Wearable Computing Technology. Intelligente Unterstützung mittels tragbaren Computertechnologien in der Industrie

Inhaltsverzeichnis

Erklärung

Kurzfassung

Abstract

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1. Einleitung
1.1. Problemstellung und Motivation
1.2. Zielsetzung
1.3. Aufbau der Arbeit

2. Wearable Computing
2.1. Definition
2.2. Stand der Technik
2.2.1. Aktivitäts- und Fitnesstracking
2.2.2. Intelligente Schlafüberwachung
2.2.3. Diagnosen
2.2.4. Projektion und Holografie
2.3. Mensch-Wearable Computer Interaktion
2.3.1. Natural User Interface (NUI)
2.3.2. Constancy
2.3.3. Augmentation
2.3.4. Mediation

3. Herausforderungen in der Industrie
3.1. Derzeitige Situation
3.2. Technologieunterstützung

4. Wearable Computing in der Industrie
4.1. Anforderungen an Wearable Computing Lösungen
4.2. Einsatzszenarien im industriellen Kontext
4.2.1. Transport, Logistik und Lagerhaltung
1.1.1
4.2.2. Instandhaltung und Wartung
4.2.3. Produktion
4.2.4. Qualitätssicherung
4.3. Pilotprojekte
4.3.1. WINSPECT – Wearable Computing in der Instandhaltung
4.3.2. WearIT@work
4.3.3. ASSIST 4.0 – Intelligente Unterstützung in smarten Fabriken
4.4. Industrie 4.0 – Erste Schritte zur Digitalen Revolution

5. Empirische Untersuchung zur Akzeptanz der Mitarbeiter eines Industriebetriebes
5.1. Fragestellung
5.2. Erhebungsmethodik
5.3. Darstellung der Ergebnisse
5.3.1. End-User
5.3.2. Teamleiter
5.3.3. Vorgesetzte

6. Diskussion der Ergebnisse
6.1. Interpretation
6.2. Fazit

7. Zusammenfassung und Ausblick

Literaturverzeichnis

Anhang

Interviewleitfaden

Erklärung

Ich erkläre eidesstattlich, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig und ohne fremde Hilfe verfasst, andere als die angegebenen Quellen nicht benutzt und die den benutzten Quellen entnommenen Stellen als solche gekennzeichnet habe. Die Arbeit wurde bisher in gleicher oder ähnlicher Form keiner anderen Prüfungsbehörde vorgelegt.

Datum, Unterschrift

Kurzfassung

Eine Vielzahl an erwerbstätigen Personen in der Industrie widmet etliche Arbeitsstunden zeitaufwändigen Dokumentationen, mühseligen Routinearbeiten und langwierigen Informationsbeschaffungen. Zudem leiden immer mehr ArbeiterInnen an Belastungen durch monotone Bewegungsabläufe, Hitze, Staub und Lärm.

Mithilfe von Wearable Computing Technology, könnten Personen zukünftig länger fit bleiben, beiläufig bei ihren Tätigkeiten unterstützt und von unproduktiven Handlungen entlastet werden. Bei dieser Technologie handelt es sich um am Körper tragbare Elemente, wie z.B.: Uhren, Brillen oder Handschuhe, die IT-Systeme beinhalten.

Diese wissenschaftliche Arbeit untersucht, die potentiellen Einsatzmöglichkeiten von Wearables zur unterstützenden Nutzung in der Industrie. Hierbei liegt vor allem der Fokus auf bereits durchgeführten Pilotprojekten sowie möglichen Anwendungsszenarien. Ersten Ergebnissen zu Folge, könnten in der Instandhaltung beispielsweise Datenbrillen zur schnelleren Inspektion und Fehlerbehebung bei Anlagen oder zur multimedialen ExpertInnenkonsultation eingesetzt werden. Infolgedessen könnte durch die „virtuelle“ Anwesenheit dieses/dieser Experten/Expertin, ein gemeinsamer Zugriff auf Informationen ermöglicht und folglich eine Maschine effizienter und kostensparender überprüft werden.

Hinzukommend präsentiert diese Arbeit die Ergebnisse einer durchgeführten empirischen Studie. Diese beschäftigt sich tiefergehend mit der Akzeptanz der End-UserInnen, TeamleiterInnen und Vorgesetzten eines Automobil- und Kunststoff/Schaumstoffindustriebetriebes. Diese Studie verdeutlicht, wie präsent das Thema „Wearables“ bereits in der Industrie ist und wie durchaus groß das Interesse der potentiellen NutzerInnen bereits ist. Es wird aufgezeigt, dass unter anderem ein ersichtlicher Mehrwert sowie ein weitgehender Schutz der Privatsphäre gewährleistet sein muss, um die Nutzungswahrscheinlichkeit bei den ProbandInnen und die Akzeptanz dieser Systeme im Unternehmen zu erhöhen.

Abstract

A multitude of people working in industry suffers from monotonous movements, heat and noise and spends a lot of time on time-consuming documentation, routine work and the collection of relevant information. Wearable computing technology could support people in their daily tasks and therefore assist their health and relieve them from unproductive work. This technology comprises different wearable gadgets like watches, glasses and gloves which consist of small information technology systems.

This bachelor thesis deals with several application fields in which wearables could support people in industry with focus on existing pilot projects and potential areas of usage. The main idea behind wearable computing in maintenance for example is that people can benefit from the use of head-mounted displays in order to carry out their assembly tasks, detect errors faster, receive required real-time information and allow multi-media communication with experts from outside. Consequently, the “virtual” presence of the expert could manage shared access to information and thus allow a more efficient and cost-saving way to repair a machine.

Additionally, this paper deals with results of an empirical investigation which shows the acceptance of end-users, team leaders and superiors of companies in the automotive and plastic/foam industry. The investigation results clarify how present wearables are in industry und how deep the interest of the interviewed people already is. The results show that the people on the one hand need an obvious benefit and on the other hand a protection of privacy. Only if these conditions are assured, the probability of usage could increase and people would accept such systems at work.

Abbildungsverzeichnis

Abb. 01 – Technologieentwicklung im IT Sektor.
Quelle: Meeker & Wu (2013)

Abb. 02 – Aktivitäts- und Fitness Tracker mit Display von Microsoft.
Quelle: Microsoft.

Abb. 03 – Smart Lens.
Quelle: Spiegel Online (2014).

Abb. 04 - Virtual Reality; VR von Samsung.
Quelle: Samsung.

Abb. 05 - Augmented Reality; HoloLens.
Quelle: Microsoft

Abb. 06 – Wearable Eigenschaften; Mediation.

Abb. 07 – Winspect Handschuh, 1. Generation.
Quelle: Herzog et al (2003, S.14)

Abb. 08 – Interaktion mit dem Winspect Handschuh.
Quelle: Lawo (2006, S.7)

Abb. 09 – wearIT@work Prototyp.
Quelle: Maurtua et al (2007, S.8)

Abb. 10 – ASSIST 4.0, Unterstützung in der Lagerlogistik.
Quelle: Brandl et al (2014, S.261)

Abb. 11 – Darstellung der industriellen Revolutionen.
Quelle: Ramsauer (2013, S.7)

Abb. 12 – End-User; Arbeitsumgebung und körperliche Belastungen am Arbeitsplatz.

Abb. 13 – End-User; Interesse an neuen digitalen Technologien und Wissen über Wearables.

Abb. 14 – Teamleiter; Arbeitsumgebung und körperliche Belastungen am Arbeitsplatz.

Abb. 15 – Teamleiter; Interesse an neuen digitalen Technologien und Wissen über Wearables.

1. Einleitung

Im Folgenden wird die Motivation, die Zielsetzung in der Arbeit sowie der Aufbau im Detail beschrieben. Des Weiteren wird auf die konkrete Fragestellung dieser Bachelorarbeit näher eingegangen.^[1]

1.1. Problemstellung und Motivation

Statistik Austria (2014) zu Folge, kämpften 2013 rund 6.561 Österreicher mit zumindest einem arbeitsbedingten Gesundheitsproblem. Dieser Wert verdoppelte sich innerhalb von sechs Jahren. Nun stellt sich die Frage, wie kann es zukünftig möglich sein, Erwerbstätige mit ständiger Belastung durch Staub, Lärm, Hitze, monotonen Bewegungsabläufen, Routinearbeiten etc. vor gesundheitlichen Problemen zu schützen und ihnen ein langes, gesundes und erfreuliches Arbeitsleben zu ermöglichen. Wearable Computing Technology könnte in Zukunft Menschen in ihren Arbeitsprozessen unterstützen und somit den Arbeiter bei Aufgaben entlasten und länger fit halten. Hinzukommend bieten Wearables die Möglichkeit, zeitaufwändige Dokumentationsarbeiten, Montagetätigkeiten, Expertenkonsultationen etc. zu vereinfachen und effizienter zu gestalten (Rügge, Boronowsky & Herzog, 2003).

Bei dieser Wearable Technologie handelt es sich um in Kleidungselemente, wie Uhren, Brillen, Handschuhe etc., integrierte Computer, die Menschen bei ihren mobilen Arbeitsabläufen unterstützen sollen (Bliem-Ritz, 2014). Die arbeitende Person kann sich somit voll und ganz ihrer Tätigkeit widmen, ohne permanent ein Gerät in der Hand halten zu müssen.

Ein Vorteil ergibt sich nicht nur für den Mitarbeiter, der durch die laufende Unterstützung länger gesund und für die Arbeit motiviert wird, sondern auch für den Industriebetrieb, der länger von leistungsfähigen und zufriedenen Arbeitern, die effizienter ihre Tätigkeiten verrichten können, profitieren kann.

1.2. Zielsetzung

Ziel der Arbeit ist herauszufinden, wie Wearable Computing Technology in Industriebetrieben zur Unterstützung der Arbeiter eingesetzt werden kann. Des Weiteren soll untersucht werden, wie heute die Akzeptanz von Seiten der End-User, Teamleiter und Vorgesetzten eines Industriebetriebes hinsichtlich Wearables aussieht. Die konkrete Fragestellung dieser wissenschaftlichen Arbeit lautet: „Welche Möglichkeiten bieten Wearables zur Unterstützung der Arbeiter in der Industrie und wie sieht dabei die Akzeptanz der End-User, Teamleiter und Vorgesetzten eines Industriebetriebes aus?“.

Den Anlass der Fokussierung auf die Industrie, bieten die zunehmenden gesundheitlichen Probleme, die die Mitarbeiter durch die jahrelange harte Arbeit am Hochofen, Fließband, Maschinen etc. oftmals stark einschränken und in ihrer Leistungsfähigkeit eingrenzen. Zudem wird massenhaft an unproduktiver und zeitintensiver Arbeit wie z.B.: Dokumentationen, Informationssuche etc. von den Facharbeitern verrichtet. Aus diesem Grund eignet sich der Industriebereich besonders gut für Forschungszwecke in Richtung Arbeitsunterstützung mithilfe neuer, digitaler mobiler Technologien.

Diese Arbeit richtet sich vor allem an Personen die Interesse an dieser Thematik im Industriekontext haben und bereits mit den einen oder anderen Begriffen der Wearable Computing Technology vertraut sind.

Einerseits sollen die Leser dieser wissenschaftlichen Arbeit, mithilfe von theoretischem Input, Einblick in die Welt der Wearables erhalten, andererseits auch anhand einer empirischen Studie erfahren, ob Menschen bereit sind, solche tragbaren Computer am Arbeitsplatz zu verwenden.

1.3. Aufbau der Arbeit

Im zweiten Kapitel wird näher auf den Begriff „Wearables“ und Geräte, die sich bereits am Markt oder in Entwicklung befinden, eingegangen. Das dritte Kapitel setzt sich aus Informationen rund um die derzeitige Situation und die Herausforderungen in der Industrie zusammen. Im vierten Kapitel wird näher die Anwendung von Wearables in der Industrie beschrieben. Hier werden vor allem mögliche Einsatzszenarien und Pilotprojekte diskutiert.

Das fünfte Kapitel beschäftigt sich mit der empirischen Untersuchung zur Akzeptanz der Personen im Industriebetrieb. Im sechsten Kapitel werden die Ergebnisse der Studie genauer analysiert und Diskrepanzen in den unterschiedlichen Positionen in Industriebetrieben diskutiert.

Abgerundet wird die wissenschaftliche Arbeit durch ein kurzes Fazit über die Ergebnisse der Studie, sowie einer Zusammenfassung der Arbeit und einem Ausblick der Trend-Entwicklung.

2. Wearable Computing

Der Internet Trend Report der Kleiner Perkins Caufield & Byers Gesellschaft (Meeker & Wu, 2013) zeigt, dass die IT Branche in den letzten sechs Jahrzenten von enormen Entwicklungen beeinflusst wurde. Abb. 01 zufolge, entwickelte sich der Trend von den anfänglich fix an Standorten gekoppelten Geräten, sehr stark zu mobilen, tragbaren Systemen. Vor allem im heutigen Zeitalter versuchen Experten kontinuierlich, Hardware- und Softwarekomponenten klein, handlich und dennoch leistungsfähig zu gestalten.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.01: Technologieentwicklung im IT Sektor. Quelle: Meeker & Wu (2013)

Mit Wearable Computing wird es zukünftig möglich sein, den Menschen in verschiedenen Lebenssituationen unbemerkt zu unterstützen und zu zeigen, wie (Miniatur-)Computer im alltäglichen Leben mobilen Tätigkeiten „intelligent“ assistieren können.

2.1. Definition

Der Begriff „Wearable Computing“ oder auch oft nur „Wearables“ oder „Smart Clothes“ genannt, bezeichnet laut Bliem-Ritz (2014) am Körper tragbare Elemente wie Uhren, Brillen, Handschuhe etc. die IT Systeme beinhalten und Menschen bei ihren mobilen Tätigkeiten, ohne Beeinträchtigung der Aufmerksamkeit und Flexibilität, unterstützen sollen. Das Merkmal dabei ist, dass die Hände frei für Aktivitäten bleiben und weder eine Behinderung durch zusätzliches Gewicht noch angeschlossene Stromquellen entstehen soll (Bublitz & Eikerling, 2005). Laut Vargas (2009) ist im deutschsprachigen Raum oftmals die Rede von „intelligenter Bekleidung“, „tragbaren, in Kleidung integrierten Computern“ oder „am Körper tragbarer Elektronik“.

Wearable Computing ist bis in die 1960er Jahre zurückzuführen und wurde besonders vom Informatiker Steve Mann – dem „geistigen Vater“ der intelligenten Kleidung - geprägt. Ihm zufolge handelt es sich bei Wearable Computing um folgendes (Bliem-Ritz, 2014, S.17):

Wearable computing facilitates a new form of human-computer interaction comprising a small body-worn computer (e.g. user-programmable device) that is always on and always ready and accessible. In this regard, the new computational framework differs from that of hand held devices, laptop computers and personal digital assistants (PDAs). The ‘always ready’ capability leads to a new form of synergy between human and computer, characterized by long-term adaptation through constancy of user-interface.

Wie stark heute bereits die Synergie von Mensch und Computer fortgeschritten ist, wird im folgenden Abschnitt, mit Informationen zum Stand der Technik, näher erläutert.

2.2. Stand der Technik

Nachdem in den letzten Jahrzenten vermehrt auf die Entwicklung von Softwarekomponenten gesetzt wurde, wird laut einer Konsumentenforschung der PricewaterhouseCoopers LLP (PwC, 2014) zukünftig verstärkt die Entwicklung von Hardwarekomponenten fokussiert. Wearables, selbstfahrende Autos, Drohnen, Sensoren und Smarte Häuser führen uns in eine neue Ära des sogenannten „Internet der Dinge“.

Vor allem Amerika ist Vorreiter im Bereich neuer, digitaler Technologien. Der PwC (2014) zu Folge, besitzt bereits jeder fünfte Amerikaner ein Wearable in Form von Smart Glasses, Aktivitäts- und Fitness Trackern, Smart Watches oder Smart Clothes. Gemäß dem deutschen Marktforschungsunternehmen GfK (2014) sind Wearables vor allem im Bereich der Fitness und Gesundheit stark am Wachsen. Eine aktuelle Umfrage der GfK (2014) in Deutschland, Großbritannien, China, Südkorea und den USA zeigt, dass ein Aktivitäts- und Fitness Tracker derzeit das beliebteste Wearable und der Fitness und Gesundheitsbereich das gefragteste Einsatzgebiet für tragbare Technologien ist.

2.2.1. Aktivitäts- und Fitnesstracking

Der IDC (2015) zufolge, wurden 2014 rund 17,7 Millionen Aktivitäts- und Fitness Tracker weltweit verkauft. Bei diesen Fitnessbändern von Marken wie etwa Jawbone, Sony oder FitBit werden nicht nur Schritte, Schlafverhalten und Kalorien gezählt, Neuerscheinungen zeigen, dass auch Informationen über eingehende Anrufe oder Nachrichten auf dem Smartphone auf das Handgelenk weitergeleitet werden können (Schumacher, 2014).

Laut Schumacher (2014) sollen die Aktivitäts- und Fitness Tracker den Menschen vor allem zu einem gesünderen Lebensstil verhelfen und zu mehr sportlichen Aktivitäten motivieren. In Abb. 02 wird ein Aktivitäts- und Fitness Tracker mit Display von Microsoft visualisiert.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.02: Aktivitäts- und Fitness Tracker mit Display von Microsoft. Quelle: Microsoft.

Mit der Entwicklung der Smart Watch versuchen verschiedenste Anbieter einen intelligenten Vermittler zwischen Smartphone und Menschen herzustellen. Die Smart Watch gilt als Weiterentwicklung der Aktivitäts- und Fitness Tracker und versucht mit zusätzlichen Funktionen den Nutzer stets aktuelle Informationen aus seiner Umgebung zu senden. Der Smart Watch Besitzer erhält seine eingehenden Anrufe, Nachrichten, E-Mails und wichtige Termine nicht mehr nur auf dem Smartphone, sondern auch unkompliziert auf sein Handgelenk geliefert. Um die Attraktivität von Smart Watches beim Kunden zu erhöhen wird versucht, Informationsabfragen mittels Sprachbefehlen, Navigationsdienste und die intelligente Kommunikation zu anderen Geräten, wie z.B.: der eigenen Heizung im Keller oder dem Lichtschalter im Schlafzimmer, einzubinden (Schumacher, 2014).

Neben der praktischen Smart Watch und den hochwertigen Aktivitäts- und Fitness Tracker werden auch sogenannte „Smartshirts“ zukünftig auf dem Markt stark vertreten sein. Laut Kosir (2015) entwickelten bereits einige Anbieter verschiedenartige Training Shirts, um den Menschen rechtzeitig vor Überanstrengung zu warnen, Aktivitätsabläufe in 3D darzustellen und ein Echtzeit Feedback zu ermöglichen.

Nicht nur ein Armband oder ein T-Shirt ermöglicht das Tracken von Aktivitäten, sondern auch eine bereits käufliche, digitale Schuheinlage. Mit dieser Einlage ist es möglich, Schritte und verbrannte Kalorien zu messen und gleichzeitig die Sohle auf angenehme Temperatur zu erhitzen (Graziano, 2015).

2.2.2. Intelligente Schlafüberwachung

Nicht nur im Sport & Fitness-Bereich sondern auch im allgemeinen Gesundheitssektor werden Wearables im bedeutender. Die Gesundheit ist das wichtigste Gut des Menschen und soll so lange wie möglich ein glückliches und langes Leben ermöglichen. Wearables wie etwa eine Smarte Babysocke oder Babybekleidung können bereits bei Kleinkindern und auch deren Eltern einen Beitrag zur Unterstützung für ein gesünderes Leben leisten. Die derzeit in Entwicklung befindliche Babykleidung bietet vor allem Eltern die Möglichkeit, den Puls, die Körpertemperatur, die Schlafposition und die Sauerstoffwerte des Kindes zu messen und jederzeit am Smartphone abrufbar zu machen. Besorgte Eltern können mithilfe dieses Gadgets das Wohlbefinden des Kindes überwachen und gleichzeitig beruhigter auf Verhaltensweisen des Babys reagieren (Kosir, 2015).

Eine weitere Neuerscheinung und Weiterentwicklung von Smarten Armbändern wird laut Nield (2015) zukünftig als „Smart Bed“ erhältlich sein. Dabei handelt es sich um einen intelligenten Matratzenbezug, der die Möglichkeit bietet, das Bett vor dem Schlafen gehen zu erwärmen und gleichzeitig eine kontinuierliche Anpassung der Betttemperatur, unabhängig vom Partner auf der anderen Bettseite, an die eigene Körpertemperatur vorzunehmen. Zudem bieten ein integrierter Wecker, sowie eine Schlafphasenmessung ähnliche Funktionen wie ein Aktivitäts- und Fitness Tracker an. Des Weiteren kann eine vernetzte Kommunikation mit anderen Smart Home Devices ermöglicht werden. Sobald der Nutzer unabsichtlich in seinem Smart Bed einschläft, wird das Licht abgedreht und die Haustüre der Wohnung verschlossen.

2.2.3. Diagnosen

Zukünftige Forschungsprojekte wie beispielsweise in Hübner (2015) und Bartosz (2012) zeigen, dass nichts unmöglich für Wearable Computing erscheint und Möglichkeiten zur frühzeitigen Diagnose von Krankheiten immer wahrscheinlicher werden. Google arbeitet derzeit an der Entwicklung von Armbändern, die in Verbindung mit einer Nanopartikel-Pille vorzeitig Krebszellen erkennen sollen. Der Nutzer führt die Pille oral ein. Danach heften sich die in der Tablette integrierten Nanopartikel, die nur ein Tausendstel des Durchmessers eines roten Blutkörperchens besitzen, auf die Oberflächen verschiedenster Zellen. Sobald bösartige Krebszellen erkannt werden, werden diese markiert und die Informationen an das Wearable Armband weitergeleitet. Derzeit befindet sich dieses Projekt noch in einem frühen Stadium. Gelingt es jedoch, Krebs tatsächlich anhand dieser Technologie frühzeitig zu erkennen, könnte die Sterberate zukünftig drastisch gesenkt werden.

Aber nicht nur im Kampf gegen Krebs betreiben Entwickler kontinuierlich innovative Forschungen. Das Überwachen einer weiteren, sehr häufig auftretenden Krankheit wie Diabetes könnte zukünftig durch das Ablesen des Blutzuckers mithilfe einer speziellen Kontaktlinse vereinfacht werden und Kosten sparen. Bartosz (2012) beschreibt den Prozess des Erkennens mithilfe der Smart Lens wie folgt: sobald der Blutzucker des Diabetikers zu hoch oder zu niedrig ist, verfärbt sich eine im Auge befindliche Kontaktlinse. Durch das Einscannen der Linse kann anhand einer App das Bild des Auges analysiert und somit zuverlässig der Blutzucker Gehalt gemessen werden.

Einem Artikel des Spiegel Online (2014) zu Folge, lizenzierte bereits das Biotechnologie Unternehmen Novartis die von Google entwickelte Technologie. In rund fünf Jahren sollen, durch das auf Augenmedizin spezialisierte Tochterunternehmen, die ersten intelligenten Kontaktlinsen am Markt erhältlich sein. Dies könnte schon bald eine Entlastung für 382 Millionen Diabetiker weltweit bedeuten.

In Abb. 03 wird der erste Linsen-Prototyp von Google veranschaulicht.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.03: Smart Lens. Quelle: Spiegel Online (2014)

2.2.4. Projektion und Holografie

Ein weiteres Potential für den Wearable Markt bieten sogenannte „Datenbrillen“. Bei diesen Brillen werden Informationen zweidimensional oberhalb des Benutzersichtfeldes präsentiert, um somit eine freihändige Interaktion mit dem System und seinem Umfeld zu ermöglichen. Der Nutzer hat die Option, zu fotografieren, Nachrichten zu lesen, Spiele zu spielen, im Internet zu surfen und noch vieles mehr (Datenbrille FAQ). Die Datenbrillen können entweder durch Sprache oder mithilfe von Gesten gesteuert werden (Wearvision). Den ersten Versuch am US-Markt wagte Google 2014 mit seiner „Google Glass“. Aufgrund von weiteren geplanten Forschungen, wurde dieses Projekt Anfang 2015 vorerst gestoppt (Wendt, 2015).

Aktuell forscht Microsoft an der nächsten Generation von Datenbrillen. Mit dem sogenannten Head-up Display „HoloLens“ werden Informationen nicht mehr nur zweidimensional sondern dreidimensional in den Raum projiziert. In diesem Zusammenhang unterscheidet man zwischen Virtual und Augmented Reality. Lenke (2015) beschreibt diese Begriffe wie folgt:

Bei einer Brille in Virtual Reality (VR) wird die Umgebung des Menschen vollständig ausgeblendet. Der Nutzer befindet sich ausschließlich in der virtuellen Welt. Ein Beispiel hierfür wären die Oculus Rift und die VR von Samsung wie in Abb. 04 visualisiert.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.04: Virtual Reality; VR von Samsung. Quelle: Samsung.

Bei Augmented Reality (AR) ist dank der halb-transparenten Linse die Umgebung des Menschen wahrnehmbar. Das Virtuelle wird sprichwörtlich in das reale Umfeld transportiert. In Abb. 05 wird dazu die Microsoft HoloLens veranschaulicht. Weitere Details werden in Form eines Videos zum Thema „Microsoft HoloLens – Transform your world with holograms“ (Microsoft, 2015) präsentiert.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.05: Augmented Reality; HoloLens. Quelle: Microsoft

AR ermöglicht dem Nutzer seine komplette Umgebung als Interaktions-„Gerät“ zu nutzen. Welche Arten von User Interfaces dadurch entstehen und welche verschiedenen Interaktionsmöglichkeiten zwischen Mensch und Wearable möglich sind, und welche Rolle dabei vor allem die Maschine spielt, wird im folgenden Abschnitt näher erläutert.

2.3. Mensch-Wearable Computer Interaktion

Die Interaktion zwischen Mensch und Wearable Computer erfolgt anhand eines User Interfaces. Dieses in Bollhoefer, Meyer und Witzsche (2009) präsentierte Bedienkonzept beschreibt, mithilfe welcher Ein- und Ausgabemechanismen der Mensch mit dem System interagiert. Wesentliche Aspekte spielen dabei die Ergonomie und die Benutzerfreundlichkeit des Produktes.
Das anfängliche User Interface eines klassischen Computers umfasste die Eingabe von Kommandozeilen und wurde als Command Line Interface (CLI) bezeichnet. Daraufhin entwickelte sich das graphische User Interface (GUI), welches mithilfe der Maus und der Tastatur bedienbar ist.

Derzeit rückt vermehrt das Natural User Interface (NUI) in den Vordergrund. Hier werden die Sinne des Menschen für Interaktionszwecke genutzt.

Zukünftig wird überdies das Organic User Interface (OUI) eine wesentliche Rolle in der Mensch-Maschine Beziehung spielen. Hierbei handelt es sich um Interaktionen die über physische Manipulation ermöglicht werden. Beispielsweise könnte durch das Verbiegen oder Zusammenrollen eines E-Paper Displays mit dem System entsprechend interagiert werden.

2.3.1. Natural User Interface (NUI)

Wie bereits im vorigen Abschnitt kurz angesprochen, wird laut Bollhoefer, Meyer und Witzsche (2009) zurzeit bei der Entwicklung neuer Software- und Hardwarekomponenten verstärkt auf den Einsatz von Natural User Interfaces (NUI) geachtet.

Beim NUI handelt es sich laut Jain, Lund und Wixon (2011) um eine Bedienoberfläche, mit der der Nutzer auf dieselbe natürliche Art und Weise wie mit seiner Umgebung interagieren kann. Dieser Begriff umfasst verschiedene Arten von Interaktionen die sich auf unterschiedliche Sinnesmodalitäten beziehen wie z.B.: Touchbedienung, Spracherkennung, Bewegungserkennung, Fingerabdruck- oder Augenscan, Messung von Impulsen der Synapsen des menschlichen Gehirns etc. (Bollhoefer, Meyer & Witzsche, 2009). Das Ziel eines Natural User Interfaces (NUI) ist die Schaffung einer guten User Experience in Kombination mit der Verwendung von transparenten Systemen. Werden beispielsweise verschiedene Interaktionsformen bei der Ein- oder Ausgabe miteinander kombiniert, spricht man laut Jain, Lund und Wixon (2011) von einer Multimodalen Interaktion. Wearables nehmen ebenfalls vom Konzept des Natural User Interfaces Gebrauch. Hier werden Eingaben vorwiegend durch Sprache und Gesten durchgeführt. Die Ausgabe bzw. Präsentation der Inhalte bedient sich in erster Linie dem haptischen Feedback, akustischen Signalen und visuellen Projektionen.

[...]

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^[1] In dieser Arbeit werden sämtlich erwähnte Personen der Einfachheit wegen mit dem männlichen Geschlecht betitelt. Dies soll keine Diskriminierung sowie Verallgemeinerung der beiden Geschlechter implizieren.