Die Steuerung des kleinen Bildschirms einer Smartwatch bleibt eine der unangenehmsten Aufgaben in der Welt der Wearables: Scrollen, Zoomen und Multi-Finger-Gesten, die man von Smartphones kennt, sind auf einem Zwei-Zoll-Panel nur schwer auszuführen. Forscher der North Carolina State University (USA) haben einen grundlegend anderen Ansatz vorgeschlagen: die Touch-Oberfläche vom Bildschirm auf die Haut des Benutzers zu verlagern. Ihr entwickeltes EpiPad-System verwendet ein winziges Millimeterwellen-Radar, das am Handgelenk befestigt wird, um den Unterarm in ein empfindliches Touchpad zu verwandeln, das Berührungen, Bewegungen mehrerer Finger und Druckstärke erkennen kann.

Wie das Handgelenk-Radar funktioniert

Das Herzstück des EpiPad ist ein kompaktes Millimeterwellen-Radar von etwa 5 × 4 mm, das am Handgelenk des Benutzers angebracht ist. Fingerberührungen auf der Unterarmhaut verursachen mikroskopische Verformungen der Epidermis, die das Radar durch Phasenänderungen des reflektierten Funksignals erfasst. Именно Diese Phasenverschiebungsanalyse ermöglicht es dem System, nicht nur die Berührung und ihre Koordinaten zu bestimmen, sondern auch den Druck einzuschätzen. Die Erkennung spezifischer Gesten — Zusammenziehen, Scrollen mit zwei Fingern, einfaches Antippen — erfolgt mithilfe von Algorithmen des maschinellen Lernens, die mit Daten über charakteristische Hautverformungsmuster trainiert wurden.

Testergebnisse mit 20 Probanden

In Experimenten mit 20 Personen lag die Genauigkeit der Gestenerkennung bei 92,8 %, und die Bestimmung der Druckstärke erreichte eine Genauigkeit von 90,2 %. Die Genauigkeit bei der Bestimmung der Fingerposition auf der Unterarmoberfläche betrug 10,2 mm. Vor Beginn der Arbeit war bei jedem Teilnehmer eine individuelle Kalibrierung des Systems erforderlich, die etwa vier Minuten dauerte. In einem separaten Vergleichsexperiment führten Probanden Aufgaben zur Smartwatch-Steuerung auf drei Arten aus: direkt über den Bildschirm, mit einem Cursor, der durch Neigen des Handgelenks gesteuert wurde, und über das EpiPad. Laut den Studienautoren sorgte die Variante mit EpiPad für die wenigsten Fehler und die höchste Effizienz bei der Aufgabenbewältigung.

Vom Prototyp zum Serienprodukt

Der präsentierte Prototyp hat die Form eines Armbands mit einer hervorstehenden Elektronikplatine und Verbindungskabeln, aber nach Einschätzung des Studienleiters Chenhan Xu könnte das 5 × 4 mm große Sensor-Array durchaus direkt in das Gehäuse herkömmlicher Smartwatches integriert werden. Die Kosten der funktionalen Komponenten des Systems bei Massenproduktion könnten nach Berechnungen der Forscher weniger als 10 Dollar betragen. Dies macht die Technologie potenziell für den breiten Wearable-Markt zugänglich.

Perspektiven ueber Smartwatches hinaus

Die Forscher weisen darauf hin, dass EpiPad nicht auf Smartwatch-Steuerungsszenarien beschränkt ist. Die Technologie ist auf alle Geräte ohne vollwertigen Bildschirm anwendbar — in erster Linie auf KI-Brillen, bei denen die Haut des Unterarms oder Handgelenks als zusätzliche Oberfläche zur Schnittstellensteuerung dienen könnte. Somit ebnet EpiPad den Weg zu einer neuen Klasse von tragbaren Schnittstellen, bei denen der Körper des Benutzers zum Teil der Benutzereingabe wird und nicht nur als Träger des Gadgets dient.