KINETIC PANEL
Eine kinetische Textiloberfläche für das Fahrzeuginterieur, die auf den emotionalen Zustand der fahrenden Person antwortet. Ein Prototyp zur Frage, ob ein Innenraum zum Gegenüber werden kann, statt nur zu warnen.
Eine kinetische Textiloberfläche für das Fahrzeuginterieur, die auf den emotionalen Zustand der fahrenden Person antwortet. Ein Prototyp zur Frage, ob ein Innenraum zum Gegenüber werden kann, statt nur zu warnen.
KINETIC PANEL ist eine kinetische Textiloberfläche für das Fahrzeuginterieur. Sie erfasst den emotionalen Zustand der fahrenden Person berührungslos und antwortet mit eigenen Bewegungsmustern. Erfasst werden nicht nur belastende Zustände wie Wut, Stress oder Erschöpfung, sondern ebenso Freude. Der Ansatz kehrt die übliche Logik um: statt Fahrende auf einen Zustand hinzuweisen, den sie ohnehin spüren, wird der Innenraum selbst zum Gegenüber.
Die Erfassung läuft über zwei Kanäle. Ein Radarsensor misst Herzrate, Herzratenvariabilität und Mikrobewegungen des Brustkorbs und damit Atemfrequenz, Atemtiefe und Atemrhythmus, ohne Körperkontakt und ohne Wearable. Eine Kamera ergänzt mimische Marker zur Unterscheidung von Zuständen mit ähnlichem Aktivierungsniveau.
Der Prototyp hat 70 cm Durchmesser und ist aus konzentrischen Ringen aufgebaut. Neun elektromagnetische Aktuatoren heben eine nahtlose Stretchoberfläche punktuell an, eine eigens ausgelegte Hebelmechanik übersetzt 10 mm Hub in eine sichtbare Verformung des Textils.
Das Projekt entstand im Team mit Caroline Neukirch und Louis Wahlich im Kurs Synaptic Surfaces an der Hochschule Anhalt, betreut von Virginia Binsch, Prof. Dr. Manuel Kretzer und Kristian Gohlke. Kurspartner waren AUDI, adidas und g-tec.
Emotionale Zustände wirken auf langen Fahrten unmittelbar auf Aufmerksamkeit und Entscheidungsverhalten. Das Fahrzeug ist dabei ein isolierter Raum ohne Gegenüber. Bestehende Systeme reagieren darauf überwiegend mit Hinweisen, Tönen oder Pausenempfehlungen.
Zwei Dinge fallen daran auf. Ein Hinweis informiert über etwas, das die fahrende Person bereits spürt, und erzeugt im ungünstigen Fall zusätzlichen Druck. Und er kennt nur eine Richtung: adressiert werden ausschließlich Zustände, die als Risiko gelten. Damit bleibt der Innenraum ein Sicherheitsgerät und wird nie ein Gegenüber.
Die Frage des Projekts war deshalb nicht, wie man einen Zustand besser erkennt, sondern was der Raum anbietet, nachdem er ihn erkannt hat.
Der Aufbau ist bewusst modular und in vier Ebenen getrennt: berührungslose Erfassung, Zustandsauswertung, Ansteuerung und mechanische Ausgabe. Jede Ebene lässt sich einzeln tauschen, was im experimentellen Verlauf mehrfach nötig war.
Radarsensorik für Herzrate, Herzratenvariabilität und Mikrobewegungen des Brustkorbs. Daraus Atemfrequenz, Atemtiefe und Atemrhythmus. Warum: Im Fahrzeug ist jedes Wearable eine Hürde. Radar misst durch Kleidung und Sitzposition hindurch und braucht keinerlei Mitwirkung der fahrenden Person.
Auswertung von Lidöffnung, Blickrichtung sowie Lippen- und Brauentonus. Warum: Herzrate allein ist mehrdeutig. Ein erhöhter Puls kann Wut oder Freude bedeuten. Die mimischen Marker dienen der Unterscheidung, nicht der Primärmessung.
Zusammenführung beider Kanäle auf einem Raspberry Pi 4, Übergabe der Werte per serieller Schnittstelle an einen Arduino Mega, der die Aktuatoren ansteuert. Trade-off: Die Trennung von Auswertung und Ansteuerung kostet eine Schnittstelle, hält aber die zeitkritische Ansteuerung frei von der rechenintensiven Auswertung. Des weiteren hat nur der Arduino Mega ausreichend stabile Pins um die Magneten ansteuern zu können.
Konzentrischer Ringaufbau, 70 cm Durchmesser, neun Elektromagnete unter einer nahtlosen 4-Way-Stretch-Oberfläche. Entscheidung: Zuerst getestet wurden Formgedächtnislegierungen in verschiedenen Drahtgeometrien. Sie erwiesen sich als schwer kontrollierbar, träge und materialtechnisch anfällig. Der Wechsel auf elektromagnetische Aktuatoren brachte definierte lineare Bewegungen, kurze Reaktionszeiten und reproduzierbare Ansteuerung.
Nicht nur die Intensität ändert sich mit dem Zustand, sondern die Bewegung selbst. Zur Beruhigung läuft eine Tropfenanimation von innen nach außen, deren Geschwindigkeit einem ruhigen Atemrhythmus folgt. Bei Freude wird daraus eine drehende, schnellere Bewegung.
Der Prototyp läuft als geschlossene Kette von der berührungslosen Messung bis zur sichtbaren Bewegung des Textils. Im Ruhezustand bleibt die Oberfläche neutral und tritt erst in Aktion, wenn die physiologischen Werte einen definierten Korridor verlassen, unabhängig davon, in welche Richtung.
Die Hebelmechanik übersetzt 10 mm Aktuatorhub in eine deutlich sichtbare Verformung. Die nahtlose Stretchoberfläche verteilt die punktuelle Anhebung zu einer organischen Wölbung, auf ihr sind Tropfen- und Drehbewegung als deutlich unterschiedliche Charaktere lesbar.
Die Abkehr von Formgedächtnislegierungen war die folgenreichste Entscheidung im Projekt. Sie hat Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit der Bewegung deutlich verbessert und gleichzeitig den formalen Spielraum eingeschränkt, weil Elektromagnete Bauraum unter der Oberfläche brauchen.
Die Zuordnung physiologischer Signale zu fünf abgegrenzten Zuständen ist eine bewusste Vereinfachung. Die Forschungsfrage lag auf der materiellen Antwort, nicht auf der Güte der Erkennung. Die Annahme, dass sich Mimik zuverlässig auf diskrete Emotionen abbilden lässt, gilt in der Emotionsforschung als umstritten. Tragend ist deshalb die Herzratenvariabilität aus dem Radar als Aktivierungsindikator, die Kamera dient der Unterscheidung. Die Wirkung der Bewegungsmuster wurde im Rahmen des Projekts nicht empirisch überprüft. Es gab keine Nutzerstudie und keine Messung des Effekts.
Gezeigt wurde der Prototyp zum Semesterende und anschließend erneut im Rahmen der DDS. Berichtet wurde von dort die aufschlussreichste Beobachtung des Projekts: Besuchende unterhielten sich neben dem Panel, und die Oberfläche reagierte subtil, aber unmittelbar auf das Gespräch. Das spricht dafür, dass die Kette außerhalb kontrollierter Bedingungen funktioniert, und formuliert zugleich die nächste Aufgabe am präzisesten: die Unterscheidung zwischen dem Zustand einer bestimmten Person und der Aktivität im Raum.
Im Team mit Caroline Neukirch und Louis Wahlich lag mein Anteil auf der technischen Seite des Systems und am Prototyp: Auslegung der Sensorik, Zusammenführung von Radar- und Kameradaten zu einer laufenden Auswertung, Anbindung der Ansteuerung an die Mechanik sowie der Aufbau und die Inbetriebnahme des Prototyps.
Ich komme aus der Gestaltung, nicht aus der Softwareentwicklung. Die Auswertung der Biosignale und Kamerabilder ist AI-gestützt entstanden. Spezifiziert, und in Betrieb genommen habe ich sie selbst.
Die Hebelmechanik durchlief sechs gedruckte Versionen, parallel wurden vier verschiedene Magnettypen erprobt. Die Formgedächtnislegierungen bekamen zwei bis drei Wochen, bevor die Sackgasse als solche akzeptiert und der Ansatz gewechselt wurde. Diese Taktung ist der Grund, warum am Ende des Semesters ein laufender Prototyp stand und nicht ein Konzept.
