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Aachen: Ein Augenaufschlag bewegt den Rollstuhl

Aachen : Ein Augenaufschlag bewegt den Rollstuhl

Ein deutlicher, langer Lidschlag und der Rollstuhl fährt vorwärts. Ein Öffnen des Mundes und er hält wieder an. Die Einstellung der Rückenlehne lässt sich per Seitwärtsdrehung des Kopfes verändern.

Erstmals ist es Wissenschaftlern des Lehrstuhls für Technische Informatik der RWTH Aachen gelungen, eine Software zu entwickeln, die einen Rollstuhl allein durch die Mimik und Kopfhaltung steuern kann.

Schon Werkausführung kostet so viel wie ein Kleinwagen

Anders als bei Lidschlaganalysen in Autos, die mit Infrarot funktionieren, ist das Konzept der Aachener Forscher simpler: Eine einfache Webcam und ein handelsübliches Notebook reichen. Beides wird auf einen Tisch am Rollstuhl vor dem Fahrer aufgestellt und an die Technik des Stuhls übermittelt. „Wir wollten eine kostengünstige Variante entwickeln”, erklärt Diplom-Ingenieur Ulrich Canzler, der das Computer-Programm geschrieben hat, mit dem der Stuhl gesteuert wird.

Als Basis dient ein Rollstuhl, wie ihn Schwerstbehinderte nutzen, der schon in seiner Werksausführung so viel kostet wie ein Kleinwagen. Dafür verfügt er aber über eine Computerschnittstelle, an die die RWTH-Ingenieure ihre Technik anschließen können. Diese komplexe Bildverarbeitungssoftware nimmt zunächst das Gesicht des Rollstuhlfahrers auf. Daraus wird ein so genannter Gesichtsgraph berechnet - eine Art Netz aus virtuellen Gummibändern, das die Gesichtsänderung registriert.

An Benutzerfähigkeiten angepasst

Das Programm kann ein dreidimensionales, anatomisch korrektes Bild der Person aus jeder Perspektive, bei verschiedenen Lichtverhältnissen, der Gesichtsausdrücke und dem Muskelspiel erstellen. Ebenfalls wird die Hautfarbe dazu berechnet. Schatten und Hintergrund werden herausgefiltert.

Ist das Programm mit den Gesichtsdaten des Fahrers gefüttert, wird festgelegt, auf welche Gesichtsregung das Programm reagiert und Steuerbefehle an den Rollstuhl weitergibt. „Das ist ganz abhängig davon, was der Benutzer noch kann”, erklärt Canzler.

Geräte im Haushalt

Die Festlegung der individuellen Steuermerkmale dauert nur wenige Minuten. Danach steht der Benutzer ständig über die Webcam in direkter Verbindung zur Steuerung des Fahrzeugs. Auch Veränderungen des Gesichts, wie ein Bart oder eine Brille, werden dynamisch berücksichtigt und können per Software angepasst werden. Das Programm kann sogar noch viel mehr als nur den Rollstuhl steuern: Es kann an die Technik im Haushalt des Rollstuhlfahrers gekoppelt werden, so dass es ihm als praktische Schaltzentrale dient. Die Bedienung ist einfach.

Direkte Reaktion

Das Computersystem unterstützt seinen Fahrer sogar in Notfallsituationen: So kann es ein Notsignal senden, wenn die Kamera keinen normalen Lidschlag des Fahrers mehr registriert und eine Ohnmacht erkennt.

Mit einer Berechnung von 34 Bildern pro Sekunde liegt die Software im Echtzeitbereich. „Wir haben ein direktes Feedback”, versichert Canzler, dass der Stuhl unmittelbar auf mimische Steuerungsbefehle reagiere.

Serienreife hat das System allerdings noch nicht. „Bisher ist dieser Stuhl nur ein Prototyp, eine reine Machbarkeitsstudie”, so Canzler. Viele Details der Alltagstauglichkeit müssen noch erprobt werden. Das System, das auf der Düsseldorfer Messe REHACare vorgestellt wird, sei zum Beispiel noch nicht wetterfest. Gerade in unseren Breiten obligatorisch für die Serienreife.