Neues Terrain 09 – Vibrationsbänder

Richtungsinformationen lassen sich sehr gut über Vibrationen vermitteln. Dafür hat Patryk Dzierzawski im Rahmen seiner Abschlussarbeit Vibrationsbänder entwickelt, aufgebaut und evaluiert: Vibrationsbänder (46:30, 21MB)

Am Lehrstuhl vom Computer Vision for Human-Computer Interaction Lab (cv:hci) und dem Studienzentrum für Sehgeschädigte (SZS) werden nicht nur Assistive Technologien für Menschen mit Sehbehinderungen evaluiert und angeboten, sondern auch dazu unterrichtet. Weiterhin werden Studierenden Möglichkeiten geboten unter anderem mit Abschlussarbeiten in diesem Bereich sich direkt an der Forschung zu beteiligen. Patryk Dzierzawski stellt dazu hier im Gespräch mit Gerhard Jaworek seine Abschlussarbeit zu Vibrationsbändern zur Navigationsunterstützung an Arm oder Fuß vor.

Die Arbeit bestand aus dem Design, der prototypischen Herstellung, einer Ansteuerung durch Smartphone und der Evaluation des vibrotaktilen Interfaces. Die Vibrationsbänder selbst bestehen aus mit 3D-Druck erstellten Band und Gehäuse, einem Mikrocontroller mit Batterie und Vibrationsmotoren. Bei der Erstellung war das Vorwissen um Wearable Computing und Robotik sehr hilfreich.

Schon in der Folge 2 „Blind Orientieren“ dieses Podcasts wurden vorgestellt, wie vibrotaktile Interfaces zum Einsatz kommen können. Meisst gab es hier nur einfache Vibrationen, wo hingegen die Vibrationsbänder drei von einander unabhängig ansteuerbare Vibrationsaktoren eingesetzt werden. Damit können elementare und wichtigste Navigationsanweisungen zur Richtung und Warnmeldungen zum Anhalten sehr direkt vermittelt werden. Der große Vorteil der vibrotaktilen Vermittlung liegt dabei darin, dass der Hörsinn nicht wie bei Narration und Sonifikation eingeschränkt wird.

Im Gegensatz zu kommerziellen Lösungen wie dem VibroTac System lag in der Arbeit der Fokus auf einer leichten und preiswerten selbstätigen Herstell- und Reparierbarkeit durch Rapid Prototyping Technologien mit der damit einhergehenden Reduzierung auf eine minimale Lösung, die noch die volle Navigationsunterstützung liefern kann. Die Literaturrecherche führte unter anderem zum „Gentle Guide“, wo an jedem Arm ein Vibrationsmotor eingesetzt wurde, wo durch die Nutzenden gerade die Nutzung zweier Bänder kritisch gesehen wurde, so wurde hier eine Lösung mit nur einem Band angestrebt. Interessanterweise hat sich diese reduzierte Lösung als sehr effektiv in einem Navigationstest erwiesen, wenn auch die Interpretation der Signale im Vergleich zur akustischen Ausgabe durch den Menschen etwas länger dauerte.

Im FDM 3D-Druck kamen für das Armband ein flexibles TPU Filament und für den Gehäuseschutz für Platine und Batterie ein hartes Filament zum Einsatz. Für den Microcontroller Adafruit Feather 32u4 Bluefruit LE mit eingebautem Bluetooth Low Energy (BLE)-Modul musste auch die Ansteuerelektronik für die Motoren ausgelegt werden. Die Programmierung erfolgte mit der Arduino-Entwicklungsumgebung und ermöglichte die Ansteuerung durch Smartphones über Bluetooth LE.

Für die technische Ansteuerung der Vibrationsbänder wurde auch eine App für Android Smartphones entwickelt. Dabei wurde auch auf die Barrierefreiheit geachtet, damit auch blinde Menschen die technischen Tests durchführen können. In den damit ermöglichten Praxistests wurde geprüft, in wie weit die gewünschte Funktion erfüllt wird, welche Vibrationsstärken und -dauer als sinnvoll und angenehm bewertet wurden. Dabei wurden die Tests sowohl in Ruhe als auch in Bewegung durchgeführt. Interessanterweise wurden am Armband zur sichereren Unterscheidbarkeit typischerweise länger und stärker gewünscht, am Fußband wurden die angesetzten Standardwerte gut akzeptiert. Die Tests beschränkten sich aber auf die reine Identifikation der Vibrationen, erweiterte Wizard-of-Oz Tests bei dem ein Mensch die Funktion einer erweiterten Software simuliert und die Hardware direkt ansteuert, sollen eine Navigation simulieren und sind Teil eines späteren Tests im Terrain-Projekt.

Literatur und weiterführende Informationen

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