Tennis-Training im Wohnzimmer

TU Wien und VR Motion Learning entwickeln gemeinsam einen virtuellen Tennistrainer. Dieser soll zukünftig nicht nur Bewegungsabläufe analysieren, sondern den Spielenden auch Feedback geben können.

Bislang fanden Trainingseinheiten im Tennis vorwiegend auf dem Tennisplatz statt. Mit der Entwicklung eines virtuellen Tennistrainers soll es künftig möglich sein, Zuhause zu trainieren. Bereits seit März 2020 arbeiten die Partner, TU Wien und VR Motion Learning, an der Entwicklung ihres virtuellen Tennistrainers. Während bislang vor allem die Erkennung und Bewertung von Bewegungsabläufen analysiert und automatisiert wurde, konzentriert sich das Team nun auf die didaktische Komponente, um den Nutzer_innen hilfreiche Rückmeldung zu geben. Gefördert wird dieses Vorhaben durch die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft FFG, welche die Projektverlängerung Ende Jänner bekannt gab.

Training der KI

Mit dem entwickelten „Tennis-Simulator“ (Tennis Esports) können Nutzer_innen virtuelles Tennis erleben und physikalisch richtige Schläge durchführen. Der darauf aufbauende Tennistrainer richtet sich an Personen, die neu in den Sport einsteigen oder ihre Technik verbessern möchten. Denn richtig ausgeführt bringt Tennis nicht nur mehr Spaß, es lassen sich auch Verletzungen verhindern. Damit die angehenden Tennisspieler_innen von einem virtuellen Trainer lernen können, muss dieser zunächst mit entsprechenden Fähigkeiten ausgestattet werden. Um zu analysieren, wie verschiedene Schläge wie Vorhand-Topspin, Rückhand-Slice oder Aufschlag korrekt ausgeführt werden, lud das Team zunächst erfahrene Tennisspieler_innen ein, um ihre Bewegungsabläufe – ebenso wie die Führung des Schlägers – mit Kameras aufzuzeichnen. Die so entstandene Datenbank an verschiedensten Schlägen konnte anschließend genauestens mit einer eigens entwickelten Künstlichen Intelligenz analysiert und verglichen werden.

„Am Ende der ersten Projektphase konnte der virtuelle Tennistrainer, basierend auf den als korrekt aufgezeichneten Schlägen, neue Bewegungsabläufe der Spieler_innen vollautomatisiert erfassen und bewerten“, sagt Hannes Kaufmann, Leiter der Gruppe Virtual und Augmented Reality und Professor für Virtual- und Augmented Reality an der TU Wien. „Die Herausforderung, vor der wir jetzt stehen, ist die Implementierung einer Feedbackfunktion. Schließlich soll der Simulator auch zu einer verbesserten Spielleistung beitragen“. Die Feedbackfunktion gilt es nicht nur technisch umzusetzen, es sind auch Überlegungen notwendig, wie Lern- und Trainingseffekte am größten ausfallen. „Ein Vorteil, den uns die virtuelle Umgebung dabei bietet, ist, dass dieselbe Situation mehrfach durchlebt werden kann. Das Feedback zu einem Schlag kann folglich direkt umgesetzt werden“, erklärt Peter Kán vom Forschungsbereich Computer Graphics der TU Wien. Wird virtuell trainiert, stehen die Spielenden auf einem (virtuellen) Tennisplatz, auf dem sie sich frei bewegen können.

Auf dem Tennisplatz oder Zuhause?

Das Programm kann als Erweiterung zum klassischen Training auf dem Tennisplatz gesehen werden. Die Idee ist, menschlichen Trainer_innen ein Werkzeug an die Hand zu geben, um den Spielenden das Trainieren abseits vom Platz, alleine oder auch zu zweit, an verschiedenen Orten zu ermöglichen. „Damit zukünftig aber auch Zuhause trainiert werden kann, entwickeln wir in der kommenden Projektphase eine Version, die die Schlaganalyse ausschließlich anhand von vorhandenen VR Sensordaten vornimmt. Ein zusätzliches Kamerasysteme zur Bewegungserkennung ist dann nicht notwendig“, berichtet Peter Kán. Die Spielenden würden dann nur noch ein VR-Headset sowie einen Tennisschläger benötigen – die zuvor benötigte Tiefenkamera würde überflüssig. Trainiert werden kann bereits auf einer Fläche von 2×2 Metern, die sich auf bis zu 10×10 Meter erweitern lässt.

Mit Entwicklung einer Version für Zuhause reagiert das Team auf Hemmnisse wie das Fehlen eines_einer Trainingspartner_in oder mangelnder zeitlicher Flexibilität. Wichtig ist dem Entwicklungsteam dabei, eine Anwendung für Personen zu schaffen, die sich für den Sport Tennis interessieren, nicht primär für E-Sports. Der virtuelle Tennistrainer soll bereits Ende des Jahres für die Oculus Quest verfügbar sein.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Hannes Kaufmann
Forschungsbereich Computer Graphics
Technische Universität Wien
+43 1 58801 18860
hannes.kaufmann@tuwien.ac.at

Dr. Peter Kán
Forschungsbereich Computer Graphics
Technische Universität Wien
+43 1 58801 188645
peter.kan@tuwien.ac.at

https://www.tuwien.at