Mensch-Maschine-Schnittstelle Auf eine Kamera kann bei dieser Gestensteuerung verzichtet werden

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Eine Gestensteuerung mit elektrischen Feldlinien bietet viele Vorteile für den Anwender. In unserem Beitrag stellen wir die Technik vor und zeigen verschiedene Anwendungsszenarien.

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Eingabesystem: Touchsysteme erleichtern die 
Bedienung. Einen Schritt weiter geht die Gestensteuerung 
über Feldlinien. Da der Anwender nichts mehr 
physisch berühren muss, eignet sich die Form der 
Eingabe im hygienischen Umfeld.
Eingabesystem: Touchsysteme erleichtern die 
Bedienung. Einen Schritt weiter geht die Gestensteuerung 
über Feldlinien. Da der Anwender nichts mehr 
physisch berühren muss, eignet sich die Form der 
Eingabe im hygienischen Umfeld.
( © vege - Fotolia)

Die Mensch-Maschine-Schnittstelle ist ein wesentlicher Bestandteil eines elektronischen Produktes. Dabei entscheidet die Form der Eingabe, wenn es um die Akzeptanz des Produktes geht. Nur Geräte mit einem anwenderfreundlichen Eingabesystem sind mittel- und langfristig erfolgreich.

Neben mechanischen Tasten oder berührempfindlichen Displays gibt es eine neue Form der Eingabe: die Gestensteuerung. Bislang verfügbare Gestensteuerungen arbeiten mit Kameras. Sie nimmt die Bewegung des Anwenders auf und gibt die Signale an die Gerätesteuerung weiter. Allerdings sind die Einsatzbereiche begrenzt. Vor allem ist es eine Frage des Preises, da neben einer Kamera relativ viele Daten anfallen, die verarbeitet werden müssen. Zudem ist sie relativ empfindlich bezüglich Umwelteinflüssen, Verschmutzungen, Feuchtigkeit und nicht zuletzt Beschädigungen. Diese Nachteile werden bei einer anderen Variante von Gestensteuerungen auf Basis eines elektrischen Feldes eliminiert.

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Vorteile der Gestensteuerung auf einem Blick

Mit der Gestensteuerung über Feldlinien lassen sich Anwendungen bedienen, ohne dass diese dabei berührt werden müssen. Ein teures Kamerasystem ist nicht notwendig und das Bediensystem ist robust ausgeführt und resistent gegenüber Verschmutzungen. Ein großer Vorteil ist, dass sich die Einhausung leicht reinigen lässt und aus jedem nicht-leitfähigem Material bestehen kann. Eine Einschränkung bei der Bedienung ist nicht gegeben. Die Gesten können sowohl mit als auch ohne OP- oder Arbeitshandschuhe ausgeführt werden. Bedienhilfen entfallen somit komplett.

So funktioniert die Gestensteuerung über Feldlinien

Gesten werden mit Hilfe eines elektrischen Felds detektiert und eine Antenne erzeugt ein elektrisches Feld an der Stelle, wo der Anwender seine Geste ausführt. Das kann ein bestimmter Bereich vor dem zu steuernden Gerät sein oder auch eine Wand, hinter der die Antenne integriert ist. Grundsätzlich kann die Antenne mit jedem nicht leitfähigen Material eingehaust werden. Die maximal mögliche Dicke der Einhausung ist abhängig vom verwendeten Material. Führt der Anwender eine Bewegung in dem elektrischen Feld aus, verändert das die Feldlinien. Dazu muss der Anwender geerdet sein. Ein schwebendes Objekt hingegen würde nicht funktionieren. Die Feldlinien ändern sich je nach Art der Bewegung. Das kann beispielsweise eine aufwärts, abwärts oder kreisförmige Bewegung einer Hand sein.

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Dieser Autorenbeitrag ist in der Printausgabe ELEKTRONIKPRAXIS 15/2015 erschienen. Diese ist auch als kostenloses ePaper oder als pdf abrufbar.

Anschließend wird die Änderung ausgewertet und identifiziert. Zugeordnete Steuerbefehle werden anschließend an die Steuereinheit übertragen. Nur dynamische Änderungen der Feldlinien lösen die Gestenerkennung aus. Eine statische Verschiebung der Feldlinien löst keinen Impuls aus. Die Frequenz zur Erzeugung des elektrischen Feldes ist bei der Gestensteuerung so gewählt, dass sie nicht durch andere Geräte beeinflusst oder gestört werden kann. Mit dieser Form der Eingabe lassen sich Eingabeformen wie Touch sinnvoll ergänzen. Der Anwender hat in diesem Fall die Möglichkeit, bestimmte Steuerbefehle über Gesten anstelle oder zusätzlich zur Berührerkennung zu machen.

Die Vorteile der Gestensteuerung über Feldlinien

  • Robust und resistent gegen Verschmutzungen: Die Technik kann mit nahezu jedem Material, wie beispielsweise Glas, verkleidet werden.
  • Verschiedene Designansprüche umsetzbar: Die Gestensteuerung auf Basis elektrischer Feldlinien lässt sich vollständig in Geräte integrieren
  • Preisgünstig: Nur wenige, preisgünstige Komponenten sind erforderlich. Dazu gehört eine Antenne.
  • Hygienisch: Verkleidung bzw. Einhausung kann mit jedem nicht leitfähigen Material erfolgen.
  • Keine Bedienungseinschränkungen: Im Gegensatz zu einigen anderen Eingabesystemen gibt es bei der Gestensteuerung über die Feldlinien keinerlei Einschränkungen während der Bedienung.

Die Gestensteuerung im täglichen Einsatz

Damit eignet sich diese Eingabeform überall dort, wo wenige Steuerungssignale zur Nutzung des betreffenden Gerätes erforderlich sind. Komplexe Steuerungen, mit einer Vielzahl an Steuerungsvarianten, sind mit ihr allein nicht abbildbar. Sie lässt sich positionieren, wenn entweder wenige Gesten für die Bedienung ausreichen, oder wenn sie ergänzend zu anderen Eingabesystemen eingesetzt wird.

In diesen Fällen eignet sich die Gestensteuerung mit ihrer schnell erlernbaren Handhabung und Schmutzresistenz. Gerade im medizinischen und industriellen Umfeld bietet sich diese Eingabeform an. Hier kann mit der Technik beispielsweise ein Wasserhahn in der OP-Vorbereitung verwendet werden. Ebenso lassen sich Geräte steuern, da die Gestensteuerung auch mit OP-Handschuhen bedient werden kann und resistent gegen Feuchtigkeit, Blut und andere Verschmutzungen oder Reinigungsmittel ist.

In der Industrie lassen sich Maschinen steuern, die stark verschmutzt sind. Zudem lässt sich die Gestensteuerung dann einsetzen, wenn der Arbeitsbereich des Mitarbeiters nicht in unmittelbarer räumlicher Nähe zur Steuerung liegt. Der Mitarbeiter muss bei einfachen Steuerbefehlen nicht seinen Arbeitsplatz verlassen. Aber auch in der Gebäudetechnik bietet die Steuerung mit Feldlinien ihre Vorteile: Jalousinen, Garagentore oder Beleuchtungen lassen sich bedienen.

Beim Thema Betriebs- und Wartungskosten punktet die Lösung ebenfalls: Es muss lediglich das durch die Antenne aufgespannte elektrische Feld kontinuierlich mit Energie versorgt werden. Weitere Peripheriegeräte sind nicht erforderlich. Gleichzeitig entstehen keine Wartungsaufwände, da die eingesetzte Technik vollständig eingehaust ist.

Damit stellt die Gestensteuerung auf Basis elektrischer Feldlinien eine interessante Alternative oder Ergänzung zu herkömmlichen Eingabesystemen dar. Doch auch hier gilt: Vor der Auswahl sollte genau der Einsatzzweck und das Benutzerverhalten analysiert werden, um die Lösung auf die Anwendung sowie den Kunden abzustimmen.

Der Beitrag ist nach Unterlagen von exceet electronics entstanden.

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