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: Flexibel statt starr

Gezielter und effizienter Transport zellulärer Frachten durch physikalischen Mechanismus

Damit Zellen richtig funktionieren können, müssen Frachten innerhalb der Zelle ständig von einem Ort zum anderen transportiert werden, wobei es ähnlich zugeht...

Im Focus: Elektronen am Tempolimit

Elektronische Bauteile werden seit Jahren immer schneller und machen damit leistungsfähige Computer und andere Technologien möglich. Wie schnell sich Elektronen mit elektrischen Feldern letztendlich kontrollieren lassen, haben jetzt Forscher an der ETH Zürich untersucht. Ihre Erkenntnisse sind wichtig für die Petahertz-Elektronik der Zukunft.

Geschwindigkeit mag keine Hexerei sein, doch sie ist die Grundlage für Technologien, die nicht selten wie Magie anmuten. Moderne Computer etwa sind so...

Im Focus: Forscher beobachten, wie Chaperone defekte Proteine erkennen

Proteine, auch Eiweiße genannt, erfüllen in unserem Körper lebenswichtige Funktionen: Sie transportieren Stoffe, bekämpfen Krankheitserreger oder fungieren als Katalysatoren. Damit diese Prozesse zuverlässig funktionieren, müssen die Proteine eine definierte dreidimensionale Struktur annehmen. Molekulare Faltungshelfer, die sogenannten Chaperone, kontrollieren den Strukturierungsprozess. Ein Forscherteam unter der Beteiligung der Technischen Universität München (TUM) konnte nun herausfinden, wie Chaperone besonders gefährliche Fehler in diesem Strukturierungsprozess erkennen. Die Ergebnisse wurden im Fachmagazin "Molecular Cell" veröffentlicht.

Chaperone sind sozusagen die TÜV-Prüfer der Zelle. Es handelt sich um Proteine, die wiederum andere Proteine auf Qualitätsmängel untersuchen, bevor diese die...

Im Focus: Mikroskopieren mit einzelnen Ionen

Neuartiges Ionenmikroskop nutzt einzelne Ionen, um Abbildungen mit einer Auflösung im Nanometerbereich zu erzeugen

Wissenschaftler um Georg Jacob von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz haben ein Ionenmikroskop entwickelt, das nur mit exakt einem Ion pro Bildpixel...

Im Focus: Streamlining accelerated computing for industry

PyFR code combines high accuracy with flexibility to resolve unsteady turbulence problems

Scientists and engineers striving to create the next machine-age marvel--whether it be a more aerodynamic rocket, a faster race car, or a higher-efficiency jet...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

VDE und IEEE veranstalten Weltkongress der Consumer-Elektronik auf der IFA

26.08.2016 | Veranstaltungen

IT-Sicherheit – Wettlauf gegen die Zeit

26.08.2016 | Veranstaltungen

Neue Ideen für die Schifffahrt

24.08.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Geothermieforschung: Bund fördert Projekt am Drilling Simulator Celle mit 3,8 Millionen Euro

26.08.2016 | Förderungen Preise

VDE und IEEE veranstalten Weltkongress der Consumer-Elektronik auf der IFA

26.08.2016 | Veranstaltungsnachrichten

Körperwärme als Stromquelle

26.08.2016 | Materialwissenschaften