Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Cebit 2015: Simulation zeigt, wie Tablets und Smartphones Muskeln und Gelenke belasten

09.03.2015

Wer stundenlang am Rechner sitzt oder viele SMS am Handy tippt, verspannt sich den Nacken und manchmal sogar den Daumen. Saarbrücker Informatiker haben jetzt ein Verfahren entwickelt, das naturgetreu simuliert, welche Muskeln und Gelenke von IT-Geräten besonders beansprucht werden. Zugleich zeigt es, wie schnell und präzise ein Nutzer ein Gerät bedienen kann. Für ihre Technik erfassen die Forscher Bewegungen eines Probanden mit Kameras und übertragen sie auf ein Modell des menschlichen Körpers. Das Verfahren könnte für Produktdesigner und Arbeitsmediziner interessant sein. Auf der Computermesse Cebit in Hannover stellen die Forscher ihr Projekt vom 16. bis 20. März vor (Stand E13, Halle 9).

Verspannungen in Schultern und Nacken oder ein schmerzendes Handgelenk sind beim langen Arbeiten am Computer keine Seltenheit. Auch bei neuartigen IT-Geräten, die in den letzten Jahren auf den Markt gekommen sind, können sich solche Probleme einstellen, beispielsweise bei der Gestensteuerung von Spielekonsolen, durch die Schultern oder Knie besonders stark belastet werden.


Saarbrücker Informatiker um Myroslav Bachynskyi (rechts) haben ein Verfahren entwickelt, das naturgetreu simuliert, welche Muskeln und Gelenke von IT-Geräten besonders beansprucht werden.

Foto: Oliver Dietze


Das Verfahren überträgt die Bewegungen aus dem Motion-Capturing-Verfahren auf ein Modell des menschlichen Körpers.

Auch berührungsempfindliche Bildschirme, bei denen der Arm übermäßig lang gestreckt bleibt, sind problematisch – Fachleute sprechen schon vom „Gorilla-Arm“.

Damit bei der Entwicklung neuer IT-Geräte mehr darauf geachtet wird, welche Bewegungen den Körper unnötig belasten, haben Forscher um Myroslav Bachynskyi ein Verfahren entwickelt, das diese Bewegungsabläufe realistisch simuliert. „Wir kombinieren dazu das sogenannte Motion-Capture-Verfahren mit einer biomechanischen Simulation“, erläutert Bachynskyi, Doktorand am Saarbrücker Exzellenzcluster und am Max-Planck-Institut für Informatik.

Bei ersterem spielt ein Proband einen bestimmten Bewegungsablauf durch und winkt zum Beispiel mit den Armen, um ein Computerspiel zu steuern. Dabei trägt er auf einem speziellen Anzug kleine Marker. Diese emittieren Licht, das von speziellen Kameras empfangen wird. „Für die Simulation übertragen wir diese Bewegungen mit einer Software auf ein Modell des menschlichen Körpers“, so der Informatiker weiter.

Um Aufschluss über die tatsächliche körperliche Belastung zu erhalten, berechnet das Simulations-Programm anschließend verschiedene Parameter: Die Winkel, in denen die Gelenke stehen, die Kräfte, die auf die Gelenke zu jedem Zeitpunkt der Bewegung wirken sowie die Aktivierung und die Erschöpfung der Muskeln.

„Wir sehen mit dem Modell genau, an welchem Punkt des Körpers die Belastung bei bestimmten Bewegungen am größten ist, etwa ob die Oberarmmuskeln oder der Ellenbogen besonders beansprucht werden“, sagt Bachynskyi. „Außerdem zeigt uns das Verfahren, wie effizient der Nutzer die Technologie bedient, also wie schnell und präzise er damit umgeht.“ Ergonomie und Leistung könnten so optimal kombiniert werden.

Bei ihrer Studie haben die Wissenschaftler beispielsweise das Nutzerverhalten bei einem an der Wand angebrachten Berührungsbildschirm untersucht. Sie haben herausgefunden, dass Bewegungen von links nach rechts und von oben nach unten die Muskeln weniger beanspruchen als Vor-und-Zurück-Bewegungen. Zum Schreiben ist demnach eine virtuelle Tastatur am besten im unteren Bereich der Bildschirmmitte positioniert.

Gerätedesigner könnten die Technik nutzen, um ihre Produkte besser auf den Nutzer zuzuschneiden. Darüber hinaus ist sie für Arbeitsmedizin und Industrie von Interesse, etwa um Arbeitsplätze in großen computergesteuerten Produktionsanlagen zu verbessern.

Hintergrund zur Saarbrücker Informatik an der Universität des Saarlandes
Den Kern der Saarbrücker Informatik bildet die Fachrichtung Informatik. In unmittelbarer Nähe forschen auf dem Campus sieben weitere weltweit renommierte Forschungsinstitute. Neben den beiden Max-Planck-Instituten für Informatik und Softwaresysteme sind dies das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), das Zentrum für Bioinformatik, das Intel Visual Computing Institute, das Center for IT-Security, Privacy and Accountability (CISPA) und der Exzellenzcluster „Multimodal Computing and Interaction“.

Myroslav Bachynskyi promoviert an der Universität des Saarlandes und wird dort von der Saarbrücker Graduiertenschule für Informatik betreut.

Mehr zur Studie gibt es unter http://resources.mpi-inf.mpg.de/biomechanics/

Fragen beantwortet:
Myroslav Bachynskyi
Exzellenzcluster „Multimodal Computing and Interaction“
Tel.: 0681 302-71929
E-Mail: mbachyns(at)mpi-inf.mpg.de

Melanie Löw | Universität des Saarlandes
Weitere Informationen:
http://www.uni-saarland.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie CeBIT 2015:

nachricht CeBIT 2015: Rittal kehrt zurück
21.12.2014 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Die Toptrends der CeBIT 2015
20.03.2015 | Deutsche Messe AG Hannover

Alle Nachrichten aus der Kategorie: CeBIT 2015 >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Moleküle von Geruchsstoffen zeigen unerwartete Flexibilität

Hochaufgelöste Rotationsspektroskopie offenbart eine beispiellose Zahl von Konformationen eines Geruchsstoffmoleküls – ein neuer Weltrekord!

Forscher des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie am Center for Free-Electron Laser Science und des Hamburg Centre for Ultrafast Imaging...

Im Focus: Unexpected flexibility found in odorant molecules

High resolution rotational spectroscopy reveals an unprecedented number of conformations of an odorant molecule – a new world record!

In a recent publication in the journal Physical Chemistry Chemical Physics, researchers from the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter...

Im Focus: 3-D printing produces cartilage from strands of bioink

Strands of cow cartilage substitute for ink in a 3D bioprinting process that may one day create cartilage patches for worn out joints, according to a team of engineers. "Our goal is to create tissue that can be used to replace large amounts of worn out tissue or design patches," said Ibrahim T. Ozbolat, associate professor of engineering science and mechanics. "Those who have osteoarthritis in their joints suffer a lot. We need a new alternative treatment for this."

Cartilage is a good tissue to target for scale-up bioprinting because it is made up of only one cell type and has no blood vessels within the tissue. It is...

Im Focus: Organisches Liegerad aus 3-D-Drucker gefertigt

Beim Akkuschrauberrennen, das alle zwei Jahre von der Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst(HAWK) vor rund 5000 Besuchern in Hildesheim ausgerichtet wird, treten Fahrzeuge, die nur von einem gewöhnlichen Akkuschrauber angetrieben werden und auf denen mindestens eine Person mitfahren kann, gegeneinander an. Die Gestaltung der Flitzer steht jedes Mal unter einem speziellen Motto.

Ihre Vorgänger haben große Fußspuren hinterlassen – nun müssen die „Ostfreezers“ zeigen, was sie können: Das Team aus dem Studiengang Maschinenbau und Design...

Im Focus: Erste experimentelle Quantensimulation eines Phänomens der Teilchenphysik

Mit der ersten Quantensimulation einer Gitter-Eichfeldtheorie schlagen Innsbrucker Physiker eine Brücke zwischen Hochenergiephysik und Atomphysik. Die Forschungsgruppen um Rainer Blatt und Peter Zoller berichten in der Fachzeitschrift Nature, wie sie mit einem Quantencomputer die spontane Entstehung von Elementarteilchen-Paaren aus einem Vakuum simuliert haben.

Die kleinsten bekannten Bausteine der Materie sind die Elementarteilchen, deren Eigenschaften die Teilchenphysik mit dem sogenannten Standardmodell beschreibt....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationale Tagung zu Zukunftstechnologie für Datenverarbeitung

27.06.2016 | Veranstaltungen

Deutsches Biomasseforschungszentrum diskutiert Zukunft der Bioenergie

24.06.2016 | Veranstaltungen

Den kleinsten physikalischen Teilchen auf der Spur

23.06.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Moleküle von Geruchsstoffen zeigen unerwartete Flexibilität

27.06.2016 | Biowissenschaften Chemie

Neu entdecktes Transportsignal dirigiert Proteine innerhalb der Zelle zu den Mitochondrien

27.06.2016 | Biowissenschaften Chemie

Starke Seespiegelschwankungen in Nordostdeutschland rekonstruiert

27.06.2016 | Geowissenschaften