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3D-Messtechnik

Mit Gesten Maschinen steuern

Mensch und Maschine werden einander bei der Arbeit zunehmend unterstützen. Die Maschine muss dabei möglichst ohne Zeitverzögerung auf den Menschen reagieren können. Mittels Highspeed-3D-Messtechnik und -Sensorik ermöglichen Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF diese Echtzeit-Interaktion.

Bild: Fraunhofer IOF

Bild: Fraunhofer IOF

Immer mehr Maschinen, Roboter und Geräte reagieren auf einen Gestensteuerung. Forscher des Fraunhofer IOF in Jena ermöglichen mit der im Rahmen des Forschungsvorhabens 3D-LivingLab entwickelten Highspeed-3D-Messtechnik und -Sensorik sogar die Erfassung und Steuerung von komplexen Bewegungen in Echtzeit. Auf der Hannover Messe will das Forscherteam die gestenbasierte Mensch-Maschine-Interaktion am Beispiel einer Wand aus 150 Kugeln, die jede Kopf-, Arm- und Handbewegung eines davorstehenden Menschen in 3D kopiert, präsentieren. Die Kugelwand formt quasi ein Abbild der Körperbewegungen. Sie reagiert in Echtzeit dreidimensional, berührungslos, verzögerungsfrei und für den Menschen irritationsfrei. Die Entwicklung der Kugelwand entstand im Rahmen des Projekts 3D-LivingLab. „Die 3D-Echtzeit-Erfassung und Steuerung multipler Gesten ohne Tracking-Sensoren kann Arbeitsabläufe radikal vereinfachen – von Produktionsszenarien bis zur Gesundheit und Sicherheit“, sagt Dr. Peter Kühmstedt, Wissenschaftler und Gruppenleiter am Fraunhofer IOF.

Sicherheit verbessern

Das Demonstrator-System reagiert auf das Verhalten des Menschen, erfasst komplexe Bewegungen wie Gestik und körperliche Aktionen und gibt in Echtzeit ein Feedback durch technische Aktorsysteme, die die elektrischen Signale in eine Bewegung der Kugelwand umsetzen. Die Steuerung der Aktorik erfolgt durch die Körperhaltung. Eigens entwickelte spezielle Algorithmen ermöglichen es, aus der menschlichen 3D-Bewegung eine Steuerung der Aktorik anzustoßen und damit die Bewegung der Kugeln auszulösen.In Produktionsumgebungen lässt sich die Technologie beispielsweise einsetzen, um einen Werker zu überwachen, der mit einem Roboter interagiert und ihm Bauteile reicht. Sie kann auch auf andere Anwendungsfelder wie die der Gesundheit und Sicherheit übertragen werden und die dortigen Abläufe verbessern. Denkbar ist der Einsatz der 3D-Sensorik und der Interaktionskomponenten in Montageassistenz-, und Qualitätskontrollsystemen, sie qualifiziert sich zudem für die Überwachung biometrischer Zugänge.


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