Bedienkonzept »CogniWare« Mit Gedanken steuern

Bedienkonzepte mit Multi-Touch-Displays oder auch Sprachsteuerung gehören inzwischen zum Alltag. Festo hat nun im Rahmen seiner Future Concepts ein neues Bedienkonzept realisiert: Im Rahmen von CogniGame wird das Spielgerät nur durch Gedanken gesteuert.

Das Videospiel Pong von 1972 dürfte wohl jeder kennen, gilt es doch als der Urvater aller Videospiele. Das Prinzip folgt dem von Tennis: Auf dem Bildschirm bewegt sich ein Punkt, also der Ball, hin und her und zwei Spieler versuchen sich mit Hilfe von Strichen, also den Schlägern, gegenseitig auszuspielen. Festo nutzt das Prinzip dieses Spiels und setzt es auf einem realen Spielfeld um. Eine Wippe, die durch einen pneumatischen Muskel (DMSP-20) bewegt wird, hält den Ball je nach Spielsituation durch Kippen in Bewegung. Auf der einen Seite steuert ein Spieler den »Schläger« mit Hilfe eines Joysticks, der Gegenspieler bewegt sein Spielgerät rein mit Gedankenkraft. Festo hat das Spiel, das im Rahmen der Future Concepts entwickelt wurde, CogniGame getauft.

Hohe Konzentration erforderlich

Für den Aufbau des Spiels nutzte Festo verschiedene Komponenten aus dem eigenen Sortiment. So greift das Unter­nehmen für die Ansteuerung aller Komponenten auf die CPX/MPA-Ventilinsel zurück. Die Positionierung der Schläger entlang der Grundlinie erfolgt mittels einer elektrischen Achse vom Typ EGC-50 und der servo-pneumatischen Achse DGCI-18. Dabei wird der elektrisch betriebene Schläger mit Hilfe eines Joysticks gesteuert, die servo-pneumatische Achse steuert der Gegenspieler mit Gedankenkraft über das Brain-Computer-Interface, kurz BCI. Dafür werden am Kopf 14 Signalelektroden und zwei Referenzelektroden angebracht, die die Spannungsschwankungen auf der Kopfoberfläche mit 128 Samples pro Sekunde erfassen – ähnlich wie bei der Elektroenzephalografie (EEG).

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Gedankensteuerung CogniWare

Bedienkonzepte mit Multi-Touch-Displays oder auch Sprachsteuerung gehören inzwischen zum Alltag. Festo hat nun im Rahmen seiner Future Concepts ein neues Bedienkonzept realisiert: Im Rahmen von CogniGame wird das Spielgerät nur durch Gedanken gesteuert.

Die einkommenden Gehirnsignale werden gefiltert und an eine eigens entwickelte Software zur Verarbeitung weitergeleitet: CogniWare stellt den Kommunikationskanal zwischen den Elektroden und dem Schläger dar. Das BCI wird durch das Messen des »μ-Rhythmus«, dem Ruherhythmus der sensomotorischen Region bei ca. 13 Hz, bedient. Der Rhythmus tritt in Verbindung mit einer körperlichen Bewegung oder der reinen Vorstellung an diese Bewegung auf. Die Software verarbeitet die gefilterten Signale und leitet diese an die Hardware weiter.

So einfach, wie es sich anhört, ist das Steuern des Schlägers mittels Gedankenkraft aber nicht. Bei CogniWare gibt es zwei Modi: Trainings- und Spielmodus. Zuerst muss der Spieler im Trainingsmodus abwechselnd an die Bewegungen »links« und »rechts« denken. So werden Gehirnmuster hervorgerufen, die zur Laufzeit analysiert und an einen Lern-Algorithmus übergeben werden. Daraus erzeugt dieser eine Konfiguration, die dem jeweiligen Anwender angepasst und im Spielmodus abgerufen wird. Das Denken an bestimmte Bewegungsmuster erfordert vom Spieler höchste Konzentration, denn je ähnlicher Trainings- und Spielgedanken sind, desto leichter fällt später die Steuerung des Schlägers. Daher sollten vor allem auch die Gesichtsmuskeln entspannt sein und keine Miene verzogen werden, da diese sogenannten Biosignale die Gehirnmuster verfälschen und so die Messungen beeinflussen. Mit CogniWare lässt sich zudem der Spielverlauf über eine grafische Benutzeroberfläche konfigurieren. Hier lassen sich Spielstart und -ende, ebenso aber auch die Spielgeschwindigkeit und der Schwierigkeitsgrad einstellen. Mit der Software wird auch die Verbindungsqualität der einzelnen Elektroden des BCI kontrolliert.

Den Aufbau des Spielfelds finden Sie auf der nächsten Seite.