Bei einem Musikexperiment trugen Geiger leichte robotische Exoskelette an den Bogenarmen; sie veränderten ihre natürlichen Bewegungen ganz fein.
Forschende in Italien haben gezeigt, dass Robotik das musikalische Timing und die Koordination zwischen Interpretinnen und Interpreten schärfen kann.
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In der Studie, die in der Fachzeitschrift Science Robotics (Quelle auf Englisch)erscheint, trugen professionelle Geigerinnen und Geiger Exoskelette an den Armen, mit denen sie den Bogen führen.
Die Roboter gaben ihnen feine haptische Rückmeldungen und halfen so, ihre Bewegungen aufeinander abzustimmen.
Francesco Di Tommaso, einer der Robotikforscher an der Università Campus Bio-Medico, erklärte den Ansatz: „Um unsere wissenschaftliche Frage zu beantworten, haben wir ein Experiment entworfen, in dem wir verschiedene Bedingungen für sensorische Rückmeldungen getestet haben. Am wichtigsten waren eine Bedingung, in der sich die Musikerinnen und Musiker hören und sehen konnten – so wie üblich – und eine Bedingung, in der wir den Blickkontakt unterbanden und stattdessen Haptik einführten, also Rückmeldungen über die Geräte.“
Er ergänzte: „Auf diese Weise konnten wir zeigen, dass der Ersatz von Sehen durch Haptik die Koordination verbessert – sowohl in der Bewegung als auch in der musikalischen Abstimmung. Die Teilnehmenden spielten also präziser, was ihre Bewegungen und was das musikalische Ergebnis angeht.“
So läuft die Studie ab
Die Geigerinnen und Geiger traten unter vier Versuchsbedingungen an: Sie konnten sich nur hören, aber nicht sehen; sie konnten sich hören und sehen; der Blickkontakt war blockiert, doch das Exoskelett war aktiv; und schließlich standen alle Sinne zur Verfügung, kombiniert mit dem Exoskelett.
Infrarotkameras und Sensoren zeichneten die Winkel ihrer Arme, die Schulterpositionen und die Kraft auf, mit der sie den Bogen führten.
„Die Exoskelette sind speziell für die oberen Gliedmaßen konstruiert. Sie unterstützen die Bewegungen von Schulter und Ellbogen, insbesondere die Beugung und Streckung des Ellbogens sowie die innere und äußere Rotation der Schulter“, sagte Di Tommaso.
„Sie wurden entwickelt, um zwei Personen, die dieselbe Bewegung ausführen, körperlich zu koppeln. Das bedeutet, dass eine Art virtuelle Kommunikation zwischen ihnen entsteht. Die Bewegungen, die ein Exoskelett erfasst, werden an das andere übertragen.“
Wenn die Bewegungen der Musizierenden voneinander abwichen, übten die Exoskelette Kräfte in beide Richtungen aus, um sie wieder zu synchronisieren. Einige Teilnehmende berichteten zwar von Unbehagen, insgesamt verbesserte das System jedoch ihre Koordination.
„Am Ende der Experimente fragten wir die Teilnehmenden, was sie von den Kräften hielten, die sie gespürt hatten. Sie kannten die Quelle dieser Kräfte nicht, die meisten bemerkten nicht, dass sie in Wirklichkeit von ihrer Partnerin oder ihrem Partner stammten. Einige gaben sogar an, dass sie das Gefühl als unangenehm empfanden. Das Interessante ist aber, dass genau diese Kräfte ihnen halfen, sich besser zu koordinieren“, so Di Tommaso.
Einsatzmöglichkeiten über die Musik hinaus
Die Studie zielte nicht auf eine klinische Anwendung. Professor Domenico Formica, Bioingenieur und Mitglied des Forschungsteams, sieht jedoch deutlich weitergehende Einsatzmöglichkeiten der Technik.
„Theoretisch lässt sich das Konzept auf mehrere Bereiche übertragen, etwa auf die motorische Rehabilitation. In der roboterbasierten Rehabilitation arbeiten Patientinnen und Patienten normalerweise mit einem Roboter, um ihre Beweglichkeit wiederzuerlangen. Mit derselben Technologie könnte zum Beispiel eine Therapeutin oder ein Therapeut direkt mit der Patientin oder dem Patienten interagieren. Durch diesen bilateralen Kraftaustausch ließe sich die Erholung im Verlauf der Therapie verbessern. Man kann sich auch zwei Patientinnen oder Patienten vorstellen, die gemeinsam üben und sich gegenseitig in ihrem Genesungsprozess fordern“, erklärte Formica.