Das sind die Alternativen für eine berührungsfreie Bedienung

Ganz selbstverständlich drücken wir den Taster, um den Aufzug zu rufen, und geben auf dem Tableau das gewünschte Stockwerk ein. Am Büroeingang identifizieren wir uns am Keypad, damit sich die Tür öffnet. Die Alarmanlage müssen wir auch noch entschärfen, wurde der Code nicht neulich geändert? Aber erst holen wir uns mal einen Kaffee am Automaten.

Kommt Ihnen diese Situation bekannt vor? Wie viele Geräte müssen Sie bedienen, bevor Sie Ihren Alltag im Büro beginnen können? Und wie viele davon nutzen alle – die Kollegen im Büro, Besucher, Passanten, Touristen? Wo bleibt da die Hygiene? Man kann sich doch nicht jedes Mal Latexhandschuhe anziehen, um sicher zu sein.

Mögliche Einsatzfelder der kontaktlosen Eingabe

Das klassische Terminal setzt auf Taster und Schalter; auch Tastatur und Touchscreens werden je nach Komplexität der Eingabe angetroffen. Alle diese Geräte erfordern eine Berührung. Nicht nur die Hygiene bei von vielen Anwendern genutzten Terminals, sondern auch andere Gründe lassen eine berührungsfreie Bedienung wünschenswert erscheinen: Sind die Hände nicht mehr frei oder verschmutzt? Ist eine Berührung nicht erlaubt, wie in der Lebensmittelherstellung oder im Chemielabor, oder möchte man darauf verzichten, um sich selbst zu schützen? Sehen wir uns ein paar Alternativen an.

Infrarot-Touchscreen

Der Infrarot-Touchscreen erlebt eine Renaissance, weil er so mit Abstand montiert werden kann, dass eine Berührung der Oberfläche nicht nötig ist. Durch die linienförmige, nicht flächige Bauart eignet er sich auch für Anwendungen ohne Display: eine bedruckte Karte oder eine gravierte Metallplatte reichen als Eingabeoberfläche. Die Parallaxe stört bei Montage mit Abstand weniger, wenn die Umgebung darauf ausgerichtet ist: Direkte Positionierung des Bedieners vor einem Bedienpanel, passende Gestaltung des GUIs mit großen Schaltflächen, oder die Möglichkeit, die Position des Touchscreens auf den Bediener anzupassen.

Auch als Retrofit-Lösung bietet sich der Infrarot-Screen an: bei Aufzug-Panels kann er vertikal neben dem Tableau zur Anwahl der Stockwerke montiert werden (Bild 1). Dabei erkennt die Technologie auch zuverlässig nebeneinanderliegende Tasten. Der elektrische Anschluss erfolgt im einfachsten Fall über USB. Da der Sensor kompatibel zum HID-Protokoll ist, erübrigt sich die Installation eines Treibers. Das Betätigen der ursprünglichen Tableau-Tasten ist nun redundant.

So funktionieren holografische Touchscreens

Einen neuen Ansatz verfolgt der holografische Touchscreen. Eine spezielle Optik projiziert ein frei in der Luft schwebendes Bild, das der Bediener „berührt“. Kommt der Finger mit dem virtuellen Bild in Kontakt, erkennt ein Infrarot-Sensor dies und meldet die Position in zwei Dimensionen an den Steuerrechner. Dieser übersetzt die Position in die Betätigung einer realen Taste. Bei der Auslegung der Bedienoberfläche ist zu beachten, dass es im Gegensatz zum mechanischen Taster keine haptische Rückmeldung gibt, und dass sich die GUI-Oberfläche für die Bedienung durch einen frei geführten Finger eignen muss, also nicht zu fein gegliedert sein darf. Durch das Funktionsprinzip des Infrarot-Sensors können beliebige Gegenstände zur Bedienung verwendet werden, auch Kugelschreiber oder Kreditkarten.

Diese Technologie bewährt sich dort, wo viele Menschen nacheinander ein Gerät bedienen wollen, wie z.B. einen Aufzug, einen Ticketautomaten oder eine Kaffeemaschine im Hotel. Hygiene steht dabei an oberster Stelle (Bild 2).

Hygienischer Touchscreen

Für Bereiche, in denen eine Berührung zwar nicht notwendig ist, aber nicht vermieden werden kann, wurde der hygienische Touchscreen neu entwickelt. Er eignet sich für den Einsatz, wo Geräte wie Fahrkarten- oder Parkscheinautomaten, Aufzug-Tableaus und Terminals in öffentlichen Bereichen durch wechselnde oder technisch nicht versierte Benutzer bedient werden sollen. Die Oberfläche wird immer frisch desinfiziert, sie muss zur Bedienung nicht einmal berührt werden. Die Funktionsweise ist einfach, aber wirksam: Das Deckglas ist doppelt so groß wie der aktive Anzeigebereich. Nachdem der Bediener den Vorgang, also z.B. das Lösen einer Fahrkarte oder den Ruf des Aufzugs, beendet hat, fährt der offene, potenziell infizierte Teil des Deckglases in einen verdeckten Bereich und wird dort mit UV-C-Strahlung desinfiziert (Bild 3). Das Verfahren kommt ohne Verbrauchsmaterialien wie Folien oder Spray aus und unterliegt keinem Verschleiß.

Gestensteuerung als Alternative

Mit der Gestensteuerung kann das Gerät bei Annäherung aus dem Standby-Modus aufgeweckt werden, und es können berührungslos quasi-analoge Einstellungen wie z. B. die Temperatur mit einer Drehbewegung vorgenommen werden. Horizontales Wischen wird als Scroll-Bewegung interpretiert, und die statische Position kann auch zeitgesteuerte Ereignisse auslösen, wie sie auch von Touchscreens mit Touch bekannt sind: „Hover“ zeigt weitere Informationen an oder löst ein Ereignis aus, z. B. rechte Maustaste. Aus einem Katalog steht eine ganze Reihe von Bewegungen zur Verfügung, die als Geste interpretiert werden können.

Künstliche Realität – Augmented und Virtual Reality

AR und VR, oft unter dem Begriff xR zusammengefasst, ermöglichen ein intensives Erlebnis für einen einzelnen Nutzer durch visuelles und auditives Eintauchen. Ganz nahe vor dem Auge stellt ein Display virtuelle Welten dar, oder unterstützt den Gesichtssinn durch zusätzliche Angaben. Aus der Consumer-Welt bekannt sind Apps für AR, die auf einem Smartphone laufen und Wohnungseinrichtungen visualisieren, Wegweiser in einer fremden Stadt anzeigen oder übersetzen oder die Berge im Panorama mit Namen versehen. Im Fernsehprogramm werden bei Football-Spielen Linien und Distanzen eingeblendet, um für den Zuschauer die fehlende dritte Dimension zu simulieren. In der Industrie kann die stereoskopische Darstellung der AR mit Überlagerung zusätzlicher Informationen eine Hilfe bei der Fehlersuche und Reparatur darstellen. In der Medizin ist eine Unterstützung bei Operationen vorstellbar, die auch bei schwierigen Fällen die Kommunikation mit einem zugeschalteten Spezialisten ermöglicht.

Die Virtual Reality ist in den Konstruktionsbüros angekommen. Schnell ist das neue Modell aus dem CAD visualisiert und in das Umfeld des neuen Fahrzeugs oder der neuen Maschine eingepasst. Gerade Simulation und Training bestimmter Fertigkeiten werden ohne Verschleiß von Material oder Gefährdung von Patientenleben ermöglicht.

Trotz aller Euphorie darf die Ergonomie nicht zu kurz kommen: Das Headset ist schwer (die aktuellen Produkte von Microsoft, HTC und Oculus wiegen knapp 600 g), die Bewegungsfreiheit, die man sich mit kurzer Akkulaufzeit von zwei bis drei Stunden (Microsoft) oder Kabelanbindung erkauft, eingeschränkt. Die Augen müssen sich auf den kurzen Abstand zu den Displays adaptieren, was regelmäßige Pausen erfordert. Im Gegensatz zu den anderen Touch-Technologien, die sich auch für rasch wechselnde Bediener, wie sie an Automaten vorkommen, eignen, ist der Einsatz der xR-Technologien auf einen einzelnen Anwender zugeschnitten.

Eye Tracking - Blicken statt berühren

Eye Tracking ist sowohl als autarke Technik etabliert, um dort zu steuern, wo keine Hand frei ist, als auch als Hilfstechnologie für xR. Die Position der Pupillen kann hier zur Orientierung im Raum verwendet werden, aber auch, um die beschränkte Bandbreite des Übertragungskanals optimal auszunutzen: Dort, wohin die Pupillen schauen, wird das Bild mit der höchsten Auflösung dargestellt, daneben nur reduziert. Eigenständig eingesetzt, verlangt Eye Tracking ein Training sowohl des Systems auf die Augen als auch des Bedieners selbst, der die Steuerung mit zielgerichteten Blicken und Blinzeln der Lider vornimmt.

Wie Sprachsteuerung Barrieren abbaut

Fahrt nimmt auch die Sprachsteuerung auf. Für Anwendungen im professionellen Bereich gibt es immer mehr Nachfragen nach der Offline-Version, die die Erkennung lokal ohne Internet-Anbindung leistet und damit Daten vertraulich hält. Gerade im Bereich der Aufzugssteuerung öffnen sich neue Möglichkeiten: Hat der Benutzer keine Hand frei, sitzt im Rollstuhl oder ist sehbehindert, kann er durch Ansagen wie „Bitte fünfter Stock“ oder „bitte zum Augenarzt“ den Aufzug in das korrekte Stockwerk dirigieren. Mit der Unterdrückung von störenden Umgebungsgeräuschen und Unabhängigkeit von Sprecher und Grammatik bietet die Sprachsteuerung nicht nur mehr Komfort, sondern im professionellen Einsatz eine echte „Hands free“-Bedienung.

Fazit: Welche Alternativen gibt es zum klassischen Touchscreen?

Obwohl es viele konkurrierende Technologien gibt, ist der klassische Touchscreen noch nicht am Ende. Für die Bedienung eines Gerätes ohne direkte Berührung erweitern die hier vorgestellten Methoden die Möglichkeit der Interaktion zwischen Mensch und Maschine, die nach Anwendung, Einbauort und Benutzergruppe ausgewählt werden können. Der abgesetzte Infrarot-Touchscreen neuer Technologie, wie das holografische Touch-Display, ermöglicht eine exakte Positionierung der Eingabe, während der 3D-Touchscreen mit Gestensteuerung für qualitativere Eingaben „mehr/weniger“ geeignet ist. Stehen die Hände nicht zur Verfügung, eröffnet die Offline-Sprachsteuerung eine Alternative. Die multi-sensuelle Kommunikation bietet genau die Technologie, die zur Anwendung passt. Dabei spielt auch das GUI, das Graphical User Interface und die Benutzerführung zur intuitiven Bedienung eine große Rolle. Für den Einsatz in der Gebäudeautomatisierung und gerade Aufzugssteuerung gibt es hier ein weites Feld, Komfort, Ergonomie und hygienische Sicherheit weiter zu steigern.