudo é necessário considerar diversos aspectos, entre eles, a diversidade. O
ambiente residencial agrega diversos usuários em uma diversidade de situações, e essa diversidade
deve ser contemplada na concepção de novas soluções. Sob essa perspectiva, devem ser
consideradas características específicas do contexto das interações. Este trabalho visa o estudo e a
proposta de uma solução que apoie o controle de recursos do ambiente residencial via
dispositivos móveis, considerando a diversidade.
1.1 Contexto, Problemática e Motivação
Os avanços da indústria eletrônica e das redes de telecomunicação permitiram que diversos
dispositivos eletroportáteis fizessem parte da rotina das pessoas, muitas vezes sem a percepção
do usuário. O ambiente doméstico agrega cada vez mais aparelhos com tecnologia
computacional, repletos de recursos e funcionalidades. Esses aparelhos geralmente possuem uma
interface física que permite o controle de suas funções e alguns deles, controles remotos para
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 16
possibilitar aos usuários controlá-los remotamente. No entanto, cada dispositivo possui seu
controle individual, exigindo interação com cada um separadamente.
Nos últimos anos, foram propostas diversas formas para o controle desse ambiente, com o
intuito de promover a qualidade de vida dos moradores. Alguns trabalhos têm focado no
desenvolvimento de soluções para controlar o ambiente residencial através de dispositivos
móveis, visto que eles surgem como excelentes plataformas para viabilizar o controle dessa gama
de aparelhos e recursos da casa de forma unificada. A popularização dos dispositivos móveis para
os diversos segmentos da sociedade, também estimula sua utilização como plataforma de
controle, permitindo maior abrangência de público para esse cenário. Porém, essa interação
possui características particulares que merecem atenção e necessitam ser investigadas
considerando esse contexto específico.
O estudo da interação no ambiente doméstico requer a compreensão desse espaço e das
suas possibilidades de interação. As pessoas interagem com a tecnologia de diferentes formas, e
também executam as atividades domésticas de maneiras diferentes. Cada morador possui seus
próprios hábitos e uma visão particular desse ambiente. A tecnologia para controle residencial
deve estar integrada a essas atividades, adaptada à rotina dos usuários. Portanto, ao se projetar
interfaces e interações para novas soluções é necessário considerar essas diferenças, levando em
conta características individuais, condições físicas e sociais, além de diversas situações de uso
nesse ambiente. A área de Interação Humano-Computador (IHC) pode auxiliar no entendimento
dessas interações, a fim de prover melhorias na maneira com a qual as pessoas interagem com a
tecnologia.
No que se refere ao controle do ambiente residencial, alguns termos são comumente
utilizados: automação residencial e casa inteligente. A automação residencial, também
referenciada como domótica, se baseia na automação das tarefas domésticas, substituindo as
operações manuais por operações automatizadas, auxiliadas por máquinas. A automação provê
controle da casa, auxiliando os moradores a gerenciar seus aparelhos, trazendo comodidade,
segurança, conforto e eficiência. Essa automação pode ser aplicada apenas para dispositivos
independentes ou agregar diversos dispositivos e serviços, formando os chamados sistemas de
automação residencial [1]. Uma vantagem trazida pela maioria desses sistemas é a possibilidade de
operá-los remotamente. A população passa grande parte do seu tempo fora de suas casas, e
através da operação remota do sistema, os usuários podem controlar seus aparelhos de suas casas
à distância. E ainda, esses sistemas geralmente proveem funcionalidades de monitoramento
remoto que podem evitar desastres e danos na ausência dos moradores da casa.
Já o conceito de casa inteligente engloba uma moradia que integra tecnologias de
informação e comunicação, promovendo a interação. Apesar das diferentes denominações
adotadas na literatura, tais como “casa interativa”, “casa do futuro”, “casa adaptativa” ou “casa
ciente” [2], está sempre associada com automação e computação inteligente. A noção de
inteligência adotada nos dispositivos dessas casas pode estar relacionada à integração com objetos
17
Capítulo 1. Introdução
inteligentes ou às suas capacidades de economia de energia, providas pela integração com as redes
inteligentes (smart grids) [3]. A casa inteligente pode se ajustar às necessidades dos habitantes [4] de
acordo com preferências ou informações de contexto coletadas do ambiente. Ela é fundamentada
nas ideias de computação ubíqua com a aplicação de AmI (Ambient Intelligence) para prover melhor
qualidade de vida para seus usuários, otimizar o conforto e facilitar o controle dos dispositivos da
casa [5]. Por isso, os conceitos de casa inteligente e automação residencial estão relacionados,
todavia, o termo casa inteligente traz um conceito mais amplo, indo além do que apenas a
automatização de tarefas domésticas. A automação residencial pode ser considerada uma das
etapas para se obter uma casa inteligente.
De fato, nenhum desses termos é novo, visto que o termo casa inteligente foi popularizado
entre as décadas de 1980 e 1990 e a automação residencial já existe há mais de trinta anos. Porém,
apesar do desenvolvimento de diversos sistemas ao longo desses anos, sua adoção pelos
consumidores não foi abrangente. Diversas barreiras podem ser atribuídas como potenciais
motivos para a fraca adoção desses sistemas, entre elas, dificuldades de implantação,
interoperabilidade, gerenciamento e custos, que contribuem para dificultar uma ampla adoção
pela população. Essas barreiras estão relacionadas aos aspectos tecnológicos, e por isso muito
foco foi dado a essas características desses sistemas. Mas existem ainda outras barreiras, tais como
a imagem industrial da domótica [6] e o caráter da interação abordado pelas soluções existentes.
Muitos sistemas de domótica possuem um visual industrial que não se adéqua à natureza do lar, e
com projetos não focados em aspectos de interação humano-computador, muitas vezes exigindo
conhecimento técnico e não adaptadas às necessidades dos usuários.
Portanto, faz-se necessário um estudo acerca das características específicas considerando as
diferentes dimensões nesse contexto, no que se refere à tecnologia, aos usuários e ao ambiente
em que ocorre a interação. E esse estudo deve ser feito considerando a diversidade, permitindo
benefícios para todos os moradores.
1.2 Objetivos
Dado esse contexto, o principal objetivo deste trabalho é estudar o domínio de controle de
elementos do ambiente residencial via dispositivos móveis e propor uma nova solução que apoie
o uso de recursos desse ambiente considerando a diversidade. A fim de cumprir esse objetivo
geral, são relacionados os seguintes objetivos específicos desta pesquisa:
Levantar o que está sendo proposto na literatura para controle de elementos do ambiente
residencial via dispositivos móveis;
Identificar barreiras de interface e interação encontradas no controle de elementos do
ambiente residencial via dispositivos móveis;
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 18
Levantar requisitos de interface e interação para soluções que visam o controle de
elementos do ambiente residencial via dispositivos móveis;
Projetar uma instância de interface de uma solução para controle do ambiente residencial
via dispositivos móveis baseado nos requisitos identificados;
Desenvolver uma nova solução considerando os requisitos levantados para controle de
elementos do ambiente residencial via dispositivos móveis;
Avaliar esta nova solução com usuários, a fim de validar alguns requisitos e a proposta de
design.
Este trabalho segue norteado pela área de IHC em todas suas fases de desenvolvimento. O
estudo realizado nessa pesquisa visa compreender aspectos da interação desse contexto específico
considerando a relação entre os usuários, a tecnologia e o ambiente. Já a perspectiva da
diversidade é considerada nesse contexto visto a abrangência de público e situações de uso desse
ambiente.
1.3 Relevância da pesquisa
As soluções desenvolvidas para esse contexto geralmente focam em aspectos tecnológicos,
muitas vezes sem levar em consideração aspectos da interação e da diversidade em sua
concepção/design. Esta pesquisa surge da necessidade de cobrir essa lacuna. Sua relevância está
fundamentada na importância de se atentar para esses aspectos no desenvolvimento de novas
soluções, buscando formas de apresentar as funcionalidades oferecidas para todos os usuários e
facilitar sua interação.
Considerando a relevância sob a ótica da área de IHC, a maioria dos estudos foca somente
na relação entre tecnologia e ser-humano, como evidenciado em [7]. Porém, de acordo com
Frohlich e Kraut [8], o espaço exerce uma influência considerável no tipo de interação a ser
realizado. Considerando o ambiente residencial, fatores relativos a esse espaço impactam nessa
interação entre os moradores e a tecnologia. Alguns trabalhos [9,10] têm mostrado a importância
de se considerar fatores e restrições desses ambientes, abrindo uma série de descobertas neste
cenário.
O estudo realizado na presente pesquisa considera as três dimensões em sua concepção: os
usuários, a tecnologia e o ambiente. No aspecto tecnológico, são abordadas as características
específicas referentes ao controle de elementos domésticos e dispositivos móveis; no que se
refere aos usuários e ao ambiente, são retratados os aspectos da interação sob a perspectiva da
diversidade, para atender a heterogeneidade de público e situações de uso desse ambiente.
Quanto à relevância da pesquisa para a academia e para indústria, esse trabalho mostra sua
importância por mostrar todos os passos, do estudo à concepção de uma solução, mostrando um
19
Capítulo 1. Introdução
abrangente levantamento de soluções existentes, apontando os desafios para a área, mostrando
requisitos para novas aplicações, além do desenvolvimento do aplicativo proposto incorporando
os aspectos supracitados. Dessa forma, a pesquisa contribui por auxiliar no desenvolvimento de
novas soluções, ressaltando a importância de pontos específicos e provendo um guia para
designers de soluções desse domínio. A comunidade científica e os profissionais poderão usufruir
dos resultados desse trabalho para expandir o conhecimento e propor novas soluções que
melhorem a interação nesse contexto específico, além de novas formas de interação,
considerando a diversidade.
1.4 Estrutura do trabalho
O presente trabalho está organizado em seis capítulos, que se somam à Introdução. A estrutura
da dissertação segue o formato de coletânea de artigos, em que cada capítulo apresenta o formato
de um artigo científico. Vale salientar que, devido ao formato adotado, este trabalho apresenta
capítulos que podem estar em um dos seguintes idiomas: português ou inglês. Quando um
idioma é adotado, permanece o mesmo durante todo o capítulo. A última seção de cada capítulo
atua como uma ponte entre cada artigo, mostrando uma breve reflexão sobre aquele capítulo
dentro do contexto da presente pesquisa e próximos passos. Os capítulos, juntamente com uma
breve descrição de seus conteúdos, serão apresentados a seguir.
Capítulo 2 – State of the Art and HCI Challenges for Diversity: Este capítulo
apresenta o levantamento do estado da arte em soluções para controle de ambientes
residenciais via dispositivos móveis e desafios de IHC sob a perspectiva da
diversidade. Adicionalmente, também apresentamos um conjunto de diretrizes a fim
de minimizar ou transpor os desafios identificados;
Capítulo 3 – Levantamento de Requisitos baseado na Semiótica
Organizacional: Este capítulo apresenta os resultados de uma análise sobre o
domínio e levanta requisitos de aplicações para esse contexto sob a ótica de IHC.
Esse levantamento de requisitos foi baseado no estado da arte descrito no capítulo
anterior e na análise do domínio utilizando artefatos da Semiótica Organizacional.
Com isso, foi possível a identificação de requisitos com uma visão sócio-técnica, sob
diferentes perspectivas;
Capítulo 4 – Requirements Elicitation based on Mobile Applications under an
Interaction Perspective: Este capítulo apresenta um método para elicitação de
requisitos baseado em aplicativos sob a perspectiva da interação, bem como, os
resultados do emprego deste método em um estudo realizado para identificar
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 20
requisitos de aplicativos Android para controle residencial. Com isso, foi possível
observar o estado da prática para extrair requisitos considerando o domínio e a
plataforma de desenvolvimento específica;
Capítulo 5 – Design e Implementação do Aplicativo HandyHome: Este capítulo
apresenta um estudo sobre a concepção e desenvolvimento do aplicativo
HandyHome, que visa permitir o controle do ambiente residencial através de
dispositivos da plataforma Android. O aplicativo foi concebido sob a ótica de IHC
considerando os passos realizados nos capítulos anteriores;
Capítulo 6 – Descobertas e Reflexões de um Estudo de Caso em um Ambiente
Simulado: Este capítulo apresenta os resultados de um experimento realizado em um
ambiente simulado, a fim de observar a interação de usuários com a aplicação de
controle do ambiente residencial HandyHome. A partir dessa observação, analisamos
questões referentes ao design da aplicação e aspectos de interação dos usuários com
esse tipo de aplicação.
Capítulo 7 – Considerações Finais: Este capítulo resume os resultados da presente
pesquisa juntamente com suas contribuições, e aponta direções para trabalhos futuros.
Chapter 2
2 State of the Art and HCI Challenges under
the Perspective of Diversity1
2.1 Introduction
Home is a physical space which comprises social and human aspects, referring to propriety or
state of mind, and reflects the lifestyles of the inhabitants [11,8]. The interplay of individual and
cultural values make home a complex space. With technological advancements in recent decades,
a home environment may incorporate several electronic appliances in order to facilitate activities
and improve users’ quality of life. These household electrical appliances increased in complexity
and functionality, and present different interfaces and controls. With increasing complexity of
appliances, it can be expected that interaction becomes more complex as well. With increasingly
complex systems, it is necessary to make these functionalities available to all users, in an easier
and more effective way.
Mobile devices – e.g. mobile phones, tablets and smartphones – emerge as possible
platforms to enable control over such a range of appliances. They have already been adopted by
users from different economic and social backgrounds, are equipped with several features,
provide integration through a single interface are convenient to carry, and make home control
possible even when not at home (e.g. in the case of the smartphone). This scenario fits the needs
of users in modern societies and enables several interaction possibilities.
Much work focused on the development of solutions in this domain, especially on
technical issues (cf. Section 2.2). However, it is important to consider Human-Computer
Interaction (HCI) aspects in development of new solutions. According to Saizmaa and Kim [7],
1 This chapter is a version of the work accepted for publication in 16th International Conference on Human-
Computer Interaction (HCI International 2014)
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 22
HCI studies have focused mostly on the interaction between humans and technology, not
considering the importance of home aspects. Nonetheless, it is essential to consider the relation
between users, technology and the domestic environment. There are some challenges of home
control via mobile devices related to the diversity of users. Interface and interaction design for
this context must consider these differences.
This chapter presents the state of the art in home control via mobile devices. Based on
analysis of these solutions, we identify and discuss HCI challenges under the perspective of
diversity. In addition, we propose a set of guidelines in order to minimize or overcome these
challenges. We argue that this work might support design process of new solutions and future
research focusing on domestic space.
The chapter is organized as follows: Section 2.2 presents the literature solutions composing
the state of the art; Section 2.3 introduces HCI challenges for this context under the perspective
of diversity; Section 2.4 discusses research issues and additionally presents the proposed
guidelines; Section 2.5 presents conclusion, and Section 2.6 highlights next research steps.
2.2 State of the Art
This section presents the state of the art of mobile devices for controlling elements of domestic
environment, in the contexts of smart homes as well as home automation. The literature
solutions are organized according to the kind of interface/interaction they present via mobile
devices.
2.2.1 Textual Command Interface
Some solutions do not provide graphical interfaces to support user’s interaction. They enable
users to control their home through text commands, which are interpreted by home systems.
These solutions use mobile telephony services to enable communication, and commands are sent
via SMS (Short Messaging Service), using mobile phone.
Alheraish et al. [12], El-Medany and El-Sabry [13], Ahmad et al. [14], Khandare and
Mahajan [15], Zhai and Cheng [16], Li et al. [17] and Felix and Raglend [18] propose monitoring
and control systems which enable users to control household appliances, sending a message to
switch appliances on or off, and check statuses. These solutions are implemented in circuit and
use several sensors (e.g. fire, motion and temperature). These works focus on illumination control
or home security, for example, intrusion detection, door locking or monitoring. Solutions [15,16]
also use cameras. An example of a control command [15] is “STARTDEVICE 1;
STOPDEVICE 4”, to turn an appliance on and turn another appliance off. Al-Ali et al. [19]
focus on energy management, providing functions to users and utility companies. Users may send
23
Chapter 2. State of the Art and HCI Challenges under the Perspective of Diversity
commands such as “Turn ON AC, Turn OFF WM” to turn air-conditioning on and washing
machine off.
2.2.2 Textual Interface with Visual Layout
Although different interfaces may be designed for appliance control through mobile devices,
several works still provide simple graphical interfaces, with textual information through forms
and menus. Each appliance is represented by a name, which may be the appliance’s category or
an identifier, such as “device 1”. Users change an appliance’s status using elements such as text
fields, check boxes and radio buttons. It provides an enhanced interaction in comparison to
textual command interfaces mentioned in the previous Section 2.2.1.
Some works [20,21,22,23] demonstrate this improvement and provide a dual-approach, i.e.
communication occurs via SMS or an application. Both forms may be used, but the application
acts as an abstraction layer for interaction since users interact with visual interface elements
instead of typing commands. These applications were implemented in Java (J2ME). In the same
way as interfaces, home management evolves and some systems provide other functions in
addition to on/off switches, such as ventilation level [21] and lighting intensity control [22]. In
[24], users may check power consumption of plugged appliances and control home via PDA
applications with Bluetooth or via mobile phones with SMS. Other solutions only provide
application interfaces. The solution proposed in [25] also enables users to change an appliances
voltage level. HouseAway [26] provides a HTML page, the solutions in [27,28,29] provide
applications with textual menus, implemented in mobile C and GVM platform, Java and Python
for Symbian platforms. Systems in this section use microcontrollers, except [23], which uses an
X10 controller with power line communication. Moreover, all works focus on development of
system architecture, not on HCI aspects.
2.2.3 Graphical Interface
With the improvement of processing power and the growth of available resources in mobile
devices, several works introduced graphical elements to promote user interaction. These interface
designs use colors, icons, charts, images and videos in order to provide a better user experience.
Some solutions focus on development of applications and others on complete systems, but they
show a particular concern regarding user interface, unlike works of the previous sections.
Yeoh et al. [30] present the e2Home system, which enables switching home appliances on
or off and controlling a mobile robot. Users interact with a PDA application or sending textual
commands via e-mail. It follows the dual-approach, in which application is an abstraction layer.
Its interface shows icons for each appliance along with its name and a select list with its status,
and a 2D home map for robot control. Oh and Kim [31] present a similar work, which proposes
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 24
to control a mobile robot through an Android smartphone for home monitoring. The application
interface only displays the captured images at the center of smartphone screen and direction
buttons.
In [32], a local security system is proposed for Android devices. Users can lock, unlock and
check a door status from a short distance. The application displays the door status and four
buttons, the system uses Arduino and Bluetooth. Solutions [33,34] provide control over
appliances, image capture and alerts for security breach. HASec [33] provides an iOS application
with visual elements following the iPhone Human Interface Guidelines. SmartEye [34] has a Java
application which shows a home plan in 2D view, with appliances in their respective home space
and color scheme to help users identifying appliances status. Rahman and Saddik [35] present a
mobile client to control real home objects through 3D avatar interaction, using Second Life
virtual interface. Since mobile devices lack processing power to render such 3D graphics, it uses a
virtual display technique based on remote rendering graphics at a desktop computer. The
implemented prototype supports touch events, such as swipe and tap, and provides illumination
control, using X10 controllers.
Other systems present functionalities that are more complex. Home-in-Palm [36] provides
an Android smartphone application to configure automatic changes based on time or a user’s
location. In [37], users may define rules, schedule tasks and set priorities, interacting with an
iPhone application, an iPad client and a web client. Homer [38] provides two different
applications, for iPad and iPhone, and enables users to define rules using a language based on
triggers, conditions and actions, with clauses like “when”, “do” and “if”. The system uses a
framework based on OSGi, HTTP and JSON. Dickey et al. [39] provide a cloud service-based
system with an iPad application, which uses touchscreen interaction. Its interface uses several
visual elements, such as touch buttons similar to on/off switches, and regulators to control light
intensity with simple finger dragging. System also displays charts and uses Arduino with X10 and
ZigBee communication. Solutions [40,41] generate user interfaces automatically. uniKNX [40],
an iPhone application, uses configuration files, provided in system deployment, to aid systems
integration with mobile device. Based on these files, it generates interface elements at runtime
and provides local control. The mobile phone application presented in [41], has been
implemented in ASP .NET and JavaScript, and enables users to for example open/close doors,
turn lights on or off, and change color and intensity.
2.2.4 Multi-Modal Interface and Direct Manipulation
Current mobile devices are equipped with specialized technologies and features. Accelerometers,
camera, and NFC (Near Field Communication) are common examples. There are different forms
of interaction beyond textual or graphical user interface, and some solutions already explore these
25
Chapter 2. State of the Art and HCI Challenges under the Perspective of Diversity
technologies in interface and interaction design. The following solutions focus on home
appliances control addressing some possibilities.
Suo et al. [42] present HouseGenie, a solution for touchscreen smartphones. It provides
multi-modal interaction, integrating recognition engines of speech and handwriting, and enables
to “fusion” multiple modes of interaction, e.g. when selecting an object with a click or touch and
performing and action on this object by voice. It supports click, hold and drag-and-drop gestures,
its interface uses several visual elements and displays a 2D home map. It uses an OSGi-based
infrastructure to interconnect home appliances. Costa et al. [43] focus on interface design and
also provide multi-modal interaction on their accessible interface design proposal to home
control. This work provides voice and touchscreen interaction, and the design is based on icons
and quadrants, targeting people with visual, hearing, motor and cognitive disabilities. The
proposal was implemented over a tablet with Bluetooth communication. Kühnel et al. [44]
propose using three-dimensional gestures with a smartphone for home control. The prototype
was implemented for the iPhone, using accelerometer data for gesture recognition, and
combining touchscreen GUI interaction for more complex actions.
Chueh and Fanjiang [45] propose a context-aware application with automatic interface
generation and direct manipulation. Appliances are discovered using NFC of a smartphone, and
their descriptions are downloaded through Bluetooth. The application then generates the
interface based on user context. It enables local con-trol and uses Arduino. The prototype
provides TV control. Solution [46] proposes combining computer vision and ubiquitous
computing. In this approach, users point a smartphone camera towards a target appliance in
order to recognize it, and then select a function. It requires every appliance to have a visual
fingerprint, which can be a photo or visual descriptions. Chen et al. [47] propose a touch-driven
interaction system to control household appliances. Users touch target devices with a
smartphone, which then captures appliance data and combines it with context information. That
way, touch actions are translated into control actions. As a demonstration, three applications
were implemented, to control a stereo system, media activities on TV, and to connect a
smartphone to a Wi-Fi network.
Based on an analysis of these works, we identified some HCI challenges under the
perspective of diversity, which we present in the next section.
2.3 HCI Challenges under the Perspective of Diversity
When referring to diversity, we consider users with different characteristics, including culture,
age, education, gender, technical skills, knowledge, cognitive skills or use conditions. The
domestic environment, due to its heterogeneous nature, always aggregates a heterogeneous set of
users and diverse use situations. According to Huang [48], a key HCI challenge in mobile
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 26
application design is how to make such devices usable and affordable to a heterogeneous set of
users. To overcome this issue, it is necessary to consider social and contextual factors [49] in
order to comprehend users’ needs in their context of use, i.e. home control. The literature
presented in the previous section outlines the state of the art in home control via mobile devices.
Based on an analysis of these works, we identify and discuss HCI challenges under the
perspective of diversity for this specific domain, which are presented below.
Home view: In order to control their homes, users must manage functions provided by
household appliances, which are located in the domestic space. However, how to (re)present this
space to all dwellers? Many solutions represent home as an appliances list, with no reference to
the corresponding home space the appliances belong to [20,21,22,25,28,29,30,33,39]. Other
solutions separate them according to location, based on room selection, such as [41]. Other
approaches are to represent home as an architectural plan in a 2D-view with appliances in their
respective real positions, such as in [34], or as 3D environment with virtual objects, as proposed
in [35]. The 3D approach might enhance immersion and aid in elements assimilation. However,
some people might have difficulties to navigate in these virtual environments. According to [42],
devices identification and monitoring is faster and clearer in 2D-panoramic view than in 3D-view.
Even so, 2D map representation might impose difficulties to interpretation, and changes in
appliances arrangement might require map restructuring. Moreover, there is also the barrier of
displaying spatial representations, 2D or 3D, in restricted screen-size devices, such as the
smartphone. On the other hand, appliances lists may aid users to find the target appliance with
symbolic recognition, with no spatial processing. However, it may not be as immersive as spatial
representations. How to (re)present this space in order to assist diverse users with different
characteristics to identify appliances through mobile devices constitutes a relevant challenge in
this context.
Control complexity: Solutions for home control involve management of a wide range of
appliances, with different functions. Appliances with increasing functions make their control a
very complex task. Their control via mobile devices is even more difficult, given the intrinsic
characteristics of these platforms. Higher complexity functions, such as rule definition like in
[37,38], bring even more challenges. According to Manternaghan apud Manternaghan and
Turner [38], users would like to control their home in a way that does not resemble
programming. But policy definition usually uses conditional statements and commands, which
requires a programming-like interaction. Nylander et al. apud Suo et al. [42] claim that users
prefer using a smartphone instead of a computer to control appliances, since it is more
convenient. Since smartphones have screens with limited size, a challenge for interaction design is
to enable this wider range of appliance management through these devices. Providing solutions
which enables users with different characteristics and usage situations to manage their home
amidst this complexity constitutes another challenge.
27
Chapter 2. State of the Art and HCI Challenges under the Perspective of Diversity
Interface and interaction flexibility: Regarding interface flexibility, the configuration of
appliances in a home might change over time, e.g. new appliances might be added, removed or
changed in position. The application interface must reflect these changes, including the
customization of automatically assigned identifiers may require customization. Some applications
[21,24,40] reference household appliances and rooms as identifiers. These identifiers might be
application or manufacturer defaults, might not represent the respective object/place efficiently
or logically from a user’s point of view. However, in many cases, graphical interface and system
are tightly coupled, which makes modifications more difficult. Regarding interaction flexibility,
many solutions provide only one form to interact with system. Among 36 solutions presented in
the state of the art, only 3 provide multi-modal interaction [42,43,44]. Although some solutions
[45,46,47] explore other forms of interaction, they do not enable users to use other interaction
modes. This excludes people who cannot use a particular interaction form [50], for example, in
the case of a disability or a temporal limitation due to a specific context of use. For example, a
person doing a household chore, such as washing the dishes, might temporarily not be able to
interact with a touchscreen interface. This challenge has not been addressed/solved in most of
the work presented in the previous section.
Individuality and multi-person interaction: People share space and appliances with
other residents at domestic environment. Several people can control several appliances,
simultaneously or at different times. These appliances usually provide a single interface, common
for all users. Despite home being a shared environment, each individual has a personal
relationship with the space. Even if interface modification is enabled, if it remains common to all
users, issues regarding individuality and diversity still persist. For example, users may accomplish
routine tasks in specific way according to their preferences (e.g. configure light intensity at a
specific value). This characteristic is individual and user interface must reflect it. Another example
is regarding names of home spaces. Even if the application provides modifying names, for
example, from “Room 1” to “John’s Room”, each user should define a particular name, such as
“My Room”, which reflects the own vision of home space. It is therefore necessary to provide
solutions to equitably attend all users, but also reflect the users’ individuality in each interaction,
and it imposes a challenge to this context.
Privacy: Since home is a space that entails individual and personal values, we must
consider privacy in the solution design for domestic spaces. Solutions for home control involve
appliances and environment monitoring, which bring to light the challenge of preserving people’s
privacy. Several works presented in the previous section provide home security systems
[12,13,14,15,16,33,34]. In order to detect intrusion, these systems monitor the environment
extracting private data from cameras or sensors. The camera usage to capture image and videos in
several works [15,16,22,31,33,34] aims to provide better visualization, greater reliability and
feedback, but it may impact user privacy. The privacy issue must also be considered in solutions
that use context information or sensor data captured from mobile device, as in [47]. Data from
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 28
user profiles, such as used in [36], also highlights privacy issues, since it contains user preferences
and several personal information regarding domestic routine. Home is a sacred environment in
diverse cultures and the privacy concept might vary among individuals as well as among cultures.
Thus information regarding domestic space requires great attention and imposes a challenge for
new solutions design under this context.
Internationalization and localization: With globalization, potential users of software are
not restricted to a country or region. Home environment is a concept presented in different
cultures across the world, it is thus important that home control applications may be used by
users from different nations and cultural backgrounds. However, these applications are often
developed to support a single language, imposing a challenge for diversity. None of the solutions
presented in the previous section mention multi-language support.
2.3.1 Guidelines
Considering the challenges presented in the previous section, we propose a set of guidelines in
order to minimize or overcome them. In this paper we consider the concept of guideline as
addressed by Stephanidis et al. [51,52], as a general statement that applies in a particular context,
typically subject to further interpretation so as to reflect the requirements of a particular
organization or design case. Below we present our guidelines for the context of home control via
mobile devices.
Consider the dwellers’ perspective: Interface and interaction design of solutions must
consider each dweller’s perspective to (re)present this space, such as space division, references,
rooms and names.
When adopting a spatial representation, offer an alternative non-spatial
representation: Spatial representations, such as maps or virtual environment simulations require
human spatial reasoning skills, which may hinder access by all users.
Abstract low-level information of home control: Application interfaces must abstract
low-level details, highlighting information and simplifying home management and control. It
must provide high-level interaction, e.g. users must interact with elements that group information
and specific resources.
Provide policy management in “natural” approach: If a solution provides policy
management, provide user interaction in the most “natural” way possible, in a way that does not
seem like programming software. Practical alternatives to aid in this process may include
graphical elements usage, such as figures, natural language and gestures.
Enable simple and complex tasks accomplishment: The solution design must account
for people with different goals and levels of “mastery”, i.e. for both beginners and advanced
users, to access basic or complex functions, through mobile interface. Some possible alternatives
29
Chapter 2. State of the Art and HCI Challenges under the Perspective of Diversity
include configuration features and interface levels (e.g. beginner, intermediate and advanced)
based on users usage and knowledge.
Provide several forms of interaction: Thus, people with no ability to interact through a
certain form of interaction might use another one to accomplish tasks. Mobile devices provide
several features, such as audio, voice and sensors, which enables designers to go beyond the GUI.
Provide a dynamic interface, decoupled from system functionalities: Provide a
dynamic interface, which reflects changes, such as new appliances and floor layout. New
appliances might bring new functionalities. Different vendors might implement functionalities
differently. Decoupling would hide these details from users and provide them with a unified
interface that adapts to changes. This interface should allow users to modify interface elements,
such as identifiers and icons, as well as to insert new images (e.g. regarding new appliances
inserted into the system).
Promote individuality on interface/interaction: Provide features to enable users to
personalize some interface elements and interaction with system. Thus, solution matches the
user’s interests, reflecting their individual characteristics and personal relation with the
environment, attempting specific and personal needs. Saving user preferences, routine actions
and setup values may contribute to personalize interface/interaction and reduce manual
repetition in mobile devices.
Consider privacy on environment, device and user context: The solution design must
consider privacy regarding domestic space, the context data captured from both, environment
and mobile device, as well as personal information provided by users. Some alternatives include
consent and setup features, and all information under this context regarding personal values must
be considered.
Provide internationalization and localization: The mobile application for home control
must provide internationalization and localization, supporting translation of interface elements to
another idiom.
2.4 Discussion
Differently from other works (e.g., [48,49,53,54]), this paper focuses on HCI challenges for the
specific domain of home control via mobile devices. Some works expose HCI challenges for
mobile devices [48,49,53]. However, these challenges only cover issues related to device
characteristics and do not take into account the use context of such devices, e.g. home control.
Likewise, works presenting challenges for home automation [54] only address challenges
regarding the domestic context and do not consider restrictions relevant to mobile devices. This
work addresses both concerns under the perspective of diversity, presenting identified challenges
and relating them with literature solutions.
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 30
The set of guidelines presented in this paper requires substantial interpretation by
designers, which might be considered a drawback. Furthermore, the guidelines were not
experimentally validated, and only reflect knowledge and intuition on the specific subject.
However, we chose this format because our goal was to provide a high level support to designers
in this specific domain, supporting them to consider and reflect upon relevant points which
might minimize or overcome the challenges identified in this work. As our literature review has
shown, interaction design of domotic environments is a relatively new area. Once we gathered
more empirical data of designing and evaluating systems in this domain, the guidelines might be
refined and made more operable defining more concrete recommendations or success criteria.
Although the problem domain of home control includes terms such as smart home, most
of the found literature focused on home automation. Therefore, it is important to stress that this
paper do not focus on specific issues regarding ubiquitous computing [55]. Furthermore, despite
recent advances concerning mobile devices, many solutions still lack usage of new forms of
interaction. Most of the state of the art solutions still provide interaction through traditional GUI
and several works do not consider HCI aspects. Nowadays mobile devices present a huge impact
in users’ everyday lives, thus new mobile interfaces and interactions are expected to improve
users’ experiences. Identifying challenges in this context is the first step to tackle them and
provide a better interaction.
2.5 Conclusion
This chapter has presented the state of the art and HCI challenges in solutions for home control
via mobile devices. The contribution of this chapter is to summarize current literature solutions
considering HCI aspects and identify challenges under the perspective of diversity, contextualized
to this specific domain. In addition, we propose a set of guidelines, which may guide the design
process of new mobile applications focusing home control. Our goal is to support designers to
consider relevant points highlighted by the challenges and to minimize or overcome them.
Future work will involve a design, implementation and evaluation of app to control
household appliances following the proposed guidelines. Furthermore, research about other
forms of interaction with mobile devices for this context is required in order to extend the usage
possibilities and attend user and situation diversity.
31
Chapter 2. State of the Art and HCI Challenges under the Perspective of Diversity
2.6 Decision Making
After this survey regarding state of the art and the identification of the HCI challenges for this
context, it is necessary to continue the research analyzing this domain from different
perspectives. The next step is to make an analysis and elicit requirements for applications from
the HCI point of view. Therefore, the next chapter presents the results of an analysis based on
Organizational Semiotics (OS) theory and the requirements identified through this analysis along
with the literature works previously presented.
Capítulo 3
3 Levantamento de Requisitos baseado na
Semiótica Organizacional
3.1 Introdução
A casa é um ambiente de interação complexo, que envolve conceitos, tradições e rotinas
específicas de seus moradores [9]. Atualmente, o ambiente doméstico compreende uma gama de
dispositivos eletrônicos que visam auxiliar a realização das atividades do dia-a-dia dos moradores.
Para facilitar o gerenciamento e o controle de múltiplos aparelhos, foram propostas diversas
soluções de automação e controle dos dispositivos da casa. A automação residencial permite
automatizar tarefas e provê comodidade e eficiência para os usuários. O ambiente doméstico que
oferece essas soluções geralmente é denominado “casa inteligente”, provendo propriedades de
sensoriamento e adaptação para seus usuários.
Com o avanço das tecnologias de comunicação e o barateamento dos eletrônicos, os
dispositivos móveis se popularizaram nos diversos segmentos da sociedade, mudando a maneira
como as pessoas se comunicam ao redor do mundo. Na América Latina, 98% da população tem
acesso à comunicação via celular2. Somente no Brasil, foram vendidos 35 milhões de
smartphones em 2013, tornando o país o quarto maior mercado de smartphones do mundo3. As
vendas de tablets também impulsionam o acesso a esses dispositivos, com aumento de 119% em
2013. A previsão é que juntos, tablets e smartphones, representem 83% de todo o volume de
dispositivos com conexão à internet no país em 20144. Os dispositivos móveis emergem como
excelentes plataformas de controle e diversas soluções já empregam esses dispositivos para o
2 http://edition.cnn.com/2012/10/09/business/mobile-society-phone-brazil
3 http://br.idclatin.com/releases/news.aspx?id=1613
4 http://veja.abril.com.br/noticia/vida-digital/vendas-de-tablets-vao-superar-as-de-notebooks-no-brasil
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 34
controle do ambiente doméstico, pelo qual o usuário realiza suas interações. As soluções
desenvolvidas para esse contexto geralmente focam em aspectos tecnológicos [7], muitas vezes
sem levar em consideração aspectos da área de Interação Humano-Computador em sua
concepção/design.
Porém, o ambiente doméstico se destaca por constituir um papel significativo na vida das
pessoas, reunindo artefatos tecnológicos, mobília e outros objetos de apreço pessoal, o que releva
a importância do estudo desse ambiente [56] considerando fatores humanos, além dos
computacionais. Projetar soluções para esse ambiente único e complexo requer mais do que uma
análise do ponto de vista tecnológico. É necessária uma preocupação acerca dos aspectos
técnicos, interacionais e sociais [57], analisando o domínio através dessas diversas perspectivas.
Dado esse cenário, esse trabalho apresenta os resultados de uma análise sobre o domínio
de controle da casa via dispositivos móveis e levanta os requisitos de interface e interação para
essas aplicações, a fim de auxiliar o projeto de novas soluções para esse domínio levando em
consideração aspectos da área de IHC. Para tal, utilizamos a Semiótica Organizacional (SO) [58]
como referencial teórico-metodológico, para analisar o domínio e, então, elicitar os requisitos
almejados. Cabe destacar, ainda, que esse trabalho foi inspirado em trabalhos que já exploraram o
uso da SO para análise de outros contextos de uso [59,60], diferente do que realizamos nesse
trabalho. Ainda, esse trabalho está inserido no contexto de um projeto de pesquisa em domótica
inteligente norteado pela área de IHC.
O capítulo está organizado da seguinte maneira: a Seção 3.2 apresenta os resultados de uma
revisão da literatura acerca de soluções para controle de elementos do ambiente residencial
através de dispositivos móveis; a Seção 3.3 apresenta a análise de domínio baseada nos artefatos
da SO e na revisão da literatura; na Seção 3.4 são identificados os requisitos de interface e
interação a partir da análise realizada; a Seção 3.5 apresenta a discussão acerca dos resultados; a
Seção 3.6 apresenta a conclusão, e a Seção 3.7 discute as tomadas de decisão da presente
pesquisa.
3.2 Aplicações Residenciais
A seguir, sumarizamos o resultado de uma revisão da literatura acerca de soluções para controle
de elementos da casa em dispositivos móveis. Esses trabalhos abordam diferentes tipos de
interface e formas de interação com o usuário através dos dispositivos móveis. A Figura 1 ilustra
exemplos dos diferentes tipos encontrados nos trabalhos da literatura. Em (a) um exemplo de
interação por comando textual, que é interpretado pelo sistema de controle da casa. Esses
comandos geralmente são enviados por SMS utilizando as redes de telefonia móvel; em (b), uma
interface com informações textuais; em (c), uma interface gráfica que utiliza outros elementos
visuais. Em (d), uma interface multi-modal, que utiliza voz e interação com interface gráfica
35
Capítulo 3. Identificação de Requisitos
touchscreen, em (e), exemplo de um trabalho que utiliza manipulação direta, com interação
diretamente com o dispositivo a ser controlado.
Fig. 1 - Exemplos de formas de interface e interação através dos dispositivos móveis para controle de
elementos da casa. Fontes: [25],[37],[42] adaptado,[47]
Os trabalhos da revisão da literatura são sumarizados na Tabela 1. Os trabalhos foram
categorizados de acordo com a forma de interação apresentada, conforme mostra a primeira
coluna, “Int”. Utilizamos legendas para representá-las da seguinte maneira: A, para Interface de
Comando Textual; B para Interface Textual com Layout Visual; C para Interface Gráfica; D para
Interface Multi-Modal e E para Manipulação Direta. Essa classificação é baseada no
levantamento do trabalho proposto no capítulo 2, apenas dando destaque ao aspecto tecnológico
e de interação das propostas, para auxiliar em uma visão mais clara e concisa.
As demais colunas da tabela são: “Trabalhos”, com a referência dos trabalhos da literatura;
“Propósito”, que mostra os propósitos indicados pelos trabalhos; “Disp”, indica o dispositivo
móvel com o qual o usuário interage; e “Tecnologia Interação”, que indica a tecnologia com o
qual realiza a interação. Na coluna “Propósito”, L/D indica Ligar/Desligar e T/D indica
Trancar/Destrancar. Na coluna “Disp” é utilizada a seguinte legenda para representar os
dispositivos móveis: C para celular; P para PDA; S para smartphone; T para tablet. Na última
coluna, “Aplicação N/E” significa a interação se dá através de uma aplicação com tecnologia não
especificada.
Tabela 1 – Aplicações Residenciais da Literatura
Int. Trabalhos Propósito Disp Tecnologia Interação
A [12],[13],[14],[15],
[16],[17],[18],[19]
L/D lâmpadas/switches,
T/D portas; vigiar casa C SMS
B
[20],[21],[22],[23],
[24],[25],[26],[27],
[28],[29]
Anterior e:
alterar níveis, medir consumo,
L/D mais aparelhos
C,P
SMS; Página HTML;
Apps Java, Symbian e
GVM MobileC
C
[30],[31],[32],[33],
[34],[35],[36],[37],
[38],[39],[40],[41]
Anterior e: movimentar robô,
controlar diversos aparelhos,
regras para ações automáticas
C,P,
S,T
E-mail; Apps web, Java,
iOS e Android
D [42],[43],[44] Controlar diversos aparelhos S,T Aplicação N/E
E [45],[46][47] Controlar TV, stereo system e
diversos aparelhos S Aplicação N/E
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 36
Através da tabela, é possível verificar uma evolução acerca da interação dos trabalhos
apresentados, relacionada ao uso da tecnologia. O dispositivo de controle modificou-se ao longo
das classificações. Os primeiros trabalhos utilizam o aparelho celular como dispositivo de
controle e tecnologia SMS. Em seguida, evoluem para aplicações de diversas plataformas, ainda
utilizando celular, como também o PDA. Na terceira categoria, encontram-se todos os
dispositivos: celular, PDA, smartphone e tablet, com aplicações direcionadas a plataformas mais
recentes e com mais recursos. Na quarta classificação, vemos o uso de tablets e smartphones, e
na última, somente o smartphone; ambas com aplicações para plataformas não especificadas.
Essa interação também está diretamente relacionada aos recursos da casa providos pelas
soluções, que constam na coluna Propósito. O conjunto de funcionalidades tende a se enriquecer,
e nas duas últimas classificações, não são oferecidas tantas funcionalidades, pois o foco volta-se
mais para os aspectos de interação ao invés do foco tecnológico. Também nota-se que as ações
de ligar/desligar e trancar/destrancar surgem como as mais providas pelas soluções, seguidas
pelas ações de controles de níveis (alteração de intensidade ou modo de funcionamento do
aparelho) e por último, atividades de mídia, tal como controle de uma TV. O propósito de
vigilância está presente em quase todos os trabalhos.
E ainda, é possível notar a evolução para interações mais naturais. Porém, os trabalhos
presentes na última classificação utilizam interação diretamente com os aparelhos a serem
controlados, possibilitando apenas controle local. Essa proposta vai de contraponto com um dos
benefícios da automação residencial e também das exigências do mundo moderno, que é
controlar remotamente os recursos da residência. Vale ressaltar que a revisão da literatura se
encontra em formato de tabela, pois seu propósito nesse trabalho não é mostrar detalhadamente
cada trabalho, e sim, sumarizar os trabalhos da literatura a fim de identificar aspectos referentes
aos tipos de interface/interação e tecnologia encontrados. Na próxima seção será realizada a
análise do domínio.
3.3 Análise do Domínio
Nesse trabalho, os requisitos são levantados a partir da análise de domínio sob a ótica da
Semiótica Organizacional (SO) e da revisão de literatura. Inicialmente, introduzimos alguns
conceitos da Semiótica Organizacional fundamentais para a compreensão da base teórica dessa
análise, e em seguida, os resultados encontrados a partir da análise realizada.
3.3.1 Base Teórica e Metodológica
A Semiótica Organizacional (SO) [58] é uma disciplina baseada na Semiótica que compreende a
organização como um sistema de signos utilizados na comunicação entre as pessoas. Ela utiliza
37
Capítulo 3. Identificação de Requisitos
conceitos e técnicas vindos da Semiótica [61,62] para estudar questões relacionadas aos aspectos
dos diferentes níveis de uma organização (informal, formal e técnico). O estudo acerca dessas
questões e suas influências são importantes para o desenvolvimento dos sistemas de informação
Um dos métodos do conjunto MEASUR (Methods for Eliciting, Analyzing and Specifying
Users’ Requirements) [58] é o Método de Articulação de Problemas (Problem Articulation
Method - PAM). Ele possui diversos artefatos para auxiliar a análise do domínio, dando suporte à
descoberta de partes interessadas, identificação de problemas e soluções, e a expressão e
representação de aspectos em diversos níveis organizacionais.
O artefato Partes Interessadas (PI), um dos artefatos do PAM, permite distribuir os
stakeholders, ou seja, todos os envolvidos com o domínio analisado, sejam diferentes grupos ou
organizações, em camadas referentes aos diferentes contextos de interesse. A identificação dos
atores envolvidos no domínio separadamente por grupos explicitam: (a) quem pode contribuir
diretamente para o desenvolvimento de soluções ou é afetado diretamente (camada contribuição);
(b) quem fornece, é fonte ou faz uso de dados, informação ou elementos da solução (camada
fonte); quem integra o mercado desse domínio (camada mercado); quem possui interesse e/ou
expectativas relacionadas às novas soluções, influencia ou é influenciado no contexto social
(camada comunidade).
Outro artefato do PAM é a Escada Semiótica (ES), que ajuda a clarificar questões do
domínio do problema e separá-las em diferentes visões. Os seis níveis da escada são referentes às
três divisões tradicionais da Semiótica, que são Sintática, Semântica e Pragmática, e a elas foram
adicionadas outras três [63]: Mundo Físico, Empírico e Mundo Social. O Mundo Físico faz
referência ao signo em seus aspectos físicos, tais como propriedades e hardware utilizado; no
Empírico são estudadas as propriedades estatísticas dos signos em diferentes meios físicos e
dispositivos utilizados, como transmissões de sinais, eficiência e codificação; já o nível Sintático
se refere à combinação dos signos sem considerar seu resultado específico, ou seja, a estrutura do
signo. Nos níveis superiores estão o Semântico, que se refere ao significado dos signos, ou seja, a
relação entre o signo e o objeto representado; o Pragmático, em que são analisados a origem, o
uso e o efeito dos signos, ou seja, o propósito de uso; e por fim, o Mundo Social, onde os efeitos
do uso dos signos no contexto social são estudados.
Conforme [64], nosso entusiasmo com os ganhos obtidos com as tecnologias podem nos
fazer negligenciar problemas que podem ser óbvios de outras perspectivas. Portanto, a análise do
domínio é importante para seu entendimento em suas diversas perspectivas, e a utilização da SO
como referencial permite essa análise com uma visão sócio-técnica. Nesse sentido, utilizaremos
dois artefatos da SO: PI e ES. A seguir, os resultados da análise utilizando esses conceitos são
apresentados.
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 38
3.3.2 Resultados
O PI resultante da análise do domínio é apresentado na Figura 2. Ele auxilia na identificação dos
stakeholders separados em uma visualização por diferentes contextos.
Fig. 2 – Partes Interessadas resultante da análise do domínio.
Com base nos resultados advindos da análise mostrada no PI, algumas considerações
merecem destaque:
Na camada Contribuição, surgem públicos pouco ou nem citados nos trabalhos da
literatura deste domínio, como donas de casa, criança e idosos. Isso reforça a
necessidade do design de soluções que atenda à diversidade de público, incluindo
essas parcelas da população, que apesar de geralmente possuírem pouco
conhecimento técnico, possuem características de uso distintas. Ainda nesta
camada, também é possível notar que as deficiências do público podem ser
permanentes, tais como as pessoas com deficiências visuais, motoras ou auditivas,
ou podem ser temporárias, como é o caso de donas de casa e outros usuários
realizando tarefas domésticas que, por exemplo, podem exigir uso e ocupação das
mãos, impossibilitando certas formas de interação.
Na camada Fonte são encontradas universidades, centros e institutos de educação –
públicas e privadas – que estão envolvidos com trabalhos relacionados ao domínio.
A maioria desses trabalhos são trabalhos de conclusão de curso, e focam em
questões de baixo nível, como implementação de um sistema em hardware
39
Capítulo 3. Identificação de Requisitos
provendo uma interface, porém sem uma maior preocupação com aspectos de
interface e interação com o usuário.
Entre as camadas Mercado e Comunidade, surgem algumas diretrizes vindas dos
esforços de empresas que podem influenciar o design de novas soluções, tais como
as diretrizes de interface para iOS, Android e Java.
A ES resultante da análise do domínio é apresentada na Tabela 2, que auxilia na
identificação de questões relevantes sob diferentes visões do problema.
Tabela 2 - Escada Semiótica resultante da análise do domínio.
N Questões Iniciais Envolvidas
Mu
nd
o S
oci
al
S1. As soluções para controle da casa via dispositivos móveis desenvolvidas
consideram valores humanos? Quais valores humanos essas soluções devem
considerar e de que modo? S2. Quais são os impactos sociais do controle da casa via
dispositivos móveis? O uso de outras formas de interação traz algum impacto no
aspecto social? Será que a disseminação dessa forma de controle poderia causar
conflitos ou alguma forma de discriminação (e.g., por uso ou não uso)? S3. Existe
resistência por parte dos usuários para essa forma de controle? S4. Todos os usuários,
independente da condição sócio-física, são capazes de realizar essa forma de controle?
Pessoas com problemas motores e/ou cognitivos, de diferentes faixas etárias, como
crianças e idosos, analfabetos ou pessoas com baixo-letramento, pessoas de diferentes
classes sociais? Existe alguma restrição financeira que limitam o uso por algum
público? Será que as aplicações atendem à diversidade de público? S5. Que normas ou
leis as aplicações para este domínio devem seguir? S6. Existe algum receio quanto ao
uso de outras formas de interação para controle da casa via dispositivos móveis?
Pra
gm
átic
o
P1. Que funcionalidades devem ser providas pelas soluções para controle da casa via
dispositivos móveis? Que tarefas domésticas e que aparelhos devem estar disponíveis?
P2. O que deve ser explicitado pelo design da interface/interação para controle da casa
via dispositivos móveis? P3. Como o usuário expressa a forma de desfazer uma ação?
P4. Como prover uma interface para diferentes propósitos de uso? P5. Existe algum
usuário e/ou grupos de usuários implícito nas interfaces atuais para controle
residencial?
Sem
ânti
co
Se1. Como garantir que os elementos da interface (e.g., textos, ícones e figuras) para
controle da casa via dispositivos móveis – caso existam – e a forma de interação
proposta sejam entendidos por qualquer tipo de usuário? Se2. Que significados são
interpretados pelos usuários através de diferentes formas de representação dos
elementos da casa via dispositivos móveis? Se3. Diferentes formas de interação via
dispositivos móveis para controle da casa são capazes de realizar a mesma
comunicação?
Sin
táti
co
Si1. Que linguagem de interação para controle da casa via dispositivos móveis poderia
ser utilizada? Si2. Que linguagem aplicar para realizar gerenciamentos complexos?
Si3. A sintaxe varia de um tipo de dispositivo móvel para outro? Si4. Que linguagem
utilizar para representar a casa? Si5. Como avaliar se a linguagem adotada na solução
para controle de ambientes residenciais via dispositivos móveis é adequada – de uso
simples e fácil de aprender – a todos os usuários? Si6. A linguagem de interação via
tela touchscreen do dispositivo móvel pode ser mapeada diretamente por comando por
voz ou interação gestual nesse contexto de uso? Si7. Com deve ser a linguagem da
interação/interface com o dispositivo móvel para que todos os usuários (e.g., crianças,
jovens, adultos e idosos), independente de suas condições físico-cognitiva-sociais
possam controlar o ambiente residencial?
Em
pír
ico E1. Qual largura de banda é necessária, qual a velocidade mínima de conexão
necessária para comunicação entre a aplicação e a unidade responsável pelo controle?
E2. Quais tecnologias permitem essa velocidade mínima?
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 40
Mu
nd
o F
ísic
o F1. Qual infraestrutura é necessária para uso das soluções para controle da casa via
dispositivos móveis? F2. Que tecnologia de hardware é necessária para implantação
das soluções de controle da casa via dispositivos móveis? F3. Que tecnologias são
necessárias nos dispositivos móveis para uso pelas soluções para controle da casa? F4.
Como prover soluções para controle da casa que atendam aos dispositivos móveis de
diferentes tamanhos de tela? F5. Quais são os possíveis impactos posteriores de uma
única ação?
Em relação às questões levantadas a partir da análise de domínio de controle da casa via
dispositivos móveis, algumas considerações são destacadas.
Geralmente as pessoas interagiam com os dispositivos móveis somente através de uma
interface gráfica, porém existem outras formas de interação por esses dispositivos. Em relação às
questões S2 e S6, será que existe algum receio por parte dos usuários quanto a isso e qual o
impacto do uso dessas outras formas de interação para controle do ambiente residencial? Por
exemplo, será que a interação por voz pode passar uma imagem de interação para deficientes
motores e pessoas sem esse tipo de deficiência não estão induzidos a utilizá-la?
A questão Si2 refere-se ao desafio do controle de diversos aparelhos e
funcionalidades e ainda, somado às características e restrições dos dispositivos
móveis e dos usuários desses dispositivos, que linguagem aplicar para realizar esse
gerenciamento complexo?.
Em relação à questão Si7, as soluções de controle de elementos do ambiente
residencial podem envolver o uso por público como crianças, que exigem uma
atenção especial. Como deve ser a linguagem da interação/interface com o
dispositivo móvel para que todos os usuários, incluindo esse público, possam
utilizar?
Já as questões Si3 e F4, do Sintático e Físico respectivamente, referem-se às
diferentes características dos dispositivos móveis. Dispositivos com diferentes
interfaces, formas de interação, especificações de hardware e software, que
impactam em aspectos de IHC no desenvolvimento de soluções para esse contexto.
Baseado nos resultados dessa análise, na próxima seção iremos levantar os requisitos de
interface/interação para soluções que visam o controle do ambiente residencial via dispositivos
móveis.
3.4 Requisitos de Interface e Interação
Baseado na análise das soluções da literatura para controle do ambiente doméstico através de
dispositivos móveis e a análise de domínio presente na seção anterior utilizando artefatos da
Semiótica Organizacional, foram identificados alguns requisitos para novas soluções
considerando os aspectos de Interação Humano-Computador.
41
Capítulo 3. Identificação de Requisitos
Req1. Representação da casa por ambientes: A aplicação deve permitir a representação
da casa por ambientes, com nomes específicos para cada local. Esse requisito possui correlação
com a questão Si4, sobre como representar a casa. Visto que geralmente os moradores
subdividem o espaço residencial por ambientes, a aplicação deve permitir representar a casa dessa
forma.
Req2. Visualização não-espacial da casa: Nos trabalhos da revisão da literatura
encontramos alguns tipos de visualização da casa, tais como lista de locais e dispositivos, planta
2D e ambiente 3D. Porém, as visualizações 2D e 3D são representações espaciais, que apesar de
aumentarem a imersão no ambiente e facilitarem localização para diversos usuários, exigem
raciocínio espacial, interpretação de mapa e navegação no ambiente, o que pode impor uma
barreira para algumas pessoas. Portanto, a aplicação deve prover uma visualização não-espacial da
casa. Isso não implica que essa deva ser a única forma adotada, pois a aplicação pode prover mais
de uma. O requisito vem da análise dos diferentes tipos de visualização da literatura e das
questões Se1, Se2, Si4 e S4.
Req3. Apresentação da casa no início da aplicação: Independentemente da
visualização utilizada, deve-se apresentar a casa no início da aplicação, visto que é a estrutura que
comporta os elementos controlados. A aplicação deve iniciar introduzindo esse espaço. Esse
requisito surge da questão P2.
Req4. Organização de aparelhos da casa por local da casa e por categoria de
dispositivos: Permitir que os usuários encontrem os aparelhos da casa pelos ambientes em que
se encontram ou pelo seu tipo. Ambas as alternativas visam facilitar o acesso, uma pela navegação
na representação da casa e outra diretamente pelo tipo de aparelho. Esse requisito vem das
questões Si4 e Si7.
Req5. Agrupamento de aparelhos da casa: Permitir que o usuário agrupe os aparelhos
da casa de forma arbitrária, e salve os grupos criados, facilitando acessos posteriores. Esse
requisito vem da análise da literatura e das questões P1, P4 e Si2, de forma a facilitar o controle e
diminuir a complexidade.
Req6. Funcionalidade de busca: Além da visualização já fornecida pela aplicação, deve-
se permitir realização de buscas, de forma a facilitar localização de ambientes, aparelhos ou
grupos. Esse requisito vem de encontro às questões P1, P4 e Si7.
Req7. Atalhos: Permitir que o usuário crie links de acesso rápido (atalhos) para acesso de
recursos da aplicação mais utilizados, tal como grupos de aparelhos ou ações sobre aparelhos.
Esse requisito vem de encontro às questões P1, P4 e Si7, facilitando o acesso e o uso pelos
diferentes usuários.
Req8. Alteração dos elementos da interface: Caso a aplicação proveja uma interface
gráfica, deve permitir alteração dos elementos dessa interface, através das funcionalidades:
inserção de novos gráficos e modificação de identificadores. Esse requisito vem das questões Se1
e Se2.
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 42
Req9. Perfis para os usuários: Cada usuário deve possuir um perfil, permitindo
identificar o acesso de cada morador e associar suas respectivas informações, tais como ações,
preferências e configurações. Esses dados devem ficar salvos, visando reduzir a entrada de dados
e facilitando o uso por todos os diferentes usuários. Esse requisito emerge das questões S1, P4 e
Si7, envolvendo a relação e valores de cada indivíduo com a residência, através de uma interface.
Req10. Personalização da interface/interação: A aplicação deve permitir que cada
morador configure sua visualização da casa, identificadores de locais e aparelhos, grupos e
atalhos. Com isso, cada usuário personaliza os recursos da aplicação e elementos da interface de
acordo com suas preferências individuais e de uso. Esse requisito se baseia nas questões S1, P4,
Se1, Se2 e Si7.
Req11. Uma ação sobre vários aparelhos: Caso os aparelhos da casa tenham suporte a
um mesmo comando, a aplicação deve permitir aplicar um comando sobre vários dispositivos
simultaneamente, a partir de uma única interação. Esse requisito se origina das questões P1 e Si2,
e da literatura [41,29].
Req12. Replicação de ações: A aplicação deve permitir ao usuário replicar uma ação
emitida anteriormente. Deve ser possível “copiar e colar” (“Ctrl+C, Ctrl+V”) um comando e
suas especificações. Isso é útil, por exemplo, na definição de políticas. Esse requisito das questões
P1 e Si2.
Req13. Desfazer ou cancelar uma ação: A aplicação deve permitir o usuário desfazer um
comando dado anteriormente (“Ctrl+Z”). Desfazer uma ação nem sempre é possível, visto que
as ações implicam as reações no mundo físico, porém a aplicação deve prover alternativas de,
com um único comando, desfazer o comando emitido anteriormente, e caso não seja possível
desfazer nem cancelar a ação, informar o usuário o ocorrido. Esse requisito surge das questões
P1, P3 e F5.
Req14. Histórico: Deve ser possível visualizar últimas ações realizadas pelo usuário. Esse
requisito vem das questões S6, P1, P2 e F5, e visa permitir maior confiabilidade e esclarecimento
das ações para o usuário.
Req15. Inserção de novos aparelhos: A aplicação deve permitir a inserção de novos
aparelhos da casa, visto que o ambiente pode agregar novos dispositivos. Esse requisito surge da
literatura e das questões P1 e F1.
Req16. Notificações: A aplicação deve prover notificações para o usuário, de forma a
informá-lo das ações ocorridas no sistema. Esse requisito vem da questão P1 e da revisão da
literatura [12,13,14,15,16,17,34].
Req17. Notificações ao usuário quando novos aparelhos forem inseridos: A aplicação
deve permitir que o usuário seja notificado quando novos aparelhos forem adicionados,
permitindo maior controle e ciência dos acontecimentos. Esse requisito tem correlação à questão
S6.
43
Capítulo 3. Identificação de Requisitos
Req18. Graus de notificação: Fornecer graus de notificação, no mínimo dois: comum
(aviso) e urgente (alerta). Esse requisito veio das questões P1, P2 e Si2.
Req19. Desativar funcionalidades: A aplicação deve prover recursos para o usuário
desativar funcionalidades, tais como: recebimento de alarmes e utilização de imagens da casa.
Esse requisito está relacionado às questões S1, S6 e P1.
Req20. Interação multi-modal: A aplicação deve oferecer interação multi-modal, ou seja,
diferentes formas de interação, provendo mais de um canal de entrada/saída. A multi-modalidade
permite que pessoas impossibilitadas de utilizar um canal de comunicação, utilize outro. Esse
requisito emerge das questões S4, Si6, P5, Si7, F2, F3 e das reflexões do PI acerca da diversidade.
Req21. Feedback das ações realizadas: Prover retorno ou confirmação da realização das
ações solicitadas pelo usuário. Esse requisito visa confiança do usuário na interação e surge das
questões S6 e P2.
Req22. Diversos tipos de feedback: A aplicação deve permitir diversos tipos de
feedback, tais como visual, sonoro e háptico (vibrar). Porém, caso o dispositivo móvel do usuário
não possua suporte a algum deles, o uso da aplicação não deve ser prejudicado. Esse requisito
vem das questões S2, S4, P5, Se3, Si6, Si7 e F3.
Req23. Utilizar gráficos (imagens ou ícones): Utilizar imagens ou ícones na interface
gráfica, facilitando o reconhecimento de ambientes e aparelhos. Esse requisito vem das questões
S4, P5, Se1 e Si7, visando facilitar o uso pelo público, tal como pessoas não-letradas e crianças.
Req24. Controle de acesso: A aplicação deve permitir definir acesso a recursos do
sistema a cada usuário. Deve ser possível autorizar, bloquear ou restringir acesso, tanto à
visualização de recursos quanto à execução de ações. Esse requisito vem das questões S1, S4, e
Si7. Para permitir maior segurança para usuários como crianças, é necessário limitar o acesso a
recursos. O controle de acesso à visualização ou realização de ações também se relaciona a
valores, tal como a privacidade.
Req25. Termo de uso: No início da aplicação, apresentar um termo de uso para o usuário
a fim de obter seu consentimento para uso e/ou captura de seus dados pessoais e do ambiente
doméstico. Esse requisito surge de encontro à questão S1, e visto que diversas soluções da
literatura utilizam dados de câmeras [15,16,22,31,33,34] e sensores [12,13,14,16,17,18,22,26,28],
além de dados do usuário e informações de contexto [47].
Req26. Controle Remoto: Permitir controle mesmo longe da residência. Apesar de alguns
trabalhos da literatura abordarem interação diretamente com os dispositivos, essa interação
permite controle apenas local, dada a exigência visualização do objeto, seja acompanhada de
interação física ou a visualização à pouca distância. A aplicação deve permitir controlar a casa
remotamente, mesmo longe da residência. Esse requisito surge da questão P1, sendo que uma
funcionalidade provida pelo sistema deve ser controle e monitoramento remoto da residência.
Req27. Interface adequada ao dispositivo: Prover adequação da interface para tablets e
smartphones, dado a diferença significativa entre os tamanhos de tela, que pode ser aplicado ao
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 44
design da interface ou apenas na apresentação do conteúdo. Apesar dessas diferenças, as
funcionalidades providas devem ser as mesmas, o que vai de encontro ao design responsivo [65].
Esse requisito vem da questão F4. Na revisão da literatura, geralmente são desenvolvidas duas
aplicações distintas que também diferem nas funcionalidades [37,38]. Porém, visto a questão S4,
não devemos restringir acesso às funcionalidades.
Req28. Diferença entre Ligar/Desligar e Abrir/Fechar: Utilizar indicação diferenciada
para operação ligar/desligar e abrir/fechar, tanto textualmente quanto graficamente, visto que a
última envolve questões de segurança. Esse requisito surge das questões S1, P2, Se1, Se2 e da
revisão da literatura. Os trabalhos abordam ações binárias de ligar/desligar e abrir/fechar e
geralmente, os aparelhos suportam somente uma dessas operações. Por exemplo, uma lâmpada
liga/desliga e uma porta abre/fecha, porém utilizam a mesma representação para ambas as
operações. A indicação de algo “ligado ou desligado” pode não ser suficientemente clara para
indicar “aberto ou fechado”, resultando em problemas de interpretação.
Req29. Visualização multi-nível: Ao utilizar a visualização espacial em forma de mapa
2D para uma das formas de visualização da casa, caso a casa tenha mais de um nível (e.g., vários
andares), apresentar primeiramente os níveis da casa, e somente em seguida, os respectivos
mapas. Esse requisito vem da questão Si4.
3.5 Discussão
Vale salientar que os requisitos obtidos com essa análise, apesar de serem voltados para
interface/interação, abrangem diversas funcionalidades, necessárias para uma melhor interação
nesse contexto. Também, que os requisitos expostos nesse trabalho não estão atrelados a uma
interface específica. Eles se encontram em um nível de abstração que visa à melhoria dos
aspectos de IHC no contexto de controle de ambientes residenciais via dispositivos móveis, e
podem ser aplicados à diversos designs de interface.
Também vale ressaltar que, seguir todos os requisitos pode não ser suficiente para garantir
a melhor interação possível, porém servem de base para os designers de soluções nesse contexto
específico, e o atendimento desses requisitos indicam uma melhoria nos aspectos de IHC da
aplicação. E ainda, para levantar os requisitos de interface/interação para esse domínio, não
fizemos uso das técnicas da Engenharia de Requisitos (ER) [66]. Escolhemos fazer uso da SO,
uma vez que a ER não possui artefatos como o PI, que permitem visualizar o domínio em seus
diferentes contextos de interesse.
Outra consideração importante é que, através da análise do PI, constatou-se que as
soluções para iOS dominam o mercado, apesar do notável crescimento no uso de outros sistemas
móveis. Talvez isso ocorra devido ao foco no público com maior poder aquisitivo de renda.
Porém, o cenário brasileiro favorece o uso de dispositivos de baixo custo. É necessário
45
Capítulo 3. Identificação de Requisitos
apresentar essas mudanças nas soluções de interface a serem propostas, que devem estar
acessíveis para todos os usuários. Além disso, ao se projetar novas soluções de interface é
necessário analisar os impactos que elas trarão ao ambiente doméstico.
3.6 Conclusão
Aplicações para controle de elementos da casa via dispositivos móveis possuem um grande
potencial de expansão, porém ainda carecem de maior preocupação com aspectos de IHC. Nesse
artigo, analisamos o domínio de controle da casa via dispositivos móveis através da revisão da
literatura e utilização de artefatos da SO, e levantamos requisitos de interface e interação para
essas aplicações visando o contexto brasileiro. A contribuição desse capítulo é mostrar como a
SO pode ajudar a encontrar os requisitos para esse domínio específico, antes não aplicado. Dessa
forma, esse trabalho agrega valor não só à metodologia utilizada, mas aos demais trabalhos da
comunidade que seguem esse referencial teórico-metodológico em suas pesquisas.
Como trabalhos futuros, com base nos resultados deste trabalho, indicamos a validação dos
requisitos propostos nesse trabalho bem como a implementação de uma instância de interface
trazendo alguns requisitos expostos para testes com usuários.
3.7 Tomada de Decisão
A partir dos resultados obtidos neste capítulo, podemos fazer algumas observações. O
levantamento dos requisitos a partir da análise das soluções da literatura permite focar em
aspectos técnicos e de interface, e mesmo analisando sob a ótica de IHC, não é possível abranger
outras perspectivas. A análise do domínio utilizando os artefatos da SO permite uma análise de
diversas perspectivas, possibilitando analisar questões relacionadas ao público além de aspectos
técnicos.
Através dos requisitos obtidos, podemos observar que eles se aplicam a diversas instâncias
de interface, inclusive, abrangendo diversas plataformas, tais como diferentes sistemas
operacionais. Porém, antes de projetar uma instância de interface é necessário observar o
domínio específico para o qual pretendemos desenvolver. E ainda, a análise da literatura não
realiza um levantamento das soluções do estado da prática, nem a análise da SO. Para tal, o
próximo passo visa levantar requisitos baseado nas soluções de mercado voltadas para a
plataforma específica para a qual desejamos desenvolver: Android.
Capítulo 45
4 Requirements Elicitation based on Mobile
Applications under an Interaction
Perspective
4.1 Introduction
Requirements elicitation requires an understanding of the problem domain in order to analyze
and identify product characteristics which reflect user needs [66]. It is a complex process with
intense information capture and is crucial for development of high quality products. Nowadays,
there is a great demand for updated software in order to meet – ever more selective – customer
expectations. Interaction aspects and aesthetic characteristics stand out as an important
differential [67,68], which deserve careful attention and must guide the product development
process. Constant software updates and user interface modifications mark out a paradigm shift. A
possibility of facilitating interaction is to integrate new solutions into the existing “ecosystem” of
already available products, aiming at improving user interaction.
Mobile devices are integrated into our everyday life activities. In recent years the use of
mobile devices has increased remarkably, attracting new users. Mobile applications, or mobile
apps, have become essential tools for daily tasks, enhancing productivity, communication and
entertainment. Users of these platforms are no longer restricted to applications supplied by
device manufactures. Mobile platforms provide several third-party apps through their
repositories, i.e. mobile app stores, enabling users to search and install apps in a quick, easy and
central manner, and sometimes, free of charge.
5 This chapter is a version of the work accepted for publication in 16th International Conference on Human-
Computer Interaction (HCI International 2014)
47
Chapter 4. Requirements Elicitation based on Mobile Applications under an Interaction Perspective
Due to this ever increasing adoption of mobile technology, it is fundamental to observe
these apps under the Human-Computer Interaction (HCI) perspective, attempting to interface
and interaction aspects of these solutions. Nowadays, several apps are available from various
segments. Just like the mobile phone context, mobile apps for home control are closely related
with people daily tasks. These apps provide control of home elements, whether single appliances
such as a lamp, or several appliances connected to a home automation system. Home control via
mobile de-vices [69,36,32] is a thriving sector, attracting interest of academy and industry. People
used fixed control panels inside the house to control home systems, but with the advantages of
mobile devices, people can control home in an effective and convenient way.
In this paper, we propose a method for requirements elicitation based on apps under the
interaction perspective. Moreover, we present the results of method’s application for
requirements identification of Android apps for home control. This work is inserted into a
research project related to smart homes based on open-source infrastructures [70] and interaction
with multiple interfaces, such as mobile and gesture-based interfaces [71,72,73].
The chapter is organized as follows: Section 4.2 describes the method; Section 4.3 presents
a case study based on the application of the method in order to identify requirements of Android
apps for home control; Section 4.4 discusses the results and research issues; Section 4.5 presents
conclusion, and Section 4.6 addresses research decisions and next steps.
4.2 M4REMAIP
The M4REMAIP (Method for Requirements Elicitation based on Mobile Applications under an
Interaction Perspective) aims at eliciting requirements based on apps’ usage. Based on description
analysis gathered from such use, it is possible to identify important characteristics of apps, aiming
at improving user interaction. This method – Fig. 3 shows an overview of the method – can be
applied in different domains and at different stages in the design lifecycle, e.g. when starting a
new project or updating an existing one. It was inspired by previous work from our research
group [74].
The method consists of five steps, performed in two distinct phases: phase I comprises
three steps and occurs before the apps’ usage, phase II comprises two steps and focuses on the
use of apps and requirements capture. Thus, the five steps of the method are as follows: (I.1)
definition, (I.2) search, (I.3) setup, (II.4) evaluation, and (II.5) extraction.
The definition step (I.1) consists of the target definition. In this step, the elicitation
objective is defined, as well as the target platform – e.g. tablet or smartphone –, the operating
system and, based on this information, the specific device to be used during the process. The
search step (I.2) consists of the search specification and the subsequent search execution. In the
search specification, search parameters are specified: search strategy – i.e. automatic and/or
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 48
manual –, keywords, selection criteria – i.e. inclusion and exclusion –, and database. Depending
on information gathered from the definition step, the database will be a specific app store, such
as Google Play®, App Store®, Samsung Apps®, BlackBerry World®, and Windows Phone
Store®. During search execution, the search is conducted according to specification. The setup
step (I.3) consists of download and installation of apps derived from the search step.
The evaluation step (II.4) is based on exploratory use and textual description of mobile
apps. An average time is defined for the exploratory use of each app – e.g. 30 minutes –, and
during the usage, an analysis of features, design and interaction characteristics is performed. This
analysis is performed manually, in order to provide an observation focusing on HCI aspects, with
details from a user perspective. Subsequently, during the description activity, each app is
described textually, with information regarding main functionality and interface characteristics, as
well as positive and negative aspects. During description activity, each app may be used again in
order to provide a brief verification of app interface details.
The extraction step (II.5) consists of the description analysis and the requirements
definition. The description analysis involves reading these textual descriptions, identifying
common or deemed important features, and analyzing whether these functionalities are relevant
requirements for the respective context.
Fig. 3 – Overview of the M4REMAIP.
At the end of the method, requirements are obtained. In addition to functional
requirements elicitation, this method might also be applied to identify possible design solutions
for the domain (vide Fig. 3). These possible design solutions may be obtained from descriptions
reading focusing on a specific feature, observing the differences regarding how it is provided by
apps.
In Figure 3, it is possible to observe a dashed line from description analysis (extraction;
II.5) to description (evaluation; II.4). This is due to the fact that during the description analysis
some characteristics may be deemed more relevant, requiring a deeper and detailed description.
Another aspect is that each step tends to act as a filter, reducing the volume of input – total
amount of apps – from one step to another. For example, in search step, input may be all apps in
49
Chapter 4. Requirements Elicitation based on Mobile Applications under an Interaction Perspective
a repository, but after search execution, only a substrate is output. Subsequently, not all apps of
this resulting set can be downloaded or installed successfully, therefore after setup step, other
substrate is generated. Moreover, depending on amount of apps to be installed, a single,
sequential performance of all method steps might not be possible, since some mobile devices
may present limitations regarding memory and storage. In this case, steps 3 and 4 should be
executed with subsets of the total amount of apps, with each subset uninstall before executing
the procedure again.
4.3 Application of M4REMAIP
This section presents the application of M4REMAIP in the context of eliciting functional
requirements of Android apps for home control. First, we present Phase I of the method, then
Phase II, and subsequently the results obtained with applying the method in this specific domain.
4.3.1 Phase I
In the definition step (step 1) the smartphone was defined as target platform, since it is a more
restrictive device in comparison with the tablet, e.g., regarding screen size. Android was chosen as
operating system, and the specifications of device used in this study are: a smartphone Motorola
Razr i XT890, with Android 4.1.2 (Jelly Bean), configured with Portuguese language, Intel Atom
Z2460 2GHz GPU, 1GB RAM, screen size 4.3” (540x960).
In the search step (step 2), the search strategy was automatic and manual search in Google
Play®. For automatic search, the following keywords were established (in alphabetical order):
“arduino”, “automação”, “automatizada”, “casa”, “control”, “domotica”, “home”, “residencial”,
and “smart”. The app was included if it, according to the app’s description, proposed controlling
home element or home automation system. The manual search consisted of selection among
related apps indicated by Google Play®, according the following inclusion criteria: the app must
present home, building or lamp as icons, or the app must have “control/controle” or
“automation/automação” terms in its tittle. In both search strategies, the exclusion criteria were:
be paid or be shown after 10th position (due to time viability reasons of application of method).
The setup step (step 3) had 35 apps as input from the previous step. All apps were
downloaded and installed successfully, and continued to next step. Steps 3 and 4 were performed
sequentially, with no need of division into apps subsets and uninstall.
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 50
4.3.2 Phase II
In the evaluation step (step 4), 1 app from the total amount of 35 apps could not be started:
Domotic Center (by Showroom), version 1.5 demo. Therefore, only 34 apps were analyzed. We
defined 30 minutes for the exploratory use of each app, and subsequently wrote the description.
During the description activity, some apps were used again, with the average duration of 10 to 15
minutes, enabling verification of details regarding interface and some characteristics.
In order to demonstrate the execution of this step, summarized descriptions of apps are
presented follows. We indicate the app developer next to each app name, so as to facilitate
possible searches at Google Play®. In the extraction step (step 5), we point out relevant aspects
identified based on use of apps, which indicate require-ments. These aspects are highlighted in
cyan.
Several apps required user authentication, not enabling a continued exploratory use. Such
was the case of QW Home Automation (by Qingjun Wei), Rogers Smart Home Monitoring (by
Rogers Communications Inc.), HCA Home Control Assistant (by Advanced Quonset
Technology, Inc.) and BeHome 247 (by BeHome247.com). InControl Home Automation Free
(by Moonlit Software) is another example: when started, it shows a sequence of instructions for
installing and configuring the server, which leads to the system’s authentication screen. Another
case is INSTEON for SmartLinc (by INSTEON), which provides two options: one for new
users and another for already existing users. For new users, it shows prerequisites for system
operation, and then, requires authentication.
Smart Automation Experience (by Possible World Wide) starts in authentication screen,
requesting a code, and exhibiting a help button and a link for registration. We performed the
registration procedure, however, did not receive the authentication code requested to visualize
the demo. InSideControl HD (by Schneider Electric Industries SAS) starts exhibiting a screen on
landscape mode, and when we clicked on information option, the app – v.1.1.0 – crashed.
Arduino Lamp (by Benhur Quintino de Souza) provides lamp control. This app can only run five
times, and does not enable visualization of options regarding its features, only a tutorial and
simple settings.
Since we performed the use of apps without a home infrastructure, several apps exhibited
an empty home screen, with a black background along with an overflow button, which reveals an
options menu. Such was the case of wdISY (by 222Designs) and Casa Domotica com Arduino
Mega (by Excontrol Automatización y Domotica). AzHomeTouch (by Azcom Technology S.r.l)
also shows this kind of interface after the authentication process. Its authentication screen
exhibits an auto-login option; after login, there are settings options which include preferences,
import configuration file, logoff and exit. DroidSeer TRIAL Version (by SPVSOFT) also exhibits
an empty screen at startup, however, it allows to add, modify and remove appliances or events,
with names to be specified by users.
51
Chapter 4. Requirements Elicitation based on Mobile Applications under an Interaction Perspective
AtMyHomeLE (by DevQ S.r.l.) exhibits options in a grid. Among them, there are lighting,
automation, cameras, scenarios, installations and favorites. It is possible to navigate between
options but when an option is selected, any information is provided. MyHomeManagerLite (by
Pascal Duray) is a limited version, providing only a subset of features. When the app starts, it
exhibits a message with information about the available features on this version, in order to
notify users.
When SoulissApp (by Alessandro Del Pex) is started for the first time, it exhibits a user
license. The app has three main options at the main screen and a brief description is provided for
each one. For appliances control, it is possible to activate commands based on time, users’
geographical position or sensor data. This app also provides an icon set, with 53 different
options, and connection test feature. Just like SoulissApp, domRemote for Domintell system (by
KZ Software) also starts exhibiting a message with terms and conditions. MobiLinc Lite (by
Mobile Integrated Solutions) provides a link to information regarding terms and conditions, to be
shown on a web page.
Domodroid beta 1.1 (by Pierre Lainé) starts exhibiting a welcome message. The initial
screen shows two options: House and Map. Although we could not access these features without
a home infrastructure, Map encompasses the idea of visualizing a home map, but it was not
possible to verify it. FIBARO (by Fibaro) starts showing a sequence of screens with a step-by-
step guide, and subsequently the app main screen. The main screen is composed of views with
grayed out options, indicating blocked or inactive functionality. A carousel menu at the bottom
of the screen also shows options through swipe interaction.
Home Buddy (by rakstar somar) starts exhibiting configuration options, which include:
setting auto-refresh interval and enable/disable vibration. The main screen has two swipe views
in order to show devices and scenes. There is also an action bar with action items, indicating
voice interaction and refresh, and an overflow button with more options. AutHomationHD (by
Garrett Power) has an interface composed of tabs and two sidebars, accessed by swipe. These
sidebars show several options, such as: search; refresh; voice; about; sort by name, type,
alphabetical order or inverse; and settings. In this last one, options are shown in different settings
categories. The app sends an audio feedback if a voice command is not found. HAL-Home
Automation @ Language (by Richard T. Schaefer) provides voice interaction and also enables
users to assign touch gestures to commands. When the app is started it emits audio instructions
regarding user settings and its interface is composed of swipe views.
Several apps provide a home control simulation in a demo mode. SRGio (by Alexus Art)
offers a demo through authentication with user/password as guest/guest and its interface is
composed of tabs. An important characteristic regarding appliances control is a single button to
turn on/off, which also indicates the current state. Vera Mobile (by Alexus Art) is identical to the
previous app as well as MiControl (by Alexus Art), but the last one is a Spanish version. I-WISH
Smart Home (by Innova Egypt) provides demo with authentication with user/password filled in
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 52
automatically. The app enables selecting or adding a server, and to assign a name, address and
port to it. Other characteristic is the language selection, with two available idioms, i.e. English
and Arabic.
Lifedomus (by Lifedomus) also provides a demo mode. Its interface is based on tabs, with
several options, such as visualization by rooms and activities history (log). Regarding log feature,
it is possible to show a complete log or filtering by alarms or events (requested actions).
ayControl KNX and more (by easyMOBIZ.com) starts in demo mode, exhibiting rooms grouped
by home floor. It is possible to import profiles, visualize and enable/disable log, and customize
the interface with themes. SmartHome One by SMARTIF (by SMARTIF) starts showing options
regarding authentication and demo offline, and displays household appliances by rooms or by
type. Like other apps, Cisco SC Residence (by Cisco Systems, Inc.) provides a simulation mode
and has a graphical interface with appliances arranged in a circle. Depending on selected
appliance, different control elements are displayed, and for each device, an icon indicates the
current status.
HSTouch Home Automation (by HomeSeer Technologies) and CMClient (by
ComfortClick) provide simulation through a demo server. HSTouch Home Automation allows
controlling home appliances, checking room climate and sending commands based on events.
For appliances control, the app displays a dedicated screen for each appliance with its control
options. In settings, it is possible to change server data, and separately, authentication data.
CMClient presents a user interface similar to a desktop or launcher, with several options and a
menu at the bottom of the screen accessed by swipe. Among options, there are calendar, mode
selection, energy consumption, language selection and messages, which include e-mail, alerts and
events.
ImperiHome (by Evertygo) offers interaction via tap, hold, swipe and voice. The main
screen is composed of swipe views organized by main rooms. The app provides scenes, which
allow execution of commands set. Regarding home appliances – home objects – it is possible to
modify its name and icon, and add each one as favorite, hide or exhibit it. Also, images set
represent the different status of the home objects. Moreover, users may add a scene shortcut in
device home screen.
Table 3 summarizes 34 apps addressed in Phase II of the method. This table presents the
column names: “Ver.” indicates app version; “Infra.” indicates the app availability for use without
infrastructure; “Conn.” indicates whether connection data, e.g. IP address, URL, is presented –
and how – at user interface; and “Auth.” indicates whether authentication data, e.g.
user/password, is presented – and how – at user interface. At column “Infra.” we used the
following classification: (N)one when app does not provide navigation; (P)artial functionality,
when app provides some functionality, however does not allow to simulate appliances control;
and (F)ull functionality, when app provides all functionality and allows simulating appliances
53
Chapter 4. Requirements Elicitation based on Mobile Applications under an Interaction Perspective
control. At columns “Conn.” and “Auth.”, we used the following caption: “N” for does not
require, “S” for require on screen, and “C” for requires in configuration settings.
Table 3 – Android apps identified and analyzed applying M4REMAIP
Icon Name Ver. Infra. Conn. Auth. Language
QW Home Automation 1.1.11 N S S English
Rogers Smart Home Monitoring 5.0.5 N N S English
HCA Home Control Assistant 11.2.11 N C N English
BeHome 247 1.1.1 N N S English
InControl Home Automation Free 2.0.9 N N S English
INSTEON for SmartLinc 1.2.3 N N S English
Smart Automation Experience 7.1.1 N N N English
InSideControl HD 1.1.0 N C N English
Arduino Lamp 1.0 N N N English
wdISY - N C C English
Casa Domotica con Arduino Mega 4.0 N S N English
AzHomeTouch 0.6.5 N C S English
DroidSeer Trial Version - P S S English
atMyHomeLE 1.0.56 P N N Portuguese
MyHomeManagerLite 1.0.1.0 P C N English
SoulissApp 1.2.31 P N N Portuguese
domRemote for Domintell system 1.1.22 P C N English
MobiLinc Lite 1.2.4 P N S English
Domodroid beta 1.1 1.1 P C N English
FIBARO 1.1 P S S English
Home Buddy 0.37 P C N English
AutHomationHD 3.1.3.5 P C C English
HAL-Home Automation @ Language 1.006 P S S English
SRGio 1.9.107 F N S English
Vera Mobile 1.9.107 F N S English
Micontrol 1.9.409 F N S Spanish
I-WISH Smart Home 1.1 F C S
English /
Arabic
Lifedomus 1.4.1 F S N Portuguese
ayControl KNX and more 3.0.9 F N N English
SmartHome One by SMARTIF 1.8.9.2 F S S Portuguese
Cisco SC Residence 2.5.2.210567 F N S English
HSTouch Home Automation 1.35 F C C English
CMClient 2.0.2 F C C
English /
Others
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 54
Icon Name Ver. Infra. Conn. Auth. Language
ImperiHome 1.9.2 F C C English
4.3.3 Requirements and Design Ideas
After executing Phases I and II of the method, we identified 45 functional requirements,
organized in eight categories: (a) general, (b) first startup, (c) configuration, (d) connection, (e)
authentication, (f) feedback, (g) home objects, and (h) control.
(a) GENERAL – R1. About: Provide information about the app; R2. Available
features: Provide information regarding available features, especially when the app is a limited
version; R3. Brief description: Provide a brief description of each feature; R4. Demo: Provide
a simulation of home infrastructure in order to enable appliances control. Thus, users may
interact and test app features. This simulation may be provided by demo mode, demo server, or
authentication with user/password filled out automatically.
(b) FIRST STARTUP – R5. User license: Exhibit user license, with options to accept or
refuse terms and conditions; R6. Welcome message: Exhibit a welcome message; R7.
Tutorial/instructions/step-by-step: Provide instructions and presentation of apps features, in
a sequence of screens with a step-by-step guide; R8. Prerequisites for system operation:
Display information about required hardware/software artifacts and necessary conditions for
system operation; R9. Help: Provide an option with help information.
(c) CONFIGURATION – R10. Settings categories: Exhibit options grouped into
categories, according similar configuration purposes; R11. Configuration file: Provide an option
to send a configuration file, containing settings data; R12. Connection and authentication
separately: Exhibit server connection information separately from authentication; R13.
Language: Provide options to language selection, in order to change the idiom of displayed
information.
(d) CONNECTION – R14. Server data: Provide options for data input related to server
such as name, address and port; R15. Connection test: Provide connection test in order to user
test connection with home system; R16. Refresh: Provide option to refresh, implying in a new
query and update of displayed information manually; R17. Auto-refresh: Provide automatic
updates based on new queries to the system; R18. Refresh interval: Provide option which
enables users set the time interval to automatic updates; R19. Logout option: Provide an option
which enables users to close the connection with the home system.
(e) AUTHENTICATION – R20. User/password: Provide authentication with user
and password; R21. Auto-login: Provide an option which enables users to choose to login to the
system automatically during the app startup.
55
Chapter 4. Requirements Elicitation based on Mobile Applications under an Interaction Perspective
(f) FEEDBACK – R22. Audio feedback: Provide audio feedback, in order to warn users
of actions performed in the system; R23. Haptic feedback: Provide haptic feedback, in order to
notify users of actions performed in the system; R24. Enable/disable audio/haptic feedback:
Provide option to enable/disable the audio or haptic feedback; R25. User interface with grayed
out options: Display interface grayed out elements if features provided through interaction with
these elements are blocked or inactive; R26. Full log: Provide a full history of actions occurred
in the system; R27. Log with filter by alarms and events: Provide filtering options regarding
log information, enabling filtering by alarms or events (requested actions); R28. Enable/disable
log: Provide option to enable/disable log functionality; R29. Alert messages: Display messages
with urgent information (alerts); R30. Event messages: Display messages with information
regarding actions performed by the system.
(g) HOME OBJECTS – R31. Objects displayed by rooms: Display home objects by
rooms; R32. Objects displayed by type: Display home objects by type of appliance; R33.
Modify name: Provide an option which enables users to modify object names identifying each
appliance; R34. Modify icon: Provide an option which enables users to modify object icon
identifying each appliance; R35. Icon set: Provide an icon set, enabling user to assign an icon to
each object; R36. Images indicating status: Provide images which represent home objects and
their current status. An image set must represent different status of each home object; R37.
Favorites: Provide an option which enables users to select objects and mark them as favorites.
(h) CONTROL – R38. Commands based on time: Activate commands based on a
predefined time; R39. Commands based on position: Activate commands based on users’
geographical positions; R40. Commands based on sensor: Activate commands based on
sensor data; R41. Commands based on events: Activate commands based on events occurred
in the home system; R42. Single button to turn on/off: Provide a single button to turn on and
turn off actions; R43. Dedicated screen for each appliance: Display a dedicated screen for
control options of each appliance; R44. Scenes: Provide an option which enables executing a
command set related to a particular usage scenario; R45. Scenes shortcuts: Provide shortcuts to
scenes activation.
We also identified some possible solutions with regard to interaction: graphical interface
with tap, hold and swipe gestures; voice commands. Moreover, we identified some possible
solutions for the “Settings” functionality, which include possible icons to represent the
functionality and possible locations inside mobile app interface. Some possible locations include:
pop-menu in an overflow button at action bar; carousel menu at the bottom of the screen;
navigation drawer (sidebar); button at home screen. With regard to icon aspects, we identified
some suggestions, as shown in Figure 4.
Fig. 4 – Some possible design solutions – icons – to functionality “Settings”.
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 56
4.4 Discussion
The results presented in previous section represent a non-exhaustive set of functional
requirements for Android apps for home control. Some considerations show relevant aspects and
are outlined below. Firstly, a difficulty in applying this method for this specific domain is that
many apps require a real home infrastructure in order to evaluate all functionalities. Despite we
could not proceed with exploratory use with several apps, this method demonstrated to be useful
and enabled identifying requirements for this domain. Moreover, implementing requirements
addressed in this paper also requires home system and the infrastructure integrated to the app.
With regard to user interface, it may be observed that most apps do not follow Android
design patterns. Several apps do not provide the ActionBar, and some solutions provide both
logout and exit buttons, contrary to the guidelines [75]. Another important observation is that
most app interfaces use dark tones, with gray and black colors. This is contrary to the design
principles of current automated and smart homes, which adopt glass and transparent materials
and use white and light colors. Regarding user interaction, it is worth mentioning that some apps
provide voice interaction, using Android resources for voice recognition. However, apps still lack
the use of other interaction modes. During exploratory use, we did not identify the use of
accelerometers for a direct interaction related to control, such as command activation or feature
selection. Regarding language, although some apps provide major information in a local language,
some messages or interface elements are not translated. This fact emphasizes the importance of
language support, as well as other localization and internationalization aspects of app design.
There are some interesting remarks regarding the method which deserve further
comments. The two activities related to evaluation step – exploratory use and description – are
mutually complementary. Exploratory use provides an overview of interface aspects and app
features, while the description activity enables attempting to interaction details. Subsequently, the
extraction step provides the deeper analysis and identification of functional requirements.
Several requirements impact interaction aspects of an app, e.g. log, and might be
discovered by applying the method proposed in this paper. The proposed categories for
functional requirements aim to aid understanding of the context and implementation of such
requirements, however, other classifications could be proposed for this purpose. Moreover,
based on descriptions and the design solutions, it is also possible to identify design patterns [75]
used in apps, as clearly noted in location suggestions to functionality “Settings”. Regarding
possible solutions, we focused on interactions and the “Settings” functionality in order to
demonstrate some examples, but other design solutions could be found.
It is noteworthy that requirements elicitation methods from the point of view of Software
Engineering are often directed by the perspective of user interaction via a graphical interface and
involve document investigation or contact with people associated with product/system usage.
57
Chapter 4. Requirements Elicitation based on Mobile Applications under an Interaction Perspective
This method might be useful for different audiences, from academia, such as researches trying to
identify characteristics on apps for this research domain, to industry, such as autonomous
developers, startups or companies with small development teams.
4.5 Conclusion
This chapter presented the definition of a method – M4REMAIP – and results of its application
in requirements elicitation of Android apps for home control. In order to achieve this, we
analyzed apps in this specific domain under an HCI perspective, considering design and
interaction issues. Based on this analysis, we identified important features and characteristics for
Android apps for home control. Results obtained with the execution of this method demonstrate
its usefulness for functional requirements elicitation focusing on interaction aspects.
For future work, we envision the design and implementation of an Android app based on
functional requirements identified in this chapter, and also, application of the method defined in
this work to other domains.
4.6 Decision Making
Based on the results obtained with this research, the next step is the design and implementation
of an Android application for home control. It is worth highlighting the reasons for choosing
Android as the target platform. First one is the market growth in this segment. According to
market reports, Android is the most-used smartphone platform worldwide. In addition, in
financial terms, Android is more cost-effective than iOS system, which in turn currently is the
main target platform in Brazilian market for home automation (according to domain analysis
results from chapter 3). With the situation of both platforms but the growth prospectus and
advantages of Android, it is the selected platform.
Capítulo 5
5 Design e Implementação do Aplicativo
HandyHome
5.1 Introdução
Designers de IHC visam criar produtos interativos para o uso humano [48]. Isso envolve a
utilização e desenvolvimento de processos, métodos e ferramentas a fim de facilitar o design de
interfaces eficientes que atendam as necessidades dos usuários. Projetar essas interfaces e também
interações para soluções dentro de qualquer contexto deve levar em consideração um estudo
aprofundado dos usuários dessas soluções a fim de compreender suas necessidades em seu
contexto de uso, compreendendo suas interações com a tecnologia e com o ambiente. Desta
forma, o domínio de IHC contribui para a melhoria de soluções computacionais, trazendo
benefícios para a forma com que as pessoas interagem com a tecnologia.
Porém, não basta considerar aspectos da interação. Os fatores estéticos também podem
influenciar a interação dos usuários e devem ser levados em consideração, visto a sobreposição
entre os princípios de IHC e do design. Dentre os diferentes conceitos de design e os campos
que o envolvem em sua definição, o comum entre eles é o desenvolvimento/concepção de um
plano ou esquema para execução posterior [76]. Para tal, é necessário conhecimento acerca do
uso e do domínio-alvo, juntamente com suas restrições. Nesse sentido, ambos os campos se
complementam. Portanto, no desenvolvimento de novas soluções computacionais, devem ser
considerados os aspectos de interação relacionados aos usuários, ambiente e tecnologia,
juntamente com um projeto detalhado de interface/interação considerando aspectos estéticos
dentro das restrições de tecnologia existentes.
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 60
A disseminação de tecnologias móveis é uma realidade que impõem desafios para o
desenvolvimento de novas aplicações, seja no ponto de vista tecnológico quanto de caráter de
uso por todos os usuários. Com a crescente demanda de aplicações para diferentes contextos,
torna-se necessário analisar os diferentes domínios e verificar suas particularidades associadas às
características de interação com esses dispositivos. Aspectos estéticos dessas soluções também
têm sido investigados e são um ponto relevante no desenvolvimento de novas soluções, dado o
cenário móvel, que exige captura de atenção do usuário, rápido acesso e uso frequente, o que
estimula a procura por novas soluções e aumenta a expectativa dos usuários.
Dentro desse contexto, propomos o design e implementação de um aplicativo para
controle de recursos do ambiente residencial via dispositivos móveis. Nosso objetivo é
desenvolver uma aplicação para controle residencial considerando aspectos de
interface/interação. Para isso, nos baseamos em trabalhos anteriores, nos quais identificamos os
desafios desse contexto sob a perspectiva da diversidade (capítulo 2) e levantamos requisitos de
interface/interação para as aplicações nesse contexto baseado em uma visão sócio-técnica do
domínio (capítulo 3). Escolhemos Android como pataforma-alvo, dada sua ampla utilização,
focando especificamente em smartphones. Portanto, também nos baseamos em (capítulo 4), no
qual foram levantados requisitos com a aplicação de um método para levantamento de requisitos
baseado no uso de aplicativos.
Nossa contribuição é demonstrar o impacto de aspectos estéticos nas soluções para
aplicações de controle do ambiente residencial, bem como alguns desafios no desenvolvimento
de aplicações nesse domínio na aplicação prática. E ainda, propomos uma instância de interface
considerando os diversos aspectos abordados com foco em IHC. Este capítulo está organizado
da seguinte forma: a Seção 5.2 introduz o conceito de aplicações para controle residencial via
dispositivos móveis e mostra alguns trabalhos relacionados; a Seção 5.3 demonstra a estrutura da
aplicação proposta; a Seção 5.4 apresenta o design da interface e da interação da aplicação
desenvolvida; a Seção 5.5 discute alguns resultados obtidos; a Seção 5.7 apresenta as conclusões,
e a Seção 5.8 finaliza o capítulo com os próximos passos dentro da presente pesquisa.
5.2 Aplicações para Controle Residencial Via Dispositivos
Móveis
Com o avanço tecnológico, os dispositivos móveis estão se tornando cada vez mais eficientes em
lidar com tarefas que antes só poderiam ser processadas por computadores convencionais, e as
redes de comunicação móvel estão se tornando mais comuns, dentro e fora das residências. Esse
cenário fornece o ambiente necessário para o crescimento e desenvolvimento de tecnologias
móveis aplicadas ao controle residencial. Os dispositivos móveis emergem como plataformas de
controle viável, fornecendo uma interface unificada. O uso de sistemas de controle e automação
61
Capítulo 5. Design e Implementação do Aplicativo HandyHome
residencial permite ao usuário executar ações no ambiente doméstico de maneira fácil, cômoda e
até mesmo automatizada. A gama de ações que esses sistemas possibilitam pode incluir desde a
execução de tarefas simples como ligar e desligar lâmpadas ou outros eletrodomésticos da casa,
travar e destravar portas, até a execução de tarefas mais complexas, tais como monitorar
remotamente o estado de diversos aparelhos e gerenciar ações automáticas de vários dispositivos
da casa baseado em um conjunto de regras pré-estabelecidas. De fato, já existem diversos
sistemas no mercado voltados a automação residencial, no entanto, esses sistemas geralmente
controlam um conjunto de aparelhos específicos ou de uma empresa especifica.
A quantidade de aparelhos eletrônicos utilizados no ambiente doméstico é crescente,
fornecendo diferentes funcionalidades e características. Portanto, o design da interface deve
suportar a escalabilidade do sistema, permitindo que qualquer número de objetos seja
reconhecido e exibido, bem como todos os serviços fornecidos por esses objetos. O design da
interface de um sistema de controle do ambiente residencial também deve levar em consideração
algumas questões, tais como a quantidade de atributos ou estados a serem exibidos, os tipos de
controles utilizados na execução de tarefas, e a relação desses controles com os atributos
exibidos. Diante desse cenário torna-se inviável a criação de uma interface estática para o sistema,
visto que os elementos que a compõem podem variar dependendo da composição atual do
ambiente. Porém, a maioria dos trabalhos da literatura utilizam um pequeno conjunto de objetos,
ou vários objetos com conjunto restrito de funcionalidades [21,22,25,32].
Somado a isso, ainda há pouca ou nenhuma preocupação com o projeto de interface e
interação da aplicação, devido ao foco nas características tecnológicas do sistema, como visto em
[12,13,14,15,16,17,18]. Suo et al. [42] se destacam nesse sentido, mostrando maior preocupação
com aspectos de interação na solução proposta, com interação multi-modal para smartphones
touchscreen. Porém, não há preocupação específica com o aspecto da diversidade de usuários no
projeto de interface, e a solução apresenta uma interface gráfica complexa. Já o trabalho de Costa
et al. [43] foca no design de uma interface acessível para controle de objetos do ambiente
doméstico, focando no grupo de pessoas com deficiências visuais, auditivas, motoras e
cognitivas. Porém, traz uma proposta de design de interface baseada em quadrantes, mostrando
apenas quatro cômodos de uma casa, o que limita bastante as opções a serem exibidas em um
cenário real.
A geração automática de interface pode auxiliar nesse sentido, provendo maior
flexibilidade, aumentando o desacoplamento entre a interface provida ao usuário e as
funcionalidades do sistema. Alguns trabalhos já foram feitos nesse sentido, como [77], em que é
proposta geração automática de interface baseada em modelos para aplicações que controlam
elementos do ambiente residencial. Porém não possui o projeto de uma aplicação considerando
diversos aspectos de IHC e formas de interação voltadas para dispositivos móveis,
especificamente, smartphones. Kartakis et al. [41] e Chueh e Fanjiang [45] também propõem
geração automática de interface em suas aplicação voltadas para smartphone. Porém, nenhuma
aplicação citada considera aspectos estéticos específicos referentes ao design da interface a ser
gerada considerando a perspectiva da diversidade.
A aplicação proposta neste capítulo, denominada HandyHome, possui um projeto de
interface e interação considerando a perspectiva da diversidade. A perspectiva da diversidade é
considerada na abrangência de público e situações de uso, no contexto do controle do ambiente
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 62
residencial via dispositivos móveis, especificamente o smartphone. Essa aplicação foi
desenvolvida considerando diferentes dimensões, no que se refere à tecnologia, aos usuários e ao
ambiente, baseando-se em passos (capítulos 2, 3 e 4) realizados ao longo dessa pesquisa.
HandyHome provê controle sobre aparelhos de uma residência através da comunicação com um
sistema que oferece todos os serviços e a infraestrutura da casa. A partir dessas informações, a
interface é gerada dinamicamente, esta, por sua vez, foi projetada considerando padrões de
interface do sistema Android [75]. O projeto de implementação do sistema, assim como o design
da interação e da interface da aplicação proposta serão detalhados a seguir.
5.3 Implementação
Nesta seção apresentamos uma visão geral da estrutura do sistema utilizado em nossa aplicação, e
alguns detalhes sobre a implementação da aplicação relacionados com a geração da interface.
5.3.1 Estrutura do Sistema
Para prover desacoplamento entre a interface e a lógica do sistema, utilizamos uma infraestrutura
para lidar com detalhes de baixo nível do sistema. HouseHub6 é a infraestrutura de software
responsável pela lógica e comunicação do sistema da casa. O sistema de código aberto foi
desenvolvido em PHP e disponibiliza informações sobre os objetos da casa, tais como os estados
atuais e funções oferecidas, além de transmitir os comandos para os objetos, de maneira
centralizada. HouseHub oferece essas informações em formato JSON através de serviços web
para as aplicações, que atuam como interfaces para a utilização do sistema. Desta forma, a
aplicação foca em aspectos de interface e interação, separadamente da lógica do sistema.
HouseHub suporta comunicação com objetos da casa que utilizem Arduino, juntamente com o
toolkit Arduino Micro Home Blocks7. A Figura 5 mostra uma visão geral da arquitetura do
sistema.
A aplicação, denominada HandyHome8, foi desenvolvida para plataforma Android, para
dispositivos com versão 4.1 (Jelly Bean) ou superior. A estrutura da aplicação é constituída
basicamente por quatro partes: a parte central da aplicação, uma parte para conexão com o
sistema da casa, uma parte para interpretação de JSON, e outra para geração de interface.
6 https://code.google.com/p/househub/
7 https://code.google.com/p/arduinomicrohomeblocks/
8 https://code.google.com/p/handyhome/
63
Capítulo 5. Design e Implementação do Aplicativo HandyHome
Fig. 5 – Arquitetura do Sistema
5.3.2 Geração Automática de Interface
Um dos objetivos da nossa aplicação residencial é possibilitar controle de uma variada gama de
aparelhos, que por sua vez possuem diferentes tipos de serviços, dando suporte à inserção de
novos aparelhos nesse ambiente. Para isso, utilizamos geração dinâmica de interface. As
funcionalidades (serviços) oferecidas pelos objetos a serem controlados tem grande impacto na
interface. O tipo de interface deve ser diferenciado dependendo do tipo de serviço
disponibilizado, possibilitando assim maior flexibilidade para o controle (ativação) daquele
serviço.
Por exemplo, na Tabela 4 apresentamos alguns exemplos de controles utilizados em
interfaces gráficas. Essas interfaces foram agrupadas de acordo com uma classificação por tipos
de serviço que possuem formas de interação semelhantes. Na coluna Interfaces de Controle,
podemos verificar exemplos de diversas soluções de interface para um mesmo tipo de interação,
que depende da natureza do comando. Ou seja, a natureza do serviço infere na forma de controle
apresentada.
Dessa forma, faz-se necessário que as informações obtidas do sistema quanto aos tipos de
serviços oferecidos pelos objetos tenham um significado correspondente, de forma que a
aplicação possa prover ao usuário um tipo de interação adequado para o controle que aquela ação
representa. Decisões acerca da interface de controle específica a ser gerada ficam a cargo da
aplicação, porém devem ser baseadas em informações dos serviços que cada objeto oferece.
Portanto, foram utilizados diferentes níveis de abstração, de forma que se mantenha a semântica
da informação.
Para isso, foram utilizados os denominados schemas, que são descrições dos serviços
providos pelo hardware, no caso, Arduino. Todo objeto deve ter uma descrição de suas
funcionalidades (serviços oferecidos), das relações entre status e serviços, além de informações
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 64
sobre suporte a idiomas, oferecidas nesse arquivo. O sistema de controle e comunicação da
infraestrutura da casa, HouseHub, acessa esses arquivos e obtém as informações de baixo-nível,
repassando para a aplicação. A Figura 6 mostra a comunicação com a aplicação.
Tabela 4 – Exemplos de Interfaces de Controle
Tipos de Comando Funções Interfaces de Controle
Booleano
Ligar, Desligar
Abrir, Fechar
Ativar, Desativar
*
Com parâmetro granular Intensidade (%)
Volume (%)
Com parãmetro gradual Temperatura
Canal de TV
Fig. 6 – Comunicação com o Sistema
A aplicação possui um algoritmo que, baseado em um conjunto de regras, interpreta as
informações, que são passadas de baixo-nível para o nível semântico. Esse processo de abstração
permite que a aplicação possa escolher o elemento de interface mais apropriado para cada serviço
provido pelo objeto, voltado especificamente para a interface desenvolvida. Vale ressaltar que
esse procedimento ocorre com um conjunto pré-estabelecido de opções de elementos de
interface e relação de significados, porém permite maior flexibilidade ao sistema do que uma
interface totalmente estática. Na aplicação HandyHome, os elementos de interface exibidos são
específicos do padrão Android, dada a plataforma para o qual o aplicativo foi desenvolvido.
65
Capítulo 5. Design e Implementação do Aplicativo HandyHome
5.4 Design
A dificuldade em projetar interfaces para esse domínio consiste na quantidade e complexidade de
informações que devem ser disponibilizadas para o usuário de forma que permita um controle
rápido, simples e eficiente. A apresentação dessas informações não pode ser complexa, deve ser
simples como as atividades diárias na casa, tal como acender uma lâmpada.
A origem do nome da aplicação, denominada HandyHome, vem do significado do termo
“handy”, que pela definição tem-se “à mão, perto, acessível, cômodo, hábil, destro, conveniente”,
juntamente com o termo “home”, visto que a aplicação visa o controle de objetos de uma casa. O
nome escolhido remete à ideia de prover ao usuário o controle de sua casa de forma cômoda e
acessível, ao alcance da sua mão, através da interação com seu smartphone. A partir da estrutura
do sistema e dos requisitos de interface/interação levantados em trabalhos anteriores, uma
proposta de design para a aplicação móvel foi elaborada considerando aspectos de interface e
interação. A proposta de cada um deles será detalhada a seguir.
5.4.1 Interação
Considerando a diversidade do público-alvo presente no ambiente residencial e os recursos
comumente presentes nos dispositivos móveis, foram propostas três formas de interação através
da aplicação: (a) interação visual via touschscreen, (b) interação por voz, (c) interação por gestos
(movimentação do dispositivo).
Com a ascensão da tecnologia touchscreen nos smartphones, essa forma de interação foi
selecionada para interação visual, visto sua predominância em smartphones e acessibilidade para
controle de dispositivos [42]. A interação por voz foi escolhida como outra forma de interação,
de forma a abranger o público com deficiência visual e também, pessoas impossibilitadas
momentaneamente de interagir via interface touchscreen, situação comum no ambiente
doméstico. Dessa forma, essa interação visa facilitar o uso em diversas situações do dia-a-dia de
uma residência. Por fim, a interação por gestos, através da movimentação do dispositivo, foi
selecionada como terceira forma de interação devido a pesquisas recentes que demonstram a
viabilidade da utilização dessa forma de interação para controle do ambiente residencial. Essa
forma de interação já vem sendo aplicada em outros trabalhos, como em [44].
Dessa forma, a proposta de uma interação multi-modal atenderia a diversidade de público
presente no ambiente residencial, e segue a proposta do design universal [78], que visa criar
produtos que sejam utilizados por todos, independente de habilidades físicas ou cognitivas. Vale
ressaltar que nosso foco não é em acessibilidade, mas em propor uma solução que atenda a
diversidade de usuários e situações de uso no ambiente doméstico, facilitando as atividades do
dia-a-dia e a interação com o sistema.
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 66
Quanto ao feedback, ou seja, o retorno ou confirmação da execução de uma determinada
ação no sistema, a aplicação provê três diferentes tipos: (a) visual, (b) sonoro e (c) háptico
(vibração). O feedback visual é baseado em mensagens toast [75] mostradas para o usuário; o
feedback sonoro na emissão de um som; e o feedback háptico, na vibração do smartphone. Esses
feedbacks são dados ao usuário sempre que uma ação é executada no sistema, a fim de modificar
o estado de algum aparelho (objeto).
5.4.2 Interface
Para o design da interface da aplicação, propomos uma instância de interface baseada em flat
design. O flat design ou design plano [79] é uma abordagem minimalista, preservando a clareza
das interfaces. Essa abordagem é reconhecida pela não utilização de gradientes e pixels de
sombreamento, substituindo o realismo pelo princípio abstrato, contrário ao skeumorfismo. Ela
utiliza cores sólidas, tipografia nítida e contraste bem definido. Esse estilo foi popularizado pela
Microsoft com a apresentação do Metro UI. O flat design é uma tendência em aplicações móveis
e vem sendo utilizada por diversas aplicações. Um exemplo é a última atualização do ano 2013 do
aplicativo Foursquare9 para a plataforma Android, em que toda a interface foi remodelada e
foram adotados princípios do flat design.
A abordagem do flat design foi escolhida para o projeto de interface do aplicativo
HandyHome visando romper o desafio da complexidade do domínio. O controle de elementos
do ambiente residencial apresenta complexidade no manuseio de diversas funções e dispositivos,
e o contexto móvel e a diversidade de usuários e situações de uso engrandecem ainda mais o
desafio. Características do flat design tais como as cores sólidas e o contraste bem definido visam
facilitar o projeto de uma interface limpa, proporcionando uma diminuição da sobrecarga visual.
A interface da tela principal da aplicação é mostrada na Figura 7. Os princípios de flat
design foram utilizados em todas as interfaces. Cores claras remetendo ao princípio de casas
inteligentes também foram utilizadas, dando uma aparência mais clean, tentando minimizar a
complexidade desse domínio. Na Fig.7(a) é possível visualizar os ambientes da casa, seguindo um
dos requisitos expostos nos capítulos anteriores (capítulos 3 e 4). Na parte superior da tela
encontra-se uma barra superior, denominada Action Bar, conforme será detalhado mais a frente.
Nessa barra, utilizamos o elemento Spinner para permitir ao usuário navegar entre as diferentes
visões da casa. A interface inicia mostrando a opção “Ambientes”, que exibe os locais da casa.
Porém, também é possível selecionar “Aparelhos”, para visualizar os tipos de aparelhos na casa, e
“Meus Grupos”, que são grupos de aparelhos aleatórios organizados pelo usuário. As opções do
Spinner estão retraídas na Fig.7(a), e se o usuário selecionar uma vez o elemento, a lista de opções
é aberta, conforme mostra a Fig.7 (b).
9 https://foursquare.com/
67
Capítulo 5. Design e Implementação do Aplicativo HandyHome
Fig. 7 – Interface da Tela Principal
O padrão Navigation Drawer, que se baseia no uso de um menu lateral, também foi
utilizado no design da aplicação. É possível ver o menu retraído na Fig.7(a) e expandido na
Fig.7(c). Ele foi utilizado a fim de simplificar a exibição de opções de navegação. No topo do
menu é exibida a identificação do usuário, visto que na aplicação foram utilizados perfis de
usuário, de forma a permitir a personalização e individualidade dos moradores, conforme
requisito exposto nos capítulos anteriores (capítulo 3). Abaixo da identificação do usuário, o
menu conta com as opções de navegação, sendo sete opções distintas: “Meu Perfil” exibe
informações detalhadas do usuário; “Principal” exibe a tela principal da aplicação, que é a mesma
da Fig.7(a); “Cenários” exibe os cenários, conforme será detalhado adiante; “Buscar” oferece
funcionalidade de busca; “Sobre” fornece informações sobre a aplicação; “Configurações”
permite realizar configurações na aplicação; e “Sair” permite desconectar.
Uma consideração importante sobre a opção “Sair” em aplicações Android é que não se
deve oferecer a opção de sair da aplicação ou fechar a aplicação. Somente ofereça um botão
semelhante com a opção “Sair” se a aplicação necessita realizar uma ação específica relacionada,
por exemplo, com segurança. Neste caso, o botão de “Sair” atua realizando uma atividade de
logout, e este é o caso abordado no projeto de interface da aplicação HandyHome. Caso o usuário
escolha essa opção, ele desconecta de sua conta, e o aplicativo volta para a tela de autenticação. É
importante salientar essa questão para desenvolvedores de aplicações nesse domínio, por seguir
as diretrizes de interface da plataforma Android10.
No design proposto também foi utilizado o padrão Action Bar, que se baseia na barra
superior com opções denominadas Action Itens, a fim de permitir acesso rápido a
funcionalidades do sistema. As funcionalidades providas na Action Bar, da direita para a
10 http://blog.hatemalimam.com/exit-button-in-android-app/
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 68
esquerda, são respectivamente: “Interação por Voz”, “Atualizar” (Refresh) e “Cenários Favoritos”.
Vale ressaltar que em nosso design optamos por não exibir o botão overflow a fim de utilizar o
espaço acima à direita para ativar interação por voz, visto que se encontra em um ponto
estratégico do dispositivo. Dessa forma, durante toda a interação com a aplicação, o usuário
poderá ativar essa forma de interação, facilitando o uso pela diversidade de usuários nesse
contexto, incluindo usuários com deficiência visual. A Figura 8 mostra em (a) o posicionamento
do botão para interação por voz no aplicativo HandyHome e em (b) o posicionamento do botão
overflow em seu local padrão, no aplicativo Google Agenda.
Fig. 8 – Decisão de design: Posicionamento do botão de interação por voz
A Figura 9 mostra as funcionalidades referentes aos cenários. Essa funcionalidade se
mostra presente conforme requisito levantado em trabalho anterior (capítulo 4). Um cenário é
um conjunto de ações a serem executadas em conjunto, facilitando o controle de diversos
aparelhos da casa, principalmente para tarefas repetitivas que exigem um mesmo conjunto de
ações. A Fig.9(a) exibe a tela da opção “Cenários” do menu do Navigation Drawer. Já a Fig.9(c)
exibe a tela da funcionalidade “Cenários Favoritos”, acessada através do ícone de estrela na
Action Bar, e fornece apenas um sub-conjunto dos cenários disponíveis para rápido acesso.
Fig. 9 – Interface de (a) Cenários, (b) Cenários, com um cenário sendo ativado e emitindo feedback
visual com mensagem toast, e (c) Cenários favoritos
69
Capítulo 5. Design e Implementação do Aplicativo HandyHome
Ao ativar um cenário, um conjunto de ações (comandos) sobre diversos dispositivos é
realizado, de acordo com a relação de ações que estiver previamente cadastrada para aquele
cenário. Ao selecionar a parte com fundo branco que possui o nome e ícone do cenário, é
possível visualizar a lista de ações a serem executadas na ativação daquele cenário; ao selecionar o
botão verde com o símbolo triangular, é possível ativar o cenário correspondente. A Fig.9(b)
mostra um exemplo de feedback visual em “Cenários”, quando um cenário é ativado, com a
exibição de uma mensagem toast.
Outras interfaces da aplicação mostram nitidamente a aplicação do flat design, como
mostra a Figura 10. Após selecionar um dos cômodos da casa exibidos na Fig.7(a), a aplicação
mostra uma tela com os aparelhos que se encontram naquele cômodo, conforme mostra a
Fig.10(a). Os dispositivos presentes naquele cômodo são exibidos com ícones representativos,
indicando o dispositivo da casa e seu estado atual. Na interface, foi utilizado um conjunto de
cores flat11. Vale mencionar que o conjunto de ícones possui fundo transparente, sendo cada um
visualmente preenchido conforme a cor selecionada na geração automática de interface.
Em sequência, é possível visualizar a interface de controle exibida após selecionar uma das
opções de aparelhos, conforme a Fig.10(b). Os serviços, ou seja, as funcionalidades providas pelo
aparelho (objeto) são mostradas abaixo, guiadas por uma linha vertical. No exemplo, o aparelho,
denominado Lamp, é uma lâmpada que só possui um serviço (funcionalidade): ligar/desligar. Na
Fig.10(c) é possível visualizar a interface de “Configurações”, onde é possível, por exemplo,
ativar e desativar os diferentes tipos de feedbacks.
Fig. 10 – Interfaces (a) Dispositivos, (b) Controle do dispositivo e (c) Configurações
Uma decisão de design que merece atenção é quanto à escolha do botão para ações que
permitem mudanças entre dois status, por exemplo, ligar/desligar e abrir/fechar. Foi adotado um
11 http://flatuicolors.com/
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 70
único botão, atendendo requisito exposto no capítulo 3. Porém, haviam duas opções no projeto
de design seguindo padrões de interface Android: Botão toggle ou switch. Apesar da opção mais
recente trazida pelo Android 4.0 ser switch, optamos pelo botão toggle, dada à questão do idioma.
Muitos objetos da casa possuem funções de ligar/desligar, porém, em inglês, o estado é indicado
por “On/Off”. Já no idioma português (Brasil) é indicado por “Ligado/Desligado”. Ou seja, as
palavras possuem mais que o dobro do tamanho. Como a pretensão é que a interface seja
propriamente adequada ao idioma, para minimizar a possibilidade de falha, optamos pelo botão
toggle, visto que a área ocupada pelo texto com o indicativo do estado é maior nesse elemento de
interface, como pode ser observado na Figura 11.
Fig. 11 – Decisão de design: (a) Botão Toggle e (b) Switch
5.5 Discussão
Neste capítulo detalhamos o projeto de uma aplicação para controle do ambiente residencial sob
a perspectiva da diversidade. O projeto de interface apresentado mostra uma instância de
interface construída considerando diversos aspectos, tal como princípios do flat design, e a partir
de algumas decisões, considerando diversos requisitos encontrados ao longo desta pesquisa. Vale
mencionar que podem existir outras instâncias de interface que também implementem os
requisitos, tanto para a plataforma Android, como para outros sistemas, neste último caso,
seguindo os requisitos levantados no capítulo 3.
Vale mencionar que algumas funcionalidades não foram implementadas nesta versão do
aplicativo, porém suas representações gráficas já foram inseridas no projeto de interface e
interação, tais como “Interação por Voz” e “Buscar”. Esta versão segue como um protótipo para
validar a proposta do design e de implementação do sistema.
É importante ressaltar que o capítulo foca no design e implementação de uma solução
voltada para smartphones. Isso não impede o uso da solução em dispositivos móveis tais como
tablets, porém é válido enfatizar que o foco do projeto foi smartphone, seguindo os princípios do
aprimoramento progressivo [80], visto que o smartphone é o dispositivo com maiores restrições,
principalmente no que se refere ao tamanho de tela.
Vale destacar que todas as informações referentes à estrutura da casa, tais como
cômodos/ambientes, aparelhos/objetos em cada ambiente, e serviços/funcionalidades oferecidas
por cada aparelho são dinâmicas. Ou seja, a aplicação recebe essas informações do sistema em
formato JSON e gera os elementos de interface gráfica em tempo real, dependendo da
71
Capítulo 5. Design e Implementação do Aplicativo HandyHome
informação recebida. Essa dinamicidade, juntamente com a adoção de elementos seguindo
padrões de interface da plataforma Android, somados à preocupação dos aspectos estéticos e a
adoção dos princípios do flat design, se mostram como diferencial no desenvolvimento do
projeto de interface. Além disso, todo o projeto foi guiado por requisitos identificados em
trabalhos anteriores (capítulos 3 e 4), visando transpor os desafios identificados no capítulo 2.
5.6 Conclusão
Este capítulo apresentou design e implementação de uma aplicação para controle de elementos
do ambiente residencial considerando aspectos de IHC, sob a perspectiva da diversidade. O
projeto de interface e interação proposto e desenvolvido no aplicativo propõe a utilização dos
princípios de flat design juntamente com padrões de interface Android. O sistema se mostrou
viável, e através do detalhamento do projeto é possível verificar diversos exemplos e escolhas que
podem ser replicadas em outros projetos ou instâncias de interface, auxiliando designers nesse
domínio específico.
Como trabalhos futuros propomos a observação do uso do aplicativo com usuários a fim
de verificar aspectos da interface e da interação, analisando o projeto de design proposto e
requisitos levantados ao longo desta pesquisa. Outros trabalhos futuros poderiam incluir o
desenvolvimento de um design rationale para auxiliar o processo de design de aplicações para
esse domínio, como também uma proposta de design de interfaces envolvendo funções de
programação de funcionalidades da casa, de forma a se parecer pouco com programação,
utilizando o flat design como abordagem de simplificação, e estudos com usuários para
verificação da efetividade da utilização dessa abordagem também nessa tarefa específica.
5.7 Tomada de Decisão
A partir dos resultados obtidos nesse capítulo, foi possível verificar o impacto dos aspectos
estéticos nas soluções visando o domínio de controle de ambientes residenciais via dispositivos
móveis. Através do conteúdo fornecido neste trabalho, foi possível verificar detalhes de um
projeto de sistema, de interface e de interação de uma aplicação construída sob a perspectiva da
diversidade, atentando para vários pontos no design e no projeto do sistema.
Através da descrição fornecida, projetos com outras instâncias de interface podem ser
construídas. Os princípios de flat design utilizados neste trabalho também mostram uma solução
para problemas recorrentes deste domínio. A instância de interface mostrou exemplo de
aplicação de padrões de interface Android com os princípios adotados para aplicações neste
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 72
contexto. Esta solução ainda precisa ser avaliada com usuários, a fim de analisar questões do
projeto e requisitos implementados durante todo o projeto de pesquisa. Portanto, o próximo
passo é realizar uma atividade experimental baseada na observação de usuários em um ambiente
simulado, dentro de uma residência real, que interagem com a aplicação.
Capítulo 6
6 Descobertas e Reflexões de um Estudo de
Caso em um Ambiente Simulado
6.1 Introdução
A interação é o processo de comunicação entre pessoas e sistemas interativos [81]. Através desse
processo, usuários desencadeiam ações e fazem diversas construções cognitivas, caracterizando-o
como um processo meta-comunicativo. Na área de IHC, tradicionalmente procura-se criar
designs que suportem os principais casos e situações de uso, a partir do estudo e da compreensão
do usuário e seu contexto de uso [82]. Para isso, torna-se fundamental observar a interação entre
os usuários e o sistema interativo, a fim de verificar algumas propriedades relativas à qualidade de
uso.
A crescente demanda por dispositivos móveis nos últimos anos têm provocado mudanças
em relação às interfaces e interações realizadas com esses dispositivos. Aplicações móveis,
também denominadas aplicativos ou apps, surgem como um novo nicho de mercado, adotando
interfaces mais atrativas e fazendo uso de várias tecnologias. Apesar disso, diversas aplicações
para determinados domínios ainda carecem de melhorias significativas no que se refere à
interação com os usuários, e não focam em um projeto detalhado de interface e interação que
atenda as necessidades dos diversos usuários e explore os recursos oferecidos por essas
plataformas. Um exemplo de domínio é o controle de ambientes residenciais, também
referenciado por automação residencial ou casas inteligentes.
Aplicações para controle do ambiente residencial concentram uma área em crescimento. As
pessoas passam cada vez mais tempo fora de suas casas, e desejam gerenciar esse ambiente
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 74
mesmo a distância, além do conforto e conveniência dentro de casa no dia-a-dia. Nos capítulos
anteriores, levantamos o estado da arte e desafios de IHC para este domínio (capítulo 2) e
requisitos de aplicações utilizando o referencial teórico-metodológico da SO (capítulo 3) e um
método baseado no uso de aplicativos sob a perspectiva da interação (capítulo 4). No capítulo 5,
desenvolvemos uma aplicação considerando questões estéticas, baseado nos requisitos levantados
para atender a diversidade. Porém, faz-se necessário observar o uso dessa aplicação com usuários
a fim de verificar aspectos de interface e interação, analisando o projeto de design proposto.
Um dos desafios referentes ao teste de aplicações móveis com usuários é a realização
desses testes contextualizados ao ambiente de uso desses dispositivos [83]. Se considerarmos o
contexto residencial, essa característica se destaca ainda mais. Segundo Kjeldskov e Graham apud
Kronbauer e Santos [84], é crescente o interesse no desenvolvimento de cenários personalizados
próximos do ambiente de uso real, permitindo obter os benefícios inerentes aos experimentos
controlados como também, do acompanhamento das ações executadas pelos usuários.
Nesse sentido, propomos uma observação da interação de usuários com uma aplicação
para dispositivos móveis que permite controlar objetos de uma casa, realizada em um ambiente
simulado que se encontra dentro de um ambiente doméstico real. A partir dessa observação,
analisamos questões referentes ao design da aplicação e mostramos que os requisitos
implementados são significativos e trazem melhorias na interação dos usuários com esse tipo de
aplicação.
O capítulo está organizado da seguinte forma: a Seção 6.2 introduz a metodologia e o
cenário de pesquisa no qual foi realizado o experimento com os usuários; a Seção 6.3 apresenta
os resultados quantitativos e qualitativos, mostrando a relação dos resultados com os requisitos
identificados; a Seção 6.4 discute os resultados obtidos; a Seção 6.5 apresenta as considerações
finais e, e a Seção 6.6 finaliza o capítulo com uma reflexão acerca do trabalho.
6.2 Metodologia e Cenário de Pesquisa
O experimento foi motivado pela necessidade de melhor compreender a interação entre usuários
e o aplicativo HandyHome, a fim de validar e analisar questões do projeto de interface e interação
da versão inicial desta aplicação. HandyHome é um aplicativo para dispositivos Android que
permite controlar objetos do ambiente residencial. Seu projeto de interface foi baseado nos
princípios do flat design [79] e segue padrões de interface da plataforma Android [75], visando
atender a diversidade de usuários e situações de uso. Detalhes acerca de seu projeto de interface
são encontrados no capítulo 5, e o conjunto de requisitos utilizado como base para sua
implementação, nos capítulos 3 e 4.
O experimento foi conduzido no âmbito de um ambiente residencial real. Parte da
estrutura dessa casa foi apresentada aos usuários e mapeada para a aplicação. O ambiente
75
Capítulo 6. Descobertas e Reflexões de um Estudo de Caso em um Amb. Simulado
simulado contava com seis cômodos: garagem, sala, escritório, cozinha, lavanderia e quarto,
conforme ilustrado na Figura 12. O experimento ocorreu em duas áreas: uma interna, dentro de
um dos cômodos da casa (escritório), e uma externa, que se localizava fora da casa. Na área
interna, foi solicitada a realização de tarefas que envolviam o controle de objetos do próprio
cômodo e de outros cômodos da casa, enquanto que na área externa, as tarefas exigiam controlar
a casa apenas remotamente.
Fig. 12 – Estrutura da casa a ser controlada no experimento
A realização da atividade experimental ocorreu em 6 passos:
Passo I. Uma breve apresentação introduzindo os conceitos de automação residencial,
casas inteligentes, aplicativo e smartphone, mostrando o aparelho a ser utilizado, o ambiente e a
proposta da atividade a ser realizada durante o experimento (controle de uma casa automatizada
com um smartphone, através da interação com um aplicativo instalado no aparelho);
Passo II. Assinatura dos termos de consentimento livre e esclarecido (TCLE) e
autorização de voz, imagem e vídeo, a fim de autorizar a coleta de dados do experimento;
Passo III. Os participantes preenchem um formulário de perfil, a fim de se obter dados
etnográficos, informações sobre experiências anteriores com tecnologias computacionais, móveis
e de controle residencial de cada participante, além de informações sobre sua relação com seu
próprio ambiente residencial e conhecimento acerca do contexto da pesquisa;
Passo IV. Os participantes são solicitados a realizar uma sequência de tarefas no ambiente
experimental;
Passo V. Os participantes preenchem um formulário acerca das atividades realizadas e
opiniões referentes ao contexto da pesquisa;
Passo VI. O condutor do experimento realiza um questionário e apresenta um conjunto de
imagens (ícones), onde são coletados os dados finais.
O passo I foi realizado em grupo, a fim de explicar o contexto do experimento para todos
os participantes. Os demais passos são realizados individualmente com cada participante.
De acordo com a estrutura da casa simulada na aplicação, era possível controlar os
seguintes objetos em cada cômodo da casa, conforme mostra a Tabela 5: na garagem, uma porta;
na sala, uma janela; no escritório, uma lâmpada e uma televisão; na cozinha, um fogão e uma
janela; na lavanderia, uma máquina de lavar roupas e uma janela; no quarto, uma lâmpada, uma
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 76
janela, uma televisão, um notebook, um ar-condicionado e um aparelho de som. Vale ressaltar
que em cada cômodo, não havia mais de um objeto do mesmo tipo.
Tabela 5 – Objetos que podem ser controlados em cada cômodo da casa com a aplicação
Cômodo da Casa Quantidade de Objetos Tipos de Objetos
Garagem 1 porta
Sala 1 janela
Escritório 2 lâmpada, televisão
Cozinha 2 fogão, janela
Lavanderia 2 máquina de lavar roupas, janela
Quarto 6 lâmpada, janela, televisão, notebook,
ar-condicionado, aparelho de som
Na apresentação do ambiente, apenas a estrutura da casa foi apresentada, não os objetos
que poderiam ser controlados em cada um deles. Os usuários só teriam conhecimento dos
objetos que poderiam controlar através da interação com a aplicação. No escritório, onde ocorreu
a maior parte da execução das atividades, os objetos existiam em forma real: uma lâmpada e uma
televisão estavam no ambiente. Ao executar ações sobre esses objetos, o usuário poderia ver a
ocorrência da ação presencialmente. O escritório também contava com uma torneira e uma pia,
além de toda a mobília do ambiente, porém esses objetos não foram mapeados para a aplicação.
Os participantes podiam realizar ações sobre os objetos, que poderiam ser acessados
através de três visões distintas: (a) ambientes, em são exibidos cômodo da casa, e ao escolher um
cômodo, são exibidos os objetos que se encontram naquele respectivo cômodo; (b) aparelhos, em
que são exibidos os tipos de aparelhos da casa, e ao escolher um tipo de aparelho são exibidos
todos os objetos daquele tipo existentes na casa; (c) grupos, em que são exibidos diferentes
objetos agrupados aleatoriamente pelo usuário. Na atividade experimental, os usuários são
solicitados a explorar os dois primeiros.
Além de ações individuais sobre objetos, ou seja, visualização de objetos e ativação de cada
serviço oferecido por eles, a aplicação também permite a ativação de cenários. Um cenário é um
conjunto de ações emitidas de uma só vez. Na simulação, foram propostos 12 cenários, acessados
pela opção “Cenários”. Também havia a opção “Cenários Favoritos”, que mostra um
subconjunto dos cenários existentes. Nesta opção, foram simulados apenas 5 cenários favoritos.
Vale ressaltar que os participantes foram introduzidos a esses conceitos na breve apresentação
realizada no início do processo do experimento, porém quantos e quais elementos seriam
simulados não foram ditos, apenas o conceito dessas funcionalidades e como poderiam ser
acessadas. Para acessar todos os recursos da aplicação, é necessário realizar autenticação no
sistema, e no primeiro acesso, é possível visualizar um tutorial antes de visualizar a parte principal
da aplicação.
O experimento contou com a participação de 5 famílias, com 2 membros representando
cada uma delas, em um total de 10 participantes. Esse número foi escolhido com base em
pesquisas [85] que apontam que com 5 usuários obtém-se o melhor custo-benefício, uma vez que
com esse número são encontrados em média 85% dos problemas. Porém, como no âmbito do
77
Capítulo 6. Descobertas e Reflexões de um Estudo de Caso em um Amb. Simulado
experimento foi adotado o esquema de duplas de familiares, esse número foi repassado para
duplas, totalizando 10 pessoas. Vale ressaltar que o esquemas de duplas é considerado apenas
para análise dos dados, pois a execução das atividades do experimento ocorreu individualmente.
Os participantes tinham idades entre 24 e 58 anos, e as duplas foram compostas de 3 casais
(sendo um casal sem filhos, um casal com filho único e um casal com vários filhos) e 2 duplas de
pais e filhos (de mesmo gênero e de gêneros diferentes), visando a diversos tipos de usuários e
relações entre eles.
A Tabela 6 apresenta informações sobre a diversidade de usuários que participaram do
experimento. A sequência dos usuários mostra as duplas de familiares participantes, ou seja, U1 e
U2 fazem parte da mesma família, assim como U3 e U4, e assim por diante. Para facilitar a
leitura, foram feitas marcações com cores distintas para cada família, indicando que os
participantes marcados com a mesma cor pertencem a uma mesma família.
Tabela 6 – Dados etnográficos e pessoais dos participantes
Usuário Gênero Idade Pos.Fam. Escolar Mão Dif.Esp. Dif.
U1 F 24 Esposa Superior dir não -
U2 M 28 Marido Superior dir sim U
U3 F 24 Filha Pós dir não -
U4 F 56 Mãe Médio dir sim T,N,U,I
U5 F 25 Filha Pós dir não -
U6 M 52 Pai Médio esq sim outras
U7 F 50 Mãe Superior dir sim T,N,U,I
U8 M 52 Pai Superior dir sim N,U,I
U9 M 57 Pai Pós dir não -
U10 F 58 Mãe Pós dir sim T,N,U,I
Os participantes do experimento são destros, com exceção de U6 que é canhoto (utiliza a
mão esquerda). Em todas as famílias, pelo menos um dos membros informou ter dificuldades
específicas no uso de tecnologias móveis (e.g. U - utilizar dispositivos touchscreen, N - navegar
na internet pelo smartphone/celular/tablet, I - instalar aplicativos, U - utilizar aplicativos, ou
outras). Vale ressaltar que neste ponto, os participantes U4, U7 e U10 afirmaram possuir
dificuldade nas quatro opções específicas.
Na Tabela 7, constam os dados informados pelos usuários referentes às suas experiências
anteriores com diversas tecnologias envolvidas na atividade experimental, de acordo com a
frequência de uso. Um mapa de cor foi utilizado para facilitar a visualização das respostas. De
acordo com os dados, todos os usuários já haviam tido algum contato com alguma das
tecnologias mencionadas (touchscreen; dispositivos móveis, neste caso, considerados celular,
tablet ou smartphone; dispositivos Android; smartphone; aplicativos; e smartphone com tela
touchscreen). Porém, alguns usuários nunca utilizaram algumas dessas tecnologias.
O usuário que afirmou ter menor experiência foi U4, que só utilizou tecnologia
touchscreen alguma vez e nunca utilizou as demais. Vale ressaltar que a tecnologia touchscreen já
se encontra presente em diversos serviços à população na cidade em que foi realizado o
experimento, em terminais de atendimento a clientes como caixas eletrônicos, retirada de senha
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 78
em estabelecimentos, entre outros. Possivelmente, por esse motivo, todos os usuários já tiveram
algum contato com essa tecnologia.
Tabela 7 – Dados etnográficos e pessoais dos participantes
Tecnologia U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8 U9 U10
touchscreen 4 5 5 2 5 2 4 5 5 5
disp. móveis 4 5 5 1 5 5 5 5 5 5
disp. Android 4 2 5 1 5 1 5 1 3 5
smartphone 4 5 5 1 5 1 5 1 5 5
apps 4 5 5 1 5 1 5 1 5 2
smartphone touchscreen 4 5 5 1 5 1 5 1 5 5
Tabela 8 – Legenda da classificação da tabela 7
N Classificação
1 nunca utilizei
2 já utilizei alguma vez
3 utilizo raramente
4 utilizo ocasionalmente
5 utilizo todos os dias
Após U4, o usuário que indicou menor experiência foi U6, que também utilizou
touchscreen alguma vez e utiliza dispositivos móveis todos os dias, porém nunca utilizou as
demais; seguido pelo usuário U8, que informou utilizar todos os dias tanto touchscreen quanto
dispositivos móveis, porém nunca utilizou as demais opções.
É possível observar uma correlação entre as experiências anteriores dos usuários com as
tecnologias citadas (mostrada na Tabela 7) e as dificuldades específicas no uso das tecnologias
móveis (conforme visto na coluna 7 da Tabela 6). Os usuários que relataram menor experiência
(U4, U6, U8) informaram ter dificuldades específicas. E ainda, U4 informa ter dificuldade em
todas as opções apresentadas. Analogamente, os usuários que indicaram maior experiência (U3 e
U5) afirmaram não ter dificuldades específicas no uso de tecnologias móveis.
A plataforma de realização dos testes foi um smartphone Motorola Razr i XT890, com
Android 4.1.2 – Jelly Bean, configurado no idioma PT-BR, processador Intel Atom Z2460
2GHz, 1GB RAM, tela 4.3” (540x960 pixels).
No passo IV, as atividades solicitadas para os usuários envolviam: autenticar no sistema;
aceitar o termo de uso e navegar pelo tutorial; identificar objetos e ambientes da casa na
aplicação; desligar dispositivos; ativar cenários; desativar feedbacks; repetir operações após
desativar feedbacks; atribuir comandos de voz e gestos para cenários favoritos. Ao todo, foram
20 tarefas. As tarefas deveriam ser realizadas exclusivamente através da interação do usuário com
a aplicação móvel do smartphone, exceto as tarefas que envolviam passar informações para o
condutor do experimento (tarefas 3, 7, 8 e 19). A sequência de tarefas é detalhada a seguir:
Tarefa 1 – Autenticar no sistema, com o usuário “sarah” e a senha “123”.
Tarefa 2 – Passar pelo termo de uso e tutorial, e visualizar a tela principal da aplicação.
Tarefa 3 – Informar quais objetos podem ser controlados em cada ambiente da casa.
Tarefa 4 – Trocar a exibição da casa por ambientes por tipos de aparelhos da casa.
Tarefa 5 – Mostrar todas as janelas da casa.
79
Capítulo 6. Descobertas e Reflexões de um Estudo de Caso em um Amb. Simulado
Tarefa 6 – Desligar a televisão do escritório.
Tarefa 7 – Informar quantos cenários estão salvos na aplicação.
Tarefa 8 – Informar quantos cenários favoritos estão salvos na aplicação.
Tarefa 9 – Ativar o cenário “Lavar Roupa”.
Tarefa 10 – Desliguar a lâmpada, a televisão e o ar-condicionado do quarto.
Tarefa 11 – Desativar o feedback de áudio.
Tarefa 12 – Abrir a janela do quarto e ativar o cenário “Cinema em Casa”.
Tarefa 13 – Desativar o feedback háptico (de vibrar).
Tarefa 14 – Repetir a tarefa 12.
Tarefa 15 – Atribuir um gesto com o smartphone para cada “Cenário Favorito”.
Tarefa 16 – Fechar todas as janelas da casa.
Tarefa 17 – Atribuir um comando de voz para cada “Cenário Favorito”.
Tarefa 18 – Fechar todas as janelas da casa.
Tarefa 19 – Informar se o fogão da cozinha está ligado.
Tarefa 20 – Autenticar no sistema, através de interação por voz, informando seu nome.
A realização dessas tarefas ocorreu em quatro momentos distintos, em sequência e em
fluxo contínuo:
Momento (A): No escritório, com o participante sentado. Foi solicitada a realização das
tarefas 1 a 17, uma por vez.
Momento (B): No escritório, com o usuário de pé em frente a pia, lavando as mãos. No
momento em que o participante realizava essa atividade, era solicitada a realização da tarefa 18.
Momento (C): Na área externa, fora da casa. Foi solicitada a realização da tarefa 19.
Momento (D): Na área externa, fora da casa. Foi solicitada a realização da tarefa 20.
No passo VI, o condutor do experimento mostra um conjunto de ícones para o
participante. O participante deve escolher ícones que melhor representem os cômodos da sua
residência real (informados no passo III, no preenchimento do formulário de perfil), ou caso não
haja um ícone desejado para algum ambiente específico de sua moradia, informar como seria o
ícone desejado. Para coleta dos dados, foram utilizados recursos de áudio e vídeo, que foram
analisados após a realização do experimento, juntamente com as informações contidas nos
formulários.
6.3 Resultados
Após a realização da atividade experimental, todos os dados coletados foram analisados. Nesta
seção demonstramos alguns resultados quantitativos e qualitativos obtidos com o experimento
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 80
6.3.1 Resultados Quantitativos
De acordo com o gráfico exibido na Figura 13, é possível visualizar a média de tempo levado por
cada participante para realizar a sequência de tarefas 1 a 14. O tempo é mostrado na escala de
segundos. O foco da análise ocorreu nessas tarefas, pois ocorrem no Momento (A), em que o
usuário se encontra sentado e realizando as atividades em fluxo contínuo. As atividades 15,16 e
17, apesar de também ocorrerem no Momento (A), não envolvem sequência de interação com a
interface gráfica da aplicação, e por isso não foram inseridas nessa análise.
Fig. 13 – Tempo que cada usuário utilizou para realizar as tarefas 1 a 14
Com o gráfico, é possível observar que o maior tempo para a realização das tarefas foi de
U4, seguido por U6, passando da faixa dos 1000 segundos (mais de 16 minutos). Esses
participantes são os mesmos que indicaram menor experiência com tecnologias móveis. Em
seguida, quanto ao tempo para conclusão das tarefas, estão U10 e U8, passando da faixa dos 500
segundos (mais de 8 minutos). Apesar de U10 não ter sido o terceiro usuário com menor
experiência, e sim U8, U10 apresentou dificuldades específicas no uso de todas as tecnologias
móveis apresentadas, o que confirma a correlação do tempo com o perfil dos usuários levantado.
Na Figura 14, é possível visualizar as taxas de realização com sucesso das tarefas 1 a 14.
Considera-se que uma tarefa não foi realizada com sucesso em três casos: (a) se a tarefa não foi
concluída, ou seja, o usuário desistiu de realizar a atividade; (b) se o usuário não realizou o que foi
solicitado; (c) se a tarefa envolvia passar informações para o condutor do experimento (tarefas 3,
7, 8 e 19) e a resposta informada não foi correta. Uma observação quanto às tarefas sem sucesso
é que entre as cinco apontadas, constavam as tarefas 3 e 7, esta última com a menor taxa de
sucesso. Essas tarefas visavam avaliar a compreensão dos usuários quanto aos elementos da
aplicação, referentes aos objetos da casa disponíveis e aos cenários, respectivamente. Na tarefa 3,
a resposta incorreta informada pelos participantes foi a mesma, onde inferiram a resposta pelo
81
Capítulo 6. Descobertas e Reflexões de um Estudo de Caso em um Amb. Simulado
ícone que representava o respectivo ambiente (e.g. “na garagem há um carro”, “na sala há um
sofá”).
Na tarefa 7, três usuários informaram que haviam seis cenários na aplicação, porém esse é
o número de cômodos (ambientes) que existem na casa. Isso mostra que o conceito de
“cenários” não foi compreendido por alguns participantes do experimento. Quanto a tarefa 9, os
usuários buscaram interagir com o objeto máquina de lavar roupas, que se encontrava na
lavanderia, ao invés de buscar pelo cenário. Vale ressaltar também que U4 não conseguiu realizar
com sucesso nenhuma das 5 tarefas apontadas: T3 e T7 por informar uma resposta incorreta, e as
demais por desistência.
Fig. 14 – Taxas de realização das tarefas 1 a 14 com sucesso
A Figura 15 mostra dois gráficos, referente às respostas dadas pelos participantes no
formulário pós-atividades. De acordo com os dados, 80% dos participantes associaram as cores
da imagem B com o termo “casa inteligente” (gráfico G1). O mesmo percentual foi encontrado
para associação entre as cores da imagem B com as utilizadas na aplicação (gráfico G2). No caso
da resposta com a opção “nenhuma”, a justificativa dada é que nenhuma das duas imagens
mostrava um dispositivo ligado a um computador. Uma observação interessante são algumas
palavras que aparecem nas justificativas da resposta majoritária na pergunta que originou o
primeiro gráfico, tais como “branco”, “novidade” e “clean”.
Fig. 15 – Respostas dos participantes quanto às imagens A e B
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 82
6.3.2 Observações Qualitativas
Na tarefa 1, que solicitava a autenticação do usuário por modo textual, diversos problemas de
acessibilidade foram encontrados. Os participantes U4, U6, U8 e U10 solicitaram ajuda do
condutor do experimento para prosseguir com a tarefa, pois apresentavam dificuldades no uso do
teclado e na interação devido ao desconhecimento do padrão de interface de dispositivos móveis
(e.g. padrão em que o teclado fica oculto e só aparece após selecionar um campo de texto). Frases
como “Mas onde eu posso escrever?”, “Onde eu vou digitar?” e “Como é que eu vou escrever?”
foram ditas pelos participantes, tanto os que solicitaram ajuda como também outros que, mesmo
não solicitando auxílio, enfrentaram problemas de acessibilidade, tal como o U7. Vale mencionar
que todos os participantes que apresentaram problemas de acessibilidade tinham 50 anos ou
mais, e alegaram apresentar dificuldades específicas no uso de tecnologias móveis, de acordo com
os dados de perfil obtidos.
Outro problema de acessibilidade encontrado foi referente à leitura de elementos textuais
na interface. Comentários acerca do tamanho do texto, considerado por vezes pequeno, e
solicitações para que o texto fosse ampliado demonstram a situação. A Figura 16 (a) mostra a
expressão de um dos participantes ao tentar ler uma informação textual na interface. Em (b) e (c)
reações no início do experimento. Vale ressaltar que nenhum usuário apresentou dificuldade na
tarefa 20, que consistia na mesma ação, só que por outra forma de interação. Esses resultados
reforçam requisito levantado em trabalho anterior, referente à interação multimodal.
Fig. 16 – Reações aos problemas de acessibilidade no uso de dispositivos móveis
Na tarefa 2, que se refere ao termo de uso e ao tutorial, todos os participantes concluíram a
tarefa com sucesso e não apresentaram problemas ao interagir com a aplicação. Em entrevista,
um participante comentou a importância do termo para aplicações nesse domínio, em que uma
ação pode apresentar impactos sobre a residência, e 100% dos participantes responderam que o
tutorial ajudou a utilizar a aplicação. U9 leu a mensagem de boas vindas enquanto interagia com o
aplicativo, e apresentou expressão de contentamento no momento da leitura da mensagem. Esses
dados confirmam requisitos referentes ao termo de uso, tutorial e mensagem de boas vindas.
83
Capítulo 6. Descobertas e Reflexões de um Estudo de Caso em um Amb. Simulado
Durante a tarefa 3, dois usuários confundiram o ícone que representava o objeto janela,
com o objeto porta. O ícone de aparelho de som também apresentou dúvidas para alguns
usuários, que não souberam identificar que aparelho o ícone representava. A tela com
informações detalhadas de cada objeto, que continha um rótulo com o nome do objeto e suas
funções, ajudou na identificação. A necessidade do rótulo também pôde ser observada na tarefa
6. U6, U9 e U10 buscaram o aparelho através do tipo, porém como existiam várias televisões na
casa (e não havia rótulo, somente o ícone), não sabiam identificar qual era a televisão correta, e a
tarefa não foi realizada por esse caminho de navegação.
Os diferentes tipos de feedbacks também foram úteis. Alguns usuários se guiaram pelas
mensagens toast [75], lendo em voz alta a mensagem de confirmação de execução da ação.
Porém, com os feedbacks de áudio e háptico ativados, a confiança de que a ação foi realizada foi
maior entre os participantes, confirmando outro requisito. Quanto ao feedback local, uma
observação é interessante. Apesar da televisão se encontrar no mesmo ambiente dos
participantes, ao desligarem o aparelho pela aplicação (tarefa 6), a maioria dos usuários estava tão
concentrado na tela do smartphone que não percebeu a modificação do estado no próprio
ambiente. Dos 10 participantes, apenas 2 observaram a ação no ambiente e mostraram reação de
surpresa. A Figura 17 mostra diferentes reações ao executar a tarefa 6, imediatamente após emitir
a ação sobre a televisão. Em (a) o usuário não percebe a ação no próprio ambiente, e em (b) o
usuário observa a ação no ambiente.
.
Fig. 17 Diferentes reações após ação no ambiente: (a) usuário não percebe e (b) usuário percebe o
feedback do aparelho no ambiente
Os participantes com pouca experiência com dispositivos móveis apresentaram
dificuldades com o padrão NavigationDrawer [75], responsável pela barra lateral com diversas
funcionalidades da aplicação (entre elas, “Cenários” e “Configurações”, acessadas somente
através desse recurso). Esse foi o maior problema encontrado na interação desses usuários com a
aplicação. Como não conheciam esse padrão de interface do Android, devido sua característica de
barra oculta, os usuários não visualizavam o conteúdo e não sabiam (ou não lembravam) como
encontrá-lo. Dois usuários apresentaram dificuldades com o padrão Spinner [75], outro padrão
que oculta informações visuais. Este padrão foi utilizado para mostrar os três tipos de exibição da
casa (por ambientes, tipos de aparelhos ou grupos). Após várias interações com a aplicação
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 84
durante a tarefa 4, os participantes conseguiram interagir utilizando o elemento de interface. Na
tarefa 5, que pede para mostrar todas as janelas da casa, todos os usuários completaram a tarefa
apenas com uma interação, demonstrando a utilidade da implementação do requisito
“Agrupamento de aparelhos da casa”.
Na tarefa 15, diferentes gestos foram definidos pelos participantes. Alguns usuários
solicitaram esclarecimentos acerca do conceito de gesto com o dispositivo móvel, porém todos
concluíram a tarefa com sucesso. Todos os usuários tiveram dificuldade em atribuir gestos
distintos e também, dificuldades de memorização. A figura 18 mostra um conjunto de gestos
definido por um participante. Vários gestos desse conjunto também foram utilizados por outros
participantes.
.
Fig. 18 Conjunto de gestos definido por um participante para os cenários: (a) Acordar, (b) Antes de
dormir, (c) Cinema em casa, (d) Sair de Casa, (e) Chovendo
Na tarefa 16, a maioria dos usuários utilizou interação touchscreen. Desses usuários, sete
utilizaram cenários e um realizou ação sobre os objetos, ou seja, navegou pela aplicação
procurando cada janela da casa e realizou a ação sobre cada uma delas. A Tabela 8 detalha como
a tarefa foi realizada por cada usuário. Dois usuários realizaram interação gestual, realizando o
gesto que ativava o cenário “Chovendo” que haviam escolhido na tarefa anterior. Vale mencionar
que U9 tentou realizar a tarefa procurando por tipos de aparelhos da casa, e em seguida, por
janelas, na tentativa de aplicar uma ação a todos os objetos do mesmo tipo. Isso confirma os
requisitos “Uma ação sobre vários aparelhos” e “Organização de aparelhos da casa por local da
casa e por categoria de dispositivos”.
Tabela 9 – Formas que os usuários realizaram a tarefa 16
Usuário U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8 U9 U10
Interação Touch Touch Touch Touch Touch Touch Touch Gesto Touch Gesto
Funcionalidade cena cena cena cena cena cena ac.obj. cena cena cena
A tarefa 18 simulou uma situação da rotina doméstica, onde os participantes estão com as
mãos ocupadas. Esta limitação, mesmo que temporária, é um fator a ser observado no design de
soluções nesse contexto. A forma de interação escolhida por cada usuário é detalhado na Tabela
85
Capítulo 6. Descobertas e Reflexões de um Estudo de Caso em um Amb. Simulado
9. Nela, pode-se observar que a maioria dos usuários optou pela interação por voz. A reação dos
usuários pode ser vista na Figura 19.
Tabela 10 – Formas que os usuários realizaram a tarefa 18
Usuário U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8 U9 U10
Interação Touch Voz Voz Touch Voz Voz Touch Voz Voz Voz
Fig. 19 – Reação dos usuários no momento de execução da tarefa 18
A tarefa 19, realizada na área externa, simulou outra rotina de moradores e possíveis
usuários dos sistemas de automação residencial. O controle à distância e monitoramento mesmo
fora da residência se mostrou válido, e todos os usuários conseguiram realizar a atividade com
sucesso. Questões de segurança e controle de acesso também são desejadas pelos usuários de
acordo com os dados coletados, justificando requisitos relacionados.
E ainda, com a realização da atividade no passo VI, foi constado que as pessoas, até da
mesma família, possuem concepções diferentes de suas casas. Os membros da mesma família,
mesmo morando em uma mesma residência, dividem e nomeiam os ambientes de formas
distintas, e também atribuíram ícones diferentes para cada cômodo. Esse resultado ocorreu em
todas as duplas, e está de acordo com o requisito “Personalização da interface/interação”,
demonstrando a visão particular de cada indivíduo do mesmo ambiente. Na atividade, também
foram levantados um conjunto de ícones para próximas versões da aplicação.
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 86
6.4 Discussão
Através da realização do experimento, alguns resultados interessantes foram obtidos. Todos os
usuários consideram os ícones úteis para a identificação das funcionalidades da aplicação, sendo
que a abordagem do flat design na elaboração do ícone mostrou ter auxiliado na rápida
interpretação do ícone durante o experimento. Porém, somente a informação simbólica não é
suficiente para passar a informação desejada, gerando diferentes interpretações em alguns casos.
Portanto, faz-se necessário a adoção de rótulos na descrição dos aparelhos e dos ambientes. O
design utilizando cores branco e cinza mostrou-se relevante para o contexto do aplicativo para
controle de uma casa, fazendo referência a padrões estéticos de casas inteligentes.
A proposta do design se torna válida, porém algumas alterações se mostram necessárias.
Observando-se a necessidade do uso de rótulos, sugere-se a implementação de animação flipcard.
Neste caso, a animação utilizada permitiria manter o design atual dos ícones dos objetos em um
quadrado preenchido por cor flat, porém ao deslizar o dedo sobre o ícone, o quadrado mostraria
informação adicional sobre o objeto, como nome em um rótulo.
O condutor do experimento interveio sempre que os usuários saíam da aplicação no
momento da interação com o smartphone. Isso ocorreu diversas vezes, principalmente com os
usuários com menor experiência, como U4, U6, U8 e U10. Vale mencionar que durante todo o
momento (A), em que o participante realizava as tarefas sentado, o smartphone estava conectado
a um computador por um fio, a fim de capturar dados de registro da navegação do usuário
durante a atividade experimental. Mesmo conectado, a disposição do aparelho permitia sua
movimentação para execução de gestos e o uso na posição desejada pelo usuário. Porém, a
presença do fio, mesmo que de longo comprimento, é um fator a ser considerado, que pode ter
limitado o conjunto de gestos definido pelos usuários ou influenciado em outros pontos do
experimento.
Na execução da tarefa com as mãos ocupadas, a interação por voz mostrou ser útil,
possibilitando a ativação de recursos da casa mesmo com as mãos ocupadas. Já a interação por
gestos, só fui utilizada uma vez, não demonstrando tanta efetividade. Problemas de memorização
quanto aos gestos e comandos de voz se mostraram presentes, sendo mais graves na interação
gestual, visto que foram atribuídos a cenários e os usuários não assimilavam gestos a cenários
específicos, que eram constituídos de várias ações.
As diferentes formas de visualização da casa se mostraram válidas no contexto da
aplicação, pois os usuários procuravam formas de visualizar a informação por aparelhos ou por
ambientes. Porém, alguns usuários tiveram dificuldades de encontrar a funcionalidade por
desconhecimento do elemento Spinner. A primeira alternativa proposta antes da implementação
do design final foi o uso de Swipe Views, e esta se mostra válida, dado que diversos usuários
durante o experimento aplicaram o movimento swipe buscando alternativas para a realização das
87
Capítulo 6. Descobertas e Reflexões de um Estudo de Caso em um Amb. Simulado
tarefas propostas. Porém, a adoção desse padrão economizou espaço considerável de uso no
projeto da interface.
A partir dos resultados, constatou-se que apesar do flat design ser uma abordagem
interessante por abstrair e permitir a clareza na interface, sua utilização juntamente com o uso de
padrões da plataforma Android só se mostram efetivas para usuários que têm conhecimento
prévio dos padrões adotados nessas interfaces. O projeto de interface utilizando o padrão
Navigation Drawer ocasionou problemas na identificação do menu pelos usuários pouco
familiarizados ou que desconheciam o sistema. Por outro lado, a utilização da ActionBar se
mostrou eficiente em todos os casos, auxiliando os usuários a encontrar as funções rapidamente.
6.5 Conclusão
Este capítulo apresentou os resultados de uma atividade experimental baseada na interação de
usuários com uma aplicação para dispositivos móveis desenvolvida considerando aspectos de
IHC sob a perspectiva da diversidade, que permite controlar objetos de uma casa. Essa atividade
foi realizada em um ambiente simulado que se encontra dentro de um ambiente doméstico real.
A partir dessa observação, analisamos questões referentes ao design da aplicação e mostramos
que os requisitos implementados são significativos e trazem melhorias na interação dos usuários
com esse tipo de aplicação.
Como trabalhos futuros propomos a implementação de mais funcionalidades no aplicativo
e uma segunda investigação a fim de obter melhorias e verificar o uso de outros padrões de
interface, bem como o uso de interfaces adaptativas, ou seja, a interface ter as funções adaptadas
a cada usuário, buscando transpor um dos desafios identificados no capítulo 2, referente à lacuna
entre propósitos de uso diferentes.
6.6 Reflexão
Cabe nesse ponto refletirmos sobre os passos realizados nessa pesquisa e as decisões tomadas,
que deram origem a esse trabalho. Na figura 20 podemos visualizar a contribuição dessa pesquisa
na evolução do projeto no qual ele está inserido, destacados em azul. De fato, a proposta da
pesquisa dentro do projeto não foi implementar a infraestrutura com a qual a aplicação se
comunica, e sim se basear nela para o funcionamento da aplicação em um cenário real. O projeto
da infraestrutura se encontra em desenvolvimento, porém, isso não impediu a pesquisa e a
investigação dos aspectos relacionados à interface e interação que a pesquisa se propôs a realizar.
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 88
Fig. 20 – Contribuições da pesquisa no projeto desenvolvido
Essa pesquisa fundamentou a construção da infraestrutura para aplicação em um cenário
real de controle de objetos em uma residência, através dos requisitos identificados. Através da
identificação desses requisitos, eles foram traduzidos para especificações de serviços, sendo eles
mais um resultado obtido com essa pesquisa. Os requisitos também demonstraram a necessidade
de utilização dos denominados schemas na infraestrutura do sistema.
Os resultados obtidos neste capítulo permitiram diversas descobertas e reflexões acerca do
projeto de interface e sua aplicação para aplicações móveis no contexto de controle de ambientes
residenciais. O contraponto entre simplicidade e as informações exibidas diretamente na tela é
levantada com o padrão Navigation Drawer, juntamente com questões do flat design. Esse
trabalho demonstra a importância da continuidade da investigação desses aspectos em conjunto
com pesquisas referente à tecnologia, a fim de melhorar a interação e facilitar o desenvolvimento
de aplicações para esse contexto.
Capítulo 7
7 Considerações Finais
Neste capítulo apresentamos um resumo do que foi abordado nesta pesquisa, destacando as
contribuições de cada capítulo, relacionando também os objetivos específicos que foram
cumpridos em cada um deles juntamente com os resultados advindos de cada etapa.
7.1 Trabalho Realizado
Através do levantamento do estado da arte em soluções para controle do ambiente residencial via
dispositivos móveis, identificamos desafios de IHC para esse domínio sob a perspectiva da
diversidade. Essa identificação foi possível devido à análise dos trabalhos considerando seus
aspectos tecnológicos, de interface e interação, e voltando seu foco para o contexto específico
considerando a diversidade de público e riquezas de situações de uso nesse ambiente.
Em seguida, levantamento de requisitos para aplicações nesse domínio. Para isso,
realizamos uma análise do domínio utilizando artefatos da Semiótica Organizacional, a fim de
obter uma visão-sócio técnica, através de diversas perspectivas. O levantamento de requisitos se
deu a partir dessa análise e dos trabalhos do estado da arte apresentados no capítulo 2. A fim de
obter requisitos de interface/interação voltados especificamente para a plataforma-alvo de
desenvolvimento da solução proposta, também foi realizado um levantamento de requisitos
baseado no uso de aplicativos, sendo proposto um processo de levantamento de requisitos e
apresentados os resultados aplicados para a plataforma Android e voltado para smartphones.
Por fim, apresentamos o design e implementação de um aplicativo HandyHome,
HandyHome, bem como os resultados de um experimento realizados com usuários em um
ambiente simulado, a fim de validar alguns requisitos e decisões de design voltadas para esse
contexto, e obter direcionamento para trabalhos futuros.
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 90
7.2 Contribuições
Capítulo 2: Este capítulo cumpre os primeiro e segundo objetivos desta pesquisa. A
contribuição desse capítulo se dá em função do abrangente levantamento e sumarização
das soluções da literatura, considerando aspectos de IHC, e identificação de desafios sob
a perspectiva da diversidade. A identificação dos desafios para esse domínio sob essa
perspectiva é fundamental para a compreensão dos aspectos de interação, constituindo o
primeiro passo para prover uma melhor interação para os usuários. Esse capítulo ainda
acrescenta em sua contribuição o conjunto de diretrizes, atuando como um guia de alto-
nível para designers de novas soluções, e visam transpor ou minimizar os desafios
expostos;
Capítulo 3: A contribuição desse capítulo se constitui no conjunto de requisitos e em
mostrar como a Semiótica Organizacional pode ajudar a encontrar os requisitos para esse
domínio específico, antes não aplicado. Este capítulo cumpre o terceiro objetivo, no que
se refere aos requisitos de interface/interação ao contexto abrangente, não considerando
a plataforma exata para qual a solução foi desenvolvida;
Capítulo 4: Este capítulo também cumpre o terceiro objetivo, no que se refere aos
requisitos de interface/interação ao contexto e plataforma específica, nesse caso,
Android. A contribuição é o processo de elicitação de requisitos de interface baseado em
apps, que pode ser utilizado para levantar requisitos no contexto de aplicações móveis,
sendo útil para diferentes públicos, bem como os requisitos encontrados com o emprego
desse processo para esse contexto;
Capítulo 5: Este capítulo cumpre os objetivos quatro e cinco dessa pesquisa. A
contribuição é mostrar os passos desde a fase de concepção/design do aplicativo até sua
implementação, que demonstram a importância de se considerar aspectos de interação no
projeto de soluções para esse domínio bem como aspectos estéticos, considerando a
diversidade.
Capítulo 6: Este capítulo cumpre o sexto objetivo dessa pesquisa. A contribuição
advinda desse capítulo é mostrar os resultados obtidos com o uso do aplicativo pelos
usuários, provendo uma reflexão acerca dos aspectos de design e interação, além de
justificar os passos anteriores realizados nesta pesquisa.
Como resultados parciais desse trabalho, destacamos as seguintes publicações:
Sakamoto, S.G., Miranda, L.C., Hornung, H.H.: Home Control via Mobile Devices: State
of the Art and HCI Challenges under the Perspective of Diversity. In: 8th International
Conference on Universal Access in Human-Computer Interaction (UAHCI) / 16th
91
Capítulo 8. Considerações Finais
International Conference on Human-Computer Interaction (HCII), Lecture Notes in
Computer Science (LNCS), vol. 8515, pp. 501–512, Springer, Heidelberg (2014)
Sakamoto, S.G., Miranda, L.C.: M4REMAIP: Method for Requirements Elicitation Based
on Mobile Applications under an Interaction Perspective. In: 3rd International
Conference on Design, User Experience and Usability (DUXU) / 16th International
Conference on Human-Computer Interaction (HCII), Lecture Notes in Computer
Science (LNCS), vol. 8517, pp. 74–85, Springer, Heidelberg (2014)
Este trabalho reforça a importância de considerar aspectos das três dimensões (os usuários,
a tecnologia e o ambiente) no projeto de novas soluções. E ainda, atentar para o aspecto da
diversidade no desenvolvimento dessas soluções. Através dos resultados da pesquisa também
pudemos identificar a importância dos fatores estéticos na interação e o contraponto com a
simplicidade demasiada com informações implícitas no projeto de interfaces.
7.3 Perspectivas e Trabalhos Futuros
A realização deste trabalho, juntamente com suas contribuições, mostra-nos uma diferente
perspectiva de pesquisa nesse domínio, trazendo o foco do desenvolvimento de soluções para os
três dimensões (usuários, ambiente e tecnologia), demonstrando a relevância de se considerar essa
perspectiva desde as primeiras fases do desenvolvimento de projetos. Os resultados expostos
com esse trabalho despertam novas questões de pesquisa e abrem caminho para outros trabalhos,
além de mostrar o quanto a área é promissora de aplicação de novas abordagens em relação aos
aspectos de Interação Humano-Computador.
Como trabalhos futuros, sugerimos a implementação de mais recursos no aplicativo
HandyHome juntamente com testes com usuários, investigação de mais aspectos desse contexto
através de pesquisas abrangendo um maior número de usuários, projetos de interface utilizando
design participativo e ainda, análises aprofundadas quanto às interações por voz e gestual via
dispositivos móveis. Essas interações trazem desafios e requisitos específicos no contexto do
controle do ambiente residencial que precisam ser investigadas.
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Apêndice A –
Termo de Consentimento Livre e
Esclarecido
Neste apêndice, consta o termo de consentimento livre e esclarecido (TCLE) utilizado na
atividade experimental mencionada no capítulo 6.
99
Capítulo 8. Considerações Finais
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 100
Apêndice B –
Termo de Autorização de Gravação de Voz,
Imagem e Vídeo
Neste apêndice, consta o termo de autorização de gravação de voz, imagem e vídeo utilizado
na atividade experimental mencionada no capítulo 6.
101
Capítulo 8. Considerações Finais
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 102
Apêndice C –
Formulário de Perfil do Participante
Neste apêndice, consta o formulário de perfil, ou categorização do participante utilizado na
atividade experimental mencionada no capítulo 6.
103
Capítulo 8. Considerações Finais
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 104
105
Capítulo 8. Considerações Finais
Apêndice D –
Formulário Pós-Atividades
Neste apêndice, consta o formulário pós-atividades utilizado na atividade experimental
mencionada no capítulo 6.
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 106
107
Capítulo 8. Considerações Finais
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 108
109
Capítulo 8. Considerações Finais
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 110
Apêndice E –
Autorização 1
Neste apêndice, consta a autorização referente ao uso do conteúdo de artigo publicado, que
consta no capítulo 2.
111
Capítulo 8. Considerações Finais
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 112
113
Capítulo 8. Considerações Finais
Ambientes Residenciais Controlados por Dispositivos Móveis: Estudo, Concepção e Desenv. de um Aplicativo Considerando a Diversidade 114
Apêndice F –
Autorização 2
Neste apêndice, consta a autorização referente ao uso do conteúdo de artigo publicado, que
consta no capítulo 4.
115
116
117