Das AsTeRICS-System

Der Grundstein für die Forschungsaktivitäten der FH Technikum Wien im Bereich der Barrierefreien Technonlogien wurde bereits 2010 durch das EU-Projekt „AsTeRICS“ gelegt. AsTeRICS ist ein Baukastensystem für Assistierende Technologien, mit dem Funktionen realisiert werden können, die mit „fertigen Systemen von der Stange“ nicht möglich sind. Dies bringt beispielsweise dann große Vorteile, wenn bei starken motorischen Einschränkungen individuelle Lösungen gefragt sind. Hier können mit dem AsTeRICS-Baukasten Kombinationen von Sensoren und Geräten erstellt werden, die zur Verbesserung der Interaktionsfähigkeit von Klient*innen beitragen.
Das AsTeRICS-System bietet einen grafischen Editor, mithilfe dessen die gewünschten Funktionen ohne Programmierkenntnisse „gezeichnet“ werden können. Dabei stehen viele verschiedene Sensoren (z.B. zur Messung einer Bewegung) und Aktoren (z.B. zum Einschalten eines Gerätes) zur Verfügung, die beliebig kombiniert werden können. Die folgenden Abbildungen zeigen dieses Funktionsprinzip:

Die Abbildungen veranschaulichen die Erstellung einer „Kopf-Maus Steuerung“ mittels AsTeRICS.  Abbildung 1 zeigt das AsTeRICS-Modell im grafischen Editor. Hier wird die Position der Nase aus einem Live-Kamerabild ermittelt und zur Steuerung des Maus-Cursors verwendet.  Maus-Klicks können durch weitere Elemente je nach Bedarf hinzugefügt werden.

Durch die Kombination geeigneter Komponenten können so völlig unterschiedliche Anwendungen erzeugt und auf individuelle Bedürfnisse und Fähigkeiten angepasst werden:

• Spezielle Mauscursor-Steuerungen durch Headtracking, Eyetracking oder Muskelmessung (EMG - Elektromyogramm); Erzeugung von Mausklicks durch Verweildauer oder ergonomische Taster; Ein- oder Mehrtasten-Maus
• Auslösen von Tastatureingaben zur Steuerung von Computerspielen über minimale Bewegungen
• Infrarot-Fernsteuerung von Geräten über spezielle Taster oder Sprachsteuerung:  Umschalten des Kanals oder Einstellen der Lautstärke; Regeln eines Ventilators oder der Klimaanlage; Fernsteuern von Spielzeug, …
• Erzeugung von Klängen oder Melodien – z.B. durch Bewegungen der Finger oder des Kopfes; Ursache-Wirkungs-Trainer; basale Stimulation

In Zusammenarbeit mit einem ALS-Patienten wurde 2019 ein System entwickelt, das eine effiziente Maus-Cursor Steuerung über minimale Muskelkontraktionen ermöglicht. Dabei werden 4 EMG-Sensoren in ergonomischen Arm- und Beinstützen platziert. Die Muskelsignale werden durch das AsTeRICS-System ausgewertet und zur Auslenkung des Cursors in die gewünschte Richtung eingesetzt. Durch eine zusätzliche Software zur Auswahl von Buchstaben, Wortvorhersage und Stimmsynthese ermöglicht dieses System die Erzeugung von Sprache und ist ein wichtiges Hilfsmittel zur täglichen Kommunikation. Durch die Flexibilität des AsTeRICS Systems wäre es möglich, mit drei, zwei oder auch nur einem Muskelsignal den Mauscursor zu steuern. Dies gibt unserem Klienten die Sicherheit, auch im Falle des Fortschreitens der Krankheit weiter kommunizieren zu können. Anwendungsbeispiel: EMG-Steuerung des Maus-Cursors. Das System wird gemeinsam mit dem Klienten entworfen und angepasst (siehe Abbildung 3).

In den Jahren 2013-2019 wurden an der FH Technikum Wien im Zuge weiterer Projekte eine Reihe von assistierenden Systemen zusammen mit Anwender*innen entwickelt und getestet werden. Dazu gehören:

1. Eingabehilfen für die Verwendung von Computern: Diese Systeme ermöglichen auch Menschen mit stark eingeschränkter Mobilität die Nutzung von PC, Tablet und Mobiltelefon (etwa bei Multipler Sklerose, chronischen Muskelerkrankungen oder Amyotropher Lateralsklerose/ALS).
2. Unterstützte Kommunikation (Augmentative and Alternative Communication, AAC): Hilfestellungen für Menschen mit eingeschränkten Kommunikationsmöglichkeiten (etwa bei Aphasie, Zerebralparese, Schlaganfall) beispielsweise durch Erzeugung einer synthetischen Stimme, Auswahlmöglichkeit von Symbolen oder Wortvorhersage.
3. Systeme zur Umgebungssteuerung: Kontrolle von Beleuchtung oder Klimaanlage, Verwendung von Unterhaltungselektronik (TV, Hifi-Anlage), Zutrittskontrolle für Räume oder Gebäude, Öffnen von Fenstern oder Jalousien – durch Sprachsteuerung, Taster etc.  

Viele dieser Lösungen bauen auf das AsTeRICS Projekt auf und erweitern dessen Funktionen - wie etwa das webbasierte AsTeRICS-Grid System zur Unterstützen Kommunikation.