Im virtuellen Trainingsraum: Doktorand Felix Hülsmann demonstriert eine Trainingseinheit. Er ist mit reflektierenden Markern ausgestattet, die von Infrarotkameras verfolgt werden. Im Hintergrund steht der Coach-Avatar. - © Wolfgang Rudolf
Im virtuellen Trainingsraum: Doktorand Felix Hülsmann demonstriert eine Trainingseinheit. Er ist mit reflektierenden Markern ausgestattet, die von Infrarotkameras verfolgt werden. Im Hintergrund steht der Coach-Avatar. | © Wolfgang Rudolf

Bielefeld Wissenschaftler entwickeln Training für Reha-Patienten und Sportler

Universität: Jede Bewegung wird genau analysiert, die Nutzer erleben alles dreidimensional

Ansgar Mönter

Bielefeld. Ob Yoga-Übungen, Golfen, Kniebeugen oder eine Schleife binden: mit diesem System sollen demnächst alle Bewegungen viel besser eingeübt und verbessert werden können. Sechs Forschungsgruppen des Exzellenzclusters Kognitive Interaktionstechnologie (Citec) der Universität Bielefeld arbeiten an dem virtuellen Trainingsraum. 1,6 Millionen Euro fließen in das Projekt mit dem Namen "Icspace". Das Ganze funktioniert so: In einem drei Mal drei Meter großen Raum wird an den Wänden ein virtueller Trainingsraum simuliert. Per Computer taucht darin auch der Trainer auf. Der Sportler oder Patient erlebt Raum und Trainer dreidimensional, weil er eine entsprechende Brille trägt. Der virtuelle Top-Coach gibt dem Trainierenden genaue Anleitungen; Infrarotkameras verfolgen jede Bewegung des Menschen. Die eigene Motorik wird an die Wand projiziert und kann so genau untersucht und beobachtet werden. "Auch alle Fehler in den Bewegungen werden in Echtzeit angezeigt", sagt Thomas Schack, Professor für Sportwissenschaft. "Mit dem virtuellen Spiegelbild können die Benutzer visuell überprüfen, wie sie ihre Bewegungen ausführen", ergänzt Informatik-Professor Mario Botsch. Icspace ist so etwas wie die edle und professionelle Version der Sportspiel-Konsolen, die es für den Hausgebrauch auf dem Markt gibt. "Unser System ist jedoch hochpräzise, schnell und differenziert", nennt Kognitionswissenschaftler Stefan Kopp die Unterschiede. Deswegen könnte es demnächst hilfreich sein für Sportler, die ihren Bewegungsablauf verbessern wollen. Oder für Menschen, die nach einem Unfall normale Bewegungen wieder erlernen müssen. "Mit virtueller Technik lassen sich Dinge darstellen, die normalerweise nicht zu sehen wären", erklärt Kopp. So lasse sich das Geschehen im virtuellen Spiegel - anders als im normalen Spiegel - verändern. "Wir können dem Benutzer optische Trainingshinweise geben, etwa, indem der Spiegel einzelne Körperteile farblich hervorhebt." Wenn ein Benutzer zum Beispiel während einer Kniebeuge seinen Oberschenkel absenkt, erscheinen die Oberschenkel ihres Avatars so lange in einer roten Färbung, bis sie sich in der korrekten Position befinden. Auch Fehler zeigt das System an: "Etwa wenn der Benutzer seinen Kopf bei der Kniebeuge zu weit in den Nacken beugt, stellt es das System im Spiegel übertrieben dar, um so deutlich darauf aufmerksam zu machen." Die Benutzer können sich die Übung auch vormachen lassen. Dann erscheint im Spiegel zusätzlich zum Avatar eine halbtransparente Figur, welche die Übung ausführt. "Man kann einfach den Haltungsänderungen dieser zweiten Figur folgen und erlernt so den richtigen Bewegungsablauf", sagt Kopp. Und dann gibt es noch den Trainer. Der trägt T-Shirt und Jeans und spricht die Trainierenden direkt an. Der virtuelle Coach verfügt über alles Wissen aus der Wissenschaft, das nötig ist für ein perfektes Training. "Er ist in der Lage, Bewegung zu beobachten, und kann darauf aufbauend persönliches Feedback geben." Der Trainer lässt sich die Übung durch den Nutzer vormachen und erklärt dann, welche Bewegungen er noch ändern muss, um die Übung korrekt auszuführen. Außerdem kann er im virtuellen Spiegel eine Zeitlupen-Wiederholung der Bewegung des Nutzers abspielen, um auf Fehler hinzuweisen und dann die Bewegung selbst korrekt vorzumachen. Die Trainingsumgebung sei weltweit einmalig, sagt der Sportwissenschaftler Schack. "Es ist das einzige mir bekannte System, das im Vergleich zu anderen virtuellen Systemen den kompletten Trainingsprozess simuliert, technisch umsetzt und sich dabei flexibel an das Verhalten des Nutzers anpasst."

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