EpiPad: Millimeterwellenradar macht Unterarm zum Trackpad

Ein Forschungsteam der North Carolina State University (NCSU) hat durch Nutzung eines Millimeterwellenradars am Handgelenk den Unterarm in ein Trackpad für Smartwatches verwandelt. Auf dem Unterarm können mit den Fingern Gesten ausgeführt werden. Erfasst werden sowohl Fingerbewegungen als auch auf die Haut ausgeübter Druck, die dann eine Smartwatch ansteuern.

Die Technik, EpiPad genannt, ist in ein Armband integriert, das wie eine Uhr am Handgelenk getragen wird. Darin befindet sich ein kompaktes Millimeterwellenradar. Es erkennt die winzigen Vertiefungen, die dabei entstehen, wenn Finger die Haut des Unterarms eindrücken. Das System erfasst mehrere Fingereindrücke zugleich und misst außerdem, wie stark der jeweilige Druck ausfällt. Das geht aus der Studie „EpiPad: Enabling Multi-Finger and Force-Sensitive Skin Interface for Smartwatches“ hervor, die in Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies erschienen ist.

Der eigentliche Sensor des EpiPad-Prototyps, der die Bewegungen und Druckstärken auf dem Unterarm erfasst, ist lediglich etwa 5 × 4 Millimeter groß. Vor der ersten Nutzung muss das System kalibriert werden. Benutzer müssen eine standardisierte Abfolge von Aktionen durchführen, sodass sich die Technik an den jeweiligen Träger anpassen kann. Rund vier Minuten soll es dauern, bis EpiPad eingerichtet ist und die Gesten und die Force-Touch-Funktion zur Steuerung einer Smartwatch genutzt werden können.

Test des EpiPad

Die Wissenschaftler evaluierten das System mit 20 Probanden, um dessen Genauigkeit und Benutzerfreundlichkeit zu überprüfen. Dabei ging es um die Präzision der Nachverfolgung auf dem Bildschirm sowie die Gesten- und die Druckerkennung. Die Studienteilnehmer mussten dabei verschiedene Eingabeaufgaben über einen herkömmlichen Touchscreen, eine Cursorsteuerung durch Neigung eines Gerätes und mit EpiPad in Echtzeit durchführen. Die Tests ergaben, dass EpiPad besser abschnitt als die beiden anderen Methoden, und zwar sowohl hinsichtlich der Fehlerrate als auch der Effizienz. Bei Personen, mit denen das System nicht trainiert wurde, erkannte EpiPad Gesten mit einer Genauigkeit von 92,8 Prozent und die Druckstärke zu 90,2 Prozent richtig.

Die Forscher der NCSU sehen den Einsatz von EpiPad nicht nur für Smartwatches, in die das System direkt integriert werden könnte, sondern auch etwa für Wearables wie KI-Brillen, die damit gesteuert werden könnten. Die Komponenten wie das Radar-Array seien günstig, bei einer Massenfertigung sänken die Kosten weiter. Die Rede ist von weniger als 10 US-Dollar (etwa 9 Euro).

Das Forschungsteam ist offen für eine Zusammenarbeit mit Industriepartnern, um die EpiPad-Technik zur Interaktion mit tragbarer Elektronik einsetzen zu können.

(olb)