Das Pedal mit dem Kopf spielen.
bFaaaP ist ein KI-gestütztes assistives System, mit dem Pianistinnen und Pianisten Töne ohne Fußpedal halten können. Ein iPhone erfasst den Kopfwinkel der spielenden Person mit KI (ARKit / TrueDepth) und sendet ihn über Bluetooth Low Energy an ein Gerät, das das Sustain-Pedal des Klaviers betätigt – damit Menschen mit Behinderungen der Gliedmaßen, kleine Kinder und ältere Menschen freier spielen können. Nach Jahren als Produkt ist bFaaaP nun ein Open-Source-Projekt: iOS-App, Firmware, Hardware und Dokumentation.
Die bFaaaP-Website — bfaaap.com
Das bFaaaP-Open-Source-Projekt hat eine eigene Website, bfaaap.com (auf Deutsch, English und 日本語). Sie führt durch die Geschichte des Projekts, die Funktionsweise, das Selberbauen (iOS-App, Switch, Pro), Botschaften von Mitgliedern und Musiker:innen und sogar das „Live-Theater“, in dem KI und Team gemeinsam bauen — alles mit anschaulichen Illustrationen und Diagrammen.
Das bFaaaP Open Source Project unterstützen
Ihre Unterstützung fließt vor allem in die KI-Bauunterstützung, damit jeder bFaaaP bauen kann. Wir sammeln täglich die in den GitHub Discussions gestellten Fragen und entwerfen mit KI Antworten, gestützt auf die Primärquellen von bFaaaP (Schaltpläne, Schaltbilder, Code) — damit jeder die Software und Hardware selbst nachbauen und anpassen kann (die Mittel decken API-Kosten, Aufbereitung der Quellen und Wartung).
Pro für akustische, Switch für E-Pianos
bFaaaP Pro
Akustische Klaviere (Flügel & Pianino)
Ein motorisiertes Gerät, das das Sustain-Pedal physisch betätigt – proportional zum Kopfwinkel. Ein Servo treibt Riemen → Gewindespindel → Druckstange, verankert mit einem Luftkissen-Kit – ohne Eingriff am Klavier.
bFaaaP Switch
E-Pianos & Keyboards
Eine kleine BLE-Einheit, die in die Sustain-Pedal-Buchse (6,3 mm) des Digitalpianos gesteckt wird und als elektronischer Schalter wirkt – ganz ohne Motor. Unterstützt On- und Off-Type-Sustain-Logik. (Japanische Funkzulassung 技適 R018-180280.)
Funktionsweise
1 · Kopfwinkel-Erfassung
Die iOS-App liest mit ARKit-Gesichtserkennung (TrueDepth) den Nickwinkel des Kopfes, skaliert ihn mit einem einstellbaren Faktor und begrenzt ihn auf einen Wert von 0–99 – alles auf dem Gerät.
2 · BLE zum Gerät
Der Wert wird über den Nordic-UART-BLE-Dienst gesendet (Aktivieren N / Lösen F / Stufe iNN) an das Pedalgerät, das entsprechend drückt (Pro) oder schaltet (Switch).
3 · Der Timing-Trick
Überraschenderweise liefert ARKit Kopfwinkel (~60 fps) schneller, als BLE senden kann. Jeden Frame zu senden überlastet die Verbindung. bFaaaP tastet daher ab, statt zu streamen: AR schreibt den letzten Winkel in eine gemeinsame Variable, und ein separater 100-ms-Timer taktet den Funk (~10 Hz). Diese eine Entscheidung ist das Rückgrat der Stabilität.
bFaaaPSwitch_1…4) verhindert die Verbindung mit dem falschen Bluetooth-Gerät. iOS 14.5+, iPhone/iPad mit TrueDepth; Swift + ARKit + CoreBluetooth.Was ist ein „airback“? — ein geprägter Begriff, kein „airbag“
Der „airback“ des Pro ist bFaaaPs aufblasbarer, luftgestützter Anker — kein „airbag“. Ein Luftkissen (ein WINBAG-Luftheber, aufgepumpt von einer kleinen elektrischen Pumpe im Gerät über einen Luftschlauch) bläst sich unter einem Nachbarpedal auf und nimmt die Reaktionskraft des Aktuators auf, sodass das Gerät auf einem unveränderten akustischen Klavier fest sitzt: ohne Schrauben, zerstörungsfrei und schnell auf-/abzubauen. Der Name verbindet air + back (stützen/abstützen) und betont das Verankern statt der Sicherheitsbedeutung von „airbag“.
Das Regelgesetz, genau (Abbildungen 3 & 4 aus dem Paper)
Abbildung 3: oberhalb des neutralen Offsets wird der Kopfwinkel linear auf den Pedalwert (0–99) abgebildet, mit deinem Faktor skaliert und beim Vollwert begrenzt; Drücken und Loslassen nutzen eine kleine Hysterese (Totband), damit das Pedal nie flattert. Abbildung 4: der Stand der Technik war ein binärer An/Aus-Kopfschalter (gestrichelte Stufe); bFaaaP sendet einen kontinuierlichen, proportionalen Befehl, dessen Totzone (Offset 3–10°) und Steigung (Faktor 10–50) jeder Spieler voreinstellt — das quantitative, nutzerabstimmbare Gesetz, auf das die Patente erteilt wurden. (Abbildungen auf Englisch.)
Funktioniert es wirklich? Die APEE-Studie
Gibt das Pedaldrücken mit dem Kopf wirklich den reichen, getragenen Klang eines Fußes auf dem Pedal? Wir führten eine Studie mit Versuchspersonen — die Auxiliary Pedal Effect Evaluation (APEE) — mit 15 Teilnehmenden durch: Erwachsene, Kinder, deren Füße die Pedale nicht erreichen, und Menschen mit Behinderungen.
Wie wir gemessen haben
Jede Person spielte dasselbe kurze Motiv auf drei Arten — ohne Pedal, bFaaaP-Muster 1 (bei jeder Dreiton-Gruppe neu) und Muster 2 (über die Gruppen gehalten) — und wir nahmen jede auf. Wir maßen die Tonschwingungsfläche (TVA), die schattierte Fläche der Wellenform, und normierten jede Aufnahme auf ihre Ohne-Pedal-Aufnahme (TVA0 ≡ 1,00). Sustain-Wert = TVAn / TVA0. (Abbildungen auf Englisch.)
Was wir herausfanden
- bFaaaP erhöht die getragene Klangenergie signifikant — beide Muster übertreffen Ohne-Pedal (p < 0,01).
- Es ist statistisch nicht vom eigenen Fuß zu unterscheiden (p > 0,05, „n.s.“).
- Kein signifikanter Unterschied zwischen den Teilnehmerklassen. Eine Person mit Beinbehinderung und Tracheostoma spielte erfolgreich, mit kleinem Offset und großem Faktor.
Die vollständigen anonymisierten Daten (Anhang A)
Alle 46 Aufnahmen. Teilnehmende sind als Nr. 1–15 anonymisiert, mit dem gewählten Offset und Faktor und dem relativen Sustain der Muster 1 und 2.
Ethik & Einwilligung
Die Teilnahme war freiwillig, und für jede Person lag eine schriftliche Einwilligung vor: Erwachsene willigten selbst ein; Kinder unterschrieben, nachdem ein Elternteil oder eine Aufsichtsperson die Einwilligung über ihre Klavierlehrkraft bestätigt hatte; Teilnehmende mit Behinderungen nahmen mit Einwilligung und Begleitung eines Elternteils oder einer Aufsichtsperson teil. Es lag keine formale Ethikkommission (IRB) vor, doch die Studie folgte der ACM-Richtlinie zu Forschung mit menschlichen Teilnehmenden, und alle Daten sind anonymisiert. Ethik- & Einwilligungsdetails auf GitHub lesen →
Der Controller als wiederverwendbare Barrierefreiheits-Eingabe
bFaaaPs Smartphone-Controller (ein quantitativer, nutzerabstimmbarer Kopfwinkel-Kanal auf Standard-Hardware) ist der am besten wiederverwendbare Teil. Derselbe Controller steuert bereits zwei Aktuatoren (einen Motor beim Pro, einen elektronischen Schalter beim Switch), und die Geräte-Controller-Methode ist unabhängig vom Pedal patentiert und umfasst „jedes Gerät“.
- Fußfrei — er benötigt nicht die unteren Gliedmaßen, die Rollstuhlnutzende oft nicht einsetzen können.
- Nichts am Gesicht oder Kopf — das Smartphone steht auf einem Ständer (wichtig bei einem Tracheostoma).
- Auf eingeschränkten Bewegungsumfang abstimmbar — ein kleiner Offset mit großem Faktor lässt wenige Grad den ganzen Ausgabebereich abdecken.
Da das Kopfwinkel-Signal ein kontinuierlicher, proportionaler Wert ist (kein Ein/Aus-Schalter), ist es eine allgemeine Barrierefreiheits-Steuerungsprimitive: derselbe Kanal könnte andere abgestufte Steuerungen dosieren (Umfeldsteuerung, Scan-Rate einer Kommunikationshilfe, Stufe eines elektrischen Geräts). Wir präsentieren dies als künftige Arbeit — bFaaaP ist für das Klavierpedalspiel validiert; breitere assistive Steuerung noch nicht.
Diese Gruppen sind groß und weltweit. Die Zahlen unten stammen aus heterogenen Erhebungen und sind nicht streng vergleichbar (sie zeigen die Größenordnung, keine Rangfolge; WHO gibt nur eine einzige globale Rollstuhlschätzung).
Tabelle 1: Rollstuhlnutzende (oder mit Bedarf), nach Region
| Region | Schätzung | Quelle |
|---|---|---|
| Welt | ~80 Mio. (~1 %) benötigen einen Rollstuhl | WHO |
| USA | 3,6 Mio. Nutzende (1,5 %, 15+), 2010 | US Census |
| UK (England) | ~1,2 Mio. Nutzende (Schätzung), 2017 | NHS England |
| Kanada | 288.800 Rollstuhl-/Scooter-Nutzende (~1 %), 2012 | Smith et al. |
| Japan | ~818.000 manuelle Rollstühle in Nutzung (~0,6 %), 2019 | Shirogane et al. |
| Australien | ~119.000 manuelle Nutzende (65+); 679.000 Mobilitätshilfen, 2018 | AIHW/ABS |
Tabelle 2: Häusliche Beatmung (HMV) & invasive Teilmenge, nach Land
| Land | HMV | Invasiv | pro 100k | Quelle |
|---|---|---|---|---|
| Japan | ~21.000 | 7.700 (TPPV) | — | MHLW 2020 |
| Europa (16) | 21.526 | variiert | 6,6 | Eurovent 2005 |
| Kanada | 4.334 | ~18 % | 12,9 | Rose 2015 |
| Polen | 12.616 | — | 2,8→20 | JCM 2022 |
| Ungarn | 384 | 40 (10,4 %) | 3,9 | BMC 2018 |
| Südkorea | — | 62,8 % Trach. | 9,3 | Resp. Care 2019 |
| Deutschland | ~17.000/Jahr* | ~6 % | — | Dtsch. Ärztebl. 2021 |
| USA | kein Register | — | — | Mehta 2015 |
Metriken unterscheiden sich, nicht streng vergleichbar. *stationäre Episoden/Jahr; die USA haben kein nationales Register.
Zitierte Quellen
Geprüft Juni 2026. Vollständige Liste und gespeicherte Kopien im Open-Source-Repository (GitHub).
- WHO. WHO releases new wheelchair provision guidelines. 2023. link
- WHO & UNICEF. Global Report on Assistive Technology. 2022. link
- Brault M. Americans With Disabilities: 2010. US Census Bureau P70-131, 2012. link
- NHS England. Wheelchair services. link
- Smith EM, et al. Prevalence of Wheelchair and Scooter Use Among Community-Dwelling Canadians. Phys Ther 96(8):1135, 2016. link
- Shirogane S, et al. Provision of public funding for wheelchairs… in Japan. J Phys Ther Sci 31(2):122, 2019. link
- AIHW. People with disability in Australia (ABS SDAC 2018). link
- MHLW (Japan). Nationwide home mechanical-ventilation survey (2020). link
- Lloyd-Owen SJ, et al. Patterns of home mechanical ventilation use in Europe (Eurovent). Eur Respir J 25(6):1025, 2005. link
- Rose L, et al. Home Mechanical Ventilation in Canada: A National Survey. Respir Care 60(5):695, 2015. link
- Czajkowska-Malinowska M, et al. Home Mechanical Ventilation in Poland 2009–2019. J Clin Med 11(8):2098, 2022. link
- Valkó L, et al. National survey: home mechanical ventilation in Hungary. BMC Pulm Med 18:190, 2018. link
- Kim H-I, et al. Home Mechanical Ventilation Use in South Korea. Respir Care 64(5):528, 2019. link
- Schwarz SB, et al. Inpatient Initiation and Follow-up of Home Mechanical Ventilation in Germany. Dtsch Arztebl Int 118(23):403, 2021. link
- Mehta AB, et al. Trends in Tracheostomy for Ventilated Patients in the US, 1993–2012. Am J Respir Crit Care Med 192(4):446, 2015. link
- bFaaaP device-controller patent JP 7004771 B2 (umfasst „jedes Gerät“). link
Wo es begann — bFaaaP 1 (2018)
Schon der allererste Prototyp trug die Erfindung in sich: dasselbe Kopfwinkel-Regelgesetz (Offset + Faktor) treibt das Pedal heute an. Nur die Technik schrumpfte dramatisch.
- Sensor: ein an einer Brille getragener Kopfwinkelsensor (als Design eingetragen) → heute ein Smartphone, ohne dass etwas getragen wird.
- Antriebsmotor: ein großer Schrittmotor von Oriental Motor Co., Ltd. → ein handflächengroßer Closed-Loop-Motor (Pro) oder gar kein Motor (Switch).
- Verankerung: in ein Bodenfach einer schalldichten Kammer gepacktes Metallgewicht → der pneumatische Airback, der sich gegen ein Nachbarpedal stemmt.
Aufführungen & Vorführungen
Jahre voller Konzerte, Wissenschaftsmessen und Anleitungen – viele gespielt von Menschen, die bFaaaP täglich nutzen. Vollständiger Kanal auf YouTube.
Konzerte & Vorträge
Bei einem gemeinsamen Konzert von sieben Universitäten (Toyosu Civic Hall, 5. Sept. 2022) spielten Mitglieder des Platanus-Ensembles der Tokyo Tech Gustav Langes „Blumenlied“ (Flower Song, Op. 39) mit bFaaaP — ein Stück, dessen fließende Linien stark vom Sustain-Pedal leben, hier freihändig per Kopfbewegung gespielt.
Ein komplettes Konzert auf einem Flügel mit bFaaaP Pro; inklusive Live-Geräteeinrichtung ab 25:01. Das beste einzelne Video, um die Pro-Linie ganz zu verstehen.
System-Einführung, die Mitglieder und drei Stücke auf einem E-Piano mit bFaaaP Switch, gefolgt von einem Mitmach-Workshop.
Eine ausgefeilte Aufführung, die das kopfgesteuerte Sustain live zeigt.
bFaaaP Pro in einem Konzertsaal-Vortrag.
Einrichtung & Bedienungsanleitung
Schritt für Schritt: Antrieb über dem Sustain-Pedal ausrichten, mit dem Luftkissen verankern, Wege begrenzen.
Das offizielle Bedienvideo: an die Sustain-Buchse anschließen, Kanal wählen, On/Off-Type und Kopfwinkel-Schwelle einstellen.
Ein längerer Rundgang durch das gesamte System – von der Kopferfassung bis zum Pedal.
Stimmen & Messen
Eine bFaaaP-Switch-Nutzerin erzählt, was freihändiges Sustain für ihr Spiel bedeutet.
bFaaaP Switch auf der HCR, Japans größter Messe für assistive Technik.
Eine kurze Einführung, was der Switch leistet und für wen er gedacht ist.
Die Hardware
Pro nutzt ein Adafruit ItsyBitsy nRF52840 Express (BLE) mit einem Raspberry Pi Pico (RP2040), einen IQ-Servomotor mit 2GT-Riemen → T10-Gewindespindel → Druckstange auf einem Aluminiumprofil-Rahmen, dazu ein Luftkissen-Verankerungs-Kit und Drucksensorik. Switch ist nur die nRF52840-Platine, die ein Relais / einen Optokoppler an der Sustain-Buchse ansteuert. Das Repository dokumentiert Bauteile, Verdrahtung/KiCad-Schaltpläne, Firmware und Montage zum Nachbauen oder Anpassen.
Lizenzierung & Patente
| Schicht | Lizenz | Umfasst |
|---|---|---|
| Software | Apache-2.0 | iOS-App & Firmware (mit Patentlizenz) |
| Hardware | CERN-OHL-W-2.0 | Schaltpläne, Platine, mechanische Teile |
| Dokumentation | CC-BY-4.0 | Anleitungen, Texte, Abbildungen |
Die Steuerungsmethode ist patentiert (JP 6726319 – Hilfspedal-System; JP 7004771 – Kopfwinkel-Steuerung; PCT WO2019/176164). Wichtig: Für wirklich gemeinnützige und inklusive Anwendungen – auch kostenpflichtige Produkte oder Dienste, die Menschen mit Behinderungen mehr Teilhabe ermöglichen – wird die bFaaaP-Patentlizenz grundsätzlich kostenlos erteilt. Falls das auf Sie zutrifft, wenden Sie sich an Tomoyuki Shishido über bfaaap.com.