Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht die Forschungsfrage: Wie muss ein Tangible User Interface konzipiert sein, damit es dementen Menschen eine Hilfe ist, eine alltägliche Aufgabe erfolgreich zu lösen? Aus dieser Frage ergibt sich das Hauptziel der Arbeit, ein Tangible User Interface zu entwickeln, das speziell auf die Bedürfnisse dementer Menschen eingeht. Es soll eine Unterstützung im Alltag sein und von dementen Menschen selbstständig bedient werden können, wenn es betriebsbereit eingerichtet wurde.
Besonders älteren Menschen fällt die Bedienung eines Smartphones mit seinen zahlreichen Funktionen sehr schwer und kann zu Frustration führen. Ein Touch-Display bietet kaum haptisches Feedback, Tasten sind sehr klein und der virtuelle Weg zum Telefonbuch stellt eine weitere Schwierigkeit bis zum erfolgreich durchgeführten Anruf dar. Die meisten dieser Probleme lassen sich mit einem klassischen Telefon beheben. Bisherige Lösungen für ältere Menschen setzen auf große Tasten, wenige Zusatzfunktionen und bieten akustisches Feedback beim Wählen einer Nummer. Dennoch kann die Bedienung schwerfallen, wenn gesundheitliche Beschwerden auftreten. Demente Menschen sind ab einem gewissen Stadium nur noch teilweise in der Lage, alltägliche Aufgaben selbstständig durchzuführen. So kann es schwerfallen, sich an eine Telefonnummer oder den Namen der Person zu erinnern, die angerufen werden soll. Auch das Finden der Telefonnummer wird durch schwindende Gedächtnisleistungen eingeschränkt. Eine weitere physische Herausforderung stellt das Treffen der Tasten beim Wählen der Telefonnummer dar. Dennoch bleiben Bedürfnisse nach Zuneigung, Gesellschaft und Selbstbestimmung erhalten.
PhotoPhone ist ein Tangible User Interface, das entwickelt wurde, um dementen Menschen eine Möglichkeit zu bieten, eine geliebte Person anzurufen, ohne ein Telefon bedienen zu müssen. Es besteht aus einem Bilderrahmen, in dem ein Foto des Gesprächspartners eingelegt werden kann. Berührt der demente Nutzer den Bilderrahmen und sagt "Hallo", ruft PhotoPhone selbstständig bei der Person auf dem Foto an. Die Bedienung ist intuitiv und die Einrichtung erfolgt per Spracheingabe. Es sind keine Vorkenntnisse notwendig.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Motivation
1.2 Zielsetzung
1.3 Aufbau der Arbeit
2 Grundlagen
2.1 Demenzerkrankung
2.2 Tangible User Interfaces
2.3 Sprachassistenzsysteme
3 Verwandte Literatur
3.1 Computernutzung durch demenzerkrankte Menschen
3.2 Sprachassistenz zur Unterstützung von Senioren
3.3 LumiTouch: Bilderrahmen zur emotionalen Kommunikation
4 Anforderungsanalyse
4.1 Festlegung eines Alltagsgegenstands und einer Alltagsaufgabe
4.2 Ein- und Ausgabemodalitäten
4.3 Eingrenzung der Zielgruppe
4.4 Usability des PhotoPhones
4.5 Accessibility des PhotoPhones
5 Konzeption
5.1 Ablauf eines Telefongesprächs mit dem PhotoPhone
5.2 Aufbau des PhotoPhones
5.3 Besonderheiten der Sprachsteuerung im PhotoPhone
6 Implementierung des Prototyps
6.1 Raspberry Pi als Minicomputer
6.2 Alexa zur Sprachsteuerung
6.3 Berührung des Bilderrahmens
6.4 LEDs für Statusanzeige
6.5 Twilio: Schnittstelle für Telefongespräche
7 Diskussion
7.1 Stärken und Schwächen der Konzeption
7.2 Vergleich: Konzeption und Umsetzung des Prototyps
8 Ausblick
9 Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit zielt darauf ab, ein "Tangible User Interface" (TUI) zu entwickeln, das demenzerkrankte Menschen bei der Bewältigung der alltäglichen Aufgabe des Telefonierens unterstützt. Die zentrale Forschungsfrage lautet: Wie muss ein Tangible User Interface konzipiert sein, damit es dementen Menschen eine Hilfe ist, eine alltagsrelevante Aufgabe erfolgreich zu lösen, ohne dabei technische Hürden oder psychologische Barrieren zu erzeugen?
- Analyse der Symptomatik und Herausforderungen bei Demenzerkrankungen
- Konzeption eines intuitiven TUI basierend auf vertrauten Alltagsgegenständen
- Integration von Sprachassistenzsystemen zur natürlichen Interaktion
- Implementierung eines funktionsfähigen Prototyps mittels Raspberry Pi
Auszug aus dem Buch
3.1 Computernutzung durch demenzerkrankte Menschen
Tak et al. [Tak+15] untersuchten in einer Studie, wie demenzerkrankte Menschen der Nutzung von Computern gegenüberstehen. Die Autoren fanden heraus, dass sich Menschen mit Alzheimer sehr gerne mit Computern beschäftigen. Dabei machten sie allerdings die Einschränkung, dass die Nutzung von Computern nur positiv bewertet wird, wenn die kognitiven Herausforderungen nicht zu hoch sind. Eine besonders beliebte Aktivität war das Anschauen von Bildern in Diashows. Aus dieser Tatsache lässt sich ableiten, dass sich Senioren gerne mit Fotos auseinandersetzen und ein Bilderrahmen ein geeigneter Alltagsgegenstand für ein TUI sein kann, wenn die Benutzung nicht zu hohe kognitive Anforderungen stellt.
Clausen und Shamsrizi [CS17] entwickelten eine Software speziell für ältere und auch demenzerkrankte Menschen, die das Fortschreiten der Krankheit verlangsamen soll. Dafür arbeiteten sie mit Experten der Charité und der Diakonie zusammen und untersuchten, wie sich das Spielen auf einer Konsole auf die Gesundheit der Probanden auswirkte. Abbildung 3.1 zeigt, dass die Spiele sowohl im Sitzen als auch im Stehen genutzt werden können. Die speziell entwickelten Spiele beanspruchen das Gehirn, indem beispielsweise als Postbote Briefe verteilt werden oder indem kognitiven Fähigkeiten genutzt werden, um beim Bowling möglichst viele Kegel umzuwerfen. Die MemoreBox wurde von den Senioren im Pflegeheim sehr gut angenommen, sodass weitere Spiele entwickelt werden sollen.
Demente Menschen sind demnach interessiert an elektronischen Spielen und der Nutzung von neuartiger Technik. Allerdings dienen die Spiele der MemoreBox der Unterhaltung und auch wenn die Spiele in der Lage sind, den Krankheitsverlauf zu verzögern, helfen sie nicht bei der Bewältigung alltäglicher Aufgaben.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Problematik der Alltagsbewältigung für dementiell erkrankte Menschen ein und definiert das Ziel, ein unterstützendes TUI zu entwickeln.
2 Grundlagen: Das Kapitel vermittelt Basiswissen über Demenzerkrankungen, erklärt das Konzept von Tangible User Interfaces und erläutert die Funktionsweise moderner Sprachassistenzsysteme.
3 Verwandte Literatur: Hier werden aktuelle Forschungsansätze zur Computernutzung durch Senioren sowie bestehende Projekte zur Unterstützung durch Technik kritisch betrachtet.
4 Anforderungsanalyse: Dieses Kapitel definiert die spezifischen Bedürfnisse der Zielgruppe und leitet daraus Anforderungen an das zu entwickelnde System ab, insbesondere hinsichtlich Usability und Accessibility.
5 Konzeption: Hier wird der Entwurf des "PhotoPhones" detailliert ausgearbeitet, inklusive des Anwendungsablaufs, der Hardware-Komponenten und der Besonderheiten der Sprachsteuerung.
6 Implementierung des Prototyps: Dieser Abschnitt beschreibt die technische Umsetzung, den Aufbau der Hardware-Komponenten sowie die Integration der Software-Schnittstellen wie Alexa und Twilio.
7 Diskussion: Es erfolgt eine Reflexion über die Stärken und Schwächen des Konzepts sowie ein Abgleich zwischen den theoretischen Anforderungen und der realen Umsetzung am Prototyp.
8 Ausblick: Der Abschnitt skizziert mögliche zukünftige Forschungsrichtungen, wie etwa die Durchführung von Nutzertests oder die Erweiterung der Funktionalitäten für weitere Zielgruppen.
9 Zusammenfassung: Die Arbeit schließt mit einer Bilanzierung der Ergebnisse und beantwortet die eingangs gestellte Forschungsfrage im Kontext der Machbarkeit von TUI-Lösungen für Demenzpatienten.
Schlüsselwörter
Demenz, Tangible User Interface, TUI, Sprachassistenz, Alexa, Alltagsunterstützung, Prototyp, Raspberry Pi, Benutzerfreundlichkeit, Senioren, Mensch-Computer-Interaktion, PhotoPhone, Technologie im Alter, Ambient Assisted Living, Usability
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Konzeption und technischen Realisierung eines unterstützenden Systems für demenzerkrankte Menschen, um ihnen die eigenständige Durchführung alltäglicher Telefonate zu ermöglichen.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die zentralen Themen umfassen die Symptomatik bei Demenz, das Konzept von "Tangible User Interfaces" (haptisch bedienbare Oberflächen), die Nutzung von Sprachassistenten sowie die technische Prototypenentwicklung mittels Raspberry Pi.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das Hauptziel ist es, ein TUI-basiertes Gerät (das "PhotoPhone") zu entwickeln, das durch eine einfache, haptische und sprachgestützte Bedienung die Selbstständigkeit von Demenzpatienten im Alltag fördert.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es wird ein nutzerzentrierter Forschungsansatz gewählt, der eine fundierte Anforderungsanalyse auf Basis bestehender Literatur mit einer anschließenden iterativen Konzeptions- und Implementierungsphase verbindet.
Welche Aspekte werden im Hauptteil vertieft?
Der Hauptteil behandelt die theoretische Fundierung, die spezifische Anforderungsanalyse für Menschen mit kognitiven Einschränkungen, das Hard- und Softwarekonzept sowie die konkrete Implementierung des Prototyps und dessen kritische Diskussion.
Durch welche Schlüsselwörter lässt sich die Arbeit charakterisieren?
Die Arbeit ist durch Begriffe wie Demenz, Tangible User Interfaces, Sprachassistenz, Usability und technische Prototypenentwicklung charakterisiert.
Warum wurde ein Bilderrahmen als physische Basis für das "PhotoPhone" gewählt?
Ein Bilderrahmen dient als vertrauter Alltagsgegenstand, der für Demenzkranke eine emotionale Verknüpfung zu Personen auf Fotos herstellt und somit die intuitive Bedienung ohne komplexe technische Abstraktion ermöglicht.
Welche Hürden ergaben sich bei der Verwendung von Amazon Alexa?
Die größte Hürde war die unflexible Natur der bestehenden Sprachassistenten, die eine vollständige Integration in eine maßgeschneiderte Hardware-Lösung auf dem Raspberry Pi erschwerte und teilweise Workarounds erforderte.
Was sind die wichtigsten Erkenntnisse aus dem Vergleich von Konzept und Umsetzung?
Die Analyse zeigt, dass zwar grundlegende Funktionen realisiert werden konnten, jedoch technische Limitationen (z. B. der defekte LED-Status-Indikator) sowie die Komplexität der API-Integration zeigten, dass für eine produktive Anwendung weitere nutzerorientierte Studien notwendig sind.
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- Nicole Schneider (Autor), 2020, Entwicklung eines Bilderrahmens zum Telefonieren für demente Menschen, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/541086
