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Human-Centered Mobile Computing

Hand mit Mobiltool

Der Forschungsbereich "Human-centered Mobile Computing" entwickelt Konzepte, mit denen die Interaktion zwischen Mensch und Mobilgerät als Hilfsmittel in verschiedenen Lebensbereichen möglichst ergonomisch gestaltet wird. Nicht der Mensch soll sich bei der Gerätebedienung an den Kleincomputer anpassen, sondern der Computer an den Menschen. Technische Gerätschaften können nämlich durch Personalisierung und "Situation Awareness" die jeweiligen Wünsche und Bedürfnisse antizipieren, so dass Nutzereingaben minimiert oder ganz überflüssig werden. Schlüsseltechnologien dafür sind Lokalisierungsdienste (z.B. GPS-Positionierung), KI-Methodiken sowie breitbandige Sensorik für Umwelt (z.B. Temperatur, Luftdruck, ...) und das menschliche Gegenüber selbst (Herzfrequenz, Blutdruck, ...). Umgekehrt kann und sollte auch die Kommunikationsrichtung vom Hilfsmittel zum Menschen so gestaltet sein, dass Informationsausgabe möglichst eindeutig und schnell wahrnehmbar ist (z.B. Farb-codierte Anzeige-schemata wie Bild 1). Für eine funktionale und sinnvolle Gesamtanwendung ist es begleitend nötig, sich genau mit der jeweils erforderlichen Sensordatenerfassung zu beschäftigen und deren Leistungsmerkmale bei der Gestaltung der Computertools angemessen zu berücksichtigen.

Aufgebaute Kompetenzen aus dem ersten Forschungsjahrzehnt

In der letzten Dekade wurden HCMC-Methodiken und Beispielanwendungen als Smartphone-Apps zum Monitoring von Ausdauersport im Fitness- und Gesundheitsbereich entwickelt. Die neuen Verbesserungsansätze beim Handling der mobilen Kleinstgeräte wie Smartphones und Sportcomputer konnten auch auf Anwendungen im Rehabilitations- und Gesundheitsbereich übertragen werden. Dies erfolgte im Rahmen von gemeinsamen betreuten Master- und Promotionsstudierenden mit internationalen Partneruniversitäten in Großbritannien und Australien. Mittlerweile ist der kommerzielle Markt für solche Tools sehr groß und schnelllebig geworden und die Leistungsmerkmale haben sich so verbessert, dass hierzu weitere F&E-Aktivitäten oder gar Felduntersuchungen keine wesentlichen Erkenntnisse mehr bringen. Diese Arbeitsfelder können also der natürlichen Marktentwicklung mit Nutzerfeedbacks in Internetforen o.ä. überlassen werden.

Aktuelle F&E-Aktivitäten

Bildschirmausschnitt

Die Erkenntnisse und Basistechnologien aus den früheren Arbeiten lassen sich gut auch auf andere Anwendungsgebiete übertragen. Ein neues, passendes - weil bislang wenig beforschtes - Feld ist der Bereich des Sport- und Privatflugs. Augenmerk der aktuellen F&E ist eine Arbeitsentlastung von Pilotinnen und Piloten im Privat- und Sportflug. Fest im Flugzeug eingebaute technische Komponenten und Assistenzsysteme unterliegen sehr hohen Normanforderungen. Es ist aber durchaus möglich und üblich, zusätzliche Hilfsmittel wie Smartphone-Apps einzusetzen. Zurzeit befinden sich Tools in der Entwicklung, die die gesetzlich vorgeschriebene genaue Protokollführung der Flugbewegungen am Boden und beim Starten und Landen weitgehend automatisiert (Bild 2). Dadurch wird die Cockpitarbeit gerade in kritischen Betriebsphasen entlastet. Zur Einhandbedienung wurden spezielle UI-Konzepte entworfen, für die Erkennung des Fluggeräts und damit seiner Leistungsparameter sowie seiner Bewegungsaktivitäten werden GPS-Positionierung und Mustererkennung auf das Motorengeräusch eingesetzt.  

Komplementär werden außerdem App-Funktionen zur verbesserten Routennavigation entwickelt und parallel in betreuten Studienarbeiten Monitoringtools zur Kollisionsvermeidung auf Basis verschiedener Funktechnologien untersucht. [5] liefert einen Zwischenbericht zu diesen F&E-Tätigkeiten.

Absolvierte Projekte mit HCMC-Bezug

Die Ergebnisse sind in etwa zwanzig Publikationen zu Wissenschaftsveranstaltungen und in Fachjournalen beschrieben. Aus dieser Sammlung soll hier besonders auf die erweiterten Schriften zu den Themen User-Interface-Gestaltung bei Sport-Apps für Smartphones [1] und Felduntersuchung zur Sensorikeffizienz von Fitnesstrackern [2] verwiesen werden. Erwähnenswert sind auch eine Rollstuhlsteuerung über Hautsignalabtastung [3] sowie aus der neueren Zeit Konzepte zu nachhaltigen Technologienansätzen [4][5].

Literaturverzeichnis und weitere Materialien

[1] "Application and UI Design for Ergonomic Heart Rate Monitoring in Endurance Sports: Realizing an Improved Tool for Health and Sports Activities on Base of Android Smartphone Programming and ANT+", CCIS 464, 25-41, Springer, Berlin, 2015

[2] "Unsubstantial Health and Sports Monitoring Reliability of Commercial Fitness Tracker Bracelets Induced by Their All-in-One Sensing Unit Approach - Experimental Evaluation of Measurement Accuracy in Dynamic and in Steady Physical Effort Scenarios", CCIS 975, S.55-74, Springer, Cham, 2019

[3] "EMG control of small Wheel Chair" , Youtube-Video https://www.youtube-nocookie.com/embed/zzw9olmYF1k

[4] "Supercapacitors Serving as Power Supply in Tiny Sport Sensors - Field Testing Through Heart Rate Monitoring in Endurance Trail Runs", icSPORTS 2017, Scitepress, S.56-65, Funchal, Portugal, October 2017

[5] “Personalisierte Android-Apps zur Navigationsoptimierung und Pilotenentlastung im Privat- und Sportflug“, DHBW-Forschungstag, Juli 2023, Stuttgart

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