Ortungsgeräte an lockerer Kleidung zeigen eine höhere Genauigkeit bei der Messung menschlicher Bewegungen

Die Messung menschlicher Bewegungen mit Ortungsgeräten an lockerer Kleidung ist genauer als an engen Ganzkörperanzügen oder Trägern.

Die Entdeckung von Wissenschaftlern am King’s College London könnte einen potenziellen Durchbruch für eine Reihe von Technologien darstellen, darunter die Verbesserung der Genauigkeit von persönlichen Gesundheitsgeräten wie Fitbits und Smartwatches bis hin zur Verbesserung der Bewegungserfassung für CGI-Filmfiguren.

Es könnte auch die Gesundheits- und medizinische Forschung unterstützen, indem es die Erfassung von Daten zu Erkrankungen, die die Mobilität beeinträchtigen, wie z. B. Parkinson, erleichtert.

Die Studie, veröffentlicht in Naturkommunikation, fanden heraus, dass lockerer Stoff die Bewegungen des Körpers mit 40 % höherer Genauigkeit vorhersagen und erfassen kann und 80 % weniger Daten benötigt, als wenn ein Sensor auf der Haut befestigt wäre.

Wenn wir an Technologien denken, die Bewegungen verfolgen – wie ein Fitbit am Handgelenk oder die Anzüge, die Schauspieler tragen, um CGI-Charaktere zu spielen – hatten wir gedacht, dass die Sensoren eng am Körper anliegen müssen, um möglichst genaue Ergebnisse zu erzielen. Es wird allgemein angenommen, dass die Daten „verrauscht“ oder unordentlich sind, wenn ein Sensor locker ist.

Unsere Forschung hat jedoch in mehreren Experimenten gezeigt, dass lockere, fließende Kleidung die Bewegungsverfolgung tatsächlich deutlich genauer macht. Das heißt, wir könnten weg von „tragbarer Technologie“, die sich wie medizinisches Gerät anfühlt, und hin zu „intelligenter Kleidung“ – wie einem einfachen Knopf oder einer Anstecknadel an einem Kleid –, die Ihre Gesundheit verfolgt, während Sie Ihren Tag völlig natürlich gestalten.“

Dr. Matthew Howard, Co-Autor des Artikels und Lektor für Ingenieurwissenschaften am King’s College London

Die Untersuchung ergab, dass lockerer Stoff wie ein „mechanischer Verstärker“ wirkt, was bedeutet, dass Bewegungen leichter zu erkennen sind.

Dr. Howard erklärt: „Wenn Sie anfangen, Ihren Arm zu bewegen, sitzt ein lockerer Ärmel nicht einfach da; er faltet sich, bläht sich auf und verschiebt sich auf komplexe Weise – er reagiert empfindlicher auf die Bewegungen als ein enger sitzender Sensor.“

Dies könnte intelligente Kleidung einen Schritt näher bringen, mit der Möglichkeit, Sensoren an Knöpfen an Hemden anzubringen, als diskrete Alternative zu sperrigen und unbequemen Geräten.

Die Forscher glauben auch, dass die Ergebnisse das Potenzial haben, den Bereich der Robotikforschung sowie automatisierte Technologien zu verändern, die eine gestenbasierte Steuerung nutzen, um das Licht oder einen Wasserhahn einzuschalten.

Wissenschaftler testeten Sensoren an einer Vielzahl unterschiedlicher Stoffe, wobei Menschen und Roboter verschiedene Bewegungen ausführten.

Sie verglichen die Ergebnisse von losen Stoffen mit Standard-Bewegungssensoren, die an Trägern und enger Kleidung angebracht waren, und stellten fest, dass der stoffbasierte Ansatz jedes Mal Bewegungen schneller und genauer erkennen konnte und weniger Bewegungsdaten benötigte, um Vorhersagen zu treffen.

Lockerer Stoff konnte auch zwischen sehr ähnlichen oder subtilen, kaum wahrnehmbaren Bewegungen unterscheiden.

Co-Autorin Dr. Irene Di Giulio, Dozentin für Anatomie und Biomechanik am King’s College London, sagte: „Manchmal sind die Bewegungen eines Patienten zu gering, als dass ein enges Armband sie erfassen könnte, und daher können wir nicht immer die genauesten Daten darüber erhalten, wie sich Erkrankungen wie Parkinson auf das Alltagsleben der Menschen auswirken.“

„Durch diesen Ansatz könnten wir die Bewegung von Menschen ‚verstärken‘, was dazu beitragen wird, sie auch dann zu erfassen, wenn sie kleiner sind als typische Bewegungen von Menschen ohne Behinderung. Dies könnte es uns ermöglichen, Menschen bequem zu Hause oder in einem Pflegeheim in ihrer Alltagskleidung zu verfolgen. Es könnte für Ärzte einfacher werden, ihre Patienten zu überwachen, und medizinische Forscher könnten wichtige Daten sammeln, die wir benötigen, um unser Verständnis dieser Erkrankungen zu verbessern und neue Therapien zu entwickeln, einschließlich tragbarer Technologien, die auf diese Art von Behinderungen eingehen.“

Für Dr. Howard, einen Experten für Robotikforschung, eröffnet diese Arbeit die aufregende Möglichkeit, die Datenerfassung zur menschlichen Mobilität zu revolutionieren, um bessere, intelligentere Roboter zu entwickeln.

„Bei vielen Robotikforschungen geht es darum, aus menschlichem Verhalten zu lernen, damit Roboter es nachahmen können, aber um dies zu tun, braucht man riesige Mengen an Daten, die über alltägliche menschliche Bewegungen gesammelt werden, und nicht viele Menschen sind bereit, sich einen Lycra-Anzug anzuziehen und ihrem Tagesgeschäft nachzugehen“, erklärte er.

„Diese Forschung bietet die Möglichkeit, diskrete Sensoren an Alltagskleidung anzubringen, sodass wir mit der Erfassung menschlicher Verhaltensdaten im Internetmaßstab beginnen können, die für die Revolutionierung des Bereichs der Robotik erforderlich sind.“

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