Von Kniebeugen bis Liegestütz: KI analysiert dein Training und liefert ein 3D-Skelett von dir in Echtzeit

Das System namens Biocoach erkennt per Kamera nicht nur die Bewegungen während des Workouts, sondern versteht die zugrunde liegende Biomechanik – und soll dadurch sagen, wie man besser und sicherer trainiert.

Fitness in den eigenen vier Wänden ist beliebt. Laut Zahlen des Statistischen Bundesamtes standen im Jahr 2023 in deutschen Haushalten knapp 13 Millionen Fitnessgeräte, also in etwa jedem vierten Haushalt ein Gerät. Ein Argument dafür dürfte bei vielen Menschen der Faktor Zeit sein: Wer zuhause trainiert, spart sich den Weg ins Fitnessstudio. Doch es gibt auch einen Nachteil. Gerade Anfängerinnen und Anfänger riskieren nicht selten Unfälle und Verletzungen durch falsche Belastung und Bewegungsabläufe, besonders beim Krafttraining.

Anleitungen aus Büchern oder Youtube-Tutorials können dem zwar entgegenwirken, aber keine individuellen Tipps und Verbesserungsvorschläge geben. Dafür benötigt es menschliche Trainerinnen und Trainer – oder eine künstliche Intelligenz, wie sie Wissenschaftler der Drexel University und Michigan State University entwickelt haben.

Unter dem Namen Biocoach haben sie kürzlich auf einer Fachkonferenz und in einem Preprint-Paper einen digitalen Fitnesstrainer für zu Hause vorgestellt. Biocoach nutzt KI und computergestütztes Sehen, um Übungen in Echtzeit über eine Kamera zu analysieren und den Sportlerinnen und Sportlern Feedback zu ihrer Körperhaltung zu geben.

Diese Art von computergestütztem Training ist prinzipiell nicht neu; mit dem Qualcomm Exercise Video Dataset (QEVD) gibt es schon ein Framework, das anhand von Videoaufnahmen beurteilen kann, ob ein Sportler oder eine Sportlerin Übungen korrekt ausführt und bei Bedarf Hilfestellungen gibt – wie etwa „Beine weiter auseinander“ oder „Hüfte durchstrecken“. Dies wird schon von manchen Fitness-Apps eingesetzt.

Die Besonderheit von Biocoach besteht darin, dass der Prototyp zur Beurteilung der Bewegungen neben der reinen Videoanalyse ein zweites komplementäres System verwendet, nämlich ein „biomechanisches Auge“, dass in Echtzeit ein virtuelles 3D-Skelett des Körpers erstellt und somit mutmaßlich in der Lage ist, präzisere Anweisungen zu geben. „Unser Ziel war es, ein System zu entwickeln, das mehr kann, als nur Pixel zu betrachten und einen allgemeinen Kommentar abzugeben“, sagt Feng Liu.

Für das Training hat das Team zunächst den QEVD-Datensatz genommen und um rund 2.400 zusätzliche Anmerkungen ergänzt. Statt bloß zu sagen „gehe tiefer“, macht Biocoach genauere Anweisungen wie „Beuge deine Knie auf 90 Grad“ oder „Halte deinen Rücken gerade, um die Wirbelsäule zu entlaste