Cebit 2015 Simulation zeigt Belastung von Muskeln und Gelenken durch IT-Geräte

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. Auf der Cebit in Hannover stellen die Forscher ihr Projekt vom 16. bis 20. März vor.

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

CAD-Arbeitsplatz

So sieht der ergonomische CAD-Arbeitsplatz aus

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

Ergonomie und Leistung kombinieren

Um Aufschluss über die tatsächliche körperliche Belastung zu erhalten, berechnet das Simulationsprogramm 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.

Nutzerverhalten bei Touchmonitoren

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. (mz)

Universität des Saarlandes auf der Cebit 2015: Stand E13, Halle 9

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