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Radar-Armband macht den Unterarm zum Touchpad
Auf dem kleinen Display einer Smartwatch sind komplexe Berührungsbefehle mühsam. Ein neues Radar-Armband verlagert die Eingabe auf die Haut des Unterarms und erkennt dort auch Gesten mit zwei Fingern sowie unterschiedlich kräftigen Druck. Nach einer individuellen Kalibrierung erkannte der Prototyp im Versuch 92,8 Prozent der Gesten richtig.
Raleigh (U.S.A.). Auf der begrenzten Bildschirmfläche von Smartwatches lässt sich zwar eine Vielzahl von Funktionen aufrufen, doch die Bedienung stößt schnell an Grenzen. Beim Antippen kleiner Symbole verdeckt der Finger einen großen Teil des Displays, und für Mehrfinger-Gesten wie das Vergrößern einer Karte fehlt oft der Platz.
Als zusätzliche Eingabefläche bietet sich deshalb die Haut an. Zwar gab es schon Ansätze zur Gerätesteuerung über die Haut, doch dafür waren beispielsweise aufgeklebte Sensoren nötig oder es ließen sich nur einfachere Berührungen und Bewegungen erkennen.
Forscher der North Carolina State University (NC State) um Dr. Chenhan Xu haben mit EpiPad nun ein System entwickelt, das den Unterarm neben der Smartwatch als Touchpad nutzt. Der zugehörige Radarsensor besteht aus einer rund fünf mal vier Millimeter großen Anordnung und sitzt in einem Armband am Handgelenk.
Das Gerät sendet Millimeterwellen aus und wertet ihre Reflexionen an Hand und Haut aus. Kleinste Verformungen der Haut verändern dabei die Phase der zurückkehrenden Signale, aus der spezielle Verfahren zusammen mit trainierten KI-Modellen Berührungsorte, Fingergesten und die Unterscheidung zwischen leichtem und kräftigem Drücken ableiten.
„Unser Ziel war es, eine kleine, tragbare Technologie zu entwickeln, die Nutzern dieses Maß an interaktiver Steuerung ermöglicht“, erklärt Dr. Chenhan Xu.
Die nutzbare Fläche erstreckt sich über etwa 15 mal vier Zentimeter des Unterarms und ist damit deutlich größer als ein Uhrendisplay. Darauf lassen sich mit einem oder zwei Fingern unter anderem Schieben, Antippen, Drehen und Zoomen als Steuerbefehle ausführen.
Für die Prüfung des Prototyps absolvierten 20 Personen im Alter zwischen 22 und 35 Jahren verschiedene Eingaben. Ohne Anpassung an neue Nutzer erreichte die Gestenerkennung zunächst nur 56,7 Prozent Genauigkeit. Nach einer einmaligen Kalibrierung von drei Minuten und 54 Sekunden stieg dieser Wert auf 92,8 Prozent.
Leichten und kräftigen Fingerdruck unterschied EpiPad nach der Kalibrierung in 90,2 Prozent der Fälle korrekt. Bei der Bestimmung der Berührungsposition betrug der mittlere Fehler 10,2 Millimeter, was die räumliche Präzision der Steuerung begrenzt.
In einer weiteren Untersuchung mit zwölf Teilnehmern verglich das Team die Bedienung kleiner Bildschirmziele über EpiPad, einen herkömmlichen Touchscreen und einen per Handgelenkneigung gesteuerten Cursor. Bei dieser konkreten Aufgabe lag die Fehlerquote mit EpiPad bei 6,5 Prozent, gegenüber 7,4 Prozent beim Neigungscursor und 21,7 Prozent beim Touchscreen. Die mittlere Bearbeitungszeit war mit 2,82 Sekunden ebenfalls etwas kürzer als bei den beiden Vergleichsverfahren.