interaktionsKRAFT

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Wahrnehmung von Kräften und Krafteinwirkungen in interaktiven MR-Wissensräumen für immersives und effektives Bewegungslernen

 

Kurzbeschreibung

Im Verbundprojekt interaktionsKRAFT soll zur Simulation von Kräften und Krafteinwirkungen für den Einsatz in einer Mixed Reality, kurz MR, Umgebung eine innovative Haptikkomponente entwickelt werden, die im Arbeitsbereich der Physiotherapie ihre Anwendung finden soll. Zum Einsatz kommt die so genannte Elektromyostimulation: Am Körper befestigte Elektroden aktivieren die Muskulatur durch elektrische Reize. Ziel der Forscherinnen und Forscher von interaktionsKRAFT ist es, die verschiedenen Wahrnehmungskomponenten in der Interaktion miteinander zu verknüpfen – für eine bestmögliche Immersion durch das gleichzeitige visuelle, akustische und haptische Erlebnis. Die neuen Interaktionstechniken und -strategien werden im Rahmen der Forschungsarbeiten in verschiedenen Anwendungsszenarien erprobt und weiterentwickelt.

Herausforderungen

Die Möglichkeiten der Interaktion und Intervention für das Bewegungslernen sind bei der selbständigen Durchführung physiotherapeutischer Übungen im häuslichen Umfeld ohne zeitgleiche Anleitung und Korrektur eines Physiotherapeuten derzeit stark begrenzt. Für einen Kompetenzerwerb über Distanz mangelt es an Interaktionstechniken, die über visuelle und akustische Komponenten hinausgehen. Insbesondere die benötigte Rückmeldung der von außen auf den Körper einwirkenden Kräfte, zum Beispiel in Form von Korrekturen der Bewegung oder Körperhaltung durch Lehrende, und die daraus resultierende Wahrnehmung von unterschiedlichen Gewichten und Anpassungsvorgängen des menschlichen Körpers, zum Beispiel Gleichgewichtsstabilisierung und Ermüdung, kann gegenwärtig in interaktiven MR-Systemen nicht abgebildet werden. Der Ansatz für die zu entwickelnde MR-Haptikkomponente im Projekt interaktionsKRAFT sieht die Anwendung von Elektromyostimulation, kurz EMS, der Muskeln vor. EMS aktiviert und beansprucht die Muskeln durch Reizstrom von außen und erzeugt eine kinästhetische Wahrnehmung, wodurch sich Wahrnehmungen von Kräften und Krafteinwirkungen simulieren lassen.

Zielsetzung

Die Lösung ist eine neue Haptikkomponente, die Krafteinwirkungen in MR simuliert. Zum Einsatz kommt die so genannte Elektromyostimulation: Am Körper befestigte Elektroden aktivieren die Muskulatur durch elektrische Reize. Ziel der Forscherinnen und Forscher von interaktionsKRAFT ist es, die verschiedenen Wahrnehmungskomponenten in der Interaktion miteinander zu verknüpfen – für eine bestmögliche Immersion durch das gleichzeitige visuelle, akustische und haptische Erlebnis. Die neuen Interaktionstechniken und -strategien werden im Rahmen der Forschungsarbeiten in verschiedenen Anwendungsszenarien erprobt und weiterentwickelt. Ein bedeutendes Anwendungsgebiet für eine solche Komponente stellt das Bewegungslernen dar. Mögliche Anwendungen ergeben sich hier u.a. beim Kinder-früh-, Schul-, Leistungs- und Breitensport, Anlernen von Arbeitsbewegungen, Erlernen von Bewegungen für Musikinstrumente, der aktiven Bewegungstherapie als Teilaspekt der Physiotherapie und Bewegungs-Trainingskurse, aber auch beim Ausführen natürlicher Bewegungen bei der MR-Filmproduktion und weiteren Anwendungen im Bereich interaktiver MR-Spiele oder Freizeitaktivitäten.

Vorgehen

Das interaktive MR-Gesamtsystem, bestehend aus visuell-akustischen Komponenten und zu entwickelnder Haptikkomponente, wird hinsichtlich der Wirkung im Anwendungsgebiet Bewegungslernen iterativ erprobt und weiterentwickelt. Dadurch lassen sich deutliche Verbesserungen insbesondere für die Immersion von NutzerInnen, die Interaktion und die Qualität der Wissensvermittlung erzielen. Im Ergebnis entsteht ein interaktiver und ortsunabhängiger MR-Wissensraum für das immersive und effektive Bewegungslernen, der einen Beitrag für die digitale Gesellschaft leistet.

Förderung

BMBF-Fördermaßnahme zu Interaktiven Technologien für Gesundheit und Lebensqualität im Rahmen des Förderschwerpunktes „Interaktive Systeme in virtuellen und realen Räumen – Innovative Technologien für die digitale Gesellschaft“.

Projektpartner

AIXTRA

LAVAlabs

MedAix

Velamed GmbH