RaVis-3D

Ähnlich wie ein Einparksystem soll ein digitaler Stab Blinden helfen, Hindernisse zu erkennen.





• Ein blinder Mann geht über einen Bahnsteig. Sein rund eineinhalb Meter langer Stock weist ihm den Weg. An der Bahnsteigkante stehen Passanten, die auch in den Zug steigen wollen. Sind sie aus dem Weg? Immer wieder tastet der Mann mit seinem Stock, berührt dabei die anderen Menschen, um sich zu orientieren. Es ist ihm unangenehm, aber was bleibt ihm anderes übrig?

Solche Situationen hatte Sensorik-Experte Timo Jaeschke im Kopf, als ihm die Idee kam, ein neuartiges Orientierungssystem für Blinde zu entwickeln. Schon lange arbeiteten mehrere Teams am Lehrstuhl für Integrierte Systeme der Ruhr-Universität Bochum an Sensoren unter anderem für autonomes Fahren. Solche bereits erprobten Techniken könnten doch auch blinden Menschen helfen, ihre Umgebung besser zu erfassen, überlegte Jaeschke. Sie könnten damit früher erkennen, wo in größerer Entfernung ein Hindernis naht oder sich der Durchgang zwischen zwei Häusern befindet.

Das war vor vier Jahren. Jaeschke arbeitet inzwischen nicht mehr an der Universität, aber aus seiner Idee ist nun ein funktionierendes Hilfssystem für blinde und sehbehinderte Menschen entstanden: ein virtueller Blindenstock. Um Räume mit dessen Hilfe zu hören – statt zu sehen – werden Messgeräte am Kopf oder am Körper des Blinden angebracht. Die Umgebung wird per Radar erfasst, die Daten werden in Echtzeit in Audiosignale übersetzt. So entsteht eine sogenannte 3-D-Audioumgebung. Diese wird dem Nutzer mithilfe eines Hörgeräts übermittelt.

Eine Wand oder eine Treppe zum Klingen zu bringen funktioniere ähnlich wie bei einem Einparksensor, erklärt der Projektsprecher Nils Pohl. Er ist Professor für Integrierte Systeme in Bochum. „Es ist eine andere Art der Wahrnehmung, mit dem virtuellen Blindenstab kann man sozusagen die Entfernung hören.“ Die Tonhöhe und Wiederholfrequenz sind dabei abhängig vom Abstand zu einem Hindernis, der gemessen wird. Wird der Ton tiefer, entfernt sich der Gegenstand. Wird der Ton höher, kommt er näher.

Es geht geradeaus. Tiefes woooohwoohwooohwooh. Nach rechts. Der Ton wird immer höher. Wiiiiiiiihwiiiiihwihhhhhh. Eine Treppe hoch, die Geräusche ähneln einer Tonleiter. Dann weiter geradeaus. Woooohwoohwooohwooh. Jetzt schon rechts abbiegen? Wiiiiiiiihwiiiiih – und der Blinde weiß: okay, nein. Eine Wand. Weiter geradeaus.

Ein sehr kleines, aber schnelles Computersystem ist notwendig, um die 3-D-Audioumgebung nutzbar zu machen. Bewegungen des Nutzers und Drehungen des Kopfes werden einberechnet, um ein frei rotierendes 3-D-Umfeld zu erzeugen und über das Hörgerät auszugeben. Der virtuelle Blindenstab, der an eine große Taschenlampe erinnert, soll es dem Menschen möglich machen, Hindernisse in einem Radius von bis zu 20 Metern zu erkennen, Entfernungen einzuschätzen und sich verhältnismäßig natürlich in der Umgebung zu bewegen.

Sicherer über die Kreuzung

Entwickelt und gebaut hat den blau glänzenden Prototyp ein Konsortium aus Technikern und Akustikern der Ruhr-Universität Bochum. Als Industriepartner kamen die Unternehmen Sensor Basierte Neuronal Adaptive Prothetik und Kampmann Hörsysteme dazu. Gefördert wurde das Projekt, „Ravis-3D“ genannt, mit 1,8 Millionen Euro durch die Europäische Union und das Land Nordrhein-Westfalen.

Drei Jahre lang waren sieben feste Mitarbeiter und mindestens ebenso viele studentische Mitarbeiter mit der Entwicklung beschäftigt. Sie verkleinerten die Radartechnik, feilten an der Audioumgebung, simulierten die perfekte Tonausgabe. Derzeit arbeiten sie im laufenden Forschungsbetrieb weiter an dem Sensorsystem.


Jetzt schon rechts abbiegen? Wiiiiiiihwiiiih – und der Blinde weiß: okay, nein.


Der virtuelle Blindenstab

Um den Blindenstab zu testen, braucht man das Computerprogramm und einen Gegenstand als Reflektor – Nils Pohl (Mitte) mit den wissenschaftlichen Mitarbeitern Alexander Orth (links) und Patrick Kwiatkowski (rechts)

„Zu Beginn hatten wir eine ganz andere Idee“, sagt Pohl. „Wir wollten, wie bei einem Auto, den kompletten Raum erfassen, also 360 Grad, rundum.“ Die 3-D-Töne sollten dann ausgegeben werden, sodass der Blinde den gesamten Raum hört – oder wenigstens die wichtigsten Töne. Diese Lösung habe sich allerdings als sehr komplex und eigentlich auch unnötig herausgestellt. So kam man auf das jetzige Produkt: Der Blinde kann den Stab in die Laufrichtung halten und bekommt nur die Töne übermittelt, die dort wichtig sind.

Das Forscherteam entwickelte für das Projekt unterschiedliche Sensoren und Systeme und testete sie gemeinsam mit blinden Menschen. Leute in der Nähe, die sich unterhalten, sollte das System zum Beispiel nicht als Hindernis begreifen, da der Blinde sie ja ohnehin wahrnimmt.

Die Tester gaben positive Rückmeldungen: „Der Stab war mir zum Beispiel auf einer Kreuzung eine große Hilfe“, sagt Hansjörg Lienert, der sehr schlecht sehen kann. Er habe sich schnell an den virtuellen Blindenstock gewöhnt und ihn als sehr hilfreich empfunden. „Mit dem Gerät konnte ich mich ganz in Ruhe orientieren und herausfinden, wohin ich gehen muss.“

Aktuell arbeiten die Forscher weiter daran, das Produkt benutzerfreundlicher zu machen. Der Stab selbst wiegt nur 400 Gramm. Derzeit läuft die Software aber noch auf einem Laptop, den der Nutzer in einer Umhängetasche tragen muss. Bald soll das Smartphone den Rechner ersetzen.

Gespräche zwischen dem Konsortium Ravis-3D und Industriepartnern laufen. Pohl ist zuversichtlich, dass sein Team bald die Serienproduktion vorbereiten kann. ---