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Mittwoch, 13.12.2017
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Gesten steuern Drohne

Piezosensor ermöglicht die Steuerung von Robotern durch kleinste Handbewegungen

Eine Geste genügt: Bald können Drohnen ganz ohne Joystick oder Fernbedienung gesteuert werden. Sie folgen stattdessen einfach unseren Gesten und Handbewegungen – wie von Zauberhand. Möglich wird dies durch einen von Schweizer Forschen entwickelten Sensor aus piezoresistiven Fasern. Unauffällig ins Uhrenarmband registriert, wandelt er unsere Bewegungen in Steuersignale für Drohne und Co um.
Der Prototyp funktioniert bereits: Diese Drohne  wird mithilfe der Sensorarmbänder und Gesten gesteuert.

Der Prototyp funktioniert bereits: Diese Drohne wird mithilfe der Sensorarmbänder und Gesten gesteuert.

Drohnen sind im Trend: Längst dienen die fliegenden Augen nicht mehr nur dem Freizeitspaß, sondern machen sich nützlich. Sie helfen Forschern beim Überwachen von Wildtieren oder Wilderern, spüren Landminen auf oder vertreiben Vögel von Flugplätzen. Bei der Kartierung und Erkundung von Gebieten sind sie kaum noch wegzudenken.

Gesten statt Joystick


Bisher allerdings müssen Drohnen mit einer entsprechenden Fernbedienung oder einem Programm auf einem Rechner oder Smartphone gesteuert werden. Das könnte sich jedoch bald ändern. Denn Forscher um Frank Clemens von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa haben eine neuartige Armbandsteuerung für Drohne und Co entwickelt.

Ein Wink nach links, die Drohne schwenkt nach links. Ein Wink nach rechts, die Drohne steuert nach rechts. Mit der Hand eine Faust formen, die Drohne landet sanft auf dem Tisch. Möglich wird diese Art der Gestensteuerung durch einen Sensor aus piezoresistiven Fasern. Integriert beispielsweise in ein Textil oder ein Uhrenarmband, registrieren die Fasern jede Deformation, wie sie durch das Bewegen der Hand oder des Arms entsteht.


Diese Deformation wandeln die Sensorfasern in ein entsprechendes elektrisches Signal um. Dieses wird dann an die Drohne oder den ferngesteuerten Roboter geschickt und von diesem ausgelesen.

Steuerung einer Drohne und eines Roboters per Handbewegung


Sensorkombi liest selbst kleine Gesten aus


Der Clou dabei: Im Gegensatz zu herkömmlichen Gestensteuerungen auf Basis optischer Sensoren und Beschleunigungsmesser, reagiert der Piezosensor schon auf kleine, subtilere Gesten. In Kombination mit den herkömmlichen Sensoren ermöglicht dies eine Steuerung der Geräte durch natürlichere Bewegungen, wie die Forscher berichten.

"Es braucht eine Kombination verschiedener Sensoren, um erfolgreich neue Konzepte zu entwickeln. Nur so können wir Bewegungen erkennen und nutzen, die mit den bisherigen Technologien nicht erfassbar waren", erklärt Clemens. Einen Prototyp des Sensors haben die Forschenden bereits erfolgreich in ein herkömmliches Uhrenarmband integriert und mit einer Drohne und einem kleinen Roboterfahrzeug getestet.

Künftig sogar Pflaster statt Armband?


Die Wissenschaftler arbeiten jedoch bereits daran, den Algorithmus weiter zu verfeinern, damit er künftig nicht nur einzelne Bewegungen, sondern auch ganze Bewegungsfolgen erkennen kann. Zum Beispiel, zweimal kurz hintereinander die Faust ballen löst ein anderes Kommando aus als einmal kurz und einmal lang.

Doch selbst das Tragen des Sensors in einem Armband ist vielleicht bereits bald wieder Geschichte. Eine ETH-Studentin untersucht in ihrer Semesterarbeit die Möglichkeit, den piezoresistiven Sensor in ein Pflaster zu integrieren. Es bräuchte dann nicht einmal mehr ein Armband, sondern nur noch ein kaum sichtbares Pflaster am Handgelenk, um diverse Interaktionen mit technischen Geräten und Robotern durchzuführen. Das Projekt steckt zwar noch in den Kinderschuhen, technisch funktioniert jedoch bereits alles einwandfrei.
(Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa, 12.07.2017 - NPO)
 
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