Mundmaus oder Eyetracking: FH Technikum Wien entwickelt neue Steuerungstechnologien für Menschen mit Beeinträchtigungen

AsTeRICS Modell für die Texteingabe via Augensteuerung (Credit: FH Technikum Wien)
AsTeRICS Modell für die Texteingabe via Augensteuerung (Credit: FH Technikum Wien)
  • Institut für Embedded Systems setzt Forschungsschwerpunkt auf Assistive Technologies für Menschen mit Behinderungen und ältere Personen
  • FH-eigenes Forschungslabor zur Entwicklung von individuell angepassten User Interfaces
  • Leichter Wohnen im Alter: Wegweisende Basisforschung für Smart-Home-Technologien

Die FH Technikum Wien, die größte rein technische Fachhochschule in Österreich, verstärkt ihre Forschungsaktivitäten im Bereich der Assistive Technologies (AT). Als AT bezeichnet man technische Lösungen, die mehr Lebensqualität und Komfort für Menschen mit starken motorischen Beeinträchtigungen in ihrem persönlichen Wohnumfeld schaffen.

Mehr als 2,6 Millionen Menschen in Europa sind in der Bewegung ihrer oberen Extremitäten eingeschränkt. Die motorischen Fähigkeiten sind oft sehr unterschiedlich und können sich im Laufe der Zeit verändern. Daher sind individuelle Lösungen notwendig, um ihnen uneingeschränkten Zugang zur modernen Welt zu ermöglichen.

"Bei unserer Forschung an Assistive Technologies verfolgen wir das Ziel, die Restmotorik von körperlich stark behinderten Personen zu messen und diese für die Bedienung von Computern oder Alltagsgegenständen nutzbar zu machen", fasst FH-Prof. DI Peter Balog, Leiter des Instituts für Embedded Systems an der FH Technikum Wien, zusammen.

Neben der Steuerung durch Muskeln konzentriert sich die Forschung der Fachhochschule zunehmend auf Steuerung durch Sprache, Auswertung bioelektrischer Signale sowie kameragestützte Verfahren. In Zukunft werden vor allem kamerabasierte Technologien dank immer besserer Rechenleistungen an Bedeutung gewinnen. Diese übernehmen entweder selbst das "Sehen" oder registrieren die Augenbewegungen der Personen (Eyetracking) und führen entsprechende Befehle aus. Damit sollen Computer ebenso wie Mobiltelefone, Haushaltselektronik oder auch selbstfahrende Rollstühle gesteuert werden können.

FH-eigenes Forschungslabor Embedded ArT

Im Rahmen eines EU-Projektes mit neun Partnern war ein Forschungsteam der FH unter der Leitung von AT-Experte DI Christoph Veigl an der Entwicklung der Open-Source-Plattform "AsTeRICS" (Assistive Technology Rapid Integration and Construction Set) beteiligt. Die Plattform hatte das Ziel, eine flexible Lösung für die effiziente Erstellung alternativer Mensch-Maschine-Schnittstellen (Human Computer Interfaces) zu erarbeiten. Dieses Baukastensystem erleichtert es nun, für jeden einzelnen Patienten preisgünstige, personalisierte Lösungen zu finden und diese leicht miteinander kombinieren zu können. Dafür hat die FH ein eigenes Forschungslabor zur Entwicklung von individuell angepassten User Interfaces eingerichtet.

Mundmaus: Steuerung durch Lippenbewegung

Ein Beispiel ist die Entwicklung einer "Mundmaus" in der FH Technikum Wien für eine Patientin mit Quadriplegie, einer Lähmung des gesamten Körpers ab dem zweiten Halswirbel abwärts. "Nachdem die Patientin nur den Kopf bewegen kann, machten wir uns die Beweglichkeit der Lippen zunutze und entwickelten eine Maus, mit der sie ihren Computer autonom bedienen kann, insbesondere E-Mail-Programm, Web-Browser, Videotelefonie und bestimmte Spieleanwendungen." Das Gerät ist an einem Gelenkarm am Tisch montiert und wird mit einem 10 cm langen Mundstück bedient.

Barrierefreies Bedienen mit Blasen, Saugen oder Sprechen

In einem weiteren Anwendungsfall bedient ein Patient mit fortgeschrittener Muskeldystrophie (Muskelschwund) mit der Mundmaus seinen Fernseher und die HiFi-Anlage, die über Infrarot-Schnittstellen mit einem Bedienbildschirm verbunden sind. Die Bewegung des Maus-Cursors erfolgt durch minimale Mundbewegungen, die Maus-Klicks durch Saugen und Blasen am Mundstück. "Der User gewinnt dadurch ein hohes Maß an Autonomie in seinem Alltag", so Veigl, Projektleiter der AsTeRICS-Academy, ein durch die Stadt Wien gefördertes Internationalisierungs-Projekt.

Die Kombination mehrerer solcher Sensorsysteme und perfekt aufeinander abgestimmter Bedienelemente ermöglicht dem Patienten sogar die zentimetergenaue Steuerung eines Modellhubschraubers.

Leichter Wohnen im Alter: Smart Homes, Domotics und selbstfahrende Rollstühle

In Zukunft werden deutlich mehr ältere Menschen alleine oder betreut in ihren eigenen Wohnung leben. Um diesen ein sicheres und komfortables Wohnen zu ermöglichen, wird intensiv an smarten "Ambient Assisted Living"-Technologien (AAL) geforscht, also Einrichtungen, die den Alltag erleichtern. DI Friedrich Praus, Experte für Smart-Home-Lösungen, entwirft im Rahmen der von der Stadt Wien geförderten Stiftungsprofessur für Ambient Assistive Technologies Konzepte für den praktischen Einsatz von elektronischen Lösungen im Wohnumfeld.

Derzeit ist das Institut für Embedded Systems der FH Technikum Wien in die technologische Umsetzung einer AAL-Modellregion im Burgenland eingebunden. Erstmals wurden hier unter der Projektkoordination des Austrian Institute of Technology (AIT) und gemeinsam mit dem Samariterbund Burgenland 50 betreute Wohneinheiten mit smarten Technologien ausgerüstet, die sich im Alltag beweisen müssen. Diese reichen von einfachen Anwendungen wie Essen bestellen oder Skypen mittels intuitiv bedienbare Tabletcomputer bis zur Steuerung von Licht, Heizung, Jalousien. Der geistige und körperliche Aufwand soll für die Bewohner in dem benefit-Projekt "moduLAAr" durch die weitgehende Integration der Systeme auf ein Minimum reduziert werden.

"Die Herausforderung der Zukunft wird die Benutzerfreundlichkeit der Technologien sein, um die Akzeptanz zu erhöhen", ist Praus überzeugt. "Unsere Forschung arbeitet bereits an Domotics-Lösungen in Form von Heimautomation und Servicerobotik, die einfache Pflegedienste übernehmen können. Sie können zum Beispiel zur richtigen Zeit Medikamente und ein Glas Wasser bringen."

Ein weiteres Forschungsprojekt der FH Technikum Wien betrifft eMobilität innerhalb von Wohnungen. In etwa 2 bis 3 Jahren rechnet Balog mit selbstfahrenden Rollstühlen, die weitgehend autonom den Weg durch eine Wohnung finden. "Hierfür sind unter anderem absolut zuverlässige Systeme und eine hochentwickelte Indoor-Navigation notwendig." Für die Entwicklung des smarten Rollstuhls kann das Institut für Embedded Systems auf langjähriges Know-how in elektrischen Systemen für die Automotive Industrie aufbauen. "Wir arbeiten mit Computern, die sehen lernen‘ und auf ihre Umwelt entsprechend reagieren können."

Forschung an der FH Technikum Wien

Die Fachhochschule Technikum Wien betreibt derzeit Forschungsprojekte mit einem Gesamtvolumen von 3,3 Millionen Euro. Fördermittel machen derzeit über 65 % vom Gesamtvolumen aus. Das Forschungsvolumen hat sich in den vergangenen fünf Jahren zwischen 2008/09 und 2011/12 von 1,7 auf 3,3 Millionen Euro fast verdoppelt. Gemessen an der jährlichen Umsatzentwicklung gehört die FH Technikum Wien im Bereich F&E zu den Top 5 der österreichischen Fachhochschulen.

Die geförderten Forschungsaktivitäten der FH Technikum Wien konzentrieren sich verstärkt auf die vier Schwerpunkte eHealth, Embedded Systems, Erneuerbare Energie und Tissue Engineering.

An der FH Technikum Wien stellt F&E rund um Embedded Systems seit 2003 mit 23 öffentlich geförderten Projekten (FFG, EU, MA23) und zahlreichen Industrieprojekten das derzeit größte Forschungsgebiet dar. Überdies widmet sich das 2013 gegründete Josef Ressel Zentrum für Verifikation von eingebetteten Computersystemen in Kooperation mit Firmenpartnern (Bluetechnix GmbH, Infineon Austria AG, Kapsch TrafficCom, Loytec electronics GmbH, Siemens AG) aktuellen Fragestellungen rund um die Zuverlässigkeit von elektronischen Systemen. Intensive wissenschaftlicerhe Publikationstätigkeit sowie Beiträge im Rahmen nationaler und internationaler Konferenzen und Gremien runden die Aktivitäten der Mitarbeiter des Instituts ab.www.technikum-wien.at/forschung

Fachhochschule Technikum Wien

Mit bisher rund 6.800 AbsolventInnen und etwa 3.300 Studierenden ist die Fachhochschule Technikum Wien Österreichs größte rein technische FH. Das Studienangebot umfasst aktuell 12 Bachelor- und 17 Master-Studiengänge, die in Vollzeit, berufsbegleitend und/oder als Fernstudium angeboten werden. Der Bereich Forschung & Entwicklung an der FH Technikum Wien ist in den vergangenen Jahren stark gewachsen und konzentriert sich aktuell auf vier Schwerpunkte: eHealth, Embedded Systems, Erneuerbare Energie und Tissue Engineering. Die FH Technikum Wien wurde 1994 gegründet und erhielt im Jahr 2000 als erste Wiener Einrichtung Fachhochschulstatus. Seit 2012 ist sie Mitglied der European University Association (EUA). Sie ist ein Netzwerkpartner des FEEI – Fachverband der Elektro- und Elektronikindustrie.