Faszination Technik Wie textilintegrierte Sensorik das Sitzverhalten messen kann

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

In unserer Rubrik „Faszination Technik“ stellen wir Konstrukteuren jede Woche beeindruckende Projekte aus Forschung und Entwicklung vor. Heute: die Erfassung des Bewegungsverhaltens von LKW-Fahrern auf dem Mobilization Seat von Daimler.

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Die kapazitiven Bewegungssensoren des Fraunhofer IIS wurden zur Validierung des Mobilization Seat integriert. Hier eine Fotomontage der unterhalb des Bezugs befindlichen Sensoren.
Die kapazitiven Bewegungssensoren des Fraunhofer IIS wurden zur Validierung des Mobilization Seat integriert. Hier eine Fotomontage der unterhalb des Bezugs befindlichen Sensoren.
(Bild: Fraunhofer IIS)

Langes Sitzen beim Arbeiten und mangelnde Bewegung führen zu Rückenschmerzen, steifem Nacken und Verspannungen aufgrund einseitiger Belastung von Wirbelsäule und Muskulatur. Dies kann mit zunehmender Dauer zu Fehlhaltungen wie beispielsweise einer Schonhaltung oder zu Muskelverkrampfungen führen. Um dem entgegenzuwirken, hat die Daimler AG für seine LKW und deren Fahrer den Mobilization Seat entwickelt. In diesen Sitz sind Luftkissen zur Bewegungsförderung integriert, die durch verschiedene Modi aktiviert werden können. Diese Programme wurden von Fachleuten aus Medizin, Sportwissenschaft und Physiotherapie evaluiert. Ein bewegtes Sitzen ist das Ziel. Nun wurde der Sitz gemeinsam mit dem Fraunhofer IIS validiert.

Kapazitive Näherungssensoren erfassen Gewichtsverlagerungen

Die 36 in den Sitz integrierten textilen Näherungssensoren erfassen und analysieren das Bewegungsverhalten.
Die 36 in den Sitz integrierten textilen Näherungssensoren erfassen und analysieren das Bewegungsverhalten.
(Bild: Fraunhofer IIS)

Das Fraunhofer IIS integrierte für die Validierung des Sitzes eine eigens entwickelte, neuartige kapazitive Bewegungssensorik und unterstützte bei der Durchführung der Fahrsimulatorstudie in den Forschungslaboren des Fraunhofer IIS. Die in den Sitz integrierte Sensorik erfasst und analysiert das Bewegungsverhalten. Sie basiert auf 36 textilen Näherungssensoren, die in der Rückenlehne und in der Sitzfläche eingearbeitet sind. Durch Änderung des elektrischen Feldes erfassen die kapazitiven Bewegungssensoren positionsgenau und in Echtzeit die Gewichtsverlagerungen der Sitzenden, ohne dabei Sitzkomfort und Sitzklima zu beeinflussen. Dies wird durch die hauchdünne Sensorbauform erreicht.

Fahrsimulationsstudie bestätigte Nutzen

Die Wirksamkeit des Mobilization Seat wurde in einer Fahrsimulationsstudie mit 16 männlichen Berufskraftfahrern unter realitätsnahen Bedingungen untersucht. Hier konnten die positiven Effekte des Mobilization Seat und dessen Auswirkungen auf das Sitzverhalten und die Muskelaktivität der Probanden objektiv und quantitativ belegt werden. Laut Fraunhofer IIS eignete sich die kapazitive Bewegungssensorik aufgrund des miniaturisierten Formfaktors und der einfachen Textilintegration bestens für diesen Einsatzfall.

Bewegungssensorik in Sitz- und Liegeoberflächen

Die Sensorbauhöhe beträgt nur ca. 0,5 mm.
Die Sensorbauhöhe beträgt nur ca. 0,5 mm.
(Bild: Fraunhofer IIS)

Die miniaturisierte Sensortechnologie und Auswerteelektronik ist laut Fraunhofer IIS vielseitig einsetzbar und kann neben Fahrzeugsitzen auch in Sitzmöbeln und Liegeoberflächen integriert werden. So könnten für Personen mit Behinderung im Umfeld von Assistenzsystemen oder im Bereich des Serious Gaming weitere Anwendungsgebiete für die kapazitive Bewegungssensorik liegen. Dabei vereine die textilintegrierte Bewegungssensorik unauffällige Sensorik zur Erfassung von Körperbewegungen und robuste Algorithmen zur Darstellung und Interpretation des Bewegungsverhaltens beim Sitzen oder Liegen. Die geringe Sensorbauhöhe von ca. 0,5 mm ermögliche dabei einen natürlichen Sitz- und Liegekomfort.

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