Software zeigt Belastung von Muskeln und Gelenken durch IT-Geräte
Die Sehne des Zeigefingers merkt sich den Klick auf die Maus. Und der Rücken das Schreiben auf der Tastatur. Doch wie anstrengend ist das Arbeiten am Computer und das Bedienen von IT-Geräten für welche Körperregionen im Detail? Das können Saarbrücker Informatiker mit einer Software simulieren, die die Belastung von Gelenken und Muskeln berechnet. Eine Innovation für die CeBIT.
Saarbrücker Informatiker um Myroslav Bachynskyi (rechts) haben ein Verfahren entwickelt, das detailliert simuliert, welche Muskeln und Gelenke von IT-Geräten besonders beansprucht werden.
Foto: Oliver Dietze/Universität des Saarlandes
Immer mehr Menschen leiden an Schmerzen im Bereich von Schulter, Rücken und Nacken. Aber auch im Handgelenk und sogar im Daumen kommt es immer öfter zu Problemen. Grund ist die heute gängige Tätigkeit am Rechner. Auch wenn Computerarbeit nicht so anstrengend ist wie die Arbeit auf dem Bau, klagen die Menschen doch stetig mehr über Schmerzen. Acht von zehn Arbeitnehmern, die am Computer arbeiten, klagen schon über Beschwerden.
Doch die Belastung des Körpers durch den Computer endet ja nicht mit der Arbeit. Auch in der Freizeit wird immer mehr Zeit an Smartphone, Tablet, Computer und Spielekonsolen verbracht. Auch die neuartigen berührungsempfindlichen Bildschirme bringen inzwischen Probleme mit sich, wenn zum Beispiel der Arm lang gestreckt werden muss.
Hohe Beanspruchung bei Vor- und Zurückbewegungen
Um die einseitige, körperliche Belastung zu minimieren und Schmerzen vorzubeugen, versuchen Gerätedesigner schon bei der Produktentwicklung die Bedürfnisse der Nutzer zu berücksichtigen. Dies setzt jedoch voraus, dass die Produktdesigner genau wissen, wie die einzelnen Körperregionen belastet werden.
Genau dort setzen die Saarbrücker Informatiker an. Das neuartige Simulationsprogramm des Informatikers Myroslav Bachynskyi berechnet genau, welche Muskeln und Gelenke durch welche Bewegungen belastet werden. „Wir kombinieren dazu das sogenannte Motion-Capture-Verfahren mit einer biomechanischen Simulation“, erläutert Bachynskyi das Simulationsprogramm.
Das Verfahren überträgt die Bewegungen aus dem Motion-Capturing-Verfahren auf ein Modell des menschlichen Körpers.
Quelle: Oliver Dietze/Universität des Saarlandes
Dabei führt ein Proband zunächst einen bestimmten Bewegungsablauf durch. Er trägt dabei einen Anzug mit speziellen Markern. Diese Marker emittieren das Licht, das von speziellen Kameras aufgefangen wird. Die Bewegungen aus dem Motion-Capturing-Verfahren werden dann auf ein Modell des menschlichen Körpers übertragen.
Kombination von Ergonomie und Leistung
Anschließend führt das Programm verschiedene Berechnungen vor. Berücksichtigt werden dabei die Winkel, in denen die Gelenke stehen sowie die Kräfte, die speziell zu dem Zeitpunkt der Bewegung auf die Gelenke wirken. Außerdem werden die Aktivierung und die Erschöpfung der Muskeln berechnet.
„Wir sehen mit dem Modell genau, an welchem Punkt des Körpers die Belastung bei bestimmten Bewegungen am größten ist, etwa ob die Oberarmmuskeln oder der Ellenbogen besonders beansprucht werden“, erklärt Bachynskyi. „Außerdem zeigt uns das Verfahren, wie effizient der Nutzer die Technologie bedient, also wie schnell und präzise er damit umgeht.“
Hersteller können Belastungen der Muskeln reduzieren
So haben die Forscher herausgefunden, dass bei der Nutzung eines an der Wand montierten Berührungsbildschirmes Vor- und Zurückbewegungen die Muskeln weitaus mehr beanspruchen als Bewegungen von links nach rechts und von oben nach unten. Eine Tastatur sollte deshalb optimalerweise im unteren Bereich der Bildschirmmitte positioniert werden.
Mit solchen Erkenntnissen kann das Programm den Herstellern helfen, bereits in der Entwicklungsphase neuer IT-Geräte darauf zu achten, unnötige Belastungen durch falsche Bewegungsabläufe zu vermeiden.
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