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Bachelorarbeit Elektrotechnik: Near Field Communication with a Soft Robotic Training Partner

Besser trainieren dank individueller Einstellungen

SRTP sind computergesteuerte Trainingsgeräte, die unter anderem im Spitzensport, in der Bewegungsanalyse und in der medizinischen Rehabilitation eingesetzt werden. In jedem dieser Bereiche muss das Gerät ganz spezifischen, individuellen Anforderungen gerecht werden. Dank der Bachelorarbeit von Philip Dietrich und Nadine Gertiser können sich Nutzer nun drahtlos am Gerät einloggen und erhalten automatisch die richtigen Trainingskonfigurationen.

Das Zürcher Startup Dynamic Devices stellt sogenannte Soft Robotic Training Partners (SRTP) her – computergesteuerte Trainingsgeräte für die Beine. Sie werden nicht nur beim Training von Spitzensportlern eingesetzt, sondern auch im Rahmen der Rehabilitation von Personen mit neuro-muskulären und orthopädischen Beschwerden. Damit jeder Nutzer optimal mit dem Gerät trainieren kann, werden Daten wie Körpergrösse, Gewicht, aber auch Beeinträchtigungen oder spezifische Trainingsziele in einem Computersystem erfasst. Vor jedem Training ruft ein Therapeut die Daten ab, worauf der SRTP die richtigen, nutzerspezifischen Konfigurationen vornimmt. Diesen Prozess – das Login des Nutzers am Gerät – wollen Philip Dietrich und Nadine Gertiser mit ihrer Bachelorarbeit in Elektrotechnik vereinfachen und automatisieren.

Sicher, schnell und einfach

«Der Benutzer soll sich sicher, schnell und einfach am Gerät anmelden können, darum findet das Login in unmittelbarer Nähe des SRTP statt», erklärt Philip Dietrich. «Near Field Communication» (NFC) nennt sich die drahtlose Technologie, die hier zur Anwendung kommt. Sämtliche Daten, die für die korrekte Einstellung des SRTP nötig sind, sind nach wie vor im Computersystem des Geräts gespeichert, werden aber nur dann aktiviert, wenn sich der entsprechende Nutzer einloggt. Das kann mit einer Smartcard oder einem Smartphone erfolgen. Die Kommunikation zwischen Identifikationsmittel und Computersystem erfolgt mittels eines handelsüblichen NFC-Readers. Nadine Gertiser erklärt: «Der Reader spricht die Smartcard oder das Smartphone an, eine Verbindung wird hergestellt. Der Reader liest die Identifikationsnummer und leitet sie ans Computersystem weiter, das danach das Trainingsgerät gemäss den vorhandenen Daten einstellt.»

«Mit der App kann der User sich nicht nur einloggen, sondern seine Trainingsdaten vom PC herunterladen und sogar in geeigneter Weise visualisieren lassen.»

Nadine Gertiser

Trainingsdaten herunterladen und visualisieren

Smartcard und Smartphone verhalten sich beim Loginprozess aber nicht ganz gleich: Während einer Karte eine eindeutige Identifikationsnummer zugewiesen werden kann, ist das bei Smartphones aus Sicherheitsgründen nicht möglich. «Das heisst, dass wir eine App programmieren mussten, die dafür sorgt, dass sich das Smartphone ebenfalls wie eine Karte verhält und auf eine eindeutig identifizierbare, geräteinterne Nummer zurückgreift, welche der Reader aufnehmen und weitergeben kann», erklärt Philip Dietrich. Obwohl die Identifikation mit einer Karte einfacher ist,hat die App weitere Vorteile, wie Nadine Gertiser sagt: «Mit der App kann der User sich nicht nur auf dem SRTP einloggen, sondern seine Trainingsdaten herunterladen und sogar auf dem Smartphone visualisieren lassen.»

Sekundenschnelle Trainingsüberwachung

Die Kommunikation von App und Computersystem haben Nadine Gertiser und Philip Dietrich also so angelegt, dass sie in beide Richtungen erfolgen kann: von der App zum SR TP für die Identifikationund vom SRTP zur App für den Download der Daten. Die dafür notwendigen Grundlagen für den SRTP haben sie ebenfalls selber in Java programmiert. Die Datenrate für die Übertragung eines Trainingsbeträgt im Schnitt 10 Kilobit pro Sekunde; das bedeutet, dass die gesamten Daten eines Trainingseintrags in Sekundenbruchteilen übertragen werden können. So erhalten Sportler und Patienten nicht nur ein perfekt auf ihre Bedürfnisse abgestimmtes Training, sondern können ihren Trainingsfortschritt auch innert kürzester Zeit selber überwachen – was in Zeiten von Smart Wristbands, iWatches und Activity Trackern immer mehr zum Bedürfnis wird.

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