Wearables: Durchblick Plus

Es weht und stürmt weit draußen im Meer. Die Handvoll Menschen in Warnwesten und mit Schutzhelmen wirkt auf der riesigen Bohrinsel verloren. Und genau so soll es sein: Denn die Anzahl an Mitarbeitenden auf der Bohrinsel ist deshalb gering, weil es sich bei Bohrinseln um explosionsgefährdete Areale, den sogenannten Ex-Bereich, handelt. Je weniger Personen, desto weniger Aufwand und auch weniger Menschen in Gefahr. Aber sie sind nicht auf sich allein gestellt: An ihren Helmen sind futuristisch anmutende Brillen befestigt. Damit erhalten sie Informationen zu den notwendigen Arbeitsschritten und stehen im Austausch mit den Kolleginnen und Kollegen am Festland, die in Echtzeit auf das Geschehen zugreifen können. Visor-Ex 01 heißt die Brille, die die Pepperl+Fuchs-Marke ECOM Instruments für den Einsatz in solchen explosionsgefährdeten Bereichen entwickelt hat. Ein Display kann über das führende Auge heruntergeklappt werden, der Arbeiter erhält darüber die Informationen, die er auch am Smartphone sehen würde. „Trotzdem bleiben die Beweglichkeit und die Flexibilität erhalten, der Bildschirm kann beim Gehen hochgeklappt werden“, erklärt Christian Uhl, Head of Communications bei Pepperl+Fuchs.

Das Scheitern einer Vision

Die Visor-Ex 01 ist eine der smarten Brillen, deren Einsätze aktuell in unterschiedlichen Branchen erforscht und erprobt werden. Wearables für die Augen versprechen Effizienzgewinne, schließlich wird das Sehfeld um Informationen erweitert, die die Arbeit erleichtern sollen. Noch mehr Hoffnungen lagen lange Zeit auf smarten Kontaktlinsen, für die es kein umständliches Gestell mehr braucht. Was vielversprechend klang, hat in den vergangenen Jahren jedoch Rückschläge erlitten. Als Google 2014 ankündigte, die Rechte für seine Smart Lens an den Pharmahersteller Novartis zu verkaufen, waren die Erwartungen groß: Die Linse hätte Altersweitsicht „heilen“ und Zuckerkranke durch chemische Sensorik bei der Erfassung ihres Blutzuckerspiegels unterstützen sollen. 2018 kam dann die Ernüchterung, das Experiment wurde abgebrochen und bisher nicht wieder aufgenommen. „Man hat mit smarten Kontaktlinsen die Erfahrung gemacht, dass Messwerte von chemischen Sensoren unzuverlässig sind“, erklärt Dr. Thomas Stieglitz, Professor für Biomedizinische Mikrotechnik an der Albert-Ludwigs-Universität in Freiburg und Leiter des VDE DGBMT Fachausschusses Neuroprothetik und Intelligente Implantate. Zwar lassen sich mit chemischen Sensoren Messwertänderungen etwa des Glucosespiegels gut erfassen. Allerdings ist es schwierig, einen Grundwert für die Bestimmung der Messwertänderung zu ermitteln. Das liegt daran, dass sich der Grundwert verschieben kann, das Phänomen heißt in der Fachsprache „Drift“. Optische Sensoren könnten laut Stieglitz stabiler sein. „Ich kann mir vorstellen, dass wir in Zukunft Lösungen verwenden, die auf eine Mischung aus physikalischer und optischer Sensorik bauen, vielleicht am Rande mit chemischer Sensorik“, meint Stieglitz weiter.

Dabei ist die technische Umsetzung nur eines der Probleme, vor denen die Medizintechnik im Bereich Wearables für die Augen steht. Denn die Lösungen müssen auch noch einer Vielzahl an Regularien gerecht werden. Das macht die Weiterentwicklung aufwendig und teuer. Stieglitz sieht eine Lösung in einem lohnenswerten Umweg: Statt von vorneherein Medizinprodukte zu entwickeln, sammeln Unternehmen Erfahrungen und Praxis, indem sie Wearables zunächst für den rentableren Verbrauchermarkt produzieren. Beispiel Smart Watches: Sie werden primär in der Freizeit getragen, messen mittlerweile aber nicht nur den Puls beim Sport, sondern führen auch EKG-Messungen durch und erlauben Aussagen über den Blutsauerstoffgehalt. Dieser Werdegang ermöglicht es perspektivisch, dass aus Freizeit-Wearables Medizinprodukte werden.

Smart Glasses erobern die Industrie

Doch das klappt nicht immer. Die medizinische Linse von Google und Novartis ist nicht das einzige gescheiterte Projekt. Im vergangenen Jahr hat das US-Unternehmen Mojo Vision einen ersten Tragetest mit einer Kontaktlinse durchgeführt, die Augmented Reality ohne gesonderte Brille direkt ans Auge bringen sollte. Ohne jedwede Verkabelung bei einer Pixeldichte von 14.000 ppi hatte die Linse große Hoffnungen geweckt. Mit der angepeilten Marktreife im Jahr 2025 wird es allerdings nichts, Mojo Vision hat die Arbeit an der Linse auf Eis gelegt. Das Unternehmen begründet das mit dem bislang nicht untersuchten Marktpotenzial und dem Fehlen von Investoren. Besser sieht es bei Datenbrillen, den Smart Glasses, aus. Dort haben sich in den vergangenen Jahren unterschiedliche Lösungen etabliert, die die Arbeit in vielen Branchen verbessern sollen. Unterschieden wird zwischen Brillen mit Display, die das Sichtfeld wenig einschränken, und Augmented-Reality-Brillen wie der HoloLens von Microsoft. Letztere sind deutlich größer und bringen den Nutzer schon jetzt in so etwas wie eine erweiterte Umgebung. Gerade in der Industrie erobern Smart Glasses immer mehr Bereiche, wie Marvin Schobert, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) weiß. Der wichtigste: „Sowohl in der Produktion als auch in der Medizin zielt die Mehrheit der Anwendungsfälle auf die Entwicklung von Mitarbeiterinformationssystemen ab“, erklärt Schobert. Menschen, die in einer Fabrik nicht mehr Smartphone, Tablet oder Laptop in der Hand halten, haben dauerhaft beide Hände frei. Das ist nützlich bei der Indoor-Navigation, beim Einblenden von Montage- und Prüfanweisungen oder der Anzeige von Statusinformationen über Anlagen und Produkte. Außerdem können Beschäftigte am Arbeitsplatz aus der Ferne geschult werden, indem digital eine Person zugeschaltet wird, die über die in der Brille verbauten Kameras das Gleiche sieht wie der Werker.

Für die Zukunft sieht Schobert hohes Potenzial, doch vieles müsse noch verbessert werden. Er fordert einen höheren Grad an Individualisierbarkeit. Zudem müssten die vorhandenen Systeme mehr Wert generieren. Dr. Philipp Beckerle, Professor für Autonome Systeme und Mechatronik ebenfalls an der FAU, stimmt ihm zu: „Wahrscheinlich haben viele von uns bereits von prominenten Ankündigungen gelesen, die letztlich nicht den versprochenen Wandel herbeigeführt haben“, sagt er. Auch bei der wissenschaftlichen Beschäftigung mit dem Thema sieht Beckerle noch Aufholbedarf. „Forschungsinteresse besteht an vielen Stellen, wie bei Displays und der Projektion, aber auch bei der Sensorik und Bewegungserkennung“, weiß er. Der Wissenschaftler sieht Smart Glasses als Teil eines Schnittstellensystems, bei dem die Kombination von verschiedenen Ein- und Ausgabegeräten von besonderer Bedeutung ist.

Arbeitsschutz und Ergonomie im Vordergrund

Wearables an den Augen sollen dafür sorgen, dass die Arbeit einfacher wird. Nimmt die Brille zu viel Raum im Arbeitsalltag ein, kann das aber problematisch sein. „Der Herr über die Tätigkeit soll der Arbeitnehmer selbst sein“, erklärt Patrick Bauer von der österreichischen Produktionsgewerkschaft PRO-GE. Er hat zusammen mit Partnern 2021 eine Studie durchgeführt, in der Augmented-Reality-Systeme am Arbeitsplatz analysiert wurden. Das Ergebnis: Für den Arbeitnehmer bestehen Gefahren, wenn die Brille zur automatischen Arbeitsanleitung verwendet und somit zum digitalen Vorgesetzten wird. Grundsätzlich verteufeln möchte Bauer die Brillen allerdings nicht. Schulungen können durch den Einsatz solcher Geräte eine ganz neue Stufe an Immersion bieten, die virtuelle Welt könnte besonders real erscheinen: In der Realität würde bei einer Brandschutzschulung etwa niemals ein Firmengebäude angezündet werden. „Mit den Brillen geht das“, so Bauer.

Es sind Anwendungen wie diese, die die Arbeitsqualität steigern können. Allerdings sind dazu auch entsprechende Regularien nötig, wie Dr. Alexander Mertens, Professor für Ergonomie und Mensch-Maschine-Systeme an der RWTH Aachen erklärt: „Die Menschen dürfen durch die Smart Glasses nicht überlastet werden“, sagt er. Im Sinne der physischen Ergonomie hätten die Geräte in den vergangenen zehn Jahren einen großen Sprung nach vorne gemacht. Gerade kleine Brillen sind leicht zu tragen und lassen auch viel Freiraum. „Das größere Problem ist die psychische Ergonomie“, sagt Mertens. Die Menge der zu verarbeitenden Daten wachse ohnehin schon exponentiell. Er fordert deshalb Lösungen, um den Nutzen smarter Brillen und Linsen weiter zu steigern – ohne dass sie zur Belastung für die Nutzenden werden.

Julian Hörndlein ist freiberuflicher Technik-Journalist in Nürnberg.