Gestensteuerung Finger- und Handgesten am Handgelenk messen

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Ahlborn Mess- und Regelungstechnik GmbH

Gestensteuerung ist aktuell angewiesen auf Kameras oder Controller in den Händen der Nutzer. Ein Interface in der Größe einer Smartwatch soll das ändern – und Finger- und Handbewegungen direkt auf der Hautoberfläche messen.

Die Gestensteuerung in Autos oder beim Einsatz von VR/AR-Brillen in der Produktion verspricht freies Bedienen von Funktionen. In der Praxis hapert es je nach verwendeter Technik aber häufig am optischen Erkennen der Hände, wenn diese nicht im Erfassungsbereich der Kameras liegen, die Hände verdeckt sind oder wenn der Ärmel der Kleidung auf das Handgelenk und den Controller rutscht. Abhilfe schaffen soll ein Interface des Start-ups Humain Solutions.

Die Basis für die „Humaine One“-Mensch-Maschine-Schnittstelle ist eine neuartige skalierbare Sensortechnologie. Sie ist laut ihrer Entwickler in unterschiedlichen Formen und Größen anwendbar. Im aktuellen Anwendungsfall hat das Interface die Größe einer Smartwatch und kann Finger- und Handbewegungen erkennen – von Gesten bis zu kontinuierlichen Bewegungen. „Eine Geste beschreibt dabei einen temporären Zustand, zum Beispiel ‚Hand offen‘ oder ‚Hand geschlossen‘. Bei der kontinuierlichen Bewegungserkennung wird auch der Weg von der offenen zur geschlossenen Hand erkannt – und jeder Zustand dazwischen analysiert, wie beim Greifen eines Gegenstands“, erklärt Ralf Andragk, Manager des Unternehmens.

Technisch heißt das: Das Gerät verwendet dicht verteilte, unabhängige, mehrdimensionale Sensor-Arrays. Diese messen die Topografie beziehungsweise Verformungen der Hautoberfläche, die Muskeln und Sehnen verursachen, wenn der Benutzer seine Finger bewegt. Ein Algorithmus ordnet diese Hautverformungen den Bewegungen der Gliedmaßen zu und generiert Steuerbefehle für eine bestimmte auszuführende Anwendung.

„Das Bestechende dabei ist, dass die Sensorik selbst nur aus zwei Komponenten besteht: einer Silikonmatrix, die den Mikrobewegungen der Haut folgen kann, und den eigentlichen Sensorelementen“, beschreibt Andragk. „Der Rest des kleinen Devices besteht aus Standardkomponenten, die in jedem heutigen elektronischen Gerät verbaut sind, etwa Mikrocontroler, Akku, WiFi-Modul, etc.“

Gestensteuerung in der Smartwatch

Das Anwendungsgebiet für die Sensortechnologie ist laut der Entwickler sehr breit. „Mit unserem Interface lassen sich verschiedene Anwendungen, steuern“, sagt Andragk. „Seien es nun die Geräte selbst, zum Beispiel eine Smartwatch – oder aber Maschinen oder Roboter, etwa bei Montageschritten im industriellen Umfeld, bei denen ich meine Hände benutzen will – und bei denen ich aktuell auf ein optisches Hand-Tracking oder umständliche beziehungsweise große Controller oder Bedienelemente angewiesen bin.“

Im virtuellen Zwilling oder einem industriellen VR/AR-Umfeld könnten Anwendungen zum Beispiel Greifbewegungen während einer Montagetätigkeit sein. Die Mensch-Roboter-Kollaboration ist laut des Unternehmens ebenfalls ein denkbares Szenario. „Außerdem kann das Interface für die Gestensteuerung im Auto eingesetzt werden“, sagt Ralf Andragk, „zum Beispiel in Form einer attraktiven Smartwatch mit integriertem Keyless-Go.“ Mögliche Anwendungsszenarien sind laut Andragk aber nicht auf das Steuern von Geräten beschränkt – auch das intuitive Steuern von Arm- oder Beinprothesen sei möglich.

Das Interface Humaine One: Technische Daten

Das Humaine One ist ein vollständig tragbares, eigenständiges Sensorsystem mit einem WiFi-fähigen Mikrocontroller. Das Gerät verfügt über einen USB-Anschluss zum Programmieren und Laden des Sensorsystems. Im Formfaktor der Smartwatch verfügt das Sensorsystem über zwölf mehrdimensionale Erfassungspunkte und misst zwei Quadratzentimeter. Softwareseitig verfügt das Interface über Bibliotheken und gebrauchsfertige Programme für die Entwicklung spezifischer Anwendungen.

Technik erklärt

Gestensteuerung im Automobil

Die Kerntechnologie und das Messprinzip hat sich Humain Solutions patentieren lassen. Aufgrund der Unabhängigkeit der einzelnen Sensorpunkte sind gemäß des Start-ups weitere Formen möglich, „je nach Anwendungsszenario und je nachdem wie es der Kunde wünscht“, sagt Ralf Andragk.

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