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Ergonomie aktuell, Ausgabe 9 (Sommer 2008)

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1. e des Innenraums Sound design Die Formulierung von Designkriterien in beschreibender Form wie Funktionalit t gepaart mit Eleganz oder vom Fahrzeug vermittelte Lebenseinstellung Optik assoziiert Geschwindigkeit junge ltere Menschen 50 Benutzerfreundlichkei Botschaft Anmutung Zeitm a igkeit Zweckm a igkeit 90 und 20 Schnittmenge Abbildung 1 Designkriterien f r junge und ltere Betrachter Ausschnitt Aerodynamik Abstimmung R der Karosserie Ehrlichkeit Einmaligkeit Eleganz Aussehen vermittelt Macht Leistung Entwurf Korps Emotion Aussicht vielGlas o Lehim Harmonie Fluss der Linien Ausstattung Praktikabilit t Innenraum Leichtigkeit T Form der Karosserie Bedienbarkeit Prestige n Lichte des Alltagstauglichkeit Funktionalit t Bequemlichkeit AGRE Innenraums Fath 5 Maskulin gebung Gr e Charakt Sicherheit Materie Marketing Fenstergestaltung Komfort Da we le en maomp apama Io Sa Neue Akzent Originalit t Tradition Klare einfache Linien POSSE Reifenh he Ar a on Seltenheit Transparenz j Schlichtheit berlegenheit PENGENE ee Sitzkomfort venderadius jerstellbarkeit Unverwechselbarkeit nn Sounddesign verbrauch P Spa fahrzeug f r junge Leute Fukunfttweisend vorn Fahrzeug wermittelte Lebenseinstellung Menschen 20 Aggressivit t Auf lligkeit Zeitlo
2. Ergonomie a k t u e Boltzmannstr 15 e 85747 Garching Tel 089 289 15388 Fax 089 289 15389 e Internet www ergonomie tum de Lehrstuhl f r Ergonomie Leben f r die Ergonomie Prof Dr rer nat Heiner Bubb Editorial Prof Dr Heiner Bubb als Mitarbeiter am Lehrstuhl f r Ergonomie von 1968 bis 1984 und als Lehrbeauftragter von 1985 bis 1992 2 Prof Dr rer nat Heinz Schmidtke Prof Dr Heiner Bubb als Lehrer und Chef 1988 heute 3 Prof Dr Dr Ing Birgit Spanner Ulmer Haptische Interaktion als Grundlage hoch automatisierten Fahrens 4 Daniel Damb ck Martin Kienle Fahrsimulator Forschungsumgebung am Lehrstuhl f r Ergonomie 8 Martin Wohlfarter Christian Lange EERIE A 17 Christian Doisl Welches ist das optimale Bedienelement f r eine Funktion 20 Stefan M ller Ergonomisch optimierte Klimasteuerger te 23 Ulrich Bergmeier Problematik der Fahrerassistenzsysteme und Rolle der Fahrermodellierung 27 Marina Plav i Kraftmessung an den Schnittstellen Mensch Fahrzeug Auslegung und Reali sierung der Messtechnik 33 Christin Fr hmel BMW Group Designkriterien Emotion und Ergonomie 37 Iwona Jastrzebska Fraczek Peter Schaefer Haptische Konstanzleistung bei Drehstel lern 40 J rg Reisinger ISSN 1616 7627 Sommer 2008 Ausgabe 009 EDITORIAL Liebe Kolleginnen und Kollegen sehr geehrte Leserinnen und Leser liebe Freunde der Ergonomie Sie halten
3. nderlich Im n chsten Abschnitt wird anhand eines Anwendungsbeispiels auf gezeigt wie leicht komplexe Verkehrssituationen ausgehend von theoretischen berlegungen durch die Flexibilit t dieser Forschungs umgebung erschaffen werden k nnen 2 5 Anwendungsbeispiel Ausgangspunkt f r die Beschreibung dieses Beispiels ist die Ermitt lung unfalltr chtiger Situationen Dieses Kapitel schildert eine m gli che Vorgehensweise aus der Gesamtheit von Unfalldaten beson ders kritische Situationen herauszufiltern Ziel ist es konkrete Unfall szenarien zu definieren die im Fahrsimulator umsetzbar sind Als Datenquelle f r die Unfallanalyse wird die GIDAS Datenbank Ger man In Depth Accident Study herangezogen in der j hrlich ca 2000 neue Unf lle hinterlegt werden Dabei werden ausschlie lich PKW Unf lle mit Personenschaden betrachtet Mittels definierter Unfallty pen und festgelegter Unfallmerkmale k nnen aus dem umfangrei chen Datenpool zun chst Unterschiede bez glich der H ufigkeit auf tretender Verkehrsunf lle festgestellt werden In einem weiteren Schritt werden die gewonnenen Daten anhand von Statistiken be z glich Fahrleistungen Verkehrsz hlungen und Wetteraufzeichnun gen verifiziert um aussagekr ftige Werte zu erhalten Auszugsweise werden hier zwei Szenarien vorgestellt und eingehend beschrieben Dabei handelt es sich um einen Einbiegen Kreuzen Unfall und einen berschreiten Unfall Abbildung 2 6 Szenario d
4. 62 5 y z gt 15 16 17 0a DB a a h h O 0O w N 15 8 2 2 Versuchsaufbau Die Versuche werden mit der in Abbildung 2 dargestellten Sitzbox durchgef hrt Sie ist am Kraftfahrzeug orientiert und bietet die M g lichkeit verschiedene Simulatoren f r Bedienelemente in verschiede nen Lagen zu positionieren Die VPn sind aufgefordert die Sitzposi tion so einzustellen dass sie alle Bedienelemente bequem erreichen k nnen Die Drehkn pfe sind 460 mm rechts der Mitte des Sitzes angeord net In der Mittelkonsole ist der Drehknopf waagerecht ca 560 mm ber der Sitzschiene des Sitzes und mit rund 400 mm waagrechtem Ab stand zur Fu st tze angeordnet Bei der ber Kopf Anordnung ist der Drehknopf senkrecht 1080 mm ber der Sitzschiene sowie mit rund 520 mm waagerechtem Abstand zur Fu st tze platziert 2 3 Einfluss einer Abst tzung am Unterarm Im ersten Versuch wird an einem Simulator f r rotatorische Bedien elemente der Einfluss der Abst tzung am Unterarm gepr ft Dabei wird vom Versuchsleiter durch Aufforderung der VPn zwischen abge st tzter und nicht abgest tzter Charakteristik umgeschaltet und dem entsprechend eine Armst tze eingesetzt Dabei wird vom Versuchs leiter auf die richtige Verwendung der Armst tze geachtet Am Versuch haben 29 Versuchspersonen davon zw lf weibliche und 17 m nnliche im Alter von 21 bis 65 Jahren mit durchschnittlich 38 6 Jahren u
5. Alltagstauglichkeit 3 Sportlichkeit L 3 Benutzerfreundlichkeit C 4 Dynamik LI 4 Leistung 5 Aerodynamik 5 Gesamterscheinungsbild A 6 Leistung 6 erster Eindruck 7 Alltagstauglichkeit A 7 sthetik 8 Gesamterscheinungsbild M amp Erscheinungsbild 9 Ausstattung J 9 qualitativer Eindruck 7 10 Schnelligkeit und Kraft 10 Stabilit t I 11 Innovationsgrad Innoyativit t 11 neue Technik 12 Formgebung 12 Komfort 13 sthetik 13 Formgebung 14 neue Technik 14 Funktionalit t 15 Bedienbarkeit O 15 Intuitive Bedienung 18 Funktionalit t 16 Innowationsgrad Innovativit t 17 Form der Karosserie 17 Farbgebung 7 18 Verarbeitung erstklassiger Yerarbeitung 18 19 Komfort 20 Fluss der Linien L Handling L Praktikabilit t Gefallen Abbildung 4 Reduzierung der Anzahl der Kriterien mit verschiedenen Methoden 39 40 Damit k nnen wir unsere anf ngliche Frage nach relevanten De signkriterien in etwa so beantworten der klassische Satz mit dem Material Form und Farbe muss erweitert werden es gibt zumindest vier weitere Kriterien die f r das Pro duktdesign ma geblich zu sein scheinen e Gesamterscheinungsbild e Alltagstauglichkeit e Funktionalit t Innovationsgrad Innovativit t Wie genau dieser erweiterte Satz von 7 relevanten Kriterien unser Designempfinden im jeweiligen Einzelfall formt bleibt noch Gegen
6. banden in allen nur erdenklichen Situationen als quasi Allhilfstaste bet tigt wird Zusammenfassend l sst sich festhalten dass alle Stu dien das zum Teil enorme Optimierungspotenzial aktueller Klima steuerger te veranschaulichen das sich in einer schlechten intuiti ven Bedienbarkeit und der daraus resultierenden starken subjektiven und objektiven Ablenkung von der prim ren Fahraufgabe begr ndet Optimierungsvorschlag Basierend auf den empirisch ermittelten Erkenntnissen wurden so wohl f r Standardklimasteuerger te als auch f r High End Klima steuerger te ergonomisch optimierte Human Machine Interfaces HMI entwickelt die durch ihre verbesserte intuitive Bedienbarkeit schnellere und ablenkungsminimierte Interaktionen erm glichen Im Weiteren wurde die Verst ndnisbarriere der Arbeitsweise des Klima kompressors und der automatischen Klimaregelung beseitigt und ber dies hinaus zus tzliche Features wie z B eine optionale Klima stiiwahl benutzerfreundlich in das Gesamtkonzept integriert Zun chst wurde hierf r der Funktionsumfang des zu entwickelnden Klimasteuerger tes festgelegt Dieser definiert sich aus den vom Ge setzgeber vorgeschriebenen den technisch realisierbaren und nat r lich vom Benutzer gew nschten Funktionen die es in einem intuiti ven HMI zu vereinen gilt Als N chstes wird jede Einzelfunktion des ermittelten Funktionsumfangs einer ergonomischen Aufgabeninhalt sanalyse unterzogen und im Weitere
7. http www awake eu org Benmimoun A Der Fahrer als Vorbild f r Fahrerassistenzsysteme Ein Fah rermodell basaierter Ansatz zur Entwicklung von situations adaptiven FAS In 13 Aachener Kolloquium Fahrzeug und Motortechnik 2004 Bernotat R Antropotechnik in der Fahrzeugf hrung Ergonomics 13 353 377 1970 Bubb H a Das Potenzial der Risikovermeidung durch Assistenzsysteme im Strassenverkehr In October 2005 TUV S d 2005 Bubb H b Driver Assistance A Contribution to Safety and Comfort or Technical Gimmicks In International Conference on Compu ter Aided Ergonomics and Safety Kosice Slovak Republic 2005 31 32 Cai H and Lin Y An experiment to non intrusively collect physiological para meters towards driver state detection In AE 2007 World Con gress SAE Paper No 2007 01 04 2007 Carsten O From Driver Models to Modelling the Driver What Do We Re ally Need to Know About the Driver chapter 6 pages 105 121 Springer Verlag London Limited 2007 2007 Cody D and Gordon T TRB Workshop on Driver Models A Step Towards a Compre hensive Model of Driving chapter 2 pages 26 43 Springer Verlag London Limited 2007 2007 Dapzol N Driver s Behavior Modeling using the Hidden Markov Model formalism In Young Researchers Seminar The Hague May 2005 Delorme D and Bongsob S Human Driver Model for SmartAHS Technical report Califor nia path program Institute of transportation s
8. nchen 2005 Schaub K Simulation von K rperkr ften bei realtypischen Montaget tigkeiten in der Automobilindustrie GfA Herbstkonferenz 1998 Seitz T et al FOCOPP An approach for a human posture prediction model using internal external forces and discomfort SAE In ternational 2005 2005 01 2694 Suchomel N Konzeption einer variablen Versuchseinrichtung zur Durchf hrung von Einstiegsversuchen Diplomarbeit an der FH M nchen 2001 Theilmeier A et al Messtechnisch gest tzte Erfassung von K rperhaltungen und Aktionskr ften zur Erhebung der Wirbels ulenbelastung bei Pfleget tigkeiten Zeitung f r Arbeitswissenschaft 59 2005 S 162 171 Tabelle 3 1 Prozentuale Verteilung der Kraft auf die Schnittstellen zwischen Mensch und Fahrzeug bezogen auf das K rpergewicht H30 Ma ist das senkrechte Ma z Richtung zwischen Hackenaufstandspunkt und Sitzreferenzpunkt Schnittstellen Boden links Boden rechts Sitz Fahrpedal Fu st tze Lenkrad Roadster H30 174mm 3 49 5 11 79 61 1 89 2 34 7 56 imousine H30 247mm 4 10 5 19 80 81 1 25 1 86 6 80 Oberklassen Limousine 3 49 4 66 81 26 1 70 2 15 6 74 H30 260mm Designkriterien Emotion und Ergonomie 1 Problemstellung Design ist ein Begriff der in verschiedenen Literaturquellen un terschiedlich definiert wird aber auch umgangssprachlich oft be nutzt wird um die pers nliche Einstellung zu sthetik Vorliebe und Gefallen fe
9. pfung aller Auspr gun Tabelle 1 Systematische Variation von Freiheitsgraden Wei e Felder befinden sich vornehmlich bei der Kombination von vielen Freiheitsgraden Die mei sten Kombinationen von 1 2 Freiheitsgraden gibt es bereits in irgendeiner Form von Bedienelement Kippschalter Druckschalter Hebel etc Taster elc R ndel Jog Dial 4 Walze Y lage gen br chte Millionen von Kombinationen die gezielte Gegen ber stellung zweier Merkmale in einer Matrix aber zeigt meistens in einem berschaubaren Rahmen unbesetzte wei e Felder auf und damit bisher unerkannte M glichkeiten Tabelle 1 zeigt beispielhaft die Variation der translatorischen Frei heitsgrade ber den rotatorischen Freiheitsgraden Man sieht eine Vielzahl wei er Felder besonders bei den Kombinationen mit meh reren rotatorischen Freiheitsgraden Es ist nicht notwendigerweise sinnvoll diese Felder zu besetzen zumal sich nur wenige und sehr spezielle Funktionen finden werden die eines hochdimensionalen Bedienelements bed rfen Eine Aus nahme ist hier die Spacemouse die tats chlich alle Freiheitsgrade in sich vereint und auch nur dadurch f r ihre Aufgabe geeignet ist n mlich die freie Bewegung im virtuellen dreidimensionalen Raum Weitere variierte Merkmale sind beispielsweise Greifart Kraftschluss oder rastende Schaltstellungen Nach Ausf hrung aller systemati schen Variationen kann ein L sungsraum von knapp einhundert
10. rekt von Hand im Editor platziert werden Zus tzlich definiert man die Abh ngigkeiten der Verkehrsteilnehmer also das Verhalten zu be stimmten Ereignissen direkt im Editor Im Kreuzungsbereich ist es au erdem m glich Fu g nger zu simulieren Dabei ist wichtig zu wissen dass es sich nat rlich dabei nicht nur um Kreuzungen han deln muss sondern auch gerade und einfache Streckenabschnitte k nnen definiert werden Dies relativiert die vorher getroffene Aus sage dass auf berlandstrecken keine Fu g nger definiert werden k nnen Durch die Verschaltung von einem einfachen Area2 Strek kenteil mit Fu g ngern und einem berlandbereich kann somit eine Situation erzeugt werden in der Fu g nger auf der Landstra e die Fahrbahn berqueren Die Definition von allen statischen und dyna mischen Objekten ist folglich f r die gesamte Bandbreite des Ver suchsdesigns vorhanden Alle Area2 Module werden zur Ausf hrung von dem bereits angesprochenen Text File geladen Diese Datei stellt somit die zentrale Konfigurationsdatei dar und wird von SILAB geladen F r die Szenarienentwicklung bzgl einer definierten wissenschaftli chen Fragestellung ist die flexible Gestaltung der relevanten Fahrsi tuation ausgesprochen wichtig In diesem Bereich d rfen keine Kom promisse eingegangen werden da dies meist mit einer Einschr n kung der Auswertbarkeit der Daten einhergeht Auf der einen Seite ist die Steuerung des Fremdverkehrs sehr wichtig welch
11. tzt wird Neerincx20 06 Piechulla 2002 Diese L sung hat sich f r den Benutzer jedoch als nicht zufriedendstellend herausgestellt Anpassung an die Fahrerintention Am interessantesten f r die Entwicklung der Assistenzsysteme sind Modelle welche die Intention des Fahrers zu erkennen versuchen Dabei stellt sich als Erstes die Frage was wir ber den Fahrer wis sen m ssen was davon wissen k nnen bzw d rfen und was ge sch tzt werden soll Carsten vertrat 2007 die Meinung sich auf die F hrungsebene zu konzentrieren Eine Entscheidung auf Navigati onsebene beeinflusst das momentane Risiko nicht Auch auf der Sta bilisierungsebene ist es fast unm glich etwas zu prognostizieren Es ist m glich die Fahrzeugkontrolle in Echtzeit zu analysieren darauf basierend eine Vorhersage des momentanen Risikos zu erstellen und zu entscheiden wie die FAS reagieren sollen Daf r wird mei stens ein probabilistischer Ansatz benutzt Carsten hat 2007 f nf Ka tegorien identifiziert die sich auf das Risiko auswirken e Pers nlichkeit Erfahrung e Fahrerzustand e mentale Beanspruchung e Situationsbewusstsein M gliche Ans tze sind die Fuzzy Logik Schmitt 2005 und Neuro nale Netze Liu 2001 hat mittels Markov Dynamic Models MDD dem Hidden Markov Modell hnlichem Ansatz die Intention des Fahrers mit einer Erkennungsrate von ca 95 vorhergesagt Fahrermodelle wurden auch f r die optimale Auslegung der Schnitt stellen bei
12. Abbildung 3 3 Grafische Benutzeroberfl che der Analyse Software ware geladen Danach stehen dem Anwender die nachstehend auf gef hrten Analysefunktionen zur Verf gung Die Player Leiste unterhalb des Videobildschirms erm glicht den Blickfilm in beliebigen Geschwindigkeiten vor und zur cklaufen zu lassen Ferner bietet die Software die M glichkeit nach dem Bet ti gen des Pause Buttons das Video Frame f r Frame anzusehen Das erm glicht die pr zise Analyse bestimmter Details Sollte w hrend des Versuches die Head Unit verrutscht sein sind die aktuellen Kalibrierungseinstellungen nicht mehr g ltig Wurde dies w hrend des Versuchs nicht bemerkt kann es nachtr glich behoben werden Dazu startet man die Offline Kalibrierung und stellt die hori zontale und vertikale Augenposition wieder richtig ein Ist die neue Einstellung korrekt kann diese vom Zeitpunkt des Verrutschens an f r den Rest des Blickfilmes bernommen werden Sollten sich w hrend des Versuches die Lichtverh ltnisse ndern so kann sich dadurch eventuell die Pupillenerkennung verschlechtern Dann besteht mit der Analyse Software die M glichkeit die Detektion noch einmal mit ge nderten Parametern automatisiert durchf hren zu lassen Dieser Vorgang dauert f r 15 Minuten Film ca 1 Minute Kann der Algorithmus die Pupille nicht erkennen wird in das Journal File f r die x und y Koordinate jeweils eine Null geschrieben Wird dann die manuelle Erkennung der Pup
13. Blickverteilungsplot f r ein Zeitintervall von 3 Sekunden Fahrsimulator Triggereintr ge Start Stopp m SEE T TRETEN DE RL EEE gt Journal File Daten Abbildung 4 1 Vernetzung der Fahrsimulation und des Blickerfassungssystems 3 4 Weitere Entwicklung Zuk nftig wird die Dikablis Analyse Software um weitere Funktionen erweitert Dabei soll einerseits die momentan noch zeitaufw ndig manuell vorzunehmende Blickdatenauswertung automatisiert wer den Andererseits sollen n tzliche Analysefunktionen hinzukommen welche eine noch pr zisere Auswertung der Blickdaten erlauben Um Blickzuwendungsdauern auf Areas of Interest automatisiert be stimmen zu k nnen muss die Kopfposition des Probanden gemes sen werden Diese soll ber Marker die im Blickfeld des Probanden bzw im Bereich von Areas of Interest anzubringen sind bestimmt werden Wenn diese charakteristischen Marker im Bild der Feldka mera zu sehen sind werden sie ber Bildverarbeitungsalgorithmen erkannt Aufgrund von Gr e und Lage der Marker im Bild der Feld kamera kann die Position des Kopfes relativ zu den Markern und somit auch relativ zu den Areas of Interest berechnet werden Auf Basis dieser Kopfpositionserkennung k nnen dann eine Reihe an Funktionen aufsetzen welche die manuelle Auswertung der Blickda ten automatisieren Dar berhinaus werden weitere M glichkeiten der Datenauswertung entstehen Diese werden nachstehend kurz aufge f
14. Dies entspricht einem hnlichen Verhalten wie in der Realit t bei der Nutzung eines Videobildes Kompensationsaufgabe Im Prinzip bewegt sich da beim Betrachten die Umgebung des angezeigten Videobildes das Fahrzeug jedoch bleibt f r den Fahrer stehen Somit kann durch solch einen Konzeptvergleich analysiert werden welches der Beiden f r den Fahrer akzeptabler ist bzw mit welchem er die bessere Ein parkleistung erzielt Die letzten beiden Konzepte sollen zeigen ob eine exakt berechnete Einparktrajektorie die der Fahrzeugf hrer ab fahren muss besser geeignet ist als eine Anzeige der Regelabwei chung wohin und wie er lenken soll symbolisiert durch das Lenkrad in Abb 3 Konzept 4 Das hier verwendete Probandenkollektiv war hnlich dem des voran gegangen Realversuchs Ein Fragebogen diente zur Ermittlung der Akzeptanz der unterschiedlichen Konzepte Die Aufgabe der Proban den war gleich der aus dem Realversuch Einparkzeit minimieren seitliche Abst nde minimieren und Fahrzeug mittig ausrichten cher Konzepte Konzept 3 Trajektorie Abbildung 4 Maximale Blickabwendungszeiten bei der Nutzung unterschiedli Konzept 4 Ergebnisse des Realversuchs und der Fahrsimulation Zun chst werden die Ergebnisse aus dem Realversuch aufgef hrt Bei der Betrachtung der anteilsm igen Blickdauern auf das Sy stemdisplay in der Mittelkonsole w hrend des Parkens kann Folgen des festgestellt werden Je mehr Informationen
15. Einteilung der Funkti onstasten f r die st ndig verf gbaren Sonderfunktionen und die Luft verteilungsbereiche in Dreiergruppen erm glicht eine sichere Bedie nung auch ohne Blickabwendung Die stetig wachsende Funktions vielfalt im Bereich der terti ren Aufgaben ist auf jeden Fall kritisch zu hinterfragen Zwar haben diese Funktionen einen teilweise hohen Einfluss auf das Prestige des Gesamtfahrzeugs jedoch ist eine intui tive und schnelle Bedienung in manchen F llen stark erschwert Au erdem zeigt sich dass sich viele technisch weniger bewanderte Be nutzer durch die F lle an Funktionen und Einstellm glichkeiten ber fordert f hlen und diesen sp rbaren Diskomfort durchaus auch auf den Gesamteindruck des Fahrzeugs bertragen Ziel einer ergono misch idealen Bedienoberfl che muss es sein alle wichtigen Infor mationen klar erkennbar und schnell erreichbar darzustellen Der Be nutzer muss in der Lage sein die Stellteile und hinterlegten Funktio nen intuitiv erkennen bedienen und den Erfolg seines Handelns durch eine verst ndliche R ckmeldung berpr fen zu k nnen Zur Auslegung solcher Benutzeroberfl chen sind die systemergonomi schen Gestaltungsmaximen hervorragen geeignet Literatur Bubb Heiner Systemergonomische Gestaltung In H Hrsg Lehrbuch der Ergonomie Kapitel 5 3 S 390 Carl Hanser Verlag M nchen Wien 1993 G tz Matthias Die Gestaltung von Bedienelementen unter dem Aspekt ihrer
16. Er tasten von Gegenst nden oder das Erkennen mechanischer Eigen schaften in verschiedensten Situationen grundlegend die berle benschancen verbessern kann Vor diesem Hintergrund kann auch f r Bedienelemente bzw deren Rast und Tastverhalten bei unterschiedlicher Armhaltung eine Form haptischer Konstanzleistung vermutet werden 2 Versuchsreihen In zwei Versuchen sollen Einfl sse bez glich der Abst tzung des Unterarmes und die Lageabh ngigkeit haptischer Wahrnehmung bei Drehstellern untersucht werden Sollte kein Einfluss festgestellt werden so kann von einer bertrag barkeit der Ergebnisse und damit dem Vorhandensein der entspre chenden haptischen Konstanzleistung ausgegangen werden Im an deren Fall sind weitergehende Untersuchungen notwendig 2 1 Methodik Bei den beschriebenen Versuchen handelt es sich um haptische Paarvergleiche an Simulatoren f r rotatorische Bedienelemente wie sie bei Reisinger et al 2006 eingesetzt worden sind Es kommen gleichf rmige Drehnmoment Drehwinkel Kennlinien nach Reisinger et al 2007 der Form steiler S gezahn zum Einsatz deren Drehmo mentamplituden variiert werden vgl Abbildung 1 Das Bedienele ment hat 20 Detents Rastungen und Drehmomente im Bereich von 10 bis 40 mNm Das Reibmoment liegt bei 4 mNm Den Versuchspersonen VPn werden nun verschiedene Paarungen auf verschiedenen Drehmomentniveaus vorgestellt Zwischen den Partnern der Paarungen k nnen die VPn beliebi
17. Ethik kommission Berlin durchgef hrt Implantierung der Messsonden Zwei flexible Druckaufnehmer wurden mittels der Endoskoptechnik operativ unter sterilen Bedingungen siehe Abbildung 1 direkt im Nu kleus pulposus Gallertkern der Bandscheiben L4 L5 und L5 S1 im plantiert siehe Abbildung 2 Die beiden eingesetzten Sensoren stammen vom Mammendorfer Institut f r Physik und Medizin und haben einem Durchmesser von 1 45 mm was in etwa der Dicke eines Streichholzes entspricht F r die Datenermittlung f hren zwei Kabel aus dem unteren R ckenbereich heraus die lokal an der obe ren Hautschicht vern ht werden um ein Herausrutschen der Senso ren zu vermeiden Eine Verletzung der R ckenmarksnerven ist na hezu auszuschlie en auch die Infektionsgefahr ist durch gezielte Vorsichtsma nahmen gering Insgesamt wurden ber einen Zeitraum von ca acht Stunden bun gen aus dem Physiotherapie Bereich T tigkeiten in und um das Au tomobil und Aktivit ten aus dem Alltagsleben aufgezeichnet Die Sensoren wurden am Morgen unter lokaler Bet ubung implantiert und am sp ten Nachmittag nach Abschluss des Untersuchungspro gramms wieder entnommen Noch am selben Tag war es dem Pro banden m glich einen Nachhauseweg im eigenen Fahrzeug von ber 200 km zur ckzulegen Abbildung 1 Implantierung der Messsonden mittels Endoskoptechnik in den Bandscheiben L4 L5 und L5 S1 MODUS Abbildung 2 R ntgenaufnahme dorsal des L
18. Fahr zeug Schnittstellen Als haptische Schnittstellen zur Erf llung der pri m ren Fahraufgabe verwendet der Fahrer das Lenkrad das Gaspe dal und die Bremse Somit sind sie als so genannte aktive Stellteile auszuf hren wodurch die Kraft bzw Momentenr ckmeldung ber diese Bedienelemente frei regelbar ist und der Fahrer dadurch in be liebiger Art und Weise bei der Fahraufgabe unterst tzt werden kann Damit der Fahrer die Assistenz und informationssysteme konfigu rieren und bedienen kann stehen ihm Lenkradtasten Lenkstockhe Martin Wohlfarter Christian Lange bel Softkeys und in den meisten modernen Fahrzeugen ein zentra les Bedienelement zur Verf gung Diese Stellteile m ssen in einem Fahrsimulatorfahrzeug vorhanden sein Deren Bet tigung wird abge griffen und im PC nach einer frei erstellbaren Logik weiter verarbei tet Ferner muss es m glich sein Informationen in vielf ltigster Form op tisch darzustellen Dabei ist es n tig mittlerweile standardm ig in Fahrzeugen vorhandene Displays wie das Kombiinstrument oder das zentrale Informationsdisplay aber auch zukunftsorientierte An zeigeinstrumente wie ein Head up Display HUD oder sogar ein kontaktanaloges Head up Display als frei ansteuerbare Anzeigein strumente vorzusehen Zus tzlich ist es anzustreben akustische R ckmeldungen richtungs und entfernungscodiert auszugeben Um Fahrerassistenzsysteme in der Simulation darstellen zu k nnen ist eine Umgebung
19. Online Calibration But ton gedr ckt werden wodurch die Buttons des Kalibrierungsfeldes die nach dem Starten der Aufnahme deaktiviert sind wieder aktiv werden Die Online Kalibrierung wird automatisch im Journal File vermerkt damit sp ter beim Auswerten der Daten die Positionen der durchgef hrten Modifikationen wiederzufinden sind Das Feld unterhalb des Vorschaubildschirmes zeigt dem Bediener n tzliche Informationen an Er kann dort ablesen wie viel Speicher platz noch auf der Festplatte vorhanden ist und wie lange die aktu elle Aufnahme bereits l uft Ferner wird immer der zuletzt gedr ckte Trigger angezeigt 3 3 Analyse Software Die Dikablis Analyse Software dient der Aufbereitung und Auswer tung der im Versuch gewonnenen Daten Abbildung 3 3 zeigt die grafische Benutzeroberfl che der Software Mit der Recording Soft ware werden alle Rohdaten abspeichert Dadurch ist es nach dem Versuch m glich mit der Analyse Software auf s mtliche Daten zuzu greifen Somit ist eine optimale Aufbereitung und Auswertung der Daten m glich Wird durch die Analyse Software etwas an den Ein stellungen ver ndert generiert die Software ein neues Journal File In dem neuen File werden die nderungen zum Original Journal File festgehalten Das stellt sicher dass die Rohdateien immer unver f lscht erhalten bleiben Um einen aufgenommenen Blickfilm bear beiten und auswerten zu k nnen wird dieser mit der Analyse Soft u Zen Ead
20. Steifigkeitsver lauf n tig Zur Weichteildarstellung wurde Silikon verwendet da es sich gezeigt hat dass Silikon mittels einem Silikon l verd nnt werden kann um hnliche E Module zu erhalten Zur Darstellung der menschen hnlichen Druckverteilung wurden drei Bereiche unterschiedlicher H rte definiert Abbildung 6 Die weite ren Feinheiten wurden ber die Skelettstruk tur dargestellt Auf Basis einer um fangreichen systema tischen Untersuchung von Silikonproben mit unterschiedlichen Mischverh ltnissen und Vermessung der E Module konnten die geeignetsten Mischverh ltnisse f r eine menschen hnli Abbildung 4 Obere H lfte der Gussform mit Passl cher zur Skelettbefestigung che Druckverteilung ermittelt werden Der gesamte Pr fk rper besteht aus dem Aluminiumskelett Schrau ben und Gewindestangen sind aus Stahl und der Silikonmasse zur Weichteilsimulation F r den gesamten Pr fk rper ergibt sich ein Vo lumen von ca 24 000 cm Samt Skelett ergibt sich ein Gesamtge wicht von 28 580 g mit Halteranmen 29 960 g Zum Vergleich gibt RAMSIS f r den 50 Perzentil Mann f r die Summe der Messen der K rperteile Oberschenkel_Rechts Oberschenkel_Links Becken und Unterer_Lendenwirbel 7 886 g 7 886 g 8 286 g 6 040 g einen Wert von 30 093 g an Chemisch betrachtet besteht keine feste Verbindung zwischen dem ausgeh rteten Silikonkau tschuk und dem Silikon l Es lagert sich i
21. Symbol Au erdem erweitert sich das einstellbare Temperaturspektrum auf den vollen Umfang siehe Abbildung 8 links Eine zus tzliche haptische R ckmeldung in Form eines ber h hten Widerstandmomentes am Drehregler verdeutlicht diesen Schaltpunkt siehe Abbildung 8 mitte Wird der Klimakompressor manuell deaktiviert reduziert sich das einstellbare Spektrum wieder und die eingestellte Soll Temperatur erh ht sich auf die Au entem peratur den in diesem Zustand geringsten m glichen Wert Bei stei genden Au entemperaturen muss die Soll Temperatur hier mitge f hrt werden Alternativ ist eine zus tzliche Sonderfunktion denkbar die bei inaktivem Kompressor stets maximale K hlung gew hrleistet Generell darf jedoch die vom Nutzer eingestellte Temperatur ohne dessen Zustimmung von der Anlage nicht ge ndert werden da sie f r ihn eine wichtige Bezugsgr e zur Definition des Innenraumkli mas ist Zusammenfassung und Ausblick Generell kann festgehalten werden dass klare Strukturen in Form von hierarchisch und logisch angeordneten Funktionsbereichen dem Nutzer das Auffinden der ben tigten Funktionalit ten erleichtert Die Wahl eindeutig zu bedienender funktionsspezifischer Stellteile mini miert die Bedienzeiten und beugt Bedienfehlern vor Nach Sprache und Formatierung einheitliche Beschriftungen reduzieren den menta len Decodieraufwand und stellen u a Funktionstasten auch f rmlich als gleichwertige Auswahlalternativen dar Die
22. Technische Universit t M nchen Januar 2007 Kiss 2002 Kiss M Wittmann M Gugg P Neidhart M P ppel E Deub zer E Hiroyuki K Kognitive Landkarten des Automobilcock pits als grundlegendes Designtool In VDI Fortschritt Berichte Reihe 22 Entwerfen und Gestalten 5 Berliner Werkstatt Mensch Maschine Systeme vom 8 bis 10 Oktober 2003 ZMMS Spektrum Band 18 2002 S 456 467 Rassl 2004 Rassl Robert Ablenkungswirkung terti rer Aufgaben im PKW Systemergonomische Analyse und Prognose Technische Uni versit t M nchen Lehrstuhl f r Ergonomie 2004 Ruehmann 1993 R hmann Heinzpeter Schnittstellen in Mensch Maschine Sy stemen In Schmidtke Heinz Hrsg Ergonomie Carl Hanser Verlag M nchen Wien 1993 S 420 445 Ruehmann 1993a R hmann Heinzpeter Stellteilgestaltung In Schmidtke Heinz Hrsg Ergonomie Carl Hanser Verlag M nchen Wien 1993 S 554 562 DIN EN 894 3 Ergonomische Anforderungen an die Gestaltung von Anzeigen und Stellteilen Teil 3 Sicherheit von Maschinen Ref Nr DIN EN 894 3 2000 06 Normenausschu Ergonomie FNErg im DIN Deutsches Institut f r Normung e V 2000 Ergonomisch optimierte Klimasteuerger te Ulrich Bergmeier Einleitung und Zielsetzung Trockner Sammler Kondensator Heizk rper elektrischer Zuheizer Kompressor Verdampfer Bedienger t Gebl se Filter Fondklima ger t Abbildung 1 Konfiguration und Str mungswege ei
23. Unfall Die zweite betrachtete Situation ist der berschreiten Unfall Cha rakteristisch f r diesen Typ ist der Konflikt zwischen einem Fahrzeug und einem die Fahrbahn berschreitenden Fu g nger Es werden wieder drei identische Szenen entlang der Versuchs strecke platziert Die Anordnung vorangestellter und nachfolgender Module wird variiert und somit der Gesamteindruck der vom Fahrer befahrenen Strecke ver ndert Die Szene besteht aus einem Area2 Modul und ist in jeder Situation bereinstimmend aufgebaut Der Fahrzeugf hrer befindet sich in einer Zone mit Beschr nkung auf 30km h Seitlich parkende Fahrzeugen schr nken die Sicht auf den anschlie enden Gehweg ein Der Proband n hert sich einem auf der rechten Seite parkenden LKW der einen am Stra enrand wartenden Fu g nger verdeckt Sobald sich das EGO Fahrzeug weit genug angen hert hat beginnt der Fu g nger die Stra e zu berqueren Die Szene ist in Abbildung 2 7 dargestellt Sie zeigt die geparkten Fahrzeuge und den die Stra e berquerenden Fu g n ger Die geparkten Fahrzeuge und deren Anordnung sind in allen drei Szenen identisch Durch den auf der rechten Seite stehenden LKW kann der Fu g nger gut verdeckt werden In der Szene ist eine schnelle Reaktion der Versuchsperson erforderlich um einen Zu sammensto mit dem Fu g nger zu vermeiden Zus tzlich kann hier die Antizipation der jeweiligen Versuchsperson helfen die Situa tion zu beherrschen und insbesonde
24. Universit t G ttingen 1990 Reisinger 2006 J Reisinger J Wild G Mauter H Bubb Haptical feeling of rotary swit ches Proceedings of Euro haptics2006 EHC2006 p 49 55 3 6 7 Paris France 2006 Reisinger 2007 J Reisinger J Wild G Mauter H Bubb Haptische Optimierung der Mensch Maschine Schnittstelle Bedienelement Bericht zum 53 Kongress der Gesellschaft f r Arbeitswissenschaften p 361 364 28 2 2 3 Mag de burg Germany 2007 ISBN 978 3 9636804 04 1 Westermann 1975 Arnim Westermann Uber den Zusammenhang von Farbkontrast angleichung und konstanz Dissertation WWU M nster 1975 Tabelle 3 Mittelwerte u der Regressionsfunktionen Die Funktionen widersprechen sich teilweise was als Hinweis auf eine Messungenauigkeit gewertet werden muss Oberes Bedienelement im Dachhimmel entspricht 100 in der Mittelkonsole entspricht 100 Wirbels ulenbelastung im Automobil und Ableitung einer automatischen Sitzkomforteinstellung R Zenk Erstmals wurde in einem Fahrzeugsitz eine Bandscheibendruckmes sung am Menschen in vivo bei unterschiedlichen Sitzeinstellungen durchgef hrt Die Implantation der Drucksensoren mittels Endoskop technik wurde von Dr Hoogland an der Alpha Klinik in M nchen aus gef hrt Die invasive medizinische Untersuchung geschah auf ei gene Anregung der Versuchsperson und vollkommen freiwillig Die Versuche wurden mit Zustimmung und unter der Aufsicht der
25. Versuch waage recht in der Mittelkonsole integriert und ein weiterer ber Kopf senk recht eingebaut vgl Abbildung 5 Dies entspricht der Einbaulage eines Bedienelementes im Dachhimmel eines Kraftfahrzeugs Es werden nun paarweise an den Simulatoren f r Drehsteller die Cha rakteristika vorgestellt Die VPn haben wiederum die Aufgabe zu entscheiden ob beide Kennlinien bereinstimmen oder nicht Abbil dung 5 zeigt die Anordnung der Bedienelemente in der Sitzbox Beide Simulatoren werden zu Beginn der Versuchsreihe abgegli chen Um den Einfluss etwaiger Differenzen weiter zu reduzieren wird eine spezielle Versuchsstrategie angewandt Die Versuchs reihe wird zweimalig durchgef hrt und dabei die Hardware Simulato ren von unten nach oben und umgekehrt getauscht Zudem werden jeweils zwei VPn Gruppen befragt denen jeweils die Paarungen oben und unten getauscht vorgestellt werden Damit sollen zum Abbildung 3 Bet tigung des Bedienelementes in der Mittelkonsole mit abge st tztem Unterarm 100 relative H ufigkeit der gleich Antworten 0 100 75 50 25 0 25 50 75 100 Relative Differenz der Drehmomente bezogen auf die freie Bet tigung 0 x Messwerte Regressionsfunktion Abbildung 4 Messwerte im Versuch zur Abst tzung mit Gau scher Normal verteilung als Regressionsfunktion Das maximale Drehmoment bei freier Be t tigung wird als Bezugsgr e verwendet einen o g Einfl sse d
26. a geradeaus Fahrt b Kurve c voraussfahrendes Fahrzeug Salvucci 05 zum Ziel Diese Integration sollte an den Fahrerzustand seinen Pr ferenzen und die erkannte Situation angepasst sein AWAKE hat mit der Hilfe eines Fahrermodells ein System entwickelt welches den Fahrer auf langen monotonen Strecken in Echtzeit auf vermin derte Wachsamkeit berpr fen soll siehe Abb 5 a Im Rahmen die ses Projektes wurden die daf r notwendige Technologie und Metho dik entwickelt und Anst e f r weitere Projekte gegeben Im Rah men des laufenden Projekts AIDE sollte eine adaptive Fahrer Fahrzeug Schnittstelle entworfen werden welche auf einem Fahrer modell basiert ist Ferner entwickelt dieses Projekt die Sensorik Technologie und Methodik f r eine sichere und effiziente Integration von FAS und Kommunikationssystemen siehe Abb 5 b AWAKE und AIDE sind zwei der wenigen Projekte wo ein Fahrermo dell in der Entwicklung der Mensch Maschine Schnittstelle eingesetzt wird Der Grund dass Fahrermodelle f r eine solche Anwendung nicht st rker benutzt werden ist dass ihre Erstellung sehr kompliziert und zeitaufw ndig ist Jedoch wurde ihr Potenzial erkannt und viele Forscher arbeiten an ihrer Weiterentwicklung 4 Fahrermodelle als Basis von FAS Das Verhalten des Fahrers basiert nicht direkt auf dem objektiven Zustand der Umgebung sondern auf dem inneren Modell welches er von der u eren Welt und ihrem Zustand hat Um das F
27. anhand einer horizontal unter dem Display angebrachten Wipptaste in f nf Stufen eingestellt Dabei entspricht das Minimum der ersten Gebl sestufe Ein und Ausschalten aller Gebl se ist somit auf diesem Wege ausgeschlos sen Die Gebl sest rke gilt stets f r alle aktiven Bereiche der Luft verteilung Als Bedienelemente f r die Luftverteilung werden drei Funktionstasten verwendet die mit der nach ISO 2575 genormten Symbolik gekennzeichnet sind Sie befinden sich rechts neben dem Display sodass wie auch bei der Gebl sest rke eine Verdek kung w hrend des Bedienvorganges durch die Hand des Nutzers ausgeschlossen ist Die einzelnen Zonen k nnen frei kombiniert wer den Die automatische Klimaregelung befreit den Anwender von der manuellen Bedienung der Gebl sest rke und Luftverteilung Durch die Position der zugeordneten Funktionstaste AUTO im Schnitt punkt der horizontalen Achse der Wipptaste f r die Gebl sest rke und der vertikalen Achse der Luftverteilungs Funktionstasten soll die Eingeschwungener Zustand Zustand Temperaturerh hung um 4 C Eingeschwungener gt Visualisierung der Abweichung Ist Temperatur zur Soll Temperatur 20 C 24 C Abbildung 7 R ckmeldung der Systemtr gheit ser Sachverhalt verdeutlicht und das Systemverst ndnis der Nutzer gef rdert werden Wird die automatische Klimaregelung aktiviert er l schen s mtliche LEDs auf den Funktionstasten f r die manuelle Einstellung de
28. besser oder schlechter wird siehe Abbildung 3 2 rechts Eine sehr n tzliche Funktion bei der Durchf hrung von Versuchen ist die Triggerfunktionalit t Die Software erlaubt die Definition von Ta staturtriggern wobei unterschieden wird zwischen Single und Inter valltrigger Dabei bedeutet Singletrigger dass der Tastatureintrag nur einmal beim Bet tigen der entsprechenden Tastaturtaste ge schrieben wird Mit dem Intervalltrigger wird der Eintrag solange ge schrieben bis die Taste erneut gedr ckt wird Die Eintr ge werden in dem nachstehend beschriebenen Journal File protokolliert wobei jeder Trigger in einer eigene Spalte notiert wird Wenn das System auf die Versuchsperson kalibriert ist kann die Aufnahme der Daten gestartet werden Danach werden drei Daten str me auf der Festplatte aufgezeichnet das Bild der Augenkamera das Bild der Feldkamera und das Journal File Im Journal File werden alle 40 ms synchron zu einer Timeline und synchron zu den beiden Videostr men s mtliche Kalibrierungsein stellungen sowie die x y Koordinaten der Pupille relativ zum Augen kameraursprung und relativ zum Feldkameraursprung geschrieben Es ist wichtig und von gro em Vorteil dass alle Rohdateien gespei chert werden Somit liegen nach dem Versuch verl ssliche Daten vor die dann optimal aufbereitet und ausgewertet werden k nnen Sollte w hrend der Aufnahme die Head Unit verrutschen kann on line nachkalibriert werden Dazu muss der
29. des Designs mittels einer CP50 Skala festzulegen Die CP50 Skala gilt als zuverl ssige Skala und wurde f r die Bewertung des Diskomforts bislang oft benutzt siehe Wengi 1997 Zacher amp Bubb 2004 Schaefer amp Zacher 2007 CP50 Skala wurde f r die Ermittlung des Stellenwerts eines Designkriteriums wie folgt festgelegt kein Stellenwert 0 sehr geringer Stellenwert 1 10 geringer Stellenwert 11 20 mittlerer Stellenwert 21 30 hoher Stellenwert 31 40 sehr hoher Stellenwert 41 50 Dabei wurden die Versuchspersonen aufgefordert zuerst eine Kategorie der CP50 Skala grob auszuw hlen z B das Kriterium hat einen mittleren oder hohen Stellenwert f r den Gesamteindruck des Designs um dann eine Feinjustierung nach Ma gabe der hinterlegten Skala vorzuneh men Aufgabe 2 Auswahl ma geblicher Kriterien und Aussortieren unma geblicher Designkriterien ohne Begrenzung der Anzahl Anzahl VP Mittelwert des Stellenwertes f r Designkriterium Anzahl der YP die das Designkriterium bewertet haben Ma geblichkeit Verte Unma geblichkeit Werte Die Werte bezeichnen die Differenz der Nennungen f r jedes Kriterium Anzahl der Nennungen als ma geblich Anzahl der Nennungen als unma geblich ee SFRAY ma geblich NA Rn er At DZ Eh R AA CP50 Skala Stellenwert Wichtigkeit b der Kriterien 60 Abbildung 3 Grafische Darstellung der Ergebnisse Stellenwert Wich un i 0 I Be t
30. des Fahrer Fahrzeug Regelkreis Schon seit einiger Zeit besch ftigen sich Automobilhersteller mit der Entwicklung von Assistenzsystemen die nicht nur wie bislang b lich Komfort oder Handhabbarkeit verbessern sondern tats chlich aktiv in die Fahrzeugf hrung und damit in das oben beschriebene Fahrer Fahrzeug System eingreifen Einige Systeme wie z B ACC oder Spurhalteassistenten k nnen dabei bereits jetzt einzelne Teile der prim ren Fahraufgabe eigenst ndig ausf hren Auch in der wei teren Entwicklung wird der Grad der Unterst tzung f r den Fahrer immer weiter steigen und somit ein st ndig wachsender Teil der Fahraufgabe von Fahrerassistenzsystemen bernommen werden Dadurch wird eine wichtige Frage aufgeworfen Wer oder was wird in Zukunft das Fahrzeug steuern Mensch oder Automation Kelsch et al 2006 Chancen und Risiken hochautomatisierten Fahrens Wird die Entwicklung konsequent weiter gedacht so steht am Ende m glicherweise ein Fahrzeug das sowohl in manuellen assistierten als auch in h her automatisierten Zust nden gefahren werden kann Abb 2 Im vollautomatischen Zustand wird der Menschen komplett von der Fahraufgabe entbunden Dass sich die Forschung in diese Richtung bewegt zeigen Veranstaltungen wie die DARPA Urban Challenge Transitionen durch Fahrer initiiert Fahrer kontrolliert Fhzg Automation kontrolliert Fhag Transitionen durch Automaton Initilert Abbildung 2 Schematische D
31. des Verhaltens der Fremdfahr zeuge ist dadurch realisierbar und kann gezielt ber Hedgehogs ma Abbildung 2 4 COURSE Streckendefinition im Textfile links sowie ausf hrliche Erstellung einer Kreuzungssituation AREA2 Modul im SILAB Editor rechts In der Simulationsumgebung ist ein frei konfigurierbarer Datenrecor der bereits implementiert Das vorgestellte Prinzip der DPU Imple mentierung kommt hier wieder zu tragen In der Grundkonfiguration existiert eine DPU die es erm glicht die gew nschten Daten online aus dem System in eine Text Datei zu schreiben Die gew nschten Variablen werden in einer Konfigurationsdatei Text Datei definiert und k nnen dann auf einem beliebigen Rechner mit aktiven SILAB gespeichert werden Ein gro er Vorteil ist dass dieser Rechner extra f r die Datenaufzeichnung bereitgestellt werden kann und somit den Simulationsbetrieb insbesondere die Synchronisierung zwischen den Systemen nicht st rt Die Daten liegen dann nach dem Versuch als Text Datei zur Verarbeitung bereit Zur beschriebenen Datenaufzeichnung k nnen die klassischen M g lichkeiten in einer Versuchsumgebung Informationen ber den Fah rer zu gewinnen zus tzlich integriert werden Dazu z hlen die Mes sung physiologischer Daten der Probanden oder die Videoaufzeich nungen des Fahrerverhaltens Eine umfangreiche und l ckenlose Auswertung der Versuchsdaten ist somit m glich 2 4 Strecken und Szenariengestaltung F
32. des aktiven Stellteilprinzips Bolte 1991 Penka 2001 Eckstein 2001 Abb 4 Allgemein zeichnen sich aktive Stellteile durch die Eigenschaft aus selbst Kr fte und Bewegungen generieren zu k nnen die der Mensch am Bedienelement wahrnimmt Dazu enthalten sie aktive Elemente wie z B Elektromotoren Durch eine gezielte Ansteuerung des aktiven Bedienelements kann man dem Piloten oder Fahrer In formationen auf dem haptischen Wahrnehmungskanal bermitteln und damit die Reduktion des Informationsflusses aufgrund der me chanischen Entkopplung kompensieren Abb 5 Aktive Stellteile bieten zudem die M glichkeit Signale unterschiedli cher Art zu bermitteln die ber eine Simulation der mechanischen Kopplung hinaus gehen Beispielsweise k nnen ber kontinuierliche Kraft Weg Verl ufe Steuerempfehlungen gegeben werden Durch kurze Kraftimpulse kann der Systembediener auf besondere Ereig nisse hingewiesen oder durch eine Vibration vor einer System grenze oder einer Gefahr aus der Umwelt gewarnt werden Zudem steht mit diesen Bedienelementen ein Werkzeug zur Verf gung wel ches eine intuitive Kommunikation zwischen Pilot Fahrer und Assi stenzsystem erm glicht Je nach Systemauslegung kann der Bedie ner den Handlungsvorschl gen der Assistenz zustimmen oder diese durch eigene Steuereingaben am Stellteil ver ndern oder bersteu ern M llh user et al 2007 Diese Arten der haptischen Interaktion mittels aktiver Stellteile wer d
33. f r Schiedsspruch versteht man eine struktu rierte Verhandlung zwischen Mensch und Maschine mit dem Ziel rechtzeitig eine eindeutige nach M glichkeit f r das Gesamtsystem optimale Willensbildung zu erreichen Kelsch et al 2006 Als Grundlage daf r ist eine hohe Transparenz bez glich der Absich ten des jeweiligen Partners im Mensch Maschine System erforder lich Die haptische Kommunikation muss also derart ausgelegt wer den dass sowohl der Mensch wie auch eine Kognition besitzende Automation die Handlungen des jeweiligen Partners schnell verste hen bzw richtig interpretieren kann Arbitrierung Mensch Automation Absichten Umgebung Abbildung 10 Schematische Darstellung der Willensbildung zwischen Mensch und Automation i k i Abbildung 11 FASCar per Sidestick steuerbarer Versuchstr ger des DLR Zusammenfassung Durch die Zusammenarbeit zwischen dem ITS und dem LfE wird eine durchg ngige Entwicklungskette geschaffen in der Interaktions designs aufbauend auf grundlegenden Verfahren und Methoden sowie Grundlagen der Systemergonomie entwickelt und ber ver schiedene Realit tsebenen hinweg implementiert und getestet wer den k nnen Abb 12 Interaktionsdesigns werden dabei anhand systemergonomischer Analysen und der erwartungsbasierten Vorgehensweise erstellt In iterativen Schleifen wird der Realit tsgrad der Anwendung vom ge nerischen Theatersystem ber statische und dynamische Simulato ren h
34. hrt und erl utert e Automatisches Erzeugen einer Heatmap Diese Funk tion erlaubt es entweder f r ein komplettes Projekt bzw Experiment oder f r vorab bestimmte Zeitbereiche inner halb eines Experimentes eine Heatmap zu erzeugen siehe Abbildung 3 4 Dabei wird dem Bild der Feldkamera ein Blickverteilungsplot transparent berlagert Rote Bereiche markieren dabei eine sehr hohe H ufigkeit der Blickzuwendung blaue Bereiche dagegen eine sehr geringe H ufigkeit e Automatisches Bestimmen von Blickzuwendungsdauern und h ufigkeiten Diese Funktion erlaubt es entweder f r ein komplettes Projekt bzw Experiment oder f r vorab be stimmte Zeitbereiche innerhalb eines Experimentes auto matisiert folgende Blickkennwerte zu bestimmen e Kumulierte Blickdauer auf ein AOI e Anzahl der Blicke auf ein AOI e Maximale Blickdauer auf ein AOI e Durchschnittliche Blickdauer auf ein AOI e Verkehrsblindzeitquotient e Blickverlaufshistorie F r ein einstellbares Zeitintervall soll die Blickverlaufshistorie angezeigt werden Dabei wird im Bild der Feldkamera eingezeichnet an welche Stelle innerhalb der letzten Sekunden sich der Blick befand Fixationen wer den als Kreise dargestellt Radius entspricht dabei der Dauer der Fixation und Sakkaden werden als Verbindungslinie zwschen den Fixationsorten angezeigt Mit Hilfe dieser Funkt ionen kann man detailliert untersuchen wie sich der Proband in einer Fahrsituation oder auf eine
35. in Abb 3a beide Gruppen enthalten nicht nur ma gebliche Punkte ber der roten 0 Linie Werte sondern auch unma gebliche Kriterien Punkte unter der roten 0 Linie Werte Die Werte selbst bezeichnen die Differenz der Nennungen f r jedes Kriterium Wurde ein Kriterium durch die gleich vielen VPn sowohl als ma geblich als auch als unma geblich be wertet liegt der Punkt f r Ma geblichkeit Unma geblichkeit auf der roten O Linie In Abb 3b und Sc sind diejenigen Designkriterien mit Pfeilen gekenn zeichnet die als unma geblich gekennzeichnet wurden s Abb 3 b z B Kultfaktor Verbrauch oder Bequemlichkeit die aber gleichzeitig auch einen sehr hohen Stellewert haben Dagegen sind in Abb 3c diejenigen Kriterien mir dem Pfeilen ge kennzeichnet die hohe Ma geblichkeit aufweisen aber keinen Stel lewert zugeordnet bekamen Erster Eindruck Intuitive Bedienung und Originalit t Eine Reduktion der urspr nglichen Gesamtheit von 128 Designkrite rien kann nach verschiedenen Methoden erfolgen Methode 1 Es gilt Ma geblichkeit ODER Stellenwert Methode 2 Ein Versuch mittlere Stellenwerte grob zu sch tzen Dieses Verfahren kann wie folgt erkl rt werden In diesen Mittelwert gehen alle ma geblichen Kriterien mit ihrem aktuellen Stellenwert ein Dar ber hinaus werden aber auch neutrale Kriterien und un ma gebliche Kriterien mit festen Stellenwerten beachtet e Stellenwert 15 bei neutralen Kriterien u
36. kann frei definiert werden und beinhaltet Ein bzw Ausg nge Die Ports werden dann in den angesprochenen Konfigurationsdateien verschaltet vgl Abbildung 2 3 Um die Verschaltung besser verstehen zu k nnen werden an dieser Stelle drei bekannte Regler bzw Systeme und deren Integration vor gestellt Das Antiblockiersystem ABS hilft dem Fahrer bei starken Brems man vern die Lenkf higkeit das Fahrzeug zu erhalten Die Integra tion in die Forschungsumgebung ist notwendig um ein realistisches Fahrverhalten zu erzeugen Zus tzlich ist zu erw hnen dass die Probanden in einem Fahrsimulator zu starken Bremsreaktionen nei gen Zum einen ist dies darin zu begr nden dass die Geschwindig keits und die Verz gerungsr ckmeldung in einem Fahrsimulator immer problematisch sind Zum anderen sind der Regelleistung der Fahrdynamik nat rliche Grenzen auferlegt Das hat in der For schungsumgebung des Lehrstuhls zur Folge dass sich der simu lierte Bremsdruck zu schnell aufbaut und eine instabile fahrdynami sche Situation entsteht Die angesprochenen berbremsungen ent stehen insbesondere bei h heren Geschwindigkeiten und liefern einen weiteren Grund f r die Integration eines ABS in die For schungsumgebung F r die Realisierung dieses Systems ist es n tig den Reifenschlupf zu berwachen Falls die R der blockieren muss die Bremskraft reduziert werden Die daf r implementierte DPU wird zwischen der Schnittstelle zur Fahrdynami
37. kommunikativen Funktion Dissertation Lehrstuhl f r Ergono mie an der Techni schen Universit t M nchen 2007 Rassl Robert Ablenkungswirkung terti rer Aufgaben im Pkw Systemergono mische Analyse und Prognose Dissertation Lehrstuhl f r Er gonomie an der Tech nischen Universit t M nchen 2004 Schmidtke Heinz R hmann Heinz Peter Betriebsmittelgestaltung In Schmidt ke H Hrsg Lehrbuch der Ergonomie Kapitel 6 6 S 521 Carl Hanser Verlag M n chen Wien 1993 Problematik der Fahrerassistenzsysteme und Rolle der Fahrermodellierung 1 Einleitung Um die Akzeptanz des Fahrers zu erhalten sollen Fahrerassistenz systeme an ihn und die Fahrsituation angepasst und im Speziellen auf die untersch tzte Gefahr ausgerichtet sein dabei aber keine be sonderen Anspr che an den Fahrer stellen und seine Grenzen be r cksichtigen Fahrerassistenzsysteme welche den momentanen Bed rfnissen des Fahrers und der Fahrsituation angepasst sind sind das Ziel adaptiver Technologien In der letzten Zeit wurden immer mehr verschiedene Fahrermodelle f r die Evaluierung und Entwick lung der Assistenzsysteme eingesetzt Die kognitiven F higkeiten dieser Systeme sind aber noch immer auf elementarer Ebene 2 Klassifikation von und Probleme mit Fahrerassistenzsystemen Eine anerkannte und weit verbreitete Definition f r Fahrerassistenz systeme FAS existiert nicht Allgemein k nnen FAS als Systeme definiert werden w
38. nachfahren ohne dass bei einer Regelabwei chung eine neue Trajektorie berechnet werden muss Die Komman dos in Konzept 4 wurden jedoch bei jeder kleinen Regelabweichung angezeigt was dazu f hrte dass die Probanden nicht in der Lage waren aufgrund der Reaktionszeit des Fahrers schnell genug darauf zu reagieren Dies ergab schlie lich eine schlechtere Ein parkleistung gegen ber dem Konzept 3 mit der Einparktrajektorie F r die Darstellung einer Trajektorie entscheiden sich 93 der Ver suchspersonen nur 7 f r die Kommandoanzeige Somit kann als Ergebnis festgehalten werden dass sich f r eine er weiterte visuelle Parkassistenz wie sie im Fahrsimulator dargestellt wurde eine Folgeaufgabe mit der Anzeige einer Einparktrajektorie am besten eignet Zusammengefasst kann im Bild links der Abb 5 das verbesserte Konzept aus dem Realversuch eingesehen werden Hierbei ist eine Personendetektion die weit ber den dargestellten Bereich hinaus geht implementiert Im rechten Bild ist ebenfalls eine Personende tektion mit integriert und es werden noch zus tzliche Informationen ber einen mithilfe von verschiedenen Sensoren detektierten Park stand angezeigt Dies sind somit Konzeptvorschl ge wie trotz der oben geschilderten Gefahren eine visuelle Unterst tzung angeboten werden kann ohne dass der Fahrer aufgrund seines nicht vorhande nen Situationsbewusstseins bei der Nutzung hochinformativer Anzei gen eventuell relevante Objekt
39. notwendig die das schnelle und einfache Einbin den von Reglern erlaubt Daf r ist es n tig Fahrdynamikdaten wie die L ngsgeschwindigkeit oder die L ngsbeschleunigung und Positi onsdaten des eigenen Fahrzeuges relativ zu den anderen Verkehrs teilnehmern und relativ zur Verkehrsinfrastruktur zu erfassen und zu verarbeiten Die Ausg nge der Regellogik m ssen dann an die ent sprechenden Fahrer Fahrzeug Schnittstellen ausgegeben werden k nnen bzw es muss ein direkter Eingriff in die Fahrdynamik des Ei genfahrzeuges m glich sein Eine sehr wichtige Anforderung an eine Fahrsimulator Forschungs umgebung ist die synchrone und robuste Erfassung von Fahrlei stungs und Fahrerverhaltensdaten um die Wirkung von Fahrerassi stenz und informationssystemen umfassend bestimmen zu k n nen Nachstehend wird zun chst gezeigt wie die definierten Anforderun gen seitens des Fahrsimulators realisiert sind Anschlie end wird auf das eingebundene Blickerfassungssystem und die Vorteile der Ver netzung von Fahrsimulation und Blickdaten eingegangen 2 Fahrsimulator Am Lehrstuhl f r Ergonomie existiert seit Sommer 2006 ein v llig berarbeitetes Konzept zur simulierten Fahrt in einem PKW Im Mit telpunkt dieses statischen Fahrsimulators steht ein Mock up in Form eines BMW Cabrio der 6er Reihe BMW E64 Die Anzeige und Be dienelemente des Fahrzeugs entsprechen denen eines Serienfahr zeugs und k nnen ausnahmslos verwendet werden Zus tzlic
40. nun das neunte Exemplar dieser Zeitschrift in Ihren H nden Es wird das letzte Exemplar sein das von mir als Leiter des Lehrstuhls f r Ergonomie der TUM herausgegeben wird denn zum 1 Oktober 2008 werde ich in Pension gehen Wie so viele Forschungsergebnisse des Lehrstuhls ist auch diese Zeitschrift eine Idee eines Mitarbeiters Herrn Dr Werner Kusch der damals an meinem Lehrstuhl t tig war und der heute die Staatliche Wirtschaftsschule in Freising leitet Mit dieser Zeitschrift soll ten Sie ber die Aktivit ten des Lehrstuhls unterrichtet werden Mitarbeiter erhielten die Gelegenheit auf diesem Wege aktuelle Forschungst tigkeiten und ergebnisse in zitierf higer Form zu ver ffentlichen Wie ich aus vielen aufmunternden Zuschriften wei fiel diese Idee auf fruchtbaren Boden bei den Lesern der Zeitung Die Forschungsarbeiten des Lehrstuhls be fassten sich traditionell mit der Produktions ergonomie Im Laufe der Entwicklung dr ngte sich immer mehr die Ergonomie der Produktgestaltung in den Vordergrund Daf r kristallisierten sich in den letzten Jah ren zwei Hauptrichtungen heraus die sich unter den Begriffen anthropometrische Ge staltung und systemergonomische Gestal tung zusammenfassen lassen Anl sslich des GfA Fr hjahrskongresses 2008 hat sich Wirbels ulenbelastung im Automobil und Ableitung einer automatischen Sitz komforteinstellung 45 R Zenk Entwicklung eines Pr fk rpers zur Be wertung des Si
41. und Unterst tzung dort angeboten wird desto h her ist der Blickdaueranteil des Fah rers auf diesen Bereich Oder anders je h her der sinnvolle Assi stenzgrad desto l nger wird auf das Display gesehen w hrend an dere m glicherweise wichtige Umweltinformationen vom Fahrer nicht mehr aufgenommen werden Au erdem ergeben sich bei der infor mationsreichsten Darstellungsvariante maximale Blickabwendungs zeiten von bis zu ca 30s s Abb 4 Daraus folgt dass einige Fahrer schon w hrend des Erstkontakts dem Assistenzsystem so vertrauen dass sie nur noch dieses zum Einparken nutzen Allerdings stellt das Draufsichtkonzept nur einen Bereich von ca 1 5m um das Fahrzeug herum dar Pl tzlich erschei nende Objekte wie Radfahrer Fu g nger oder auch andere Autos k nnen aufgrund des beschr nkten Darstellungsbereiches der Vogel perspektive unter Umst nden nicht mehr rechtzeitig vom Einparkenden detektiert werden Aus diesem Grund ist es nicht ausreichend sich alleine auf die Anzeigen in der Mit telkonsole zu verlassen Daraus kann geschlossen werden dass hochinformative Anzeigen im Fahr zeug f r den Autofahrer stark auf merksamkeitsbindend sind Auswertung der Akzeptanz zeigte Folgendes Je h her der sinnvolle Informationsgehalt des Assistenz systems desto besser f llt die Systembewertung durch die Proban den aus Dies zeigt dass Kraftfahrzeugf hrer einen hohen Bedarf an Unterst tzung beim Parken haben und den Parkas
42. validiert ist Ausblick In einer vorangestellten Studie wurde dem Proband die M glichkeit gegeben sich den Sitz selbst einzustellen Dabei war es ihm in vier Versuchen nicht m glich eine ideale Sitzeinstellung zu finden die einen geringstm glichen Bandscheibendruck erzielt Die Druckwerte in den Bandscheiben lagen alle deutlich ber denen der idealen Sitz einstellung Daher ist es naheliegend dem Insassen eine Zusatzfunktion zur Seite zu stellen die es erm glicht dass sich der Autositz so an den Fahrzeuggast anpasst dass er in einer idealen Druckverteilung zum Sitzen kommt und somit den geringsten Bandscheibendruck erreicht Eine kundenwertige Umsetzung k nnte mittels einer automatischen Sitzkomforteinstellung auf Basis der idealen Druckverteilung ge schaffen werden Vorab bedarf es eines Sitzes der sich aufgrund seiner Verstellm glichkeiten ideal einstellen l sst Zudem werden Drucksensoren im Sitz selbst ben tigt um bei eingesessenem Zu stand den Ist Druck zu messen und ein Regler damit man zur pro zentualen Soll Vorgabe gelangt siehe Abbildung 4 Wird beispiels weise unter den vorderen Oberschenkeln ein zu hoher Druck erzielt stellt sich die Sitzfl achenneigung automatisch flacher ein so dass der Druck deutlich abnimmt Gleichzeitig steigt der Druck unter dem Ges an Ein m gliches Szenario einer automatischen Sitzkomforteinstellung wird in Abbildung 5 aufgezeigt Der einsitzende Fahrer kann durch Eigenvorg
43. war es herauszufinden wie sich die Steigerung des Informationsgehaltes von niedrig Konzept 1 nach hoch Kon zept 4 auf den Fahrer auswirkt und ob damit ein h heres Ablen kungspotenzial verbunden ist vgl Rassl 3 An dem Realversuch nahmen 30 Mitarbeiter teil Durchschnittsalter 34a Der Versuch wurde mit einem BMW 5er Touring durchgef hrt Die Aufgabe der Probanden bestand jeweils darin in einen Links parkstand einzuparken und das Fahrzeug optimal in die L cke zu man vrieren Dabei galt es den Abstand zwischen Fahrzeug und Bordstein zu minimieren das Fahrzeug mittig in der Parkl cke aus zurichten und so schnell wie m glich einzuparken Somit wurde die Einparkzeit und die jeweiligen Abst nde gemessen Dies diente als Objektivierungsma stab um die erzielte Qualit t aus dem Quotien ten von Aufgabenerf llung und Aufgabenstellung bzw Einparklei stung entspricht dem Quotienten aus Qualit t und Einparkzeit zu ermitteln Damit konnten die Konzepte miteinander verglichen wer den Schlie lich wurden noch mit dem vom Lehrstuhl f r Ergonomie der TU M nchen entwickelten digitalen kabellosen Blickerfassungs system DIKABLIS Blickdauern und h ufigkeiten auf verschiedene 17 Konzept 1 KFZ rotiert Konzept 2 Welt rotiert Abbildung 3 Evaluierte Konzepte der Fahrsimulatoruntersuchung Bereiche erfasst Interessante Bereiche waren hierbei das Display auf dem die Konzepte dargestellt wurden au erdem die Spie
44. welche schnell und reproduzierbar generier ten werden k nnen zu erforschen 6 Literatur Anderson J R 1976 Language Memory and Thought Hillsdale Nj Erlbaum Anderson J R 1983 the Architecture of Cognition Campbridge Ma Harvard Uni versity Press Gengenbach R 1997 Faherverhalten im PKW mit Head Up Display Gew hnung und visuelle Aufmerksamket Dissertation Technische Uni versit t M nchen M nchen 1997 LANGE C YOO J W WOHLFARTER M BUBB H 2006a Dikablis Operation mode and eva luation of the human machine interaction Spring Conference of Ergonomics Society of Korea Seoul LANGE C WOHLFARTER M 2006b Blickerfassung In Linux Magazin 07 06 S 110 LANGE C WOHLFARTER M BUBB H 2006c Dikablis engineering and applica tion area In Proceedings IEA 2006 16th World Congress on Ergonomics Maastricht the Netherlands LANGE C WOHLFARTER M 2006d Schau mir in die Augen Dikablis Blickerfassungssysteme in der Ergonomie In TUM Mitteilungen der Technischen Uni versit t M nchen LANGE C 2008 Wirkung von Fahrerassistenz auf der F hrungsebene in Ab h ngigkeit der Modalit t und des Automatisierungs grades Dissertation Technische Universit t M nchen M n chen 2008 RASSL R 2004 Ablenkungswirkung terti rer Aufgaben im Pkw Systemergo nomische Analyse und Prognose Dissertation Technische Universit t M nchen M nchen 2004 ROCKWELL T H 1971 Eye m
45. 02 ber sichtlicher als heutige Fahrzeuge Zudem ist das Parken eine schwierige Fahraufgabe nach Ergebnissen aus Voruntersuchungen mit Probanden im Stra enverkehr sogar mitunter einer der Bean spruchendsten beim Autofahren Zus tzlich beeintr chtigen Parkma n ver nach Riel 4 den Verkehrsfluss zeiweilig sehr stark vor allem wenn Sie rechts r ckw rts durchgef hrt werden Dies liegt darin be gr ndet dass r ckw rtige Fahrzeuge sehr dicht auf die Einparken den auffahren und somit kaum die M glichkeit haben zu berholen ohne vorher zur ckzusetzen Assistenzsysteme f r solche Verkehrs situationen haben deshalb das Ziel den Verkehrsfluss und die Ver kehrssicherheit zu erh hen sowie den Diskomfort f r den Parken den zu minimieren Dieser Artikel zeigt deshalb mithilfe einer systemergonomischen Analyse wie der Fahrer mit visuell unterst tzenden Parkassistenten umgeht und welche Auswirkungen dies auf ihn hat Schlie lich wer den ergonomische Empfehlungen f r die Entwicklung von Anzeige konzepten f r hochinformative Darstellungen im PKW gegeben Methoden und experimentelles Design F r die Analyse heute realisierbarer visuell unterst tzender Parkassi stenzsysteme wurden vier Konzepte in einem Versuchstr ger imple mentiert s Abb 2 und im zentralen Display in der Mittelkonsole an gezeigt Hierbei steht das Prinzip der Konzepte im Vordergrund Das erste Konzept beinhaltete keine Assistenz zum Parken und diente hi
46. Be dienelementtypen aufgezogen werden der die Basis des Bauka stens bildet Da zum Beispiel bei der Greifart auch die Auspr gungen Ber hrung und Ann herung ber cksichtigt werden sollte diese Basis zumindest mittelfristig relativ zukunftssicher sein Erweiterbar keit und Anpassung an zuk nftige Technologieentwicklungen m s sen aber nat rlich vorgesehen werden Gestaltung von Bedienelementen Im Anschluss an die Bestimmung der Baukastenbasis werden die dort enthaltenen Bedienelemente mit weiteren ergonomischen Merk malen versehen und die entsprechenden Auspr gungen bestimmt So werden beispielsweise Mindestgr en und optimale Stellkr fte bestimmt Ruehmann 1993a Salvendy 1997 DIN EN 894 3 sowie Gestaltungsmerkmale Bubb1993 Goetz2007 f r die optimale ergo nomische Auslegung des einzelnen Bedienelementtyps Zus tzlich werden die Baukastenelemente auf ihre technologische Eignung und weitere Eigenschaften hin unter Ber cksichtigung der speziellen Um st nde eines Fahrerarbeitsplatzes im Automobil untersucht Sitzverstellsch alter Schiebe Dreh Steller Jog Dial 5 Analyse der Funktionen im Fahrzeug Analog zu den Bedienelementen k nnen auch die Funktionen Auf gaben sehr detailliert analysiert werden Wie zuvor erw hnt werden bei der Betrachtung der realen Fahrzeuge bereits die Funktionen der Bedienelemente mit erfasst und mit ihren Merkmalen analysiert Einige dieser Merkmale sind Eigenschaften de
47. Beschreibung des Verhaltens in kritischen Situationen eignen Schmitt 2007 5 Zusammenfassung und Ausblick Bei der Entwicklung menschzentrierter Fahrerassistenzsysteme wur den die Menschmodelle bisher nur in wenigen Projekten eingesetzt In allen diesen Projekten wurden meistens Auto und Landstra en Szenarien untersucht Erstens weil die Sensorik noch nicht genug entwickelt ist um komplexere Situationen zu erkennen und zweitens weil die simulationsf higen Fahrermodelle erst im Aufbruch sind F r die Entwicklung bestimmter Assistenzsysteme sollten erst geeignete Modelle identifiziert und danach weiter entwickelt werden Um ein in tegriertes Fahrermodell zu erstellen welches lernen und in Echtzeit FAS Aktivit ten anpassen kann ist noch weitere umfangreiche For schung notwendig 6 Literatur Aasman J Modelling driver behaviour in Soar Ph D thesis Rijksuniver siteit te Groningen 1995 AIDE Adaptive Integrated Driver vehicle InterfacE http www aide eu org Akamatsu M Sakaguchi Y and Okuwa M Modeling of Driving Behavior when Approaching an Intersec tion based on Measured Behavioral Data on an Actual Road In Human Factors and Ergonomic Society 47th Annual Mee ting 2003 Anderson J R How Can the Human Mind Occur in the Physical Universe Oxford University Press 2007 ISBN 978 0 19 532425 AWAKE System for Effective Assessment of Driver Vigilance and War ning According to Traffic Risk Estimation
48. Die Form des Lenkrads im Automobil ergab sich z B aus der Notwendigkeit den Lenkwinkel der Vorderr der ber ein Moment am Lenkgetriebe zu variieren Die Entstehung des Gaspe dals ist auf die direkte Steuerung der Drosselklappe ber ein Seil zugsystem zur ckzuf hren w hrend mit dem Bremspedal durch Aufbringen einer Kraft Bremsdruck erzeugt wird um das Fahrzeug zu verz gern F r den Fall eines manuellen Schaltgetriebes erwei tert sich die Anzahl der Stellteile noch um ein Kupplungspedal und einen Ganghebel F r die zweidimensionale Bewegungsaufgabe die in einem Kraftfahrzeug bew ltigt werden muss sind also aufgrund technischer Gegebenheiten zahlreiche Stellteile notwendig Dies f hrt dazu dass Autofahren keinen intuitiv beherrschbaren Prozess darstellt sondern erst erlernt werden muss Aber nicht nur beim Au tomobil sondern auch in der Luftfahrt waren die Bedienelemente lange Zeit durch die Beschr nkungen der technischen L sungen be stimmt Inzwischen halten jedoch immer mehr By wire L sungen Einzug in die Systeme Insbesondere im Luftfahrtsektor sind sie teilweise be reits zum Stand der Technik zu z hlen Sie zeichnen sich dadurch aus dass die mechanische Kopplung von Stellteil und dem zu steu ernden Objekt durch eine elektrische ersetzt wird Auch im Automo bilbau werden Bestrebungen unternommen verst rkt diese Technik zu nutzen Auf der einen Seite bietet eine Entkoppelung des Stell teils von den mechanischen
49. Folienmesstechnik stark von der Kali brierung abh ngig ist werden zus tzlich vier Kraftauf nehmer zur Messung der auf den Sitz bertragenen Gesamtkraft verwendet Aufgrund der gleichen Anfor derungen an die Sensoren wie f r den Fahrzeugbo den werden hier Sensoren gleichen Typs verwendet Die Messung der Kontaktkr fte auf das Lenkrad wird mit einem 3 Wege Sensor durchgef hrt in diesem Fall der 3 achsiale Kraftaufnehmer der Serie F233 der Pedalkraftsensoren Abbildung 2 2 Einbaulagen der Firma ALTHEN Der Grund f r die Wahl eines 3 Wege Sensors liegt in den geplanten Simulationen in denen auch Abst tzkr fte und Kr fte durch Verdrehungen des Oberk rpers gemessen werden sol len Die Implementierung dieses Sensors zur Messung der Kr fte am Lenkrad stellte w hrend des gesamten Aufbaus die gr te Heraus forderung dar Mit der derzeitigen Applikation Kapitel 2 2 sind aber die zu untersuchenden statischen Szenarien ohne Probleme durch f hrbar Bei den Messverst rkern zu den Sensoren musste darauf geachtet werden dass m glichst viel der Messtechnik in sp teren dynami schen Versuchen im Fahrzeug eingesetzt werden kann Hier wurden in Zusammenarbeit mit der Firma ALTHEN die Messverst rker auf die Sensoren und den jeweiligen Einsatzzweck abgestimmt Ausschlaggebend f r das Messdatenerfassungssystem war eine ein fache und flexible Handhabung Hier fiel die Wahl auf das Compact DAQ Chassis cDAQ 9172 der Firma National I
50. Fundamentales f r die For schung geleistet sondern stets auch seine Sch ler angeleitet unge w hnlich und kreativ zu denken Eine Eigenschaft die Herrn Prof Bubb dar berhinaus auszeichnet ist seine Hilfsbereitschaft Ganz gleich ob es um die Unterst tzung einer Doktorarbeit die Teilnahme als Referent bei einer Veranstal tung oder um die bernahme eines Amtes beispielsweise in der uni versit ren Selbstverwaltung ging Herr Prof Bubb war und ist zur Stelle Bei ihm ist die menschliche Zuverl ssigkeit zu 100 ausge pr gt So erinnere ich mich nicht nur gerne an die Zeit als wissenschaftli che Mitarbeiterin bei meinem Chef zur ck sondern bin stolz und dankbar dass sich diese wertvolle Verbindung bis zum heutigen Tag erhalten hat Haptische Interaktion als Grundlage hochautomatisierten Fahrens Einf hrung Das Fahren eines Kraftfahrzeugs l sst sich als Wechselwirkung zwi schen Mensch Maschine und Umwelt begreifen Es kann also als klassisches Mensch Maschine System MMS dargestellt werden Ein MMS ist definiert als ein System in dem Mensch und Maschine zur Erreichung eines vorgegebenen Ziels zusammenwirken und zu diesem Zweck Informationen austauschen Im Fall eines Fahrer Fahrzeug Systems besteht das Ziel darin unter Einhaltung bestimm ter Randbedingungen von einem Ort A zu einem Ort B zu fahren Abb 1 Ertullung der Fahraufgabe Fahraufgate Fr Hand Anmm Au System Abbildung 1 Darstellung
51. Information Display CID voll integriert und kann softwaregesteuert zwischen der origi Abbildung 2 2 Sichtprojektion aus der Perspektive des Beifahrers links und des Fahrers rechts mit Head up Display im Simulatorfahrzeug nalen BMW Men f hrung und einem eigenen Gestaltungsvorschlag online im Betrieb umgeschaltet werden Zus tzlich kann der IDrive Controller zur Navigation in eigenen Men strukturen verwen det werden Wie bereits erw hnt kann das verbaute HUD als Dis play verwendet und somit f r eigene Ideen zur Anzeige von Informa tionen an dieser Position in Studien verwendet werden Ein Vergleich mit bereits durchgef hrten Feldversuchen Gengenbach 1997 Wohlfarter 2005 bzgl der Wirkung und des Einflusses von Head up Displays in PKWs kann somit auf einfache Weise die Simulati onsumgebung validieren Eine weitere hervorragende M glichkeit zur Bereitstellung von Informationen f r den Fahrer ist das kontakta naloge HUD Bei dieser Anzeigetechnik werden alle Informationen richtungs und entfernungskodiert dem Fahrer pr sentiert So ent steht sofortige Klarheit ber die Intension der Informationsbereitstel lung Das kontaktanaloge HUD ist mittels eines zus tzlichen Projek tors realisiert Dieser stellt auf der Mittelleinwand Frontsicht als berlagertes Bild die Informationen dar und ist zum Projektor der zentralen Sicht kalibriert Zur Integration zus tzlicher Anzeigen oder neuartiger Bedienele mente stel
52. Inter aktionsdesign sowie Erwartungen der Probanden k nnen auf diese Weise nicht nur abgefragt werden sondern sind f r den Confederate direkt erf hlbar Des Weiteren ist es durch dieses Vorgehen m glich die Erwartungen potentieller Nutzer sehr fr h in den Designprozess einflie en zu lassen Schomerus et al 2006 Zielkonflikte und Arbitrierung Die Grundlage f r die Entwicklung eines Inter aktionsdesigns bildet die berlegung welche Ziel zust nde ausgehend von einem bestehenden Ist Zustand angestrebt wer den k nnen Bei der Auf gabe Geschwindigkeits regelung z B entspricht der Ist Zustand der aktu ell gefahrenen Geschwin digkeit Ihr stehen die drei m glichen Zielzust nde h here niedrigere aber auch konstante Ge schwindigkeit gegen ber Aus den Zielzust nden l sst sich der Wunsch des Fahrers bzw der Automation ableiten das Fahrzeug zu beschleunigen zu verz gern oder bei konstanter Geschwindigkeit zu halten Abb 9 ber die haptische Schnittstelle werden diese W nsche dem jeweili gen Partner Fahrer Automation Confederate mitgeteilt Treten aufgrund unterschiedlicher Situationsinterpretationen sich wi dersprechende Zielvorstellungen des Fahrers und der Automation auf m ssen diese Konflikte schnell aufgel st werden Ziel eines haptisch multimodalen Interaktionsdesigns muss es demnach sein eine schnelle Arbitrierung Abb 10 zu erm glichen Unter Arbitrie rung lat arbitratus
53. Rahmenbedingungen eine Reihe von Vorteilen Sie erm glicht eine v llige Neugestaltung der Schnittstelle zwischen Fahrer und Fahrzeug nicht mehr auf Grundlage techni scher Restriktionen sondern vielmehr auf Basis ergonomischer Ge staltungsmaximen Anzahl Geometrie und Anordnung der Bedien elemente wie auch deren Parametrisierung k nnen hinsichtlich An thropometrie und Systemergonomie optimiert werden Mensch __ akustisch vestibul r Abbildung 5 Funktionsprinzip eines aktiven Bedienelements mit Positionsr ckmeldung Aufgabe Erf llung der n Aufgabe Maschine Position Abbilung 4 Aktive Stellteile f r Kraftfahrzeuge Mercedes Benz Versuchstr ger Eckstein 2001 Auf der anderen Seite f hrt der Wegfall der mechanischen Kopp lung jedoch zu einer erheblichen Reduktion des Informationsflusses Informationen werden nicht mehr bidirektional sondern nur noch uni direktional vom Menschen an die Maschine bertragen w hrend eine R ckmeldung des Systemzustands nicht mehr erfolgt Dies hat sich in der Vergangenheit als problematisch erwiesen da es dem Menschen dadurch erschwert wird die Dynamik und das Verhalten des Systems einzusch tzen Am Lehrstuhl f r Ergonomie der TU M nchen werden daher schon seit l ngerem Bestrebungen unter nommen diesen Informationsmangel auszugleichen indem System r ckmeldungen k nstlich erzeugt werden Das Ergebnis dieser berlegungen war die Entwicklung
54. Spezifikationen der Messtechnik F r die Messung der Kontaktkr fte an den Stellen Fahrzeugboden Pedale und Fu st tze Sitz und Lenkrad werden Pedalkraftaufneh mer Miniaturkraftaufnehmer und Folienmesstechnik eingesetzt Zu s tzlich ist ein Messdatenerfassungssystem zum Auslesen der Messwerte n tig Bei der Auswahl der Sensoren waren die Aspekte Robustheit hohe Genauigkeit Einfachheit in der Handhabung und der Preis ausschlaggebend F r die Auswahl der Pedale und Fu st tze waren neben der leichten Montage die hohe Genauigkeit und die Unempfindlichkeit gegen ber Seitenkr ften ausschlaggebend Hier werden Pedalkraftsensoren der Serie F304 der Firma AL THEN verwendet Bei der Messung der Kr fte auf den Fahrzeug boden war eine hohe Ge nauigkeit gute Reprodu zierbarkeit und einfache Montage durch axiale Ge windeanschl sse wichtig Hier kommen die Prazisi onskraftaufnehmer der Serie F308 ebenfalls von der Firma ALTHEN zur Anwendung Diese sind f r Zug und oder Druck kraftmessungen erh ltlich Der Sitz weist zwei gro fl chige Kontaktstellen auf Sitzfl che und Sitz lehne welche getrennt aufgenommen werden m ssen Hier fiel die Entschei dung auf die Verwendung von Folienmesstechnik der Firma Tekscan Die Folienmessmatten messen Druck verteilungen und k nnen au erdem auf Kraft kalibriert werden womit die Kr fte auf die beiden Fl chen ge trennt aufgenommen werden k nnen Da die absolute Genauigkeit der
55. abe der Sitzl ngsver stellung eine Grobausrichtung im Fahrzeuginnenraum t tigen Alle weiteren Einstellungen erfolgen automatisch Zu den Kernverstell gr en die den entscheidenden Anteil f r eine ideale Druckvertei lung ausmachen z hlt die Sitzh hen die Sitzneigungs und die Lehnenneigungsverstellung Diese Sitzverstellungen sind bereits bei den meisten Sitzen serienm ig vorhanden Dar ber hinaus existie ren bereits weitere Zusatzverstellgr en wie die Sitztiefen Lehnen kopf und Lehnenbreitenverstellung Grundlegende Voraussetzung f r eine Automatisierung bleibt eine Elektrifizierung der Sitzverstel lung Entsprechende Sensorik im Sitz selbst sowie ein Regelalgo rithmus auf Basis der idealen Druckverteilung sind n tig um eine au tomatische Sitzkomforteinstellung zu realisieren Literatur I A Kapandji 1985 Funktionelle Anatomie der Gelenke Band 3 Rumpf und Wirbels ule Ferdinand Enke Verlag Stuttgart C Mergl 2006 Entwicklung eines Verfahrens zur Objektivierung des Sitz komforts auf Automobilsitzen Herbert Utz Verlag M n chen A A White M M Panjabi 1978 Clinical biomechanics of the spine J P Lippincott Com pany Philadelphia Toronto H J Wilke 2004 M glichkeiten zur Bestimmung der Wirbels ulenbelastung und Konsequenzen f r die Empfehlungen f r das Sitzen ergo mechanics interdisziplin rer Kongress Wirbels ulen forschung Shaker Verlag Aachen R Zenk C Mergl J Hartu
56. afte Variation der Drehmoment Drehwinkel Kennlinien ohne Reibungsanteil Es werden nur die Drehmoment Amplituden skaliert die Verlaufsform bleibt gleich Einer dieser Mechanismen ist die Konstanzleistung Unter menschli cher Konstanzleistung ver steht man die F higkeit des menschli chen Wahrnehmungsapparates Informationen ber die Umwelt unter wechselnden Umwelteinfl ssen sicher und unverf lscht zu er kennen Dabei ist keine bewusste Konzentration oder Auseinander setzung mit der Information erforderlich um diese korrekt zu erken nen die Leistung wird unbewusst erbracht 1 1 Optische Konstanzleistung Wird ber Konstanzleistung gesprochen ist meist die optische Kon stanzleistung gemeint Sie umfasst mehrere Aspekte der Wahrneh mung Es werden Farbkonstanz Helligkeitskonstanz Gr enkon stanz und Formkonstanz unterschieden Konstanz 2007 Dabei spielt die Farbkonstanz in der Wissenschaft eine besondere Rolle und ist schon seit geraumer Zeit Bestandteil von Untersuchun gen wie z B Judd 1940 Helson et al 1952 und 1956 Wester mann 1975 Braun 1983 Hurlbert 1989 Lange Malecki 1990 und Fuchs 1992 Die Farbkonstanz beschreibt die F higkeit des menschlichen Sehapparates Farben unter verschiedenen Beleuch tungsbedingungen wieder zuerkennen Die Problematik des Sehens stellt hierbei die Ver nderung des re flektierten Farbspektrums in Abh ngigkeit vom Spektrum der Licht quelle dar Trotz der daraus resulti
57. ahrerver halten zu verstehen und voraussehen zu k nnen brauchen wir ein Modell des Fahrers Die Definition eines Fahrermodells variiert zwi schen Disziplinen die den Fahrer untersuchen Ergonomie Psycho logie K nstliche Intelligenz usw Es gibt kein allgemein akzeptiertes Modell der kompletten Fahraufgabe Die Erzeugung eines Fahrermo dells stellt ein fortlaufendes Sammeln der umfassenden wissen schaftlichen Erkenntnisse ber den Fahrer dar Cody 2007 Erste Fahrermodelle waren deskriptive analytische Modelle welche nur einen Teil oder die komplette Fahraufgabe zu erkl ren versuch ten Dazu geh ren verschiedene Aufgabeanalyse Kontroll und Pro duktionsmodelle Diese Modelle bringen eine umfangreiche Taxono mie f r die Beschreibung des Fahrens mit Sie k nnen zum besse ren Verst ndnis der Unf lle und menschlicher Fehler f hren Danach folgten Modelle welche auf das Informationsverarbeitungs Para digma und die Motivation gegr ndet wurden Viele davon sind auf das subjektive und objektive Risiko und die Schwierigkeit der Fahr aufgabe fokussiert Sie versuchen zu erkl ren warum sich der Fah rer f r die eine oder andere Aktion entschieden hat Die derzeitige Entwicklung geht in Richtung dynamischer und integrierter Modelle welche Fahrerverhalten abh ngig von der Umgebung und dem Kon text modellieren und welche simulationsf hig sind Mit der zuneh menden Automation des Fahrens hat sich die Anforderung von der Modell
58. altungs und Informationsfunktionen in sich vereinen Zu n chst kann man danach unterscheiden ob Bedienelement und An zeige rtlich getrennt werden oder nicht Im ersten Fall wird h ufig ein so genanntes Zentrales Bedienelement ZBE benutzt im zwei ten Fall gibt es meistens viele Softkeys oder einen Touchscreen Ein ZBE bietet den Vorteil dass Anzeige und Bedienelement unabh ngig voneinander anthropometrisch sinnvoll platziert werden k nnen Bei der Auslegung des ZBE gibt es wiederum sehr unterschiedliche An s tze Reine Dreh Dr ck Steller Dreh Dr ck Schiebe Steller Kombi nationen mit unterschiedlichen Anzahlen von Hardkeys etc Systematische Vervollst ndigung des Bedienelemente Baukastens Damit aber f r die Bildschirmbedienung im Speziellen und f r jede beliebige Funktion im Allgemeinen das jeweils optimale Bedienele ment benannt werden kann muss man zun chst ber einen vollst n digen L sungsraum also einen Baukasten von Bedienelementen verf gen Um eine komplette Basis aller denkbaren Bedienelemente zu erhalten m ssen die bei der Analyse gefundenen L sungen mit hilfe von theoretischen Methoden erweitert werden Dazu werden zun chst die systemergonomisch relevanten Merkmale der Bedienelemente festgestellt aufbauend auf den bei der Analyse erfassten und erg nzt durch die Literatur Bubb 1993 Ruehmann 1993 Salvendy 1997 DIN EN 894 3 sowie deren m gliche Aus pr gungen bestimmt Die willk rliche Verkn
59. arstellung des Automationsspektrums Daniel Damb ck Martin Kienle 2007 Abb 3 Bei diesem Wettbewerb m ssen autonom fahrende Fahrzeuge ihren Weg durch eine k nstliche Stadt finden und dabei mit den komplexen Bedingungen von besiedeltem Gebiet inter agieren Der Mensch wird also zum Passagier im eigenen Fahrzeug und muss nur noch eingreifen wenn die Regelgrenzen der Automation erreicht sind Insgesamt bietet diese Entwicklung Chancen aber auch Risiken Die Vorstellung im eigenen Auto wie in einem Zug zu reisen mag auf den ersten Blick sehr angenehm wirken Au erdem besteht auch Sicherheit und Verkehrsfluss betreffend hohes Poten tial da Geschwindigkeits bertretungen und zu dichtes Auffahren der Vergangenheit angeh ren k nnten Ebenso k nnten Staus durch angepasste Geschwindigkeit schneller aufgel st werden Bei ge nauerer Betrachtung zeigen sich aber auch Probleme In der Luftfahrt in der Autopiloten schon seit l ngerem Verwendung finden hat sich durch die Entkopplung des Menschen von der Ma schine der sogenannte pilot out of the loop Effekt eingestellt Die Herausnahme des Menschen aus dem Mensch Maschine Regel kreis aufgrund einer Automation f hrt zu einem Verlust an Situati onsbewusstsein Der Mensch interagiert nicht mehr mit dem System und kann daher die zur Beurteilung der Situation essentiellen Fra gen was es macht warum es etwas macht und was es als n chstes macht nicht mehr beantworten Es werden hier a
60. bbildung 1 Gescannte Punk tewolke der u eren Kontur von Becken und Oberschenkel Handbuch der Ergonomie Entwicklung eines Pr fk rpers zur Bewertung des Sitzkom forts Dipl Ing Olaf Sabbah terial m glichst gro ist damit ein Abl sen des Materials verhindert werden kann Dazu sind auch die Skelettteile durchl chert um eine bessere Ver netzung des Weichteilmateri als zu erhalten Dabei sind die L cher im mittleren Bereich der Oberschenkelkno chen ausgespart AEN damit eine realisti Abbildung 2 Oberschenkelmodell mit angedeuteter sche Umgleitung Knochenstruktur der Weichteile um die Knochen gew hrleistet wird Im Bereich oberhalb der Sitzbein h cker und an den vorderen Oberschenkel sind Aufnahmesstifte mit Gewinde vorgesehen um einerseits Haltegriffe und andererseits Gewichtscheiben anbringen zu k nnen Aus den CAD Daten des Oberschenkelmodells wurde eine Guss form definiert Diese ist so gestaltet dass die Skelettkonstruktion ber die Aufnahmesstifte darin befestigt werden kann Au erdem er laubt diese Gussform das einzelne Gie en der drei verschiedenen Silikonmischverh ltnisse Die Gussform besteht aus einem Kunst stoff PVC an dem das Silikon nach dem Guss nicht haften bleibt siehe Abbildung 4 Die physikalischen Eigenschaften des Pr fk rpers bzgl Weichteile basieren auf Untersuchungen die am Lehrstuhl f r Ergonomie nach Merg 2006 f r FE Modell von Ges und Oberschenkel zur B
61. bei werden die Probanden in die Perzentilgruppen 5 50 und 95 Perzentil K rperh he eingeteilt Weiterhin sollen verschiedene Sze narien z B individuelle Basis Fahrerhaltungen sowie Brems und Kupplungsszenarien in unterschiedlichen Fahrzeuggeometrien unter sucht werden Die Erfassung der Kraftwerte erfolgt dabei mit einer Abtastrate von 10KHz Um die Messergebnisse nicht durch dynami sche Effekte wie Herzschlag Atmung oder andere Muskelkontrak tionen zu verf lschen werden jeweils 1000 Einzelwerte gemittelt ausgegeben Bei einer ersten Versuchsreihe mit M nnern des 50 Perzentils K r perh he mit einem durchschnittlichen Gewicht von 80 6kg und einem Durchschnittsalter von 42 Jahren konnten die in Tabelle 3 1 darge stellten Kraftverteilungen angegeben als Prozentzahlen vom K rper gewicht ermittelt werden Untersucht wurde die von den Versuchs personen selbst gew hlte und eingestellte Fahrerhaltung Dabei er geben sich folgende Schnittstellen mit dem Versuchsstand beide Hacken auf dem Boden linker Fu auf Fu st tze rechter Fu auf Fahrpedal H nde auf 3 und 9 Uhr am Lenkrad Diese Position wurde in drei verschiedenen Fahrzeuggeometrien Roadster mit einem H30 Ma senkrechtes Ma vom Hackenaufstandspunkt zum Sitzreferenzpunkt von 174mm Limousine mit H30 247mm und Oberklassen Limousine mit H30 260mm untersucht Die Kraft werte f r den Sitz getrennt f r Sitzfl che und Sitzlehne liegen zum gegenw rtige
62. die Kr fte von linkem und rechtem Bein getrennt auf genommen und ausgewertet werden k nnen Abb 2 3 Pro Platte werden drei Sensoren in einer Drei ecksanordnung verwendet wodurch sp ter der Ort des Krafteinleitungspunktes durch die Hacke der VP errechnet werden kann Da sich die Position der Ferse von Autofahrern und damit der Krafteinlei tungspunkt in Richtung der Pedale befindet sind aus Lastgr nden vorne zwei Sensoren und hinten ein Sensor angebracht Abbildung 2 3 Bodenplatten des Versuchsstandes Messung der Sitzkr fte Die auf den Sitz bertragenen Kr fte werden mit Foliensensoren ge trennt f r Sitzfl che und Sitzlehne erfasst Zus tzlich sind vier Druck kraftsensoren unterhalb der Sitzschienen an den Endpunkten ange bracht Abb 2 4 Messung der Armkr fte F r die Messung der Armkr fte wird am Lenkrad ein 3 Wege Sensor angebracht Beim Einbau des Sensors m ssen die auftretenden Mo mente beachtet werden Das bedeutet dass der Krafteinleitungs punkt m glichst in der Lenkkranzebene liegen sollte um das Biege moment so gering wie m glich zu halten Dies wurde durch den vor liegenden Aufbau n herungsweise verwirklicht Abb 2 5 siehe n ch ste Seite Dennoch auftretende Biegemomente liegen im Toleranz bereich des Sensors 3 Erste Ergebnisse der Kraftmessung Es sind Versuche mit einer gro en Anzahl von VP geplant die sich in Geschlecht Alter Anthropometrie und Konstitution unterscheiden Da
63. durchg ngigen und intuitiven haptisch multimodalen Sprache H Mode zu vereinen Flemisch et al 2003 Die H Meta pher dient dazu das Verh ltnis zwischen Mensch und Automation in zuk nftigen hochautomatisierten Fahrzeugen zu beschreiben hn lich der Desktopmetapher bei PCs die einen Schreibtisch als Vorbild f r die Bedienoberfl che eines Computers verwendet Abb 6 wird hier die Beziehung zwischen Ross und Reiter verwendet um die Hierarchie und die Interaktionen zwischen Mensch und Automation zu beschreiben Abb 7 Das H in H Metapher bzw H Mode steht dabei sowohl f r Horse wie auch f r Haptik Zur Vermittlung der haptischen Signale werden derzeit aktive Sidesticks sowie aktiv ansteuerbare Lenkr der und Pe dale verwendet Die haptische Kommunikation wird dabei durch zu s tzliche akustische und visuelle Signale angereichert Ein Kernpunkt der H Metapher ist das Konzept Tight Rein Loose Rein kurze Z gel lange Z gel Hier wird angenommen dass die Automation in einem Fahrzeug nicht nur an oder ausgeschaltet sein kann Tight Rein und Loose Rein beschreiben die St rke mit der der Mensch bzw die Automation in die Fahrzeugf hrung eingreift Autofahren im Tight Rein also mit kurzen Z geln w rde bedeuten dass der Mensch die Kontrolle ber das Fahrzeug hat w hrend ihm die Automation auf dem haptischen Kanal Hinweise und Empfehlun gen gibt um ihn bei der Fahraufgabe zu unterst tzen D
64. e rechnung von Kontaktkr ften zwischen Mensch und Sitz durchge f hrt wurden F r die Bestimmung der Gewebeeigen schaften wurde ein zweistufiges Vorge hen gew hlt Im er sten Schritt wurde der relative Steifigkeitsverlauf entlang des Oberschenkels vom Knie bis zum Ende der Ges kontur mithilfe von Eindr ckversuchen mit dem am Lehrstuhl f r Ergonomie entwickelten Forschungsstuhl FS2000 bestimmt Dabei kamen St Rel der Gr e 40 x 40mm zum Einsatz die von unten gegen den frei h ngenden Oberschenkel dr cken vgl Abbildung 5 Um die hierbei tendenziell zu hoch ermittelten Werte aufgrund der Anhebung von umliegendem Gewebes zu korrigieren wurde im zweiten Schritt der absolute Steifigkeitswert bestimmt indem die Versuchsperson nochmals einem fl chigen Druck auf einer Holz platte ausgesetzt wurden Die Steifigkeit des gesamten Modells wurde derart skaliert dass die gemessenen Druckverteilungen mit den berechne ten bereinstim men Die Parameter anpassung mit hilfe der Holz plattenversuche Sa zeigte dass die H he der be rechneten E Module redu ziert wurde um die gemesse nen Druckwerte Abbildung 3 Vereinfachtes Knochenstruktur Versuch Sperson Tabelle 2 Volumina und Steifigkeiten der drei definierten Weichteilbereiche hi Volumen cm7 hen Vorderer berschenkel 57 00 Mittlerer Oberschenkel 10400 Ses 400 Ges zu erreichen Des Weiteren ist eine Ver nderung im
65. e H and K nig W Echtzeit Fahrerbeanspruchungssch tzung In Proceedings des 8 Internationalen Symposiums f r Informationswissen schaft pages 365 368 2002 R sl R W chter M Zittlau W and H s A AUTOSAFE Ein modulares System f r integrale Sicherheit im Strassenverkehr In 22 Internationale VDI VW Gemein schaftstagung Integrierte Sicherheit und Fahrerassistenzsy steme Wolfsburg 2006 Salvucci D D Predicting the Effects of In Car Interfaces on Driver Beha viour using a Cognitive Architecture Human Factors in Com puting Systems CHI 2001 Conference Proceedings 2001 Salvucci D Modeling Driver Behaviour in a Cognitive Architecture Human Factors 48 2 362 380 2005 Schmitt J und F rber B Verbesserung von FAS durch Fahrerabsichtserkennung mit Fuzzy Logic Technical Report 1919 VDI Bericht 2005 Schmitt J Breu A Maurer M and F rber B Simulation des Bremsverhaltens in Gefahrensituationen mit tels experimentell validiertem Fahrermodell VDI Berichte 2015 VDI 2007 Schulz A Fr ming R and Schindler V Darstellung fahreradaptiver Warn und Bremsassistenzsstra tegien durch Online Analyse des Fahrerverhaltens Technical Report 2015 VDI Berichte 2007 Smith P Shah M and da Vitoria Lobo N Monitoring head eye motion for driver alertness with one ca mera Pattern Recognition 2000 Proceedings 15th Interna tional Conference on 4 636 642 2000 Vollrath M Schi
66. e gew nschte Temperatur erreicht ist und auf der anderen Seite wird ihm ein Gesp r daf r vermittelt wie schnell Temperaturdifferenzen berbr ckt werden k nnen Somit wird veranschaulicht dass ex treme Einstellungen den Vorgang nicht beschleunigen Wird die ge wohnte Strategie dennoch angewandt erleichtert die R ckmeldung des Ist Wertes das Identifizieren der bevorzugten Wohlf hltempera tur Sobald der Nutzer den Innenraum als angenehm temperiert empfindet gleicht er manuell den Soll Wert dem momentanen Ist Wert an Der Nutzer kann folglich an seinen ber die Jahre gewach senen Bedienstrategien festhalten ihm wird jedoch ein Gesp r daf r vermittelt durch welche Ma nahmen ein tats chlicher Mehrwert er zielt wird bzw welche Bedient tigkeiten er einsparen kann Als weitere Ma nahme um das Systemverst ndnis der Nutzer zu er h hen soll das Zusammenspiel von Temperatur und Aktivit t des Kli makompressors veranschaulicht werden Wie in Abbildung 8 rechts dargestellt steht bei inaktivem Klimakompressor nur das Tempera turspektrum oberhalb der Au entemperatur hier 21 C zur Verf gung Reduziert der Nutzer die Temperatur erh lt er am Drehregler f r jedes Grad eine haptische R ckmeldung in Form eines Wider standmomentes Unterschreitet er die Au entemperatur wird der Kli makompressor automatisch zugeschaltet Als optische R ckmeldung erscheint in diesem Moment unterhalb der Soll Temperatur ein Schneeflocken
67. e l C Langhorst S K Totzke l Buld S and Benmimoun A Adapting ADAS to traffic states An aproach of human cen terd automation In Beitrag auf 6th European Congress and Exhibition on Intelligent Transport Systems and Services Aalborg Denmark 2007 Kraftmessung an den Schnittstellen Mensch Fahrzeug Auslegung und Realisierung der Messtechnik 1 Einf hrung Die vom Menschen unter verschiedenen Bedingungen eingenom mene Haltung ist von den unterschiedlichsten Einflussfaktoren ab h ngig Neben den physikalischen Randbedingungen haben die phy siologischen und psychologischen Aspekte bei der Einnahme einer bestimmten Haltung eine wesentliche Bedeutung Wird davon aus gegangen dass die physikalischen Rahmenparameter wie z B eine vorhandene Geometrie oder eine bestimmte Aufgabe bei einem Ver such f r jeden Versuchsteilnehmer gleich sind so werden sich die eingenommenen Haltungen aufgrund der individuellen physiologi schen und psychologischen Faktoren unterscheiden Physiologische Faktoren sind dabei z B anthropometrische Ma e Gesundheitszu stand und Trainiertheit Subjektive Faktoren welche die menschliche Haltung beeinflussen sind z B eine vorhandene oder fehlende Moti vation individuelle Vorlieben oder die Empfindung von Komfort bzw Diskomfort Ein wichtiger Aspekt bei der Beurteilung menschlicher Haltungen sind auch die vorherrschenden Kr fte Diese k nnen zum einen extern auf den Menschen einwirken wie
68. e Abbildung 1 Tabelle 1 H ftbreite und Oberschenkell nge nach DIN 33402 im Vergleich RAMSIS Referenzjahr 2003 Alter 18 70 Nationalit t deutsch HdE 1989 Referenzjahr 1995 98 Alter 20 25 unbekleidet deutsch Huftbreite mm Die kn cherne Struktur ist von einem Kunststoffskelett f r Schulungszwecke abgeleitet Dieses Skelett hat eine H he von 176 cm Das Becken und der Ober schenkelknochen sind ebenfalls mit dem Laserscanner digitalisiert worden Ausgehend von den Punktewolken der Oberfl che werden mit Hilfe der von CATIA V5 Volumenmodelle des Ober schenkels und der Knochen erzeugt Die Positionierung der Knochen inner halb der Oberschenkelkontur erfolgt ent sprechend einem sitzenden Menschen Die genaue Beckenpositionierung ist aus verschiedenen Literaturquellen er mittelt worden Adultdata ISBN 0 952257130 K rperma e des Men schen DIN 33402 Teil2 Kichner Johannes Heinrich und Baum Ek kert Ergonomie f r Konstrukteure und Arbeitsgestallter Carl Han ser Verlag M nchen 1990 RAMSIS Autofahrermodell Da dieses Modell nur aus einer Seite des Beckens mit Oberschenkel besteht wurde es gespiegelt und auf ein komplettes Becken mit zwei Oberschenkeln erweitert vgl Abbildung 2 Um die Knochen aus Aluminium zu fertigen ist die Knochengeome trie vereinfacht worden vgl Abbildung 3 Au erdem wurde ber ck sichtigt dass die Kontaktfl che zwischen Knochen und Weichteilma A
69. e Wodurch stellen wir auf dem ersten Blick fest wie sich diese Auto mobile vom Design her unter scheiden e Kann die Qualit t eines speziellen Designs ge messen werden e Ist das Design eines Automobils in klassischer Weise mit nur drei physikalischen Gr en Ma terial Form und Farbe vollst ndig erfassbar Aufgabe unserer Versuchspersonen war es sechs Designkriterien zu benennen die ma gebend f r die subjektive Designwirkung von Automobilen sind In der Gruppe 50 nahmen 9 Personen teil das mittlere Alter betrug rund 57 Jahre in der Gruppe 20 nahmen 40 Personen teil das mittlere Alter betrug rund 23 Jahre Die Ergebnisse der ersten Untersuchungsphase haben gezeigt dass die Art und Weise wie ein Betrachter ein Automobil sieht vom Alter abh ngig ist Andere Kriterien dieser Schnittmenge wie z B Fenstergestaltung Form der Karosserie Innenraumkomfort oder Sportlichkeit sind da gegen mehr fahrzeugspezifisch Betrachtet man diejenigen Kriterien die allein von lteren Menschen Ausschnitt ist in der Abb 1 links dargestellt genannt wurden stellt man fest dass diese Kriterien z B sthetik Botschaft oder Harmo nie berwiegend nicht physikalisch messbare Gr en sind und sich mehr in die Richtung Empfindung Emotion Spannung bewegen Die Kriterien die nur von j ngeren Menschen Ausschnitt ist in der Abb 1 rechts dargestellt genannt wurden sind in der Mehrheit sehr fahrzeugspezifisch formuliert z B Gr
70. e h ufig ein Zugschalter zwi schenzeitlich gab es Schiebeschalter und Kipphebel heute haben die meisten Hersteller Drehschalter Von denen sind einige heraus ziehbar und in dieser Dimension mit der Nebelbeleuchtung belegt einige haben keine weitere Funktion so dass die Nebelbeleuchtung eigene Bedienelemente besitzt siehe auch Abbildung 1 Obwohl die Bandbreite der analysierten Fahrzeuge der Forderung nach Repr sentativit t nicht voll gen gt lassen sich aus den erfass ten Bedienelementen auch statistisch interessante Informationen f r weitere Merkmale ableiten Zum Beispiel befinden sich alle Licht schalter auf der linken Seite des Lenkrades bei den meisten euro p ischen Fahrzeugen auf dem Armaturenbrett bei den meisten japa nischen Herstellern auf dem Blinkerlenkstockhebel Hier wird bei spielsweise genau zu untersuchen sein ob man mit einem theore tisch entwickelten und eventuell abweichenden Bedienort den bishe rigen Pfad verlassen sollte oder ob die bestehende Gewohnheit egal ob der gewohnte Bedienort zuf llig entstanden ist oder begr n det hier mehr wiegt als theoretische berlegungen Andere Funk tionen sind bei unterschiedlichen Herstellern scheinbar zuf llig posi tioniert und ausgelegt so dass hier kein bergreifender Gew h nungseffekt angenommen werden kann Relativ popul r ist die Mannigfaltigkeit unter den Herstellern bei der Bedienung von Bildschirmsystemen die eine Vielzahl von Assistenz Unterh
71. e nicht rechtzeitig erkennt F r noch mehr Sicherheit im Stra enverkehr Und noch mehr Akzeptanz von Fahrerassistenzsystemen beim Fahrzeugf hrer Literatur ADAC November 2005 Fehlender Durchblick ADACmotorwelt Heft 11 Lutz Temsch B 09 06 2005 Von Vater berfahren S ddeutsche Zeitung Rassl R 2004 Ablenkungswirkung terti rer Aufgaben im Pkw Systemergo nomische Analyse und Prognose Dr Ing Thesis Technische Universit t M nchen Germany Riel J November 2002 Modellierung von St rungen des Verkehrsablaufs durch Ein und Ausparken am Fahrbahnrand Dissertation Fachbereich Archi tektur Raum und Umweltplanung Bauingenierwesen der Universit t Kaiserslautern Schmidtke H et al 1993 Ergonomie Carl Hanser Verlag M nchen Wien bis 18 09 Abbildung 5 Verbessertes Konzept mit Personendetektion links verbessertes Konzept einer erweiterten Parkassistenz rechts Impressum Herausgegeben vom Lehrstuhl f r Ergonomie Technische Universit t M nchen Boltzmannstrasse 15 85747 Garching Tel 089 289 15388 www ergonomie tum de Verantw i S d P Prof Dr H Bubb Layout Werner Zopf LfE Volker Schneider Martin Wohlfarter Redaktion Dr Herbert Rausch Werner Zopf Druck Printy Digitaldruck amp Ko pierservice 80333 M nchen ISSN 1616 7627 19 20 Welches ist das optimale Bedienelement f r eine Funktion Erfordert die Vielzahl an unterschiedlichen Funktionen in h
72. egration mit anderen Systemen ber cksichtigt werden Der Ansatz f r die L sung der beschriebenen Probleme basiert auf der Entwicklung verschiedener Fahrermodelle die Fahrerverhalten erkl ren oder voraussehen k nnen In der Entwicklung der Fahreras sistenzsysteme wurden solche Modelle bisher sehr selten einge setzt Trotzdem werden in einer Vielzahl von Projekten neue Senso rik Technologien und Methoden entwickelt um eine Verbesserung und Integration der FAS zu erreichen Eine der ersten Schritte und Untersuchungen zu adaptiven FAS wurden im Rahmen von S A N T O S Situation Adapted and User type Optimized Driver Assi stance Systems gemacht K nig 2002 Das Projekt hatte die Inte gration von ACC und Spurhaltungsystem mit Kommunikationssyste men Strategic module mar Coals E Perception i mn module 7 All processing Current state JGoals list i l Knowledge base He Te ae g Categorization Fact list a Cognitive ee ee integration i Current Representation generator i l l representation i I Place recognition Sn E E GE m EEE HE m mm am il Road environment categories Perceptive exploration Drivingschema A Ser N Familiar places Decision Operational module Abbildung 4 Wahrnehmung und Taktisches Modul COMSODRIVE Modells Delorme 01 29 30 ia b Abbildung 5 Abbildung des nahen und fernen Punktes f r
73. eifahrer bedienbar sind Wie aber sollten sekund re und terti re Funktionen innerhalb dieses Schemas angeordnet werden Wenn man davon ausgeht dass Menschen mit denselben Handlungserfahrungen Autofahrer mit 21 Sitzpasfioneinstellen GespeicherteS tzpositionabrufen Musiklautst rkeeinstellen D Raciosendereinstellend Obeschlagenefrortscheibeaktauen MusikquelleCDausw hlen jsjkquellsRadi heschlageneHefkscheibeaktauengrontscheibereinigen Spiegeleinstellen 2 Dimension 2 22 edle OSchiebedach ff dschlie i j chiebedach ffnenundschlie en Musk tenuswihEng Klimaanlageeinsch lten 4 ters fe Lenkradpositioneinstellen Navigationszieleingebeng Sitzheizungeinschalten Lenkradheizungeinschatteninnenlufttemperatureinstellenfrontsc BOHLSBELIENEN een sie ETE eadupbDisplayeinschatehleckscheibefeinigen Stzmassagefunktioneinschalten Eh imMusiktitelvoroderzur ckspulen_ SR 3 Zielf hrungdesNavigationssystenseinundaussghalten stzbel ftungeinschalten Igebl sest rkederklimaanlagee nstellen Kilometerstandzur cksetzen E i O Umluftfunktioneinschalten oDurchschnitswerbrauchabkrufen 0 DiagnosemeldungendesFahrzeugsabrufen Au enluftzufuhrautomatischabsperrenlassen OMaximalelnnenraumk hlungeinschalten FLuftverteillungderklimaanlageeinstellen Teleph nnummereingeben Heckscheikedauernedwischend Spurverlassenswarnungeinschatend Telephananrufannehmen Oo TE aa Katrufstarten je Tatervinkelvarnungeinschalen Auffahrwarnungeinsc
74. eiten verschiedener FAS die Zeit ist durch Time To Collision bestimmt Beispiel von R sl 06 Durch die Teilautomatisierung einiger FAS hat sich auch die Rolle des Menschen teilweise von einer aktiven zu einer berwachenden gewandelt Der Verlust von F higkeiten und mangelndes Situations bewusstsein sind die Folge Die F higkeit des Menschen zu berwa chungst tigkeiten ist zumindest kritisch zu betrachten a Screenshot von AWAKE Software f r Blickrichtungsanalyse AWAKE b Die Vision des AIDE Projekts The Adaptive Integrated Driver vehicle Interface Die Auswirkung dessen ist dass obwohl die Fahrerassistenzsysteme eine Verminderung oder Kompensation menschlicher Fehler zum Ziel haben sie zu neuen Fehlern f hren k nnen Ob die Bilanz posi tiv wird bleibt von System zu System zu untersuchen 3 Situations und Fahrerangepasste Fahrerassistenzsysteme als L sungsansatz Je mehr Systeme es im Fahrzeug gibt und je komplexer sie werden desto wichtiger ist eine ergonomische Gestaltung welche den Men schen in den Mittelpunkt stellt Hierbei ist eine Ber cksichtigung der technischen Zuverl ssigkeit genauso wichtig wie die Akzeptanz des Benutzers Die Fahrer d rfen durch ausbleibende Fehlermeldungen das Vertrauen in die Technik nicht verlieren aber auch nicht von zu vielen Fehlermeldungen irritiert werden Insbesonders gilt das wenn der Fahrer selbst die Gefahr schon erkannt hat Die Bestrebungen und Zielvorstellung heuti
75. elche den Fahrer bei der Durchf hrung der Fahr aufgabe unterst tzen Dabei sollen sie die Sicherheit erh hen und Marina Plavsic Komfort bieten Bubb 2005 a Sehr viele solcher Assistenzsysteme befinden sich schon auf dem Markt und noch mehr wurden intensiv entwickelt und erforscht Bis heute sind keine Standards f r FAS entwickelt worden Das hat zur Folge dass gleiche FAS mit unterschiedlichen Namen auf dem Markt erscheinen k nnen oder den gleichen Namen tragen aber verschiedene Funktionen haben Da es keine allgemein anerkannte Definition und keine Standards f r FAS gibt existiert auch keine allgemein g ltige Klassifikation dieser Systeme Generell kann Fahren in drei hierarchisch angeordnete Aufgabebereiche unterteilt werden prim re Aufgaben das Halten des Fahrzeugs auf dem Kurs sekund re Aufgaben reaktiv bedingte Abbildung 1 Beispiele f r Fahrerassistenzsysteme auf a Navigations b F hrungs und c Stabilisierungsebene 27 28 Ng Verantwortung Information Warnung FAS E Aktive Empfehlung gt Abbildung 2 FAS Klassifikation nach Donges 99 und aktive Aufgaben die nicht direkt der Fahrzeugf hrung dienen und terti re Aufgaben Aufgaben die nichts mit Fahren zu tun haben z B Bedienung von Klimaanlage Radio Bubb 20056 Die meisten FAS unterst tzen bei der prim ren Fahraufgabe es gibt jedoch auch einige die bei den sekund ren Aufgaben helfen z B ada
76. em EGO Fahrzeug Das Fahrzeug er scheint zu dem Zeitpunkt an dem die Versuchsperson an die Kreu zung gelangt und die letzte Navigationsanweisung Links abbiegen bekommt Das Fremdfahrzeug wird durch so genannte Flowpoints in Course Typen Hedgehogs genannt gesteuert Diese Punkte wer den auf der Spur des EGO Fahrzeugs platziert Sobald die Ver suchsperson einen Flowpoint berf hrt wird das Fremdfahrzeug auf der anderen Stra e verdeckt durch H user B ume oder parkende Fahrzeuge aktiviert Der Erscheinungspunkt der Fahrzeuge variiert mit der Geschwindigkeit des EGO Fahrzeugs Um den optimalen Ak AALEN E a i 1 m hinten E AA SU A Li Abbildung 2 7 Szenario des berschreiten Unfalls tivierungszeitpunkt zu bestimmen ist es n tig eine Reihe von Pro bel ufen durchzuf hren Der schlie lich ermittelte Aktivierungspunkt bezieht sich auf eine gefahrene Geschwindigkeit von 30 km h bei der das Fahrzeug genau an der Kreuzung erscheint Die Szene wird mehrfach in die Versuchsstrecke eingebaut Dabei werden die Verkehrsteilnehmer Fahrzeugtypen und die Umgebung z B umgebende H userzeilen Parkfl chen oder B ume in jeder Szene automatisch variiert Die Abh ngigkeiten und Aktivierungs punkte des Fremdverkehrs bleiben nat rlich vollst ndig erhalten Somit ist die Situation f r die Probanden nicht sofort wiederzuerken nen und kann in einem Versuchszyklus mehrfach durchfahren wer den 2 5 2 Der berschreiten
77. emgegen ber steht das Autofahren im Loose Rein Die Automation ber nimmt hier gro e Teile der Fahraufgabe selbst Der Fahrer wird aber durch Stellteilbewegungen haptisch ber den Systemzustand und das Systemverhalten informiert Au erdem kann er weiterhin durch Eingaben am Stellteil seinerseits das Systemverhalten beeinflussen und im Notfall die volle Kontrolle ber das Fahrzeug bernehmen Corfederate Abbildung 8 Theatersystem am LfE der TU M nchen Theatersystem und erwartungsbasiertes Vorgehen F r die Entwicklung des Interaktionsdesigns zwischen Fahrer und Fahrzeug wird ein Theatersystem eingesetzt Abb 8 Kern dieses auf dem Wizard of Oz Prinzip basierenden Systems sind zwei ge koppelte aktive Eingabemedien die es erlauben das Interaktionsde Abbildung 9 Interaktion zwischen Fahrer Reiter und Fahrzeug Pferd bei Ge schwindigkeitsregelung sign im Dialog mit Probanden explorativ zu entwickeln und das De sign fr hzeitig zu testen indem die Interaktion zun chst von einem Mitglied des Designteams Confederate ber eines der Eingabeme dien eingespielt wird Kelsch et al 2006 Die Kopplung der Sticks f hrt dazu dass sie sich synchron bewe gen Kr fte und Bewegungen die auf einen Stick aufgebracht wer den sind am anderen deutlich sp rbar Somit ist eine direkte Interak tion zwischen dem Confederate der die Rolle der Automation ber nimmt und potentiellen Nutzern m glich Reaktionen auf das
78. en in heutigen Fahrzeugen in Grundz gen bereits genutzt Spur verlassenswarner z B machen den Fahrer durch Vibrationen auf ein berschreiten der Fahrspurgrenzen aufmerksam Einen Schritt wei ter gehen Spurhalteassistenten die aktiv in die Querf hrung eingrei fen um das Fahrzeug innerhalb der Fahrbahnmarkierungen zu hal ten Das zum Lenken notwendige Moment wird ber ein aktives Stellteil erzeugt und kann vom Fahrer am Lenkrad wahrgenommen werden Geht man von der Annahme aus dass zuk nftige Fahr zeuge sowohl in manuellen assistierten als auch in noch h her au tomatisierten Zust nden gefahren werden k nnen so zeigt sich die Notwendigkeit eine Basis zu schaffen auf der Mensch und Automa tion miteinander kommunizieren und das Verhalten des Fahrzeugs aushandeln k nnen Geschwindigkeitswunsch E des Fahrers Reiter x schneller man N langsomer EN konstont S Geschwindigkeitswunsch der Automation Pferd schneller langsamer Eng N 2 konstont Ab m Abbildung 6 Desktop Metapher Der Schreibtisch als Vorbild f r Betriebssysteme Abbildung 7 H orse Metapher Pferd und Reiter als Vorbild f r die Inter aktion zwischen Fahrer und Fahrzeug H Mode als multimodales Fahrzeugf hrungskonzept Ziel der Zusammenarbeit zwischen dem ITS und dem LfE im DFG Projektes H Mode Il ist es auf Basis einer Designmetapher H Meta pher Vibrationen sowie kontinuierliche und diskrete haptische Si gnale zu einer
79. endenwirbels ulenbereichs unten Sensor ist bereits implantiert oben Sensor wird ber Endoskop gerade implantiert Versuchsdurchf hrung F r diese Studie wurde ein aktueller 7er BMW E65 verwendet ausgestattet mit einem Multifunktionssitz mit welchem es m glich ist eine ideale Sitzposition einzustellen Das Messequipment be stand aus den Drucksensoren in den Bandscheiben und einer Druckmessmatte auf der Sitzfl che Die Druckmessmatte Tekscan wurde nur auf der Sitzfl che und nicht an der R ckenlehne aufge legt um jegliche Komplikationen zwischen der Bandscheibendruckmessung und der Kontaktfl chenmessung zu vermeiden Zun chst wird eine ideale Lastverteilung auf der Basis der Untersuchungen von Mergl 2006 eingestellt die sowohl f r Kurz als auch f r Langzeit best tigt werden konnte Die Last auf der Sitzfl che sollte sich so ver teilen dass 50 65 auf den Sitzbeinh ckern und 6 auf den vorderen Oberschenkeln zum Liegen kommen Abweichend davon wird eine Variation der Sitzfl cheneinstellung mit einer maximalen und minimalen Unter st tzung der vorderen Oberschenkel geschaf fen dabei bleibt die Lehneneinstellung immer unver ndert Die Sitzeinstellung und die Er gebnisse sind in Abbildung 3 dargestellt Ergebnisse Bei idealer Sitzeinstellung ist der Band scheibendruck im Nucleus pulposus signifi kant am geringsten und hat einen Wert von 45 46 Mittlerer Druck bar 0 95 bar Obersche
80. entsprechen der menschlichen Maximalkraft bei vergleichbaren Experimenten siehe Tabelle 2 2 Angaben zu maximalen Sitzkr ften sind leider nicht bekannt Tabelle 2 2 Zusammenfassende Darstellung der maximal aufbringbaren Kr fte Kontaktstellen Wert N Pedale Fu Rst tze 1195 N Boden 726 N Lenkrad Druckkraft 2308 N Zugkraft 1440 N Rechtsdrehung 364 N Linksdrehung 379 N Ein Vergleich der beiden aufgef hrten Tabellen zeigt einen weiten Kraftbereich an den es zu ber cksichtigen gilt Da aber der Mess fehler immer gr er wird je weniger der Messbereich eines Sensors ausgenutzt wird muss bei der endg ltigen Festlegung der Sensor messbereiche ein Kompromiss zwischen m glichst geringem Mess fehler und Sch tzen der Sensoren vor berlastung eingegangen werden Aus diesem Zielkonflikt resultieren die gew hlten Messbe reiche welche in Tabelle 2 3 dargestellt sind Bei der Auswahl der Bereiche f r die Pedale und die Fu st tze fanden neben den Daten aus dem HdE zus tzlich Erfahrungswerte sowie im Unternehmen vorhandene Kraft Weg Diagramme Anwendung Tab 2 3 Zusammenfassende Darstellung der Sensormessbereiche Messbereich Anzahl der Sensoren Kontaktstellen Fu st tze 1 0 800N Kupplungspedal 1 0 800N Bremspedal 1 0 1500N Gaspedal 1 0 250N Fahrzeugboden 6 0 200N Sitz 4 0 500N Lenkrad 1 0 500N 33 34 Abbildung 2 1 Variabler Versuchsstand mit eingebauter Messtechnik 2 1 2
81. er Versuchspersonen sehr stark Zus tzlich ist die Integration des Gas und Bremspedals n tig F r das Bremspedal ist es anzuraten das vorgegebene Bremssystem zu erhalten da eine Art Hardware in the Loop Situation entsteht und somit der originale mechanische Aufbau des Bremspedals verwen det werden kann Der geschlossene Bremskreis wird an geeigneter Stelle aufgetrennt und mit einem Drucksensor best ckt Der abge nommene Druck kann dann skaliert an die Simulationssoftware wei tergegeben werden und entspricht der aktuellen Bremskraft Das Gaspedal des LfE Simulators stellt ein besonderes System dar Es ist als aktives Gaspedal ausgelegt Dies bedeutet dass eine zu s tzliche Kraft als sp rbarer Widerstand aufgeschaltet werden kann ber den einstellbaren Druckpunkt kann somit dem Fahrer eine R ckmeldung ber Begrenzungen der Geschwindigkeit Abstands haltung oder f r Gefahrensituationen gegeben werden In Kombina tion mit den optischen und akustischen R ckmeldungen des Fahr zeugs entstehen somit neue M glichkeiten zur Unterst tzung des Fahrers Lange 2008 F r die optischen R ckmeldungen im Fahrzeug dienen in erster Linie die Standardanzeigen des Fahrzeugs Alle eingebauten Anzei gen und Schalter sind ber den CAN Bus des Fahrzeugs bzw direkt durch die Simulationssoftware an steuerbar Dadurch ist es m glich die aktuell gefahrene Geschwindigkeit im Serien Kombiinstrument anzuzeigen Zus tzlich ist das BMW Central
82. er Proband auf den Monitor einer Sitzkiste blickt auf dem eine einfache Fahraufgabe abl uft In dieser Abbildung ist die so genannte berblendungstechnik mit in tegrierter Pupillenerkennung zu erkennen Dabei wird das Bild des linken Auges dem der Feldkamera transparent berlagert und der Mittelpunkt der detektierten Pupille mit einem runden Kreis markiert Somit kann jederzeit berpr fen werden ob der Pupillenerken nungsalgorithmus fehlerfrei arbeitet Das Feld rechts neben dem Vorschaufenster dient dem Kalibrieren und Einstellen des Systems Zur Kalibrierung muss das Augenbild in horizontaler und vertikaler Richtung dem Field of View Bild zugeordnet werden Ferner muss auf eine bestimmte Ebene orthogonal auf den Sehstrahl kalibriert werden Hierzu ist ein Kalibrierkreuz mit vier Kalibrierpunkten zu ver wenden Die Einstellung der horizontalen und vertikalen Zuordnung sowie der Bezug zur zugeh rigen orthogonalen Ebene ist ein iterati ves Verfahren ist Der Kalibriervorgang f r vier Kalibrierpunkte dau ert ca 30 Sekunden Die Genauigkeit liegt dann bei etwa 1 Um die G te der Pupillenerkennung zu optimieren sind die wichtigsten Er kennungsparameter einstellbar Auf diese Weise l sst sich der Er kennungsalgorithmus an verschiedene Versuchspersonen und Licht verh ltnisse anpassen Innerhalb des Einstellmodus der Pupillener kennung ist auf einem Vorschaubildschirm immer zusehen ob durch die neuen Einstellungen die Erkennungsg te
83. er zu defi nierten Zeitpunkten genau vorhersehbare Aktionen durchf hren soll Auf der anderen Seite bietet SILAB die einzigartige M glichkeit das Streckennetz dynamisch zur Laufzeit anzupassen Wie in Abbil dung 2 5 zu sehen ist k nnen beliebige Eigenschaften definiert wer den um die Streckenf hrung aktiv zu beeinflussen Das Stra ennetz muss demnach nur lokal geometrisch konsistent sein Dies ist ein sehr gro er Vorteil gegen ber einer feststehenden virtuellen Welt im OpenFlight Format in der alle Stra en und Ob 11 12 Kurve erscheint erst wenn ein bestimmter Abstand zum Vorderman erreicht ist Abiegevorgang kommandiert immer den gleichen Streckenabschnitt S2 K1 2 m Abbildung 2 5 Dynamische Anpassung des Streckennetzes zur Laufzeit abh ngig von frei definierbaren Ereignissen Beispiele Abh ngig vom Abstand zum Vordermann erscheint eine Kurve oder eine Gerade linkes Bild Proband kann rechts oder links abbiegen und es folgt immer ein identischer Streckenabschnitt rechtes Bild jekte fest definiert sind und nur u erst aufwendig ge ndert werden k nnen In SILAB ist es au erhalb des Sichtbarkeitsbereichs des Probanden m glich das Stra ennetzwerk unauff llig umzubauen An dieser Stelle wird das Grundprinzip dieser Simulationssoftware deutlich Die geometrische und grafische Repr sentation wird w h rend der Simulation online erzeugt und ist folglich zur Laufzeit ver
84. erenden spektralen Verschiebung ist es jedoch m glich Farben als solche wieder zuerkennen Der Sehapparat muss demzufolge Informationen ber die Beleuchtungs bedingungen dazu verwenden um die Farbverschiebung zu kom pensieren Fischer 1994 bezeichnet die Konstanzleistung als evo lution re Errungenschaft der Qualit t Farbe welche eine berle benswichtige Rolle gespielt haben muss 1 2 Haptische Konstanzleistung Es ist nahe liegend dass auch in der haptischen Wahrnehmung Arten der Konstanzleistung existieren sind doch mechanische St r gr en wie Haltungseinfl sse oder u ere St rkr fte in Form von Beschleunigungen unterschiedlichen Bewegungsabl ufen oder Stellungen des Skelettes allt glich Diese Einfl sse ver ndern die Bewegungsabl ufe beim Ertasten und die an den Schnittstellen wir kende Kr fte weshalb es keineswegs selbstverst ndlich ist dass die absolut wahrgenommenen Gr en unbeeinflusst sind Haptisch gesehen w rde Konstanzleistung demzufolge bedeuten dass die entsprechenden St rgr en erkannt und durch Heraus rechnen ber cksichtigt werden Damit k nnen die haptischen Eigen schaften z B K rper und Objekte bzw weitere mechanische Eigen schaften wie das Nachgeben oder Brechen eines Astes erkannt werden In Bezug auf die oben zitierte evolution re Errungenschaft ist die Entwicklung einer haptischer Konstanzleistung anzunehmen da davon auszugehen ist dass dem Menschen das reproduzierbare
85. ermit als Referenzfahrt Konzept 2 zeigt eine Draufsicht um das ei gene Fahrzeug herum an und stellt prinzipiell eine rein videobasierte Anzeige dar wie sie derzeit bei vielen Premiumherstellern erh ltlich ist Das dritte Konzept erweitert die videobasierte Anzeige um zu s tzliche Informationen Hilfslinien bzw eine Systembewertung ob der Abstand nach vorne hinten zu einem Objekt ausreichend gro ist oder nicht Auch dieses Prinzip findet sich in einigen Assistenzsy Konzept 1 Konzept 2 Konzept 3 Konzept 4 no ssist Kamerabild Kamerabild Kamerabild Systembewertung Systembewertung Parkhinweise Abbildung 2 Untersuchte Konzepte im Realfahrzeug Abbildung 1 Oben Blick durch Heckscheibe eines lteren Fahrzeugs Unten Heutiges Fahrzeug Quelle ADACmotorwelt 1 stemen bei verschiedenen Fahrzeugherstellern wieder Das letzte hier untersuchte Assistenzsystem erweitert Konzept 3 um eine Kom mandoanzeige Diese teilt dem Fahrer optisch mit wann er wie das Lenkrad einschlagen muss um optimal in einen Parkstand zu gelan gen Diese Methode basiert lediglich auf dem minimalen Wendekreis eines Fahrzeugs und zeigt dem Fahrer an wann er mit einem Voll einschlag am Wendepunkt gegenlenken muss Dazu ist es vorher notwendig das Fahrzeug mithilfe der Draufsichtanzeige und den Po sitionierungslinien exakt an einem vorderen Fahrzeug auszurichten um optimal in die Parkl cke zur ckzusto en Ziel des Versuchs
86. es Einbiegen Kreuzen Unfalls Rechts vor Links Situation 2 5 1 Der Einbiegen Kreuzen Unfall Die erste Situation entsteht typischerweise an Kreuzungen und Ein m ndungen von Stra en Feld oder Radwegen sowie Zufahrten z B zu einem Grundst ck oder Parkplatz Hier ist die Voraussetzung f r den Einbiegen Kreuzen Unfall gegeben der nach Definition durch einen Zielkonflikt zwischen einem einbiegenden oder kreuzenden Wartepflichtigen und einem Vorfahrtberechtigten ausgel st wird Die Szene ist wie folgt aufgebaut Ein pl tzlich auftretendes Fahr zeug versucht ein berraschungsmoment bei den Versuchsperso nen hervorzurufen Hierzu ist eine Rechts vor Links Situation in die Strecke integriert Die Versuchsperson befindet sich in einer Zone mit Beschr nkung auf 30km h und bewegt sich auf die Kreuzung zu Erreicht sie die Kreuzungsstelle erscheint ein Fahrzeug das von rechts kommend nach links abbiegt Der vorfahrtberechtigte Ver kehrsteilnehmer ist durch parkende Fahrzeuge oder B ume verdeckt und kann durch die Versuchsperson somit erst sp t gesehen wer den In Abbildung 2 6 ist eine Situation f r diesen Unfalltyp beispiel haft dargestellt Die Situation f r diesen Unfalltyp ist im Hinblick auf die Untersu chung auftretender Unf lle bewusst unfallkritisch ausgelegt Bei zu sp ter oder falscher Reaktion der Versuchsperson kann es leicht zur Kollision kommen Das Augenmerk liegt dabei auf der Abstimmung des Verkehrsteilnehmers mit d
87. eutigen Automobilen auch eine Vielzahl an unterschiedlichen Bedienelementen Motivation und Fragestellung Aufgrund der stetig wachsenden Anzahl von Funktionen im Automo bil gibt es heute eine erhebliche Vielzahl von M glichkeiten um Funktionen beispielsweise ein und auszuschalten Der Motor l sst sich immer h ufiger mit einem Drucktaster starten das Licht meist mit einem Drehschalter teilweise am Armaturenbrett teilweise am Lenkstockhebel viele zum Teil sehr unterschiedliche Funktionen werden mit den Lenkstockhebeln selbst bedient Auch die Bedienorte der Funktionen variieren stark besonders die Bedienelemente f r Sonderausstattungen werden h ufig unabh ngig von sonstigen Zu sammenh ngen an einer freien Stelle in der Mittelkonsole gesam melt Die zentralen Fragen die sich dabei stellen sind ob es ein optima les Bedienelement f r eine Funktion gibt und welches Element das ist Dabei muss auch behandelt werden ob man Funktionstypen ge nerell betrachten kann beispielsweise ffnen und Schlie en oder ob jede Funktion in ihrem Kontext und Anwendungsfall ein spe zielles Bedienelement ben tigt so dass zum Beispiel das ffnen des Schiebedachs in einem v llig anderen Zusammenhang steht wie das ffnen des Seitenfensters Zu dieser Untersuchung geh ren auch die Frage nach der Platzie rung und Gruppierung der Funktionen im Cockpit sowie nat rlich die konkrete Gestaltung der Bedienelemente um ein m glichst in
88. g 8 Richtwerte optimaler Lastverteilung gr n nach Mergl 2006 mit Idealwert Schwarze Balken und gemessene Werte blaue Balken Die angegebenen k rperteilbezogenen Lastwerte sind entspre chend der Body Map nach Hartung 2005 siehe Abbildung 9 Sym metrische angeordnete K rperteile KT enthalten die gleichen opti malen Werte bzw Wertbereich Deutlich zu erkennen ist dass alle Lastverteilungswerte im optima len gr nen Bereich entsprechend der optimalen Lastverteilung nach Mergl 2006 liegen Obwohl der Sitzpr fk rper zu 100 symmetrisch gestaltet wurde zeigen sich leichte Wertunterschiede der symmetrischen K rperteile z B KT10 und KT11 Dies ist zum einen auf die Ausrichtung des Sitzpr fk rpers auf dem Sitz und zum anderen auf die Aufl sung der FSA Sitzdruckmessmatte zur ck zu f hren 4 Zusammenafssung Aufbauend auf dem Wissen des Lehrstuhls f r Ergonomie bez glich der Entwicklung von Sitz pr fk rpern wurde ein Dummy bereitgestellt der nach den u eren Abmessungen einem 50 Perzentil Mann entspricht siehe Abbildung 10 Dazu wurde das entwickelte FE Modell s als Vorlage genutzt In seinen mechani figkeitsverl ufe in den Weichteilen wurde mit tels Silikonen mit unterschiedlichen Mischver h ltnissen erreicht Ein weiterer Grund f r die menschen hnliche Druckverteilung ist die Ske lettstruktur Hierf r ist die Position und Ausf h rung der Sitzbeinh cker mit der Bek kenkippun
89. g h ufig selbst wechseln und haben nun die Aufgabe zu unterscheiden ob die jewei ligen Paarungen gleich oder ungleich sind Das Antwortverhalten gleich aller VPn wird anschlie end ber der relativen Drehmomentdifferenz der Paarungen aufgetragen Die ent stehende Verteilung wird durch eine Regressionsfunktion in Form einer Gau schen Normalverteilung beschrieben vgl Gleichung 1 Die N he rung wird mit der Methode der kleinsten Fehlerquadrate durchgef hrt Als Parameter der N herung werden der Mittelwert y die Standardabweichung und die Amplitude a der Funktion ver wendet A 1 77 oe Existiert eine haptische Konstanzleistung bez glich der Drehmo mente bei Drehstellern so muss die h chste bereinstimmung bei tats chlich gleichen Paarungen bestehen und damit der Mittel wert der Verteilung bei 0 liegen Ist die maximale bereinstimmung je doch einseitig verscho ben so handelt es sich um eine Einschr n kung oder sogar um ein nicht Vorhandensein hapti scher Konstanz leistung was eine bertragbarkeit der Ergebnisse einschr nkt und weitere Unter suchungen zum jeweiligen Einfluss erfordert Abbildung 2 Sitzbox zur Durchf hrung von Versuchen zu haptischer Konstanz leistung Es k nnen mehrere Simulatoren integriert werden er 42 Tabelle 1 Im Versuch vorgestellte Paarungen Drehmoment in mm relative Diffe renz 13 5 17 3 frei abgest tzt 9 34 2 0 9 107 6 107 6 84 7
90. g ma gebend Des Weite ren ist beim Durchl chern der Ober schenkelknochen der mittlere Bereich ausgespart worden um eine realistische Umgleitung der Weich teile um den Knochen zu gew hrleisten Schlie lich wurde eine Transportkiste mit R dern gefertigt welche innen die untere Au enkontur des Pr fk rpers nachbildet um Ver formungen bei der Lagerung und dem Transport zu vermeiden Abbildung 9 Body Map nach Hartung 2005 nur Ges und Oberschenkel Literaturverzeichnis Adultdata ISBN 0 952257130 K rperma e des Menschen DIN 33402 Teil2 Diebschlag W Anatomisch physiologische Formgebung und Polsterung von Fahrzeugsitzen 1984 Hartung J Objektivierung des statischen Sitzkomforts auf Fahrzeugsitzen durchdie Kontaktkr fte zwischen Mensch und Sitz Dissertation am Lehrstuhl f r Ergonomie der Technischen Universit t M nchen 2005 Kichner J H und Baum E Ergonomie f r Konstrukteure und Arbeitsgestallter Carl Hanser Verlag M nchen1990 RAMSIS Autofahrermodell Mergl Ch Entwicklung eines Verfahrens zur Optimierung des Sitzkomforts auf Automobilsitzen Disserta tion am Lehrstuhl f r Ergonomie der Techni schen Universit t M nchen 2006 Stumbaum F Experimentelle Untersuchung und mathematische Simulation der Sitzhaltung auf Arbeitsst hlen Dissertation an der Technischen Universit t M nchen 1983 schen Eigenschaften bez glich des stati Wacker Chemie AG schen Sitzens en
91. g und Sammlung erster Erfahrungen wurden zun chst die Hauptschnittstellen Fahrzeugboden Pedale Sitz und Lenkrad ber cksichtigt 2 1 Auslegung der Sensoren 2 1 1 Ermittlung der Sensormessbereiche Zun chst mussten die maximal auftretenden menschlichen K rper teilgewichte ermittelt werden um einen ersten Anhaltspunkt f r die Gr enordnung der Sensormessbereiche zu erhalten Dazu konnte auf das Handbuch der Ergonomie HdE 1989 zur ckgegriffen wer den in welchem die ben tigten Daten in Prozentzahlen am Gesamt gewicht angegeben werden Damit k nnen nach Festlegung eines maximal auftretenden K rpergewichts die maximalen K rperteilge wichte errechnet werden Das maximale K rpergewicht ist ebenfalls dem HdE entnommen 114 kg entspricht dem 99 Perzentil K rper Christin Fr hmel BMW Group gewicht m nnlich Dieser Wert wurde auf 120 kg aufgerundet In Ta belle 2 1 sind die daraus resultierenden K rperteilgewichte zusam menfassend dargestellt Tab 2 1 Zusammenfassende Darstellung der maximalen K rperteilgewichte Wert N K rperteile ein Arm flach aufliegend 51 80 N ein Bein Fu auf Boden 94 76 N ein Bein Fu auf Pedale Fu st tze 68 28 N Sitz 914 68 N Als n chstes m ssen die auf die zu untersuchenden Schnittstellen maximal aufbringbaren Kr fte ermittelt werden um einen entspre chenden Puffer f r die Sensormessbereiche festlegen zu k nnen Diese Daten sind ebenfalls dem HdE entnommen und
92. gel und die Heckscheibe sowie das Vorderfahrzeug Diese Regionen sind haupts chlich beim Einparken relevant und wurden daher bei der Auswertung n her unter die Lupe genommen Die Blickauswertung kann Hinweise auf ein m gliches Ablenkungspotenzial des Fahrers durch die hier evaluierten Assistenzsysteme geben In einem zweiten Versuch mit einer eigens daf r programmierten Fahrsimulation wurden weitere Konzepte evaluiert die derzeit nur mit enormen technischen Aufwand im Realfahrzeug umgesetzt wer den k nnen Ziel dieses Versuchs war es zu evaluieren ob ein visu ell unterst tzendes Assistenzsystem besser als Folge Abbildung 3 Konzept 1 oder als Kompensationsaufgabe Abbildung 3 Konzept 2 ausgelegt werden sollte Ob eine Soll Ist Anzeige mithilfe einer Ein parktrajektorie Konzept 3 oder eine Kommandoanzeige Konzept 4 zu bevorzugen ist war ein weiteres Untersuchungsziel Diese Kon zepte wurden in einem Monitor dargestellt der die Anzeige im realen Fahrzeug in der Mittelkonsole si mulierte Die Au ensicht wurde mit einem Beamer an eine Wand projiziert Beim ersten Konzept aus Abbil dung 3 bleibt nach einem gefun denen Parkstand die Umge bungsansicht in der Anzeige im Display der Mittelkonsole der Fahrsimulation fest Somit kann sich dann beim Parken nur das Fahrzeug in der Umgebung be wegen Folgeaufgabe Beim zweiten Konzept hingegen bleibt das Fahrzeug fixiert und die Umgebung bewegt sich je nach Lenkeinschlag
93. gener Programmmodule welche vol len Zugriff auf alle Parameter der Simulationsumgebung haben k n nen Dies erm glicht eine schnelle und flexible Reaktion auf die st ndig wechselnden Anforderungen im t glichen Forschungsbe trieb Eine genaue Anpassung an die speziellen Erfordernisse von Forschungsauftr gen insbesondere industrielle Auftr ge stehen somit alle Wege offen Im Folgenden werden die genannten Kriterien einer guten Forschungseinrichtung detailliert am Potential des Fahrsi mulators des Lehrstuhls f r Ergono mie beschrieben 2 1 Fahrer Fahrzeug Schnitt stellen F r den reibungslosen Betrieb eines Fahrsimulators ist es n tig viele un terschiedliche Systeme synchron zu betreiben An erster Stelle steht die Lenksimulation des Fahrzeugs Die aus der Fahrt endstehenden R ck stellmomente werden durch einen kraftvollen Elektromotor ber die Lenks ule auf das Lenkrad eingeleitet Dem Fahrer wird somit die Dynamik des Fahrprozesses geschwindigkeitsabh ngig ber das Lenkrad r ckgemeldet Ferner ist es m glich ein zus tzliches Mo ment aufzuschalten um z B den Fahrer beim Verlassen der Spur zeitnah und ad quat zu warnen Viele Parameter der Lenksimulation lassen sich komfortabel ber eine Bedienoberfl che einstellen Die Qualit t der Lenksimulation ist von entscheidender Bedeutung f r den Gesamteindruck des Fahrsimulators Eine schlechte haptische R ckmeldung in diesem Bereich beeintr chtigt die Empfindung d
94. ger Forschung sind ko gnitive Assistenzsysteme zu entwickeln welche an Fahrer und Situa tion angepasst sind Management and control module Situationsanpassung An die Situation angepasst sein bedeutet die Verkehrssituation zu erkennen und klassifizieren zu k nnen und entsprechend zu agieren Vollrath hat 2007 am Beispiel der Autobahnauffahrt gezeigt dass es m glich ist die Verkehrsdichte in Echtzeit zu messen und darauf ba sierend FAS anzupassen Andere Autoren versuchen mittels ver schiedener Algorithmen die Verkehrssituation zu erkennen und zu klassifizieren Dapzol hat 2005 z B ein Semi Hidden Markov Modell entwickelt welches mit einer 85 igen Erfolgsrate die Situationser kennung anhand von Fahrzeugdaten erm glicht Aus ergonomischer Sicht ist die Frage Wie kann ein FAS an den Fahrer angepasst werden viel spannender Fahreranpassung An den Fahrer angepasst sein bedeutet die F higkeit zu haben ab h ngig vom Zustand des Fahrers seinen momentanen kognitiven F higkeiten und seiner Intention und Motivation zu agieren Das hei t dass diese Systeme ihr Verhalten nicht nur an die individuellen Bed rfnisse und den Stil des Fahrers anpassen sollen sondern auch an seine momentanen F higkeiten Besonders ist dies im Kontext des Fahrens hoch komplex das System muss mit einer gro en Viel falt von Menschen zurechtkommen zeitkritische Anforderungen im Bereich von wenigen Sekunden m ssen erf llt und eine Int
95. gig und spielt bei den j ngeren eine bedeutsamere Rolle im Vergleich zu lteren Men schen Auffallend war dass die Gruppe 50 das Kriterium Sicher heit und Stabilit t mit dem Design nicht assoziiert im Vergleich zur Gruppe 20 Das Designkriterium Material wurde in Gruppe 50 gar nicht und nur zweimal in Gruppe 20 genannt edle Materialien Materialgestaltung 3 Designkriterien und ihre Wichtigkeit Phase 2 In der zweiten Phase war es Ziel der Untersuchung die Wichtigkeit der gesammelten Kriterien genauer zu ermitteln und die Trennun sch rfe der einzelnen Kriterien Gruppen zu berpr fen Unsere CP50 Skala Stellenwert Wichtigkeit a der Kriterien Versuchspersonen wurden zudem gefragt ob sie die einzelnen Krite rien f r ma geblich oder unma geblich halten Dies hat dazu bei getragen die Kriterien nicht nur zu sortieren sondern auch ganz er heblich zu reduzieren 3 1 Experimentelles Design Die Untersuchung wurde mit dem dazu speziell entwickelten Pro gramm DESIGN s Abb 2 durchgef hrt Es nahmen 40 Per sonen an der Untersuchung teil Das mittlere Alter betrug rund 23 Jahre An die Versuchspersonen wurden folgenden Aufgaben gestellt Aufgabe 1 e Auswahl ma geblicher Designkriterien min 6 max 20 aus 128 und die Bewertung ihrer Wichtigkeit Die VPn wurden gebeten die Wichtigkeit Stellenwert eines jeden einzelnen Designkriteriums re lativ zum Gesamteindruck
96. h ist in diesem Modell ein Head up Display verbaut Dieses ist frei ansteuer bar und bietet somit viele M glichkeiten zur Anzeige verschiedenster Informationen Das Simulatorfahrzeug ist vor einer trapezf rmigen Projektionsfl che positioniert Die Fl che besteht aus drei Leinw nden die in einem Winkel von 110 zueinander angeordnet sind Abbildung 2 1 veran schaulicht die geometrische Anordnung des Fahrsimulators Die Leinw nde werden von drei synchronisierten Projektionssyste men PC System und Projektor ausgeleuchtet Es entsteht somit eine 180 Sicht welche einen hohen Grad an Immersivit t bietet Die Immersivit t ist die technische Beschreibung des Ausma es in dem die virtuelle Welt die Sinne des Probanden in einer realistischen Art und Weise ansprechen kann Die Presence also der Grad des sich Einlassens auf die virtuelle Umgebung ist durch diese Art der Sichtprojektion ebenfalls sehr ausgepr gt da durch den gro en Pro jektionsbereich eine nahezu vollst ndige Abdeckung des Sichtbe reichs eines Menschen erreicht wird Der Proband hat somit keinen Punkt in der Simulatorhalle den er als Fixpunkt nicht simulierte Um Abbildung 2 1 Geometrische Anordnung des Fahrsimulators in der Draufsicht links und von der Seite rechts gebung identifizieren kann In Abbildung 2 2 ist die Sicht aus dem MockUp dargestellt Neben der nahezu realit tsgetreuen optischen R ckmeldung liefert der Simulator durch eine Ger uschsimu
97. haten g Olnnenraumbeleuchtungeinschalten p E Sprachsteuerungausl sen R ckfahrkameraeinschalten Leseleuchteeinschatend RENNENS Instrumertenhellgkefteinsftellen EinparkAbstandsAnzeigeeinschaten i Fronegheikedauerndwischeng verkehrsfunkeinschalten FroftscheibeeinmalwischenvonSpritzwasserbefreien DautomatischzuhaltendenAbstandzum Wordermanneinstellen OautomatischzuhaltendeGeschwirkigkeiteinstellen ae a e Sn Et atikeinstelle eibeauftomatischwischenlassen a rz eug eschleunigenundBremsen Tagfahrlichteinschatten g a Lenken Motorstartenundausschater oO oF enster ffnenundschlie en Gelriebegang w hlen a OBlinkersetzen Ahblendliichtautamatischeinschaltenlassen D T r ffnenundschlie en n f ao 0 anyerjenenundentrjere Abblendliichteinschalten D Fernlichtautomatischeinschatenlassen fernlichteinschalten WYarnblinkereinschalten fNebelschlu leuchteeinschalten ScheinwerferLeuchtweiteeinstellen amp Hupen EET NEN EIRSSEINBETTETONEERNNEN Co Liehthupeng Standlichteinschalten Ausfahrtskameraeinschalten Tempomateinschalten etrieb nodusausw hlenKomfortSport oO OParklichteinschattenParkbremseeinlegenundl sen BeihaltenautomatischBremsehatenbei utamatikgetriebe K fferraum ffnen i OBergabfahrHilfeoffroad Yerdeck ffnenundschlie enbeimCakriolet ESPausschaktenElektronische Stabilt tshilfe co Meforhaukbe ffnen 6 Au enspiegeleinklappen Automatikgetriebeauffarkpo
98. hr wichtig dass die FAS eine geeignete Unterst tzung bieten Im Rahmen des Projektes AUTOSAFE wurden eine zeitliche Abfolge der Aktivit ten bestimmter Systeme vorgeschlagen siehe Abb 2 Probleme aktueller FAS Es wurden wurden unvollst ndige Fahrerassistenzsysteme auf den Markgebracht welche den Fahrer im Entwicklungsprozess nicht be r cksichtigt haben Die Transparenz der Systeme und damit das Ver st ndnis des Fahrers f r die Funktion derselben fehlen oft F r den Fahrer ist es nicht nachvollziehbar warum ein System reagiert oder nicht Warnsysteme welche nicht an den Benutzer angepasst sind k nnen dazu f hren dass sie in der gleichen Situation einmal als hilfreich und einmal als st rend empfunden werden Dies f hrte zu einer niedrigen Akzeptanz dieser Systeme Kassner 2006 Ein weiteres Problem ist dass momentane FAS als Inselsysteme entwickelt wurden Jedes System hat seinen eigenen Sensor wel cher nur einen Teil der Realit t erfasst Heutzutage sind diese Sen soren noch nicht verbunden was zur Folge hat dass die FAS kom plett unabh ngig voneinander agieren Dies kann zu gleichzeitiger R ckmeldung und konkurierenden Informationen f hren und damit zur Entmutigung und Verunsicherung des Fahrers was besonders in kritischen Situationen gef hrlich ist Erst in letzter Zeit gibt es Bestre bungen diese Systeme zu vernetzen 1 A III ACC a emer 500 1000 2000 ITTG ms Abbildung 3 M gliche Eingriffsz
99. ichtige Kan le der Simulation auftrennt Bremsimpuls usw oder nur vorhandene Parameter ab greift und damit ein anderes System steuert z B Anzeigen Die Komplexit t wird somit nicht durch die Simulationsumgebung son dern vom Regler selbst vorgegeben 2 3 DataRecorder Das flexible Prinzip von SILAB stellt alle genutzten Variablen in einem Datenpool zur Verf gung Der Zugriff auf die Daten ist jeder zeit m glich Dementsprechend sind alle Variablen der Fahrsimula tion vom physikalischen Fahrzeugmodell Streckendaten bis hin zu Parametern der Sicht messbar Selbst f r die Integration der vorge stellten eigenen Systeme AGP ACC usw bietet dieses Konzept die gleiche Ausgangslage und stellt die Daten zur Weiterverarbeitung bereit Ein aktuelles Beispiel ist die Integration des Blickerfassungs systems Dikablis Kapitel 4 schiedene Simulatoren statischer FS dynamischer FS Usability Lab usw unterschiedliche Definitionen zu laden ohne Bestandteile neu implementieren zu m ssen Alle verwendeteten DPUs werden ber diesen Weg geladen Eine aktive nderung der Verschaltung von DPUs ist ebenfalls m glich Ferner findet sich hier die Definition des Fremdverkehrs welche auf die jeweiligen Streckenabschnitte angepasst werden kann Dabei ist eine umfangreiche Steuerung des Fremdverkehrs m glich Einfache Abh ngigkeiten Folgefahrten oder Aktivierungen durch das Ego Fahrzeug Simulatorfahrzeug sind m glich Eine komplexe Simulation
100. ie Mus kelspannung des musculus erector spinae mit einem EMG in den oben genannten drei unterschiedlichen Sitzpositionen gemessen Dabei war die Muskelanspannung in den beiden von der idealen Sitzposition abweichenden K rperhaltungen signifikant h her In einer gut unterst tzten Sitzposition mit optimaler Lastverteilung ist somit die Muskelaktivit t niedrig Infolgedessen wirkt auf die Bandscheiben eine geringere Last Fazit Mit Hilfe dieser einmaligen Untersuchung konnte die ideale Druck verteilung nach Mergl 2006 verifiziert werden Die ideale Druckver teilung erzielt den geringsten Bandscheibendruck beim Sitzen im Au Soll St rgr e z B Verrutschen Druckverteilungs Ansteuerung auf dem Sitz vorgabe Druck Diff Sitzmotoren Z Ist C W e EA I Software DlAdem gt lt Motor Sitz Mensch ACOA Sensoren ae Abbildung 4 Regelkreis Automatische Sitzkomforteinstellung Lehnen J BOEWENE Sitztiefe Lehnen kopf Abbildung 5 Reihenfolge der Ansteuerung der Verstellmotoren Eigenvorgabe Kernverstellgr en Zusatzverstellgr en tomobil Erstmalig konnten die auf subjektiven Interviews basieren den Ergebnisse objektiv mittels einer medizinischen Studie nachge wiesen werden Ein maximaler Komfort wird also in der idealen Sitz position bei optimaler Druckverteilung gew hrleistet So ergibt sich die M glichkeit Komfort einzustellen der auch f r Langzeit
101. ieren Dass diese F higkeit auch bei Drucktastern gegeben ist liegt daher nahe 43 a iii 5 ct E o v D L 3 E 2 a T 2 P 100 75 50 25 0 25 50 75 100 Relative Differenz derDrehmomente bezogen auf die M ittelkonsole unten 0 x Messwerte Regressions funktion b 100 80 relative H ufigkeit der gleich Antworten 100 75 50 25 0 25 50 75 100 Relstive Differenz der Drehmomente bezogen auf die Mittelkons ole unten 0 Abbildung 6 Messwerte im Versuch zur Lage mit Gau scher Normalverteilung als Regressionsfunktion Das maximale Drehmoment des unten in der Mittel konsole angeordneten Bedienelementes wird als Bezugsgr e verwendet a Gruppe 1 b Gruppe 2 In der Automobilbranche ist es blich Taster im Dachhimmel etwas schw cher auszulegen als vergleichbare an anderer Stelle In Bezug auf die aufgef hrten berlegungen spricht das zun chst gegen eine bertragbarkeit Allerdings kann dies auch mit Bestre bungen zusammenh ngen dem Diskomfort der durch das Heben des Armes entsteht mittels geringer Schaltkr fte entgegenzuwirken Dies h ngt jedoch nicht mit einer Unterscheidbarkeit von Bedienele menten zusammen sondern mit einem gesamten Komforteindruck hervorgerufen durch unterschiedliche K rperhaltungen Um eine fundierte Aussage bez glich der bertragbarkeit auf Drucktaster treffen zu k nnen sind jedoch weitere vergleichbare Versuche mit Druc
102. ierung der Handlung und der Verhaltens Aktivit ten hin zur Modellierung der Kognition verwandelt Anwendung der Fahrermodelle Welches Modell benutzt und oder entwickelt wird ist von seiner An wendung abh ngig M gliche Anwendungen sind e die Erkl rung des menschlichen Verhaltens e die Verbesserung der Fahrer Ausbildung e die Evaluierung der Kommunikations und Fahrerassistenz systeme e die Entwicklung Fahrer angepasster FAS Eine Anpassung der Fahrerassistenzsysteme erfolgt durch Zu stands und Intentions Modelle Anpassung an den Fahrerzustand Unter dem Begriff Fahrerzustand werden der Level der M digkeit die mentale Beanspruchung oder auch momentane Emotions und Motivationszust nde verstanden Einige Autoren versuchen den Zustand des Fahrers aufgrund seiner Lidschlussaktivit ten zu erkennen Smith 2000 Es gibt auch Versu che die mit nicht aufdringlicher Sensorik physiologische Daten des Fahrers messen und den Zustand sch tzen Cai 2007 Akamatsu hat 2003 mittels des Bayesischen Netzes versucht nicht normatives Verhalten des Fahrers zu erkennen Schulz hat 2007 anhand von Fahrdynamik und Umfelddaten das Fahrerverhalten und den Fahr stil klassifiziert um Warn und Eingriffschwellen an den Fahrer an passen zu k nnen Einige Ans tze erlauben oder unterdr cken Infotainment System abh ngig von der mentalen Beanspruchung wobei diese auf Basis individueller Unterschiede und des Fahrkontextes in Echtzeit ge sch
103. ille gestartet werden die Nul len im Journal File angefahren und das zugeh rige Bild des Auges gezeigt Somit hat der Anwender die M glichkeit die Pupille zu mar kieren und die Erkennung zu vervollst ndigen Ist die Pupillenerkennung auf diese Weise perfektioniert k nnen f r beliebige Bereiche innerhalb einer Blickaufnahme folgende Blick kennwerte automatisiert berechnet werden e Anzahl von Sakkaden pro Sekunde e Mittlerer Sakkadenwinkel e Mittlere Fixationsdauer e Pupillenaktivit tsma in s Lidverschlussfrequenz Zur genaueren Auswertung einer Blickaufnahme ist es notwendig die Verweildauer eines Blickes in bestimmten Areas of Interest AOls zu bestimmen Ein Beispiel hierf r ist wie lange und wie oft ein Fah rer auf eine neuartige Anzeige blickt Hierzu ist in der Analyse Soft ware eine Triggerfunktionalit t implementiert Wie mit der Recording Software kann der Nutzer die bereits beschriebenen Single oder In tervalltrigger definieren Danach l sst man den Blickfilm langsam ab laufen und dr ckt immer wenn der Proband auf das relevante AOI blickt den entsprechenden Trigger Dieser wird dann synchron zu der Timeline in das Journal File geschrieben Anhand dieser Trigger eintr ge lassen sich die in Lange et al 2006 a d beschriebenen Kennwerte zur Bestimmung des Einflusses von Fahrerassistenz und informationssystemen auf das Blickverhalten bestimmen Abbildung 3 4 Der als Heatmap bezeichnete
104. in Beide Werte werden zur einfacheren Vergleichbarkeit vertikal bereinander in ganzen Grad Celsius digital auf separaten Displays angezeigt die f r den Nutzer wichtigere Soll Temperatur jedoch gr er Ist letztere geringer als die Au entemperatur erh lt der Nutzer im Display verti kal darunter eine R ckmeldung in Form einer Schneeflocke dass f r deren Realisierung die Aktivit t des Klimakompressors notwendig ist Als Bedienelement wird dieser dominanten Funktion die ausschlie lich manuell bedient wird ein gro er Drehregler zugeordnet auf dem eine Funktionstaste zur manuellen De Aktivierung des Klimakom pressors integriert ist Bei aktiviertem Klimakompressor steht dem Nutzer das gesamte Temperaturspektrum zur Verf gung Es wird als Abbildung 6 Systemzustand bei Frontscheibendefroster Farbverlauf von blau nach rot in Form eines Bogens angezeigt Um ein Gef hl f r die Grenzen des Einstellbereiches zu vermitteln und als zus tzliche qualitative R ckmeldung zeigt eine gelbe LED die momentan eingestellte Soll Temperatur in analoger Form an Die Funktionsgruppe im rechten unteren Bereich dient der Vorgabe des Str mungsprofils in der Fahrgastzelle Ein gro es quadratisches Display gibt die eingestellte Gebl sest rke als Segmente in jeder der drei Luftverteilungsschichten wieder Anhand dieser kombinierten An zeige erfasst der Nutzer auf einen Blick wo wie viel Luft in den In nenraum str mt Die Gebl sest rke wird
105. in zu einer Anwendung im Realfahrzeug Abb 11 erh ht Ziel der Forschung ist ein haptisch multimodales Bedienkonzept das ber alle Automationsstufen hinweg eine effektive und effiziente aber nat rlich auch eine vom Nutzer akzeptierte Kommunikation mit dem Fahrzeug erm glicht Literatur Kelsch et al 2006 Kelsch J Flemisch F O L per C Schieben A Schind ler J Links oder rechts schneller oder langsamer Grund legende Fragestellungen beim Cognitive Systems Enginee ring von hochautomatisierter Fahrzeugf hrung In Grandt M Bauch A Hrsg Cognitive Systems Engineering i d Fahrzeug und Prozessf hrung 48 FAS Anthropotechnik Karsruhe 2006 Experimentalfahrzeug HiFi Simulatoren statisch und dynamisch ZZ m m mE sm HE HE mem mem dm mm mi ARE TEEN Level of Realism Szenarien im generischen Theatersystem Verfahren amp Methoden _ theoretische Grundlagen gt Systemergonomie Schieben et al 2008 Schieben A Damb ck D Kelsch J Rausch H Fle misch F Haptisches Feedback im Spektrum von Fahre rassistenz und Automation Tagung Aktive Sicherheit durch Fahrerassistenz Garching b M nchen 2008 Bolte 1991 Bolte U Das aktive Stellteil ein ergonomisches Bedien konzept Dissertation an der TU M nchen 1991 Penka 2001 Penka A Vergleichende Untersuchung zu Fahrerassi stenzsystemen mit unterschiedlichen aktiven Bedienele menten Disserta
106. it der bermittlung zu verbessern Neben der Aufgabe die Information ber eine erfolgte Bet tigung m glichst schnell und eindeutig zu vermitteln sollen Bedienelemente einen positiven und speziell im Kraftfahrzeug einen einheitlichen markentypischen Eindruck hinterlassen Damit soll zun chst eine Meidung des Bedienelementes durch unangenehme Eigenschaften verhindert werden dar ber hinaus vielmehr ein Kaufanreiz durch den Beitrag zu einem hochwertigen Gesamteindruck erreicht wer den Untersuchungen zu Auswirkungen von technischen Parametern Reisinger et al 2006 und 2007 lassen grunds tzlich die Frage der bertragbarkeit der Ergebnisse offen Im Zusammenhang mit Be dienelementen ist in einem Cockpit deren Anordnung im Raum be z glich des Bedieners von Bedeutung Es ist nicht gekl rt ob sich Rastungen von waagerecht in der Mittelkonsole angeordneten Dreh steller gegen ber senkrecht im Dachhimmel angeordneten haptisch unterscheiden Ebenso ist nicht n her untersucht ob die freih ndige gegen ber einer im Unterarm abgest tzten Bet tigung einen Ein 5 Literatur Bubb H 2007 Ergonomie und Design In Braess H H Seiffert U 2007 Automobildesign und Technik Formgebung Funktionalit t Technik Aus der Reihe ATZ MTZ Fachbuch Vieweg Verlag 240 262 Bruder R 2004 Zur Zukunft von Ergonomie und Design ein Vorwort In Ta gungsband zur GfA Herbstkonferenz 2004 in Essen Ergono mie und Design Ergonomia Verlag S
107. k Schlupf Bremsimpuls und SILAB geschaltet In naher Zukunft ist die Verwirklichung der be kannten haptischen R ckmeldung am Bremspedal durch das ABS geplant Die Implementierung eines Elektronischen Stabilit tsprogramms ESP kann leider nicht erfolgen da die Fahrdynamik keinen Brems zugriff auf einzelne R der erm glicht In dieser Fahrdynamik ist es nur m glich eine komplette Achse abzubremsen F r die Realisie rung des klassischen ESP m ssten alle R der einzeln anbremsbar sein Aktuelle berlegungen gehen in die Richtung dass der Aufbau der Gierbeschleunigung berwacht wird und in Kombination mit einer Bremswirkung bzw der Reduzierung der Gaspedalstellung der Kor rektureingriff erfolgt Die Erweiterung des bekannten Tempomats also die Einstellung einer Wunschgeschwindigkeit und die daraus resultierende Regellei stung des Fahrzeugs zur aktuellen L ngsf hrungsassistenz mittels Adaptive Cruise Control ACC soll hier als weiteres Reglerbeispiel dienen Der Fahrer kann am System zus tzlich zur Geschwindigkeit den gew nschten Sekundenabstand zum Vordermann einstellen Der Regler berwacht die korrekte Einhaltung der Wunschgeschwin digkeit Falls dies nicht m glich ist wird der eingestellte Sekundenab stand zum Vordermann geregelt Um dieses System in die Fahrsimu lation zu integrieren ist es n tig den grunds tzlichen Regelalgorith mus zu entwerfen und die verwendete Schnittstelle in einer DPU zu implementieren Zus
108. ktastern erforderlich 4 Literatur Braun 1983 Stephanie Braun Schwellenuntersuchungen zu basalen Mechanismen der Farbkonstanz Dissertation RKU Heidelberg 1983 Fischer 1994 Ernst Peter Fischer Die Wege der Farben vom Licht zum Sehen und ber die Gene zum Gehirn Konstanz Regenbogen Verlag Klaus Stromer 1994 Fuchs 1992 H Fuchs Eine Experimentelle Untersuchung zur Farbkonstanz Re gens burg Roderer 1992 Helson et al 1952 H Helson D B Judd M H Warren Object colour changes from daylight to incandescent fila ment illumination Illumination Engineering 47 221 223 1952 Helson et al 1956 H Helson D B Judd M Wilson Color rendition with fluorescent sources of illumination Illu mination Engineering 51 329 346 1956 Hurlbert 1989 A C Hurlbert Ihe computation of color MIT Artificial Intelligence Labora tory Technical Report 1154 Massachusetts Institute of Tech nology 1989 Judd 1940 D B Judd Huesaturation and lightness od surface colours with chro matic illumination Journal of the Optical Society of America 30 2 32 1940 Konstanz 2007 Konstanz Konstanzph nomene Digitale Bibliothek Band 83 W rter buch Psychologie S 1539 vgl WB Psych S 268 269 2007 Lange Malecki 1990 B Lange Malecki Achromatische und chromatische Kontrast und Kon stanz leistungen des visuellen Systems beim Menschen Disserta tion Ge org August
109. ktiva Ablenkung Bedien shlerurt jiria PEPP Jimin Fiare Maier gert Finish Besrseitungeneit Abbildung 2 Versuchsdesign 23 24 Bedienschritte zur Einstellung der Luftverteilung K5G1l simultan ET ne Abbildung 3 Vergleich zweier KSG in Bezug auf die Einstellung der Luftvertei lung Probandenkollektiv spezifiziert eine passende Versuchstrecke aus gew hlt und der detaillierte Versuchsablauf festgelegt Im Weiteren wurden die zu erhebenden subjektiven und objektiven Daten defi niert siehe Abbildung 2 Anschlie end folgte die Versuchsdurchf h rung Datenaufbereitung und auswertung Einen kleinen Einblick in die Versuchsergebnisse soll die Gegen berstellung der Luftverteilungsfunktion zweier untersuchter Klima steuerger te geben Wie in Abbildung 3 schematisch dargestellt er folgt die Aktivierung der unterschiedlichen Luftverteilungsbereiche beim KSG 1 simultan ber 3 Tasten Im Gegensatz dazu m ssen bei der Bedienung des KSG 2 die Bedienschritte mit Hilfe des Comand Drive sequentiell abgearbeitet werden Hierbei muss zun chst der Comand Drive nach hinten gezogen werden um ins Klimamen zu gelangen Daraufhin muss das Bedienelement gedreht oder alterna tiv nach rechts gedr ckt werden bis das Symbol f r die Luftvertei lung hell markiert ist Durch Dr cken des Dreh Dr ck Schiebestellers wird nun das Luftverteilungsmen ge ffnet in dem durch erneutes Drehen die gew nschte Einstellung v
110. kungswirkung von Klimasteuerger tbedienungen w hrend der Fahrt wurden am Lehrstuhl f r Ergonomie Realversuche 24 VPs mit neun unterschiedlichen Fahrzeugen durchgef hrt Erg nzt wer den diese Erkenntnisse durch einen vorangegangenen Symbolfrage bogen 30 VPs der zur Bewertung der Symbolintuitivit t von Iso und frei designten Symbolen diente und eine Usability Lab Studie 24 VPs bei der sechs weitere Klimasteuerger te einer quivalen ten Analyse und Bewertung auf der Grundlage ergonomischer Kost ruktionsrichtlinien und experimenteller Untersuchungen mit Proban den unterzogen wurde Im Weiteren wird auf einige Details des Real versuches eingegangen da dieser die Hauptuntersuchung der syste matischen Ist Analyse darstellt Die Vorgehensweise umfasste zu n chst eine umfangreiche systemergonomische Analyse der zu un tersuchenden Klimasteuerger te Ziel dieser Analyse ist es sowohl Unterschiede zwischen den einzelnen Bedienger ten als auch erste Schwachstellen aufzudecken Anhand der gewonnenen Erkennt nisse wurden anschlie end Hypothesen zur Klimabedienung formu liert und daraus geeignete Versuchsaufgaben abgeleitet In einem weiteren Schritt wurde ein ad quates Versuchsdesign entwickelt Hierbei wird das Probandenkollektiv gt a m a a m m oo Anzahl Versuchspersonen i Messdaten 0 Pi PAR s xs 3545 55 gt age N Altersgruppen Frageb gen Be Pa y Diaben ji akreta a i AT Versuchsprotololl Subje
111. lation eine akustische R ck meldung ber Motor und Umgebungsger usche Das ortsfeste nicht bewegte Simulatorfahrzeug vermittelt dem Fahrer w hrend der Fahrt keine Beschleunigungen in L ngs oder Querrichtung Die Nick Wank und Gierbewegungen werden ausschlie lich ber die Sichtsi mulation suggestiert Abgesehen von der akustischen Schwingungs anregung realisiert durch eine Bass Box unter dem Fahrersitz und der Lenksimulation erh lt der Fahrer keine R ckmeldung bzgl des dynamischen Prozesses beim F hren eines PKWs Als Simulationssoftware kommt die Forschungsumgebung SILAB des W rzburger Instituts f r Verkehrswissenschaften WIVW zum Einsatz Mit dieser Forschungsumgebung ist eine realistische und einfache Entwicklung von Stadt Autobahn und Landstra enszena rien m glich Zahlreiche Verhaltensmodelle erm glichen die Simula tion von anderen Fahrzeugen und Fu g ngern Daneben ist durch ein deterministisches frei bestimmbares Verhalten der Fremdver kehrsfahrzeuge eine Verhaltenssteuerung durch den Entwickler m glich Dies erm glicht dem Anwender mit SILAB Szenarien zu er stellen die von den Probanden w hrend eines Versuchs durchfah ren werden Zur Simulation der Fahrdynamik die Fahrphysik ist in die Software ein parametrisierbares Fahrdynamikmodell integriert Die bedeutungsvollste Eigenschaft einer Forschungsumgebung ist die Zug nglichkeit der Simulationsparameter Das Konzept von SILAB erlaubt die Integration ei
112. lso grundlegende ergonomische Gestaltungsmaximen verletzt die verlangen dass sich der Mensch zu jedem Zeitpunkt ber den Systemzustand im Klaren sein muss Besonders gravierend wirkt sich dieser Informati onsmangel aus wenn die Automation an ihre Regelgrenzen st t und der Fahrer zu einer pl tzlichen bernahme der Fahraufgabe aufgefordert wird Abbildung 3 DARPA Urban Challenge Fahrzeug des Teams CarOLO der Technischen Universit t Braunschweig Zuk nftige Fahrzeugsysteme m ssen also das Ziel haben den Men schen auch bei hochautomatisierter Fahrt mit in den Fahrzeugf h rungsprozess einzubinden und so das Situationsbewusstsein des Fahrers zu st rken Auf diese Weise kann das Verhalten des Mensch Maschine Systems in kritischen Regelbereichen verbessert und dar ber hinaus aufgrund der h heren Transparenz die Ak zeptanz des Systems gesteigert werden Im Rahmen eines DFG Projektes wird in einem Kooperationsprojekt zwischen dem Institut f r Verkehrssystemtechnik des DLR e V ITS und dem Lehrstuhl f r Ergonomie der TU M nchen LfE untersucht auf welchem Weg man eine Kommunikation zwischen Fahrer und Fahrzeug herstellen kann die oben beschriebene Probleme zu redu zieren bzw zu verhindern vermag Grundlage der Forschungen ist die Idee Informationen zus tzlich zum visuellen und akustischen Kanal auch haptisch zu vermitteln Haptisches Feedback bietet zun chst den Vorteil dass die auf die sem Kanal bermit
113. lt SILAB die angesprochene Schnittstelle zur Verf gung Am LfE Simulator ist es somit m glich eine umfangreiche Anpas sung der Fahrer Fahrzeug Schnittstellen insbesondere an die jeweili gen Bed rfnisse der Forschungsans tze zu realisieren Die v llig of fene Gestaltung der Parameters tze von SILAB er ffnet weiterf h rende Ans tze Als aktuelles Beispiel kann hier die Integration der kognitiven Architektur ACT R Anderson 1976 1983 angesprochen werden Das Modell simuliert dabei den Menschen und steuert das Simulationsfahrzeug durch die virtuelle Welt des Fahrsimulators Zu s tzlich gibt es Ans tze am LfE ein eigenes Menschmodell zu ent wickeln Dieses Modell basiert auf den Erkenntnissen der Forschung im Bereich der Blickbewegungen Theorien der Geschwindigkeitsver schiebungsvektoren sowie Grundlagen der mentalen Repr senta tion 2 2 Einbinden von Reglern Die offene Gestaltung der Simulationssoftware SILAB erlaubt um fangreiche Eingriffe in die Wirkung und das Zusammenspiel der be teiligten Systeme Alle Verbindungen zwischen den einzelnen Syste men sind ber Konfigurationsdateien Text Dateien zug nglich In SILAB gibt es sogenannte Data Processing Units DPU welche in SILAB Datenpool DPU System Ausgang Eingang Konfigurati ns Datei Abbildung 2 3 Das Konzept der DPU Integration in SILAB M Programmeinheiten gepackt dll Datei dem System zur Verf gung gestellt werden Die Schnittstelle der DPU
114. m Display orientiert 16 4 Zusammenspiel Fahrsimulator und Blickerfassungssystem Damit mit der Forschungsumgebung ein breites Feld an experimen tellen Fragestellungen in hoher Qualit t und in angemessener Zeit bearbeitet werden kann m ssen die Fahrsimulation und das Blick erfassungssystem perfekt aufeinander abgestimmt sein Dies wird durch eine Vernetzung der beiden Systeme gew hrleistet was eine Reihe an M glichkeiten und Vorteilen mit sich bringt Wie in Abbil dung 4 1 gezeigt findet ein bidirektionaler Informationsaustausch der beiden Systemen ber das Netzwerk statt Es k nnen aus der Fahrsimulation Triggereintr ge in das Dikablis Journal File geschrie ben sowie die Aufzeichnung der Blickdaten gestartet und gestoppt werden Im Gegenzug werden s mtliche Daten aus dem Journal File an die Fahrsimulation bertragen Durch diese Kommunikation ist bis auf ein geringes Netzwerkdelay eine perfekte Synchronisie rung der Blickdaten und der Werte des Fahrsimulator DataRecor ders gew hrleistet Ferner k nnen ber Triggereintr ge welche aus der Fahrsimulation stammen und in das Journal File des Blickerfas sungssystems geschrieben werden wichtige Fahrsimulatorszena rien oder momente in denen das Blickverhalten des Probanden detailliert analysiert werden soll direkt im Blickerfassungssystem markiert werden Nach dem ffnen der Versuchsfahrt mit der Dikab lis Analysesoftware werden s mtliche Triggereintr ge tabellarisch a
115. meidbare Folge Um z gig einen dauerhaft angenehmen Zustand in der Fahr gastzelle herzustellen neigen viele Nutzer dazu extreme Einstellun gen an der Klimaanlage vorzunehmen die den Vorgang effektiv je doch nicht beschleunigen So wird z B zur Beseitigung eines Hitze staus im Innenraum die Temperatur minimiert und die Gebl sest rke maximiert Die in Abbildung 7 dargestellte zus tzliche R ckmeldung der Aktivit t der Klimaanlage bei nderungen der Soll Temperatur mindert diese Defizite Unterschreiten der Au entemperatur 19 20 21 2 23 24 Temperaturintervall C Sp rbares Widerstands moment Eingeschwungener Zustand 24 C Im eingeschwungenen Zustand die Ist Temperatur entspricht der Soll Temperatur zeigt das Klimabedienger t wie bereits beschrie ben die eingestellte Temperatur zum einen quantitativ als digitalen Zahlenwert in ganzen Grad Celsius Stufen an und zum anderen qua litativ in Form einer gelben LED Erh ht der Nutzer beispielsweise die vorherrschende Temperatur von 20 C um vier Grad auf 24 C so zeigt ihm ein gelber Schweif diese Abweichung an siehe Abbil dung 7 mitte Entsprechend ihrer Leistungsf higkeit kompensiert die Klimaanlage diese Differenz wodurch sich der Ist Wert dem Soll Wert kontinuierlich ann hert Bei erreichen der neue Soll Tempera tur ist auch der Schweif abgebaut Durch diese zus tzliche R ck meldung kann der Nutzer auf der einen Seite erkennen wann di
116. n Abbildung 7 sind die Messungen auf dem Sitz zu sehen Der Sitz wurde mit einer Sitzfl chennei gung von 20 und z einer Lehnenfl 7 6 5 chenneigung von Abbildung 6 Reduzierte Bereiche gleicher Silikonmi 66 eingestellt Es ist deutlich zu erkennen dass die Position der Sitzbeinh cker von Mensch und Pr fk rper sich an gleicher Stelle befindet und dass die gesamte Druckverteilung samt Druck an den Seitenwangen deutliche hn lichkeiten aufweist F r diesen Vergleich wurden SAE Gewichtsscheiben und Knieb cke auf dem Pr fk rper aufgelegt Hierzu wurde in einem Vorversuch mittels der FSA Matte und einem 50 Perzentil Mann ein Gesamtge wicht auf einem Fahrzeugsitz realer BMW 7er in einer Sitzeinstel lung Sitzfl chenneigung 20 Lehnenfl chenneigung 66 von 41 8 kg gemessen Um eine vergleichbare Gewichtsbeaufschlagung auf dem Sitz mit Hilfe des Sitzpr fk rpers zu erlangen wurden folgende SAE Gewichte hergenommen schung e 2x SAE Gewichtsscheiben 3 905 g und e 2x SAE Knieb cke 3 446 g Die Richtwerte f r die optimale Lastverteilung bei Sitzen wurden am Lehrstuhl f r Ergonomie ber eine Vielzahl an unterschiedlichen Ver suchsreihen ermittelt Abbildung 8 Abbildung 7 Druckverteilungen auf einem Sitz links Pr fk rper rechts 50 Perzentil Mann Lastverteilung KT 10711 2 T kam D 2 kmen KT 12715 0 5 10 5 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Last Abbildun
117. n Bereich der Luftverteilung ausstr mt Falls der Frontscheibendefroster inaktiv ist aktiviert sich der Klimakompressor Die Umluft Funktion stellt ihre T tigkeit ein damit Feuchtigkeit z gig aus der Fahrgastzelle bef r dert wird Zus tzlich erl schen die LEDs der Luftverteilungsfunkti onstasten Der Frontscheibendefroster dominiert auch die AUTO Funktion Werden wiederum manuelle nderungen an einer der be einflussten Gr en vorgenommen bzw die Frontscheibendefroster taste erneut bet tigt stellt sich der vorherige Zustand wieder her Die Umluft Funktion regelt ihre Aktivit t im Hintergrund eigenst ndig kann jedoch auch manuell bedient werden Aktiviert sie sich automa tisch leuchtet zus tzlich das mit einem A gekennzeichnete Feld auf der Funktionstaste auf Wird die gesamte Anlage mit der OFF ON Taste ausgeschaltet erl schen alle Displays und LEDs Das Einschalten ist dann mit jedem Bedienelement m glich um einen unn tigen sequentiellen Bedienschritt einzusparen Die Funktionsbereiche sind somit entsprechend ihrer Bedeutung auf dem Klimabedienger t angeordnet und spiegeln in Analogie zur Ar beitsweise der Klimaanlage den vorherrschenden Stofffluss wider Besonders unerfreulich ist in den Augen der befragten Personen die Tatsache dass nicht zu erkennen ist wann die eingestellt Tempera tur erreicht ist Der Faktor Zeit spielt dabei eine eher untergeordnete Rolle vielmehr sind unn tige Bedienaktivit ten eine ver
118. n Zeitpunkt noch nicht vor Anhand dieser Tabelle wird deutlich dass sich die prozentuale Ver teilung der Kr fte auf die Schnittstellen zwischen Mensch und Fahr zeug mit dem Fahrzeugcharakter bestimmenden H30 Ma nur un wesentlich ndert Lediglich die Kraft bertragung auf das Lenkrad und den Sitz weisen eine gewisse Tendenz abh ngig vom H30 Ma auf Erst genannter Wert f llt mit steigendem H30 Ma der an dere dagegen steigt mit diesem an Weitere Tendenzen k nnen zum gegenw rtigen Zeitpunkt nicht festgestellt werden 4 Zusammenfassung Die Kraftmessung an den Schnittstellen zwischen Mensch und Fahr zeug ist eine nicht triviale Aufgabe Fehlende Erfahrung sowie die Er mittlung von Kompromissen bei der Entscheidung welche Sensoren mit welchen Messbereichen wie eingebaut werden sollten sind bei spielhaft Probleme Das Teilsystem Mensch mit seiner inter und in traindividuellen Streuung erschwert die Problematik au erdem Mit der gew hlten und installierten Messtechnik kann die Validierung des RAMSIS Krafthaltungsmodells f r den statischen Fall ohne Pro bleme verwirklicht werden F r dynamische Betrachtungen ist aber I Abbildung 2 4 Folien und Kraftsensoren zur Messung der Sitzkr fte 35 36 Abbildung 2 5 Montierter 3 Wege Sensor am Lenkrad die Ber cksichtigung von dynamischen Lastspitzen unerl sslich die durch die Person selbst verursacht werden In diesem Fall m ssen die Messbereiche de
119. n Zwi schenr umen ein und wei F tet dadurch die Maschen Dies f hrt dazu dass die Steifigkeit reduziert wird Durch die lose Verbindung kann es aber an der Au Renschicht des Pr fk r N pers zum Ausschwitzen Abbildung 5 Darstellung der Messung der Stei figkeit am Oberschenkel des Silikon ls kommen Dieses Ausschwitzen des Silikon ls hat weiterhin den Nachteil dass die Au enschicht klebrig und schmutzanf llig wird Um dem entgegen zu wirken wurde der Pr fk rper mit einer d nnen h rteren Silikonschicht ohne Silikon l berzo gen Weiterhin wurde der Pr fk rper mit einer Hose Nylon berzogen Die Temperaturabh ngigkeit des gesamten Sitzpr fk rpers soll laut Aussage eines Beraters der Wacker Chemie AG f r einen Bereich von 0 C bis 40 C keine merklichen Ver nderungen aufweisen Zwar steigt die Viskosit t deutlich an jedoch ist der entscheidende Faktor die Dichtezunahme die sich vernachl ssigbar ver ndert Somit w re der einzig denkbare kritische Fall eines erh hten Ausschwitzens des Silikon ls durch eine temperaturabh ngige Viskosit tszunahme aus geschlossen 3 Sitzdruckverteilung des Pr fk rpers Um nachzuvollziehen ob der Pr fk rper eine menschen hnliche Sitzdruckverteilung aufweist wurde eine Druckmessung auf einem Fahrzeugsitz mit dem FSA Sitzdruckmattensystem durchgef hrt Hierbei wurde zum Vergleich ein 50 Perzentil Mann 178 cm heran 1 gezogen I
120. n die Funktionszusammen h nge gekl rt Unter Ber cksichtigung des Benutzerverst ndnisses werden mehrere Anzeige Bedienkonzepte auf der Grundlage ergo nomischer Konstruktionsrichtlinien f r Standardklimasteuerger te und High End Klimasteuerger te entwickelt Im Folgenden wird am trivialen Beispiel einer Einzonen Klimaanlage ein Konzeptentwurf erl utert der konsequent auf den im deut Abbildung 4 Bedienkonzept einer Einzonen Klimaanlage Abbildung 5 Systemzustand bei automatischer Klimaregelung schen Stra enverkehr links sitzenden Fahrer ausgelegt ist Abbil dung 4 Dieser sieht das Fahrzeug i d R von der linken Seite worin sich u a die Orientierung der Symbole begr ndet S mtliche Funkti onstasten sind mit LEDs versehen die den jeweils aktiven Zustand der Funktionen r ckmelden Gem der systemergonomischen Ana lyse des Gesamtsystems gliedert sich das Bedienger t in vier Berei che e Links oben Rein informativ Anzeige der Au entemperatur als Referenzwert e Rechts oben Sonderfunktionen st ndiger manueller Zugriff e Links unten Aufbereitung der Luft durch Einstellung der Soll Temperatur und Regulierung der Luftfeuchtigkeit e Rechts unten manuelles Einstellen bzw automatische Re gelung des Str mungsprofils Die beiden linken Bereiche bilden zusammen eine Funktionseinheit Mit der gemessenen Au entemperatur als Referenzwert stellt der Nutzer die von ihm gew nschte Innenraumtemperatur e
121. n und Ausblick Beide Versuche zeigen das Vorhandensein haptischen Konstanzlei stung auf Die Bedienelemente k nnen eindeutig unter verschiede nen Umgebungsbedingungen zugeordnet werden Demzufolge m ssen bei rotatorischen Bedienelementen keine Dreh momentanpassungen bei unterschiedlicher Lage der Bedienele mente oder zus tzlicher Abst tzung des Unterarmes durchgef hrt werden Eine Drehbewegung bei der Bet tigung eines Drehstellers verl uft unabh ngig von der Bewegung beim Positionieren des Arms Dieser bewegt die Hand translatorisch zum Bedienelement w hrend diese dann eine rotatorische Bewegung ausf hrt D h das Arm Schulter System positioniert letztlich nur die Hand welche dann die Drehung ausf hrt Bei Drucktastern kann der Arm jedoch vor allem bei der ber Kopf Bet tigung in den Bet tigungsvorgang aktiv einbezogen sein weshalb hier ein gr erer Einfluss zu erwarten ist Demgegen ber zeigt jedoch der Versuch zur Abst tzung Argumente auf die f r eine bertragbarkeit sprechen Abgest tzt wird die Drehbewegung im Handgelenk fokussiert w hrend eine freie Bet ti gung eine st rkere Drehung aus dem Unterarm heraus zul sst Die Versuche zeigen jedoch dass bei Drehstellern kein Unterschied feststellbar ist der Menschliche Wahrnehmungsapparat demzufolge also in der Lage ist dieselben mechanischen Eigenschaften eines Objektes hier Drehsteller bei unterschiedlichen Eigenbewegun gen des K rpers zu identifiz
122. nd e Stellenwert 5 bei unma geblichen Kriterien Methode 3 Prinzip der Dominanz es werden nur diejenigen Krite rien ausgew hlt die dominieren Nennungen f r ma geblich sind gr er als f r unma geblich in der Abb 3a werden alle Kriterien aussortiert die sich unter der roten 0 Linie befinden In Abb 4 sind drei Listen mit den jeweils 20 ersten Kriterien neben einander dargestellt Diese wurden von links nach der Methode 1 2 und 3 berechnet Die Schnittmenge aus allen drei Listen s Abb 4 ergibt einen Satz von f nf wesentlichen Designkriterien e Gesamterscheinungsbild Alltagstauglichkeit e Formgebung e Funktionalit t e Innovationsgrad Innovativit t Kriterien in der Reihenfolge nach Stellenwert Erscheinungsbild Charakter Sicherheit O Kkultfaktor _ Spa fahrzeug f r junge Leute Verbrauch amp Gesamterscheinungsbild 0O 00 N D o B u Wiedererkennungswert 10 Altagstauglichkeit A 11 Formgebung 12 Funktionalit t gepaart mit Eleganz 13 Sizkomfort 14 Proportionen 15 Innovationsgrad Innowativit t AN 16 Gefallen 17 kologisch O 13 Materialgestaltung L 19 Schnelligkeit und Kraft 20 Aerodynamik verarbeitung erstklassiger verarbeitung Kriterien Reihenfolge nach einer groben N hrung der Stellenwerte Kriterien in der Reihenfolge nach der Ma geblichkeit 1 Sicherheit 1 Bedienbarkeit O 2 Verbrauch 2
123. nd einer Standardabweichung von 14 4 Jahren teilge nommen Ihnen wurden in zuf llig ausgew hlter Reihenfolge 21 Paa rungen nach Tabelle 1 vorgestellt Das Antwortverhalten bez glich der bereinstimmung der Kennlinien ist gemeinsam mit der Regressionsfunktion in Abbildung 4 darge stellt Die N herung der Funktion ergibt einen Mittelwert von 0 eine Standardabweichung von 31 4 und einen Amplitudenfaktor von 54 Von Interesse ist in erster Linie der Mittelwert der Funktion die keine Abweichung der Wahrnehmung zwischen abgest tzter und freier Bet tigung zeigt Demzufolge k nnen Drehmomentamplituden von Bedienelementen unabh ngig von der vorgesehenen Abst t zungsart haptisch ausgelegt werden Es bleibt aber zu beachten dass dynamische Effekte wie Ersch tte rungen gerade w hrend der Fahrt das Auffinden Treffen und Bet ti gen der Bedienelemente erschweren k nnen Dies h ngt jedoch nicht mit einer Beeinflussung der haptischen Wahrnehmung son dern vielmehr mit Tr gheitseffekten des Hand Arm Systems zusam men Dieser St rung kann durch eine Abst tzung des Unterarms be gegnet werden Eine Anpassung des Drehmoment Drehwinkel Ver laufes an die Art der vorgesehenen Abst tzung ist jedoch nicht erfor derlich 2 4 Einfluss der Lage des Bedienelementes Im zweiten Versuch wird der Einfluss der Lage auf die haptische Wahrnehmung untersucht Dabei kommen zwei Simulatoren f r Drehsteller zum Einsatz einer wie schon im vorigen
124. nden sich in den Auf preislisten der Premiumfahrzeughersteller mehrere Systeme die den Fahrer bei der Erf llung der Fahraufgabe unterst tzen sollen Wolf et al 2005 f hren in ihrer Arbeit ber 15 solcher Assistenzsy steme auf die mit unterschiedlichen Interaktionskonzepten und auf verschiedenen Automatisierungsebenen mit dem Fahrer zusammen wirken Parallel dazu stehen dem Fahrer in modernen Fahrzeugin formations und entertainmentsystemen nahezu 1000 Funktionen zur Verf gung die alle w hrend der Fahrt bedient werden k nnen und somit eine potentielle Ablenkungsaquelle darstellen Zu diesen bereits vorhandenen Funktionen wird in k nftigen Fahrzeuggenera tionen noch eine vollst ndige Anbindung des Internetangebotes hin zukommen Bevor derartige Systeme jedoch in Serie gehen k nnen m ssen sie hinsichtlich ihres Einflusses auf die Fahrsicherheit und bez glich ihrer Ablenkungswirkung untersucht werden Diese Notwendigkeit untermauert Rassl 2004 indem er zeigt dass es durch ergono misch schlecht gestaltete Bedienaufgaben zu Blickabwendungszei ten von mehr als 16s kommen kann Auch der Gesetzgeber hat dies erkannt und fordert deshalb von den Fahrzeugherstellern ein um fangreiches Paket an Absicherungsma nahmen In denen muss ex perimentell der Nachweis gef hrt werden dass diese Systeme keine Gefahr f r die Verkehrssicherheit darstellen Damit zuk nftige Fahrerassistenzsysteme besser an das Verhalten des Fahrers angepas
125. nenten der kopfbasierten Head Unit dem Recording Rech ner und der Analyse Software Mit der Head Unit werden die Daten des Blickfelds und des linken Auges sowie die Umfeldakustik aufge nommen Diese Daten erreichen per Funk bertragung die Emp fangsstation und gehen von dort aus in den Recording PC Auf die sem l uft die Recording Software Mit ihr werden die Kalibrierungs einstellungen vorgenommen und die Daten aufgenommen Die Ana lyse Software dient dem Aufbereiten und Auswerten der Daten was auf jedem beliebigen PC oder Laptop erfolgen kann 3 1 Head Unit Die Komponenten der kopfbasierten Blickerfassungseinheit siehe Abbildung 3 1 bauen auf einem leichten und komfortabel zu tragen den Brillengestell auf welches eine hohe Sicherheit gegen Verrut schen aufweist Mit der sogenannten Feldkamera welche mittig zwischen den Augen sitzt wird das Umfeld vor der Versuchsperson erfasst Dabei filmt die Kamera das was sich im Sichtbereich der Versuchsperson Abbildung 3 1 Links Die kopfbasierte Blickerfassungseinheit Rechts Im Fahrzeug sitzende Probandin die die Head Unit tr gt befindet Die Augenkamera welche vor dem linken Auge montiert ist nimmt ein schwarz wei Bild auf Um ein kontrastreiches Bild zu erhalten wird das Auge im Infrarotbereich gefilmt Die bertragung der Daten von der Kopfeinheit zum PC erfolgt ana log auf einer Wellenl nge von 2 4 GHz Die Reichweite der Sender betr gt im Freien bis zu 300 Meter
126. ner modernen Klimaanlage Die Regulierung eines angenehmen Fahrzeugklimas hat sowohl auf den Komfort als auch auf die Konzentrationsf higkeit des Fahrers und der damit verbundenen Sicherheit einen gro en Einfluss Den noch zeigen moderne Klimaanlage nicht selten erhebliche M ngel in der Bedienfreundlichkeit da nur selten die systemergonomischen Gestaltungsmaximen ber cksichtigt werden Bubb 1993 Schmidtke 1993 Im Weiteren versuchen viele Hersteller dem wachsenden Komfortanspruch der Kunden mit neuen Funktionen und Individuali sierungsm glichkeiten gerecht zu werden siehe Abbildung 1 Der daraus resultierende grundlegende Zielkonflikt bei der Entwicklung von Klimasteuerger ten zwischen der stetig steigenden Funktions vielfalt und dem generellen Wunsch nach einer schnellen und intuiti ven Bedienung darf nicht zu Lasten der Bedienfreundlichkeit ausge tragen werden da ansonsten st rkere Ablenkungen von der prim ren Fahraufgabe die Folge sind Ferner ist davon auszugehen dass f r eine vermeintlich triviale Aufgabe wie das Einstellen des ge w nschten Klimas selten eine Bedienungsanleitung zur Hand ge nommen wird Deswegen muss es das Bestreben der Ergonomie sein Steuerger te intuitiv zu gestalten dass jeder Kunde auch ohne Vorkenntnisse bez glich der Anlage schnell und einfach das ge w nschte Klima einstellen kann Durchgef hrte Versuchsreihen Zur Analyse der Bedienfreundlichkeit beim Erstkontakt und der Ab len
127. ng O Sabbah H Bubb 2006 Objectifying the Comfort of Car Seats SAE Conference 2006 SAE no 2006 01 1299 47 48 RAMSIS Datenban 1 Ausgangssituation Zur Charakterisierung des Sitzkomforts sind Modelle entwickelt wor den die eine Prognose des Diskomforts basierend auf gemessenen Druckverteilungen erm glichen F r eine reproduzierbare Messung von Druckverteilungen ist ein Pr fk rper n tig Dieser Pr fk rper soll einen Sitz wie ein durchschnittlicher Mensch belasten k nnen Aufbauend auf dem Wissen das am Lehrstuhl f r Ergonomie bez glich der Entwicklung von Sitzpr fk rpern vorhanden ist soll ein Dummy entwickelt werden der nach den u eren Ab messungen einem 50 Perzentil Mann entspricht Dazu wird ein FE Modell nach Mergl 2006 als Vorlage genutzt In seinen mechani schen Eigenschaften soll dieser Pr fk rper m glichst gut den Eigen schaften eines Menschen bez glich des statischen Sitzens entspre chen 2 _Pr fk rperentwicklung Die Basis des Volumenmodells ist ein Mann des 50 Perzentils Wich tige Ma e bezogen auf das Oberschenkelmodell sind die Ober schenkell nge und die H ftbreite Wie Tabelle 1 zeigt liegen dabei die Werte der Versuchsperson nahe den Angaben in der RAMSIS Datenbank und des Handbuchs der Ergonomie F r die Ermittlung der u eren Kontur des undeformierten menschli chen Oberschenkels stand eine Versuchsperson mit rechtwinklig ab gewinkeltem Bein in einem Laserscanner sieh
128. nkel R noa a s Ges wg MI f la tx DEAL D 0 4 66 5 Abbildung 3 Prozentuale Lastverteilungen auf der Sitzfl che und daraus resultierender Bandscheibendruck bei unterschiedlichen Sitzeinstellungen 0 5 bar Bei einer maximalen Unterst tzung des vorderen Ober schenkelbereichs durch maximale Sitzfl chenneigung und Ausfah ren der Sitztiefenverstellung wird der Druck nahezu verdoppelt 0 95 bar Der h chste Druck in der Bandscheibe 1 5 bar wurde durch eine minimale vordere Oberschenkelunterst tzung erreicht Dabei musste der Proband seine vorderen Oberschenkel eigenst ndig in dieser Position halten was zu einem deutlichen Druckanstieg in der Bandscheibe f hrte Die Ursache f r einen Druckanstieg ist eine Kombination aus Ver biegung und Stabilisation der Wirbels ule durch Muskelkontraktion und ein Zusammenhalten durch die Ligamenten Bei einer nicht opti malen Sitzposition wird eine h here Muskelaktivit t f r die Stabilisie rung gefordert was zu einem deutlich h heren Druck in der Band scheibe f hrt In diesem Fall steigt der Druck von 0 5 bar ideale Sitzposition auf bis zu 1 5 bar minimale Unterst tzung der vorde ren Oberschenkel In der ersten Sitzposition ist der Muskel Iliop soas entspannt w hrend er in der zweiten K rperhaltung statische Haltearbeit leisten muss um die Oberschenkel in einer komfortablen Position zu halten In einer vorausgehenden Studie wurde d
129. nn meine wohl lebenslange Begei sterung f r die Ergonomie die mein ehemaliger Chef permanent f rderte Dies fing mit dem Besuch seiner Vorlesungen an die er in einer breiten Vielfalt den Eichst t ter Studenten anbot Unter seiner Anlei tung durfte ich zun chst das arbeitswissenschaftliches Labor auf bauen das es den Studenten und mir erm glichte praktische Erfah rungen mit der Gestaltung von Arbeitspl tzen und der Arbeitsumge bung zu sammeln Sein Wissen anderen anschaulich und umfas send zu vermitteln war damals wie heute eine seiner Berufungen Nicht weniger gilt diese Formulierung f r seine Forschungsideen In den Jahren 1988 1993 die ich hautnah miterlebte wurden die Forschungsans tze f r das Aktive Stellteil die Menschliche Zu Prof Dr Dr Ing Birgit Spanner Ulmer verl ssigkeit sowie das digitale Menschmodell RAMSIS geboren In der Zwischenzeit sind mit Unterst tzung einer Reihe von Dokto randen und Diplomanden viele wissenschaftliche Erkenntnisse dazu und zu vielen weiteren Themen gewonnen worden die von hoher nationaler und internationaler Bedeutung sind So wundert es nicht dass der gedankliche Vater all dieser und vieler weiterer Ideen st n dig auf Kongresse und Tagungen eingeladen wird sowie ein hochge fragter Partner bei Industrievertretern ist Mit seiner F higkeit st ndig neue L sungsans tze und Ideen zu ent wickeln hat Herr Prof Bubb nicht nur
130. nstruments Dieses Chassis wird mit zwei CompactDAQ Modulen vom Typ NI 9205 aus ger stet die jeweils 16 differentielle Kan le f r die Messung und Aufzeichnung von Spannungen zur Verf gung stellen Vorteilhaft bei der Verwendung dieses Chassis ist der Anschluss an den Messrech ner per USB Schnittstelle Das Messdatenerfassungssystem eignet sich durch seine geringe Baugr e und einfache Handhabung auch f r den Einsatz bei Fahrversuchen Als Software Plattform wird aus Kompatibilit tsgr nden die von National Instruments vertriebene Software LabView verwendet 2 2 Einbau der Sensoren Die Sensoren wurden in einen variablen Versuchsstand eingebaut bei dem u a die Geometrie des Interieurs durch r umliche Verschie bungen von Sitz Fahrzeugboden und Himmel ausgehend von einem festen Lenkrad auf verschiedene Fahr zeuge eingestellt werden kann Suchomel 2001 Rigel 2005 In Abbildung 2 1 ist der Versuchsstand mit eingebauter Mess technik dargestellt Messung der Fu kr fte F r die Messung der Pe dalkr fte sowie der Kr fte an der Fu st tze werden Pedalkraftsensoren mit angepasstem Messberei che verwendet Abb 2 2 Diese sind anstelle der Pedale bzw der Fu st tze so positioniert dass sie die Originalgeometrie der jeweiligen Fahr zeuge nicht ver ndern F r die unterschiedlichen Fu gr en der Versuchspersonen sind die Sensoren verschiebbar gestaltet Der Fahrzeugboden ist zweiteilig ausgef hrt so dass
131. onderes Highlight vorbereitet worden Das festliche Essen fand im Verkehrszentrum des Deutschen Museums praktisch zwischen den Stra enfahrzeugen der letzten hundert Jahre statt Der Rundgang durch die Hallen war nicht nur f r die Fahrzeug Ergo nomen unter den Teilnehmern ein interessantes Erlebnis Das viel f ltige Essen vom Buffet bildete einen kulinarischen Genuss in einer au ergew hnlichen und einmaligen Atmosph re Prof Heiner Bubb und das Planungsteam mit Herrn Dr Herbert Rausch Herrn Werner Zopf und Herrn Wolfram Remlinger sowie Frau Simone John seitens der GfA waren sehr stolz und gl cklich ber die gelungene Veranstaltung und das vielfache Lob seitens der Teilnehmer Allen Teilnehmern und Helfern sei an dieser Stelle noch einmal herzlich gedankt 52 Dissertationen in den Jahren 2007 und 2008 unter der Leitung von Prof Bubb Titel der Dissertation Funktion des Modell der Cherednichenko Alexander Er BE Einstiegsbewegung in einen PKW Die Gestaltung von Bedienelementen unter G tz Matthias l panan l dem Aspekt ihrer kommunikativen Funktion Wirkung von Fahrerassistenz auf der Lange Christian F hrungsebene in Abh ngigkeit der Modalit t und des Automatisierungsgrades Systemergonomische Analyse von Doisl Christian Anzeige und Bedienkonzepten zur Unterst tzung des Parkvorgangs Ein Verhaltensmodell f r Z llner Rolf Informationsselektionsaufgaben bei suchmaschinengene
132. orgenommen und mit einem abschlie enden Dr cken aktiviert werden kann Die erheblichen Ab lenkungen die eine so komplexe sequentielle Aufgabe mit sich bringt sind anhand der objektiven Blickdaten deutlich zu beweisen Die Auswertung aller Ergebnisse zeigt dass durch schlechte Be schriftung umst ndliche Bedienung und versteckte Funktionen teil weise erhebliche Ablenkungen von der eigentlichen Fahraufgabe auftreten Maximale Blickabwendungsdauern von der Stra e die im Mittel weit oberhalb des empirischen Grenzwertes von 2 0 Sekunden liegen beziehungsweise in Einzelf llen sogar bis zu 12 6 Sekunden andauern sind dabei keine Seltenheit Als eines der Hauptprobleme bei der Bedienung der Klimasteuerger te stellt sich heraus dass bei der Auslegung der Bedienelemente und Anzeigen teilweise grundle gende systemergonomische Gestaltungsregeln missachtet werden So erf llen zwar die meisten Ger te die Anforderungen der sekund ren Kompatibilit t jedoch werden die Aspekte der Codierung und Gruppierung teilweise nur unzureichend ber cksichtigt Dabei gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher M glichkeiten dem Be nutzer die Funktion und Bedienbarkeit eines Stellteils zu verdeutli chen Als besonders hilfreich haben sich bei der Klimabedienung vor allem die Codierung durch Farben Symbole Formgebung sowie r umliche Codierung der Stellteile herausgestellt Wichtig ist dabei dass die gew hlten Beschriftungen und Symbole ausreichend gro da
133. ovement analysis of visual in formation aquisition in driving an overview Paper presented at the North Carolina State University Raleigh 1971 WOHLFARTER M 2005 Akzeptanz und Effektivit t von Fah rerassistenzanzeigen im Head Up Display am Beispiel ACC und NAVI Teil 1 Ergebnisse der Untersuchung Abschluss bericht Lehrstuhl f r Ergonomie WOLF H Z LLNER R BUBB H 2005 Ergonomische Aspekte der Mensch Maschine Interaktion bei gleichzeitig agierenden Fahrerassistenzsystemen Zeitschrift f r Verkehrssicherheit Vol 3 No 51 pp 119 124 Parkassistenz Bewertung von Systemen zur visuellen Unterst tzung des Parkvorgangs Christian Doisl Einleitung Hinweis Die in diesem vorliegenden Artikel durchgef hrten Untersu chungen wurden ausnahmslos bei der BMW Group in M nchen durchgef hrt Parkassistenzsysteme erhalten immer mehr Einzug ins Automobil Dies ist nicht zuletzt deshalb auch notwendig weil die bersichtlich keit und das Design heutiger Fahrzeuge das Erfassen von wichtigen Informationen z B beim R ckw rtsparken die Heckklappenkante nicht mehr erm glicht Au erdem wird die Fl che der Fenster scheiben immer kleiner weshalb der Fahrer immer weniger visuelle Information von der Umwelt aufnehmen kann was eine ADAC Studie aus dem Jahre 2005 belegt s ADACmotorwelt 1 In dieser Studie wurde die Rundumsicht unterschiedlichster Fahrzeuge bewertet Demnach waren ltere Fahrzeuge wie z B der BMW 20
134. ptive Lichtassistenz und adaptiver Scheibenwischer Klassifikation der FAS nach der Fahrebene Die prim re Aufgabe wird auf drei Ebenen durchgef hrt Bernotat 70 Navigation F hrung und Stabilisierung Auf der Navigationsebene wird die Fahrtroute festgelegt auf der F hrungsebene werden Sollgeschwindigkeit und Sollspur abgeleitet und auf der Stabilisierungsebene werden diese Werte umgesetzt Das erm glicht eine Klassifikation der Systeme gem dieser Ebe nen Navigationssysteme Navigationssystem F hrungssysteme ACC Active Cruise Control LDW Lane Departure Warning und Stabilisierungssysteme ABS Anti lock Braking System ESP Elec tronic Stability Program sieheAbb 1 Klassifikation der FAS nach Eingriffsart FAS k nnen nach der Art und Weise in der sie in den Prozess ein greifen in f nf Kategorien unterteilt werden Donges99 siehe D 0 50 100 250 Abb 2 Systeme die zus tzliche Informationen geben Nachtsicht Parkassistenz warnen Spurhalt und F hrungsassistenz Kurven warnung Systeme die Handlungsempfehlungen geben Aktives Gaspedal Aktives Lenkrad sowie teilautomatisierte Abstandsregel tempomat oder vollautomatisierte Notbremse Klassifikation der FAS nach Eingriffszeiten Einige dieser Systeme bieten Hilfe w hrend der normalen Fahrt an dere in der sogenannten Pre Crash Phase In der Crash Phase werden Systeme f r passive Sicherheit aktiviert Gerade in kritischen Momenten ist es se
135. r Funktion selbst beispielsweise die Dimensionalit t die von der Dimensionalit t des Bedienelements abweichen kann aber nicht sollte Andere Merk male treten erst durch die Auslegung der Funktion und im Zusam menhang mit dem Bedienelement auf zum Beispiel sequenzielle bzw simultane Bedienbarkeit Eine gewisse Trennung von Funktion und Bedienelement ist hier allerdings einzuhalten damit sp ter durch die Analyse der Eigenschaften aller Elemente beider Gruppen und durch die unvoreingenommene Betrachtung aller Kombinationen die optimale Paarung von Funktion und Bedienelement gefunden werden kann Gruppierung von Funktionen Was das Bedienelement im Kleinen ist ist die Gruppierung und An ordnung der Funktionen im Cockpit im Gro en Auch hier stellt sich die Frage ob es ein systemergonomisches Optimum gibt Die Unter teilung der Fahrzeugfunktionen in prim re sekund re und terti re Bubb 2003 Rassl 2004 liefert hier einen hilfreichen Ansatz An den Bedienelementen der prim ren Funktionen Lenkrad und Pedalerie ist trotz verschiedener Ans tze kurz bis mittelfristig keine Ver nde rung im Konzept zu erwarten so dass man sich auf die sekund ren und terti ren Aufgaben konzentrieren sollte Es scheint offensichtlich dass man die Bedienelemente der sekund ren Aufgaben um das Lenkrad herum also im direkten Sicht und Greifraum des Fahrers platziert w hrend terti re Elemente weiter abr cken k nnen und idealerweise auch vom B
136. r Luftverteilung um zu verdeutlichen dass diese nun keine G ltigkeit mehr haben Zus tzlich erscheint ein AUTO Schrift zug in der oberen linken Ecke des Displays Das nun automatisch eingestellte Str mungsprofil wird farblich etwas blasser angezeigt Abbildung 5 Wird nun in diesem Funktionsbereich in irgendeiner Form manuell eingegriffen deaktiviert sich die automatische Klima regelung und die Anlage stellt das letzte manuelle Str mungsprofil wieder her Als letzte Funktionsgruppe werden Sonderfunktionen zusammenge fasst auf die aus Sicherheitsgr nden permanent zugegriffen werden k nnen muss Dies sind r umlich entsprechend der prim ren u Beren Kompatibilit t angeordnet von links nach rechts der Front scheibendefroster die automatische Umluft und der Heckscheiben defroster Zus tzlich besteht die M glichkeit die gesamte Anlage durch Bet tigung der OFF ON Taste zu de aktivieren Der Front scheibendefroster als sicherheitsrelevante Funktion dominiert im ak tiven Zustand s mtliche ihm untergeordneten Funktionen Dies wird dem Nutzer durch eine R ckmeldung im Display hnlich der AUTO Funktion sofort verdeutlicht Abbildung 6 25 26 Eingeschwungener Zustand 19 C Abbildung 8 R ckmeldung der Klimakompressoraktivit t In der linken oberen Ecke erscheint das Frontscheibendefroster Symbol Das dargestellte Str mungsprofil veranschaulicht dass nun die maximale Luftmenge ausschlie lich im oberste
137. r Sensoren neu ausgelegt werden Zusammen fassend ist festzustellen dass die gew hlten Bereiche den stati schen Anwendungsfall vollst ndig abdecken 5 Literatur Danninger W PC gest tztes Messen Hochschule M nchen FH Labor f r Qualit tspr fung 1999 HdE Handbuch der Ergonomie mit ergonomischen Konstruktions richtlinien und Methoden Bundesamt f r Wehrtechnik und Beschaffung Koblenz 1989 Hoffmann K Eine Einf hrung in die Technik des Messens mit Deh nungsmessstreifen Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Darmstadt 1987 Hufnagel S Kerscher A Experimentelle Bestimmung des Sitzkomforts unter Ber ck sichtigung der Parameter Zeit K rperhaltung und Sitzeinstel lung sowie den Kr ften an den Schnittstellen zwischen Mensch und Fahrzeug Teamdiplomarbeit bei der BMW AG in Zusammenarbeit mit der Fachhochschule M nchen Fachbe reich Fahrzeugtechnik 1996 Human Solutions GmbH Manual RAMSIS Kraft Haltungsmodell Allgemeine Haltungssimu lation au Basis biomechanischer Parameter RAMSIS Version 3 8 13 2004 Mangen C Prognose des Langzeitkomforts im Auto aus den Kontakt kr fte zwischen Mensch und Sitz Experimentelle Semester arbeit am Lehrstuhl f r Ergonomie der Technischen Universi tat M nchen 2004 Rigel S Entwicklung und Validierung einer M thode zur quantitativen Unteruchung der Ein und Ausstiegsbewegung in einen Pkw Dissertation am Lehrstuhl f r Ergonomie der Technischen Universit t M
138. r das Fahrzeug bei Vollbremsung zum Stehen kommen wird Herr Bubb lie sich dieses Konzept patentieren bertrug das Patent sp ter an BMW wo es in den Tiefschlaf verfiel Erst als japanische Hersteller Autos mit Head Up Display Technik auf den Markt brach em Univ Prof Dr rer nat Heinz Schmidtke ten wachten auch deutsche Hersteller wieder auf Allerdings wurden hier nicht so relevante Informationen wie sie Herr Bubb im Auge hatte angezeigt sondern zun chst vergleichsweise nebens chliche Dinge wie z B die aktuelle Fahrgeschwindigkeit Ein zweites gro es Projekt hat Herrn Bubb ber viele Jahre hinweg bis in die Gegenwart hinein besch ftigt namlich das Projekt RAM SIS Bei diesem von der deutschen Automobilindustrie ausgeschrie benen Projekt ging es darum einen anthropometrischen Datenpool zu schaffen aus dem rechnergenerierte Menschmodelle abzuleiten waren Wir konnten diesen sehr interessanten Auftrag im zweiten Anlauf requirieren und gemeinsam mit der Firma TECMATH in Kai serslautern erledigen Hier hat Herr Bubb gemeinsam mit unserem damaligen Mitarbeiter Dr Seidl der inzwischen Gesch ftsf hrer einer Nachfolgefirma ist Pionierarbeit geleistet mit dem Ergebnis dass nahezu alle internationalen Autohersteller sich dieses Werk zeuges f r die Auslegung ihrer Fahrzeuge bedienen Damals ange dachte Konzepte haben aber in der Folgezeit weit ber die Autoin dustrie hinaus Beachtung gefunden So k nnen heute mit sogen Bod
139. r die Gestaltung eines Versuchsdesigns das genau nach den Be d rfnissen des jeweiligen Forschungsansatzes spezifiziert ist bedarf es einer flexiblen und variablen Struktur der virtuellen Welt Die Ver suchsstrecke sollte so aufgebaut werden dass die aufgestellten Hy pothesen der Untersuchung voll belegbar bzw widerlegbar sind Kompromisse in diesem Bereich schlagen sich h ufig auf die Quali t t der Untersuchung nieder SILAB bietet daf r einen exzellenten Ansatz Die simulierte Welt kann frei gestaltet und aufgebaut wer den Dabei ist grunds tzlich zwischen berlandstrecken Course Typ und Kreuzungsbereichen Area2 Model zu unterscheiden Eine berlandstrecke kann direkt mittels einer speziellen Skriptsprache in einem Text Editor erstellt werden siehe Abbildung 2 4 links Dieses Skript enth lt den Streckenverlauf das H henprofil spezielle Aktivie rungspunkte Hedgehogs und die Landschaftsgestaltung rechts und links der Strecke Zus tzlich ist in dieser Text Datei das Grundger st der SILAB Konfiguration enthalten Dadurch ist es m glich f r ver nipuliert werden Die Definition von Fu g ngern ist dagegen auf berlandstrecken nicht ohne weiteres m glich Ein Kreuzungsbereich wird dagegen in einem daf r bereitgestellten grafischen Editor erstellt siehe Abbildung 2 4 rechts Dies bedeutet dass der Stra enverlauf Objekte Stra enlampen Schilder usw H user Stra enmarkierungen Verkehrsampeln und der Verkehr di
140. re vorherzusehen Der Fu g n ger wird durch das EGO Fahrzeug Voraussetzung Geschwindigkeit des EGO Fahrzeugs von ca 30km h gesteuert Damit die Einbin dung des Fu g ngers in SILAB funktioniert m ssen Bewegungsbe reiche definiert werden Innerhalb der Bewegungsbereiche ist es n tig einen Start und einen Endpunkt f r den Fu g nger festzule gen Zwischen ihnen erfolgt dann die Bewegung F r eine Simulation in dieser umfangreichen und genauen Methode spricht dass nichts Unvorhersehbares im simulierten Stra enver kehr passiert Es k nnen beliebige Stra en und Stra enverl ufe si muliert und in der Realit t selten auftretende Situationen beliebig oft dargestellt und somit reproduziert werden Alle verwendeten Simula tionsdaten k nnen problemlos ausgewertet werden Zur Auswertung und Beurteilung des Verhaltens der Probanden ist es nun notwendig die aufgenommenen Daten der Simulationssoft ware zu analysieren Zus tzlich ist das Blickverhalten f r eine gesi cherte Aussage von essentieller Bedeutung da die entscheidungs relevanten Informationen zu 90 ber den vi suellen Kanal aufgenommen werden Rock well 1971 Im n chsten Kapitel wird das daf r n tige Messsystem vorgestellt und die Integra tion in die Forschungsumgebung beschrieben 3 Blickerfassungssystem Dikablis Das Blickerfassungssystem Dikablis dient zur Erfassung des Blickverhaltens der Probanden Das System besteht im Wesentlichen aus drei Kompo
141. rgestellt sind da gerade ltere Personen die bereits eine Lese brille benutzen diese jedoch nicht beim Autofahren tragen teils gro e Probleme mit der Identifizierung der Zeichen haben Bei der Gruppierung ist darauf zu achten dass funktionell zusammengeh ri ge Funktionen auch r umlich gruppiert werden Au erdem sollten die Bedienelemente prinzipiell in der N he der zugeh rigen Funktions anzeige positioniert werden um die Intuitivit t der R ckmeldung zu verbessern Wie sich bei dieser Studie herausstellt erschwert die Trennung von Stellteil und Anzeige den Erstkontakt erheblich und f hrt generell zu langen Bedienzeiten und erh hten Blickwechseln Im Weiteren zeigt sich dass die Teilnehmer durch eine frontschei bennahe Anordnung des Displays dazu verleitet werden weniger oft aber daf r l nger auf die Anzeigen zu blicken was generell auch gegen eine Bedienung terti rer Aufgaben im Head Up Display spricht Im Gegensatz dazu ist das Blickverhalten bei sehr tief ange ordneten Klimasteuerger ten durch eine sehr hohe Blickh ufigkeit und sehr kurzen Blickdauern charakterisiert In Extremf llen reichen diese minimalen Blickdauern nicht aus um die Aufgabe zuverl ssig zu erf llen Als weitere Schwierigkeit stellt sich heraus dass die Be nutzer die Wirkweisen der angebotenen Funktionen teilweise gar nicht verstehen Besonders deutlich wird das bei der Bedienung der AUTO Funktion die im Rahmen dieser Versuchsreihen von den Pro
142. rierten Fundstellen Untersuchungen zur Beurteilungs und Vo Till 2008 Entscheidungssicherheit in virtuellen Umgebungen
143. rnational Ergonomics Association IEA l utete Prof Waldemar Karwowski die Vortragsreihen ein Das ausf hrliche Vortragsprogramm pr sentierte ein breites aktuelles Spektrum aus den Themenbereichen Anthropometrische Gestaltung Produkt Ergo nomie Arbeitsumgebung Arbeitsbewertung Methoden Arbeitsmedi zin Gesundheit Arbeitsplatzgestaltung Arbeitsorganisation und Ge sellschaftliche Wertung mit Beitr gen aus der Hochschulforschung und der industriellen Praxis Die durchweg hohe Qualit t der wissen schaftlichen Vortr ge verbietet es einzelne Beitr ge lobend heraus zuheben Dennoch muss der Beitrag von Prof Klaus Zink mit dem Titel Arbeitswissenschaft und Globalisierung eine Herausforderung als Wegweiser f r die Zukunft der Fachdisziplin besonders gew rdigt werden Der 945seitige Tagungsband vermittelt neben den interessanten In halten der einzelnen Vortr ge auch den respektablen Umfang der a 1 A A ps Wolfram Remlinger Veranstaltung Er ist bei der Gesch ftsstelle der GfA in Dortmund zum Nachlesen der Vortr ge erh ltlich Neben dem Besuch der durchwegs anspruchsvollen Pr sentationen haben die Teilnehmer auch die Kaffeepausen und das Mittagessen ausgiebig zur pers nlichen Kontaktpflege genutzt Da Prof Bubb hinsichtlich seines bevorstehenden Ruhestands auch im Rahmen dieses nationalen arbeitswissenschaftlichen Fachkon gresses Servus sagen wollte war f r das abendliche Rahmenpro gramm ein bes
144. rsonen und damit jeweils nur sieben VPn je Gruppe erkl rbar ist Demzufolge kann diese Abweichung als Messungenauigkeit eingestuft werden W rde dennoch von einer Differenz von rund 3 ausgegangen so l ge diese eindeutig unterhalb der Differenzenschwellen f r Kr fte die im Bereich von 5 7 liegen weshalb eine solche Anpassung als nicht wahrnehmbar einzustufen ist Abbildung 5 Bet tigung des ber Kopf angeordneten Bedienelementes bei der Versuchsreihe zur Lagekonstanz Zusammenfassend l sst sich daher kein eindeutiger Einfluss der Lage auf die Wahrnehmung des Drehmomentes beobachten d h die Versuchspersonen haben gleiche Bedienelemente auch am h u figsten als gleich erkannt Daher wird die Existenz einer Lagekon stanz bez glich des Dreh momentes bei rotatorischen Bedienele menten als gegeben betrachtet Tabelle 2 Im Versuch vorgestellte Paarungen sortiert nach relativer Drehmoment Differenz Dretmementmerena xemineammm keminiesimmm Oo m e T m o gt T o s a e f e J a m a T o w o e s T gt Dee I a o 2 oa T gt o N M N N N nm m N 6 www o f o N E E E O BE ow a o o S mom u T H o s o o o aw s e a o a TE mw am o o o nse o s ne s oo e I a H ew ov f gt am I Den ia ne o s o s e s u w o o 3 Zusammenfassung Diskussio
145. ruppierung von Funktionen zu finden Weiterer Erkenntnisgewinn wird von der Analyse der Bedienh ufigkeiten verschiedener Fahr zeugfunktionen erwartet Auch eine systematische Bewertung und Priorisierung der Funktionen wird von Nutzen sein Die Herausforde rung alle Funktionen im Fahrzeug auch sinnvoll bedienbar zu ma chen bleibt auf jeden Fall spannend Literatur Bubb 2003 Bubb Heiner Fahrerassistenz prim r ein Beitrag zum Komfort oder f r die Sicherheit In VDI Bericht Nr 1768 2003 S 25 44 Bubb 1993 Bubb Heiner Systemergonomische Gestaltung In Schmidtke Heinz Hrsg Ergonomie Carl Hanser Verlag M nchen Wien 1993 S 390 420 Bullinger 1997 Bullinger Hans J rg Kern Peter Braun Martin Controls In Salvendy Gavriel Hrsg Handbook of human factors and er gonomics John Wiley amp Sons Inc 1997 S 697ff Deubzer 2002 Deubzer Elke Maria Die Ordnung im Kopf Begriffliche Wis sensstrukturen zur Entwicklung benutzerorientierter Anordnun gen von Funktionen im Raum Lehrstuhl f r Ergonomie der Technischen Universit t M nchen 2002 Gevert 2005 Gevert Klaus Volker K nzner Hermann Neue Entwicklungen zur Mensch Maschine Interaktion In Braess Hans Hermann Hrsg Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik Vieweg Wies baden 2005 S 418 421 Goetz 2007 G tz Matthias Die Gestaltung von Bedienelementen unter dem Aspekt ihrer kommunikativen Funktion Lehrstuhl f r Ergono mie
146. sigkeit Zeitlosigkeit Bei den Kriterien die von den jungen und lteren VPn genannt wurden sehe die Schnittmenge in Abb 1 f llt auf dass diese sehr allgemein gefasst sind Solche Designkriterien wie z B Eleganz Farbgebung Formgebung Funktionalit t Gr e und der gleichen k nnen auch f r das Design von Produkten jedweder Art heran gezogen werden 37 38 Design des Automobils Zwei Stufen Auswahl ma geblicher Designkriterien min 6 max 20 aus 128 Bewertung ausgew hlter Designkriterien nach deren Wichtigkeit Auswahl ma geblicher Designkriterien ohne Begrenzung aus 128 2 Aussortieren unma geblicher Designkriterien Zuordnung von Designkriterien zu vorgegebenen Gruppierungen Abbildung 2 Hauptmen des Programms DESIGN und Darstellung der Aufgaben Power oder emotional qualitativ wie Kultfaktor Macht Prestige steht im Gegensatz zu physikalisch messbaren Kriterien wie Wen deradius oder Verbrauch Nach der Zusammenfassung aller Kriterien in 13 Gruppen war es m glich die Ergebnisse vergleichend zu analysieren Ein eindeuti ges Ergebnis der Untersuchung war dass die Form eines Automo bils unabh ngig vom Alter des Betrachters hohe Priorit t hat das Kriterium Form wurde am h ufigsten in verschiedenen Formulie rungen genannt Die Funktionalit t steht bei beiden Gruppen an drit ter Stelle Die Farbgebung ist vom Alter abh n
147. sistenzsystemen positiv gegen berstehen Jedoch sollte ber cksichtigt werden dass bei Systemen die das Umfeld mit Hilfe von Videokameras darstellen der Fahrer kein Situa tionsbewusstsein hat das Fahrzeugumfeld selbst auch noch mal zu berpr fen Daf r besteht schon im Erstkontakt ein viel zu gro es Vertrauen in das System Selbst mit einer akustischen Unterst tzung kann dieses Problem nicht behoben werden da die daf r notwendi gen Sensoren derzeit nur ein sehr kleines Umfeld abdecken k nnen Deshalb wird empfohlen mit Kameras und oder Radarsensoren das Fahrzeugumfeld vollst ndig zu erfassen und dem Fahrer im Not fall rechtzeitig Warnhinweise auszugeben falls eine kritische Situa tion droht Dazu ist nat rlich eine Personendetektion und Auffahrwar nung notwendig Die Auswertung der Fahrsimulatoruntersuchung ergab dass im Ver gleich aller vier Konzepte die Fahrer mit der Anzeige der Einparktra jektorie die beste Einparkleistung erzielen k nnen Beim Vergleich der Konzepte ob eine Kompensations oder Folgeaufgabe besser f r eine Anzeige geeignet ist konnte objektiv kein Unterschied fest gestellt werden Bei der Bewertung der Akzeptanz entscheiden sich jedoch 93 der Probanden f r die Folgeaufgabe Hingegen zeigte sich ein signifikanter Unterschied F 11 28 p lt 0 00 in der Einpark leistung zwischen Einparktrajektorie und Kommandoanzeige Demnach k nnen Fahrzeugf hrer sehr exakt einer vorgegebenen berechneten Linie
148. sitionstellen O Garagentof ffnenundschlie enfernbedienen 2 1 o 1 2 3 Abbildung 2 Kognitive Landkarte der Funktionen im Fahrzeug Es zeigen sich bisher nur bereits bekannte Cluster beispielsweise die Gruppierung der Radio und CD Funktionen dem Autofahren eine hnliche gedankliche Struktur im Bezug auf diese Handlungen haben Kiss 2002 Deubzer 2002 dann ist anzu nehmen dass es auch hier eine optimale Gruppierung der Funktio nen gibt Offen ist wie diese aussieht Orientiert sie sich am Anwen dungsfall Parken Stillstand Nacht etc am Funktionstyp z B ff nen und Schlie en am Funktionsziel Sichtverbesserung Komfort Unterhaltung etc oder sogar rein technisch am bedienten Objekt Scheinwerferfunktionen Scheibenfunktionen L ftungsfunktionen Sitzfunktionen etc Aufschluss hier ber soll die Methode der kognitiven Landkarte geben Dabei wird die gedankliche Struktur von Versuchspersonen je nach Variante durch Clusteranalysen oder Sortierexperimente etc abgefragt und mithilfe eines mathematischen Verfahrens Nonme trischen Multidimensionalen Skalierung als zweidimensionales Dia gramm die so genannte kognitive Landkarte dargestellt Kiss2002 Deubzer 2002 Abbildung 2 zeigt eine solche kognitive Landkarte die im Rahmen der aktuellen Untersuchungen unter Verwendung der eindimensionalen Sortierung entstanden ist Die kognitiven Landkarten sind aber nur ein Ansatz eine sinnvolle G
149. st werden k nnen und geeignet sind ihn situa tionsad quat zu unterst tzen muss neben der reinen Systemabsi cherung grundlegendes Wissen ber das Fahrerverhalten generiert werden Dieser Wissensaufbau muss sowohl f r das Verhalten in normalen Verkehrsszenarien wie beispielsweise bei Kurvenfahrten beim Spurwechsel oder an Kreuzungen als auch in unfallkritischen Situationen erfolgen Damit mit einer Fahrsimulator Forschungsumgebung sowohl die Funktionsabsicherung als auch die Fahrerverhaltensforschung durchgef hrt werden kann muss diese eine Reihe an Kriterien erf l len Daf r ist es zun chst n tig dass die Fahrsimulatorsoftware ein hohes Ma an Flexibilit t aufweist Das bedeutet dass man das Streckenprofil von berland und Stadtstrecken in Abh ngigkeit der Fragestellung erzeugen kann und es m glich ist schnell und flexibel H userzeilen Lichtsignalanlagen Beschilderungen Bebauungen und Bepflanzungen zu generieren Neben der Erstellung der Ver kehrsinfrastruktur ist es ferner erforderlich das Verhalten der ande ren Verkehrsteilnehmer wie beispielsweise der Fremdfahrzeuge der Fu g nger und der Lichtsignalanlagen frei und deterministisch zu bestimmen So k nnen relevante Situationen reproduzierbar erzeugt und verglichen werden Da Fahrerassistenz und informationssysteme multimodal mit dem Fahrer interagieren ben tigt eine Fahrsimulator Forschungsumge bung eine Reihe an frei konfigurier und ansteuerbaren Fahrer
150. stand weiterer Untersuchungen 4 Ausblick Unser experimentelle Ansatz und das Erhebungs Tool Design haben sich bei diesen Untersuchungen bew hrt Mit geringeren pro grammtechnischen nderungen eignet sich dieses Tool auch f r an dere Fragestellungen insbesondere hinsichtlich einer m glichen Va lenzskala oder Welche Kriterien sind f r Ergonomie f r Sicherheit oder auch f r menschliche Zuverl ssigkeit ma geblich Eine Untersuchung ber die Designwirkung beliebiger Produkte haben wir bereits abgeschlossen Diese Untersuchung basiert auf eine Gesamtheit von 75 Kriterien und erlaubt spezifische Auswertun gen f r unterschiedliche Benutzergruppen Im brigen l sst sich eine bestehende Akzeptanzanalyse die schon f r EKIDES Jastrzebska Fraczek et al 2006 entwickelt worden ist mit den gefundenen Designkriterien erweitern Damit k nnte ein Ver fahren entstehen das die spezifische Designwirkung beliebiger Pro dukte aus einem Satz relevanten Designkriterien prognostiziert Haptische Konstanzleistung bei Drehstellern Bedienelemente als Schnitt oder Nahtstelle zwischen Mensch und Maschine erfahren in j ngerer Zeit zunehmend mehr Aufmerksam keit Ihre Bedeutung kommt mehr und mehr ins Bewusstsein und speziell die haptische R ckmeldung als Informationstr ger wird zur Entlastung des oftmals berladenen visuellen Kanals gezielt opti miert mit der Zielsetzung das Wertigkeitsempfinden und die Informa tionsklarhe
151. stzulegen Im Englischen und Franz sischen bedeutet Design Gestaltung oder Entwurf w hrend das italie nische disegno dt Zeichnung Plastik st rker einen erproben den Vorgang betont hnlich dem spanischen dise o Bubb 2007 Auch wenn Design und Ergonomie bezogen auf die Qualit t der Produkte gleiche Ziele haben so bleibt das Verh ltnis beider Fachdisziplinen nicht frei von Spannungen und Missverst ndnis sen Bruder 2004 Wenn Design ein Ph nomen ist wodurch Menschen gleiche Produkte mit verschiedenen Emotionen wahr nehmen dann stellt sich die Frage welche Designkriterien diese Emotionen ausl sen Ein solcher Satz von relevanten Designkri terien kann in Zukunft als Grundlage f r subjektiv emotionale Vergleichsbewertungen des Produkt Designs generell genutzt werden In diesem Beitrag fassen wir Design nicht als Prozess oder Zy klus der Benutzerorientierten Gestaltung auf Vielmehr beschrei ben die gesammelten Begriffe eine Art Wunschvorstellung von jungen und lteren Menschen die an der Untersuchung teilge nommen haben 2 Sammeln von Designkriterien am Beispiel Automobil Phase Ziel der ersten Untersuchunsphase war es herauszufinden wie junge und ltere Menschen das spezifische Design von Automo bilen wahrnehmen Dabei haben wir uns folgende Fragen gestellt Iwona Jastrzebska Fraczek Peter Schaefer e Welche Faktoren Kriterien spielen bei unter schiedlichem Design eine Rolle
152. teilautomatisierten Systemen benutzt besonders um Stra tegien und Anzeigekonzepte zu entwickeln welche das Situationsbe wusstsein in kritischen oder ungew hnlichen Momenten erh hen Inagaki20 06 Die oben erw hnten Modelle sind alle Bausteine f r den Entwurf eines integrierten Fahrermodells welches beide dynamisches und mentales Fahrerverhalten beschreiben und simulieren kann Simulationsf hige Modelle Simulationsf hige Modelle k nnen in zwei Gruppen unterteilt werden Modelle f r die Vorhersage des Fahrerverhaltens und kognitive Mo delle In die erste Gruppe geh ren die Modelle welche die Fahrerlei stung simulieren und vorhersage n um FAS feiner abzustimmen Ein Beispiel ist das Fahrermodell f r die Simulation des Bremsverhaltens um verschiedene Varianten der Notbremse zu testen Schmitt 2007 oder das PELOPS Modell welches schon zum ACC Kreuzungs und Spurwechselassistenz benutzt wurde Benmimoun 2004 Kognitive Modelle simulieren die internen Zust nde und Prozesse die w hrend des Fahrens stattfinden Sie k nnen das Verhalten auf verschiedenen kognitiven Ebenen antizipieren und kausale Bezie hungen erkl ren Sie k nnen auch das Verhalten in einer neuen Um gebung vorhersagen aber nur sehr schwer in Echtzeit Kognitive Modelle sind in eine kognitive Architektur eingebettet Der Vorteil ist die M glichkeit allgemeine Theorien und Mechanismen in die Architektur zu implementieren und modell bergreifend zu ver
153. telten Reize schneller verarbeitet werden k nnen Dar ber hinaus ist es m glich dem Menschen Informationen direkt auf dem Stellteil zu liefern auf dem eine Reaktion zu erfolgen hat Schieben et al 2008 Haptische Interfaces eignen sich daher sehr gut dem Fahrer mitzuteilen welche Aktionen am Stellteil erforderlich sind Was ist zu tun w hrend ber den visuellen bzw auditiven Kanal eine Erl uterung der Ursachen erfolgt Warum ist die Aktion notwendig Es w re hier z B denkbar dass ber ein haptisches Signal ein Eingreifen des Fahrers ausgel st wird w hrend er ber Warnmeldungen akustisch oder visuell ber den Grund des Ein greifens informiert wird Um das Situationsbewu tsein des Fahrers zu erh hen kann er durch das Verhalten des Stellteils Position Bewegungen Dynamik kontinuierlich ber den Systemzustand informiert Was macht das System und somit auch bei hochautomatisierter Fahrt weiter im Regelkreis gehalten werden In Anbetracht dieser angestrebten Ent wicklung hin zu einer haptischen Kommunikation zwischen Fahrer und Fahrzeug m ssen auch herk mmliche Bedienelemente kritisch betrachtet und alternative Bedienelemente in die berlegungen mit einbezogen werden Aktive Bedienelemente Die Anzahl und die Gestaltung von Bedienelementen mit denen der Fahrer auf die Fahrzeuggeschwindigkeit und richtung einwirkt waren in der Vergangenheit stark durch technische Randbedingun gen gepr gt
154. tion an der TU M nchen 2001 Eckstein 2001 Eckstein L Entwicklung und berpr fung eines Bedien konzepts und von Algorithmen zum Fahren eines Kraftfahr zeugs mit aktiven Sidesticks Fortschrittsberichte VDI Reihe 12 Nr 471 VDI Verlag D sseldorf 2001 M llh user et al 2007 M llh user M Schieben A Flemisch F Gr nhagen W v Simulatorgest tzte Studien zur aktiven Steuerung von Luft und Bodenfahrzeugen am DLR In Grandt M Bauch A Hrsg Simulationsgest tzte Systemgestaltung DGLR Bericht 2007 Deutsche Gesellschaft f r Luft und Raum fahrt e V Bonn Fachausschusssitzung Anthropotechnik der DGLR Hamburg 2007 Flemisch et al 2003 Flemisch F O Adams C A Conway S R Goodrich K H Palmer M T Schutte P C The H Metaphor as a Gui deline for Vehicle Automation and Interaction Hampton Virginia NASA Langley Research Center 2003 Schomerus et al 2006 Schomerus J Flemisch F O Kelsch J Schieben A Schmuntzsch U Erwartungsbasierte Gestaltungmit der Theatersystem Wizard of Oz Technik am Beispiel eines haptischen Assistenzsystems AAET Braunschweig 2006 Abbildung 12 Schematische Darstellung der iterativen Prozesskette am LfE und IST Fahrsimulator Forschungsumgebung am Lehrstuhl f r Ergonomie 1 Anforderungen an die Forschungsumgebung Der Umfang an Fahrerassistenz und informationssystemen im Fahrzeug nimmt stetig zu Bereits heute befi
155. tra e auf unseren Lehrstuhl Nach dem Studium der technischen Physik an der TUM schien er mir geeignet sich mit einem Problemfeld zu befassen welches mir als begeister tem Autofahrer sehr am Herzen lag n mlich der Detailfrage ob es m glich ist dem PKW Fahrer Informationen dar ber zur Verf gung zu stellen wie lang der Bremsweg des Autos relativ zu seiner aktu ellen Geschwindigkeit und dem Stra enzustand sein wird Es ge lang mir damals von der Firma BMW ein Versuchsfahrzeug zu ak quirieren und von den Milit rbeh rden die Genehmigung zu erwir ken auf der Start und Landebahn des Flughafens Neubiberg Ver suchsfahrten durchzuf hren ber die Messung der Drehzahlunter schiede zwischen angetriebenen und nicht angetriebenen R dern konnte Herr Bubb relativ gute Prognosen ber den f r den jeweili gen Fahrbahnzustand zu erwartenden Bremsweg erstellen Nach diesem Erkenntnisgewinn stellte sich jedoch die Frage wie man diese Information optimal an den Fahrer heranbringt Herr Bubb w hlte dazu die bei milit rischen Kampfflugzeugen bereits einge f hrte Technik des Head Up Displays Mit Sinn f r die Grenzen menschlicher Transferprozesse entschied er sich jedoch dagegen den ermittelten Bremsweg mittels einer Digitalanzeige in Metern an zuzeigen Vielmehr w hlte er eine Darstellung der Fahrbahn im Head Up Display wo der Fahrer eine Marke in der Windschutz scheibe an der Stelle der perspektivisch dargestellten Stra e sieht an de
156. tspricht dieser Pr fk rper gut www wacker com den Eigenschaften eines Menschen Die Stei Zenk R Praktische Umsetzung eines Hardwaredummys Studienarbeit am Lehrstuhl f r Ergonomie der Technischen Universit t M nchen 2004 Abbildung 10 Sitzpr fk rper Bericht vom 54 GfA Fr hjahrskongress 2008 In diesem Jahr hatte der Lehrstuhl f r Ergonomie LfE die Ehre den 54 Fr hjahrskongress der Gesellschaft f r Arbeitswissenschaft GfA auszurichten Die Veranstaltung fand vom 09 11 April ber drei Tage im Eberhard von Kuenheim Geb ude der Fakult t f r Ma schinenwesen der Technischen Universit t M nchen TUM am Campus Garching statt Wir konnten 333 Teilnehmer begr en die ihr individuelles Programm aus 153 Vortr gen in sieben parallelen Sessions ausw hlen konnten Au erdem wurden 22 Poster gezeigt sowie f nf Workshops und zwei Doktoranden Werkst tten angebo ten Eine kleine Ausstellung des Ergonomia Verlages und der Fach buchhandlung K ster der Firma Ergoneers mit dem Blickbewe gungsanalysesystem Dikablis ein LfE Spin off Unternehmen und die K rpermessstation des Projektes Size Germany rundete das Angebot ab Die Er ffnung des Kongresses wurde von Prof Heiner Bubb als Gastgeber und Prof Helmut Strasser als Pr sident der GfA vorgenommen Die Bayerische Staatssekret rin Melanie Huml MdL und die TUM Vize pr sidentin Hannemor Keidel sprachen die Gru worte Als Ehren gast und Vertreter der Inte
157. tudies Univer sity of California Berkeley 2001 Donges E A conceptual framework for active safety in road traffic Vehi cle System Dynamics Veh Syst Dyn ISSN 0042 3114 pages 113 123 1999 IInagaki T Design of human machine interactions in light of domain de pendence of human centered automation Cognition Techno logy and Work 8 161 167 2006 Kassner A and Vollrath M Akzeptanzmessung als Baustein fur die Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen VDI Berichte 1960 97 112 2006 K nig W Wei K E and Mayser C S A N T O S Situations Angepasste und Nutzer Typ zen trierte Optimierung von Systemen zur Fahrer nterstutzung Abschlussbericht Robert Bosch GmbH und BMW Group 2002 Krajzwicz D editor ACME Driver ein kognitives Fahrermodell Wien Oesterrei chische Computer Geselschaft A Auinger Workshops Pro ceedings der 5 fachuebergreifenden Konferenz Mensch und Computer 2005 Liu A and Salvucci D Modeling and prediction of human driver behaviour In 9th Intl Conference on Human Computer Interaction New Orl eans LA 2001 Liu Y and Ozguner U Human Driver Model and Driver Decision Making for Inter section Driving Intelligent Vehicles Symposium IEEE pages 642 647 2007 Neerincx M Hoedemaeker M and de Gier E Adaptive In Car User Interfaces Based on Personalized Wor kload Estimation In 16th World Congress on Ergonomics EA2006 2006 Piechulla W Mayser C Gehrk
158. tuitives Auffinden und Bedienen f r den Fahrer sicherzustellen Analyse bestehender Bedienelemente Um erst einmal festzustellen welche Bedienelemente bisher in Auto mobilen verbaut sind werden eine Reihe aktueller Fahrzeuge sowie Modelle der j ngeren Vergangenheit ab ca 1970 analysiert Im Vordergrund stehen hierbei die Merkmale der systemergonomi schen Aufgabenanalyse Bubb 1993 Ruehmann 1993 also die Auf gabeninhalte Bedienung simultan sequentiell Dimensionalit t Freiheitsgrade und F hrungsart statisch dynamisch sowie die Aufgabenauslegung mit Aufgabenart Folgeaufgabe Kompensati onsaufgabe und Darstellungsart aktiv monitiv Dabei m ssen die den Bedienelementen zugeh rigen Funktionen im Fahrzeug also die Aufgabe selbst und deren Eigenschaften selbstverst ndlich mit betrachtet werden Aufgrund der Auswahl der betrachteten Fahrzeuge l sst sich sowohl ein berblick ber die aktuelle Fahrzeuglandschaft gewinnen als auch eine gewisse Einsicht in die historische Entwicklung Der oft zi tierte Funktionszuwachs z B Gevert 2005 ist dabei nur ein Aspekt auch die Bedienelemente f r bestimmte Funktionen haben die un terschiedlichsten Auspr gungen durchlaufen Der bereits erw hnte Abbildung 1 Lichtschalter im BMW 5er von 1972 1981 1987 1995 und 2003 Das Bedienprinzip wandelt sich mit der Zeit essentiell der Bedienort dagegen kaum Stephan M ller Lichtschalter war fr her beispielsweis
159. tuttgart Jastrzebska Fraczek l Schmidtke H Bubb H Karwowski W 2006 Ergonomics Knowledge and Intelligent Design System EKI DES Software Tool for Design Assessment and Ergono mics Teaching in International Encyclopedia of Ergonomics and Human Factors Second Edition 2006 edited by W Karwowski Taylor amp Francis p 1613 1625 Schaefer P Zacher I 2007 Auf hedonistischen Pfaden unterwegs zu autonomen Men schmodellen 52 Kongress der Gesellschaft f r Arbeitswis senschaft S 573 576 Magdeburg Wengi Shen Kenneth C Parsons 1997 Validity and reliability of rating scales for seat pressure dis comfort International Journal of Industrial Ergonomics 20 441 461 Zacher l Bubb H 2004 Strength based discomfort model of posture and movement SAE Digital Human Modeling for Design and Engineering Symposium June 15 17 Rochester Michigan USA J rg Reisinger fluss auf die haptische Wahrnehmung hat In beiden F llen wirken zus tzlich haltungsbasierte Kr fte des Hand Arm Schulter Systems und es stellt sich die Frage ob diese Kr fte einen Einfluss auf die menschliche haptische Wahrnehmung haben 1 Konstanzleistung Die menschliche Wahrnehmung ist ein komplexes Gebilde mit einer Vielzahl von Mechanismen zur Aufbereitung und Selektion erfasster Information l Drehmoment in mNm 0 9 18 27 36 Winkel in Grad Amplitude 30 mNm Amplitude 20 mNm Abbildung 1 Beispielh
160. tzkomforts 48 Dipl Ing Olaf Sabbah Bericht vom 54 GfA Fr hjahrskongress 2008 51 Wolfram Remlinger Impressum 19 die Ergonomie aktuell mit Bezug auf die Pensionierung meines Freundes und lang j hrigen Mitstreiters Prof Dr H P R h mann besonders mit den Aktivit ten zur Produktergonomie befasst In der vorliegen den Zeitschrift finden Sie nun Abhandlun gen welche die Produktgestaltung und hier besonders unsere Aktivit ten auf dem Auto mobilsektor beleuchten Ich bedanke mich an dieser Stelle f r Ihr anhaltendes Interesse an dem Lehrstuhl f r Ergonomie Mir hat die Arbeit daf r viel Spa gemacht und mein Leben wesentlich ausgef llt Ich werde auch k nftig dem Lehrstuhl die Treue halten und auf alle F lle f r meine Doktoranden deren Arbeiten ich auf den Weg gebracht habe zur Verf gung stehen Ich w nsche Ihnen viel Freude beim Lesen und Bl ttern in dieser Zeitschrift Meiner Nachfolge w nsche ich eine gl ckliche Hand in der Fortf hrung der wichtigen For schung auf dem Gebiet der Ergonomie die ja nicht Selbstzweck ist sondern ihrem Wesen nach dem Wohlergehen des arbei tenden Menschen dienen und f r eine men schengerechte Technik sorgen soll Ihr Heiner Bubb dia Prof Dr Heiner Bubb als Mitarbeiter am Lehrstuhl f r Ergonomie von 1968 bis 1984 und als Lehrbeauftragter von 1985 bis 1992 Auf der Suche nach einer Doktorandenstelle stie Herr Bubb im Jahre 1968 in der Barbaras
161. tzlich muss die Verkn pfung von Gas und Bremspedal zur Fahrdynamik aufgetrennt und ber die neue DPU geleitet werden Wenn das ACC System nicht aktiv ist soll gew hn liches Fahren m glich sein Ebenfalls muss der Serienbedienhebel des ACC Systems von BMW ber die MockUp CAN Schnittstelle an gesprochen werden Der Bedienhebel liefert folgende Werte Ein Aus Geschwindigkeit in 10er Schritten erh hen reduzieren Ge schwindigkeit in 1er Schritten erh hen Abstand erh hen reduzieren Diese Werte flie en in die neue DPU als Eingangswerte ein Ferner werden der DPU die Informationen des mitfahrenden Verkehrs Ab standsregelung bereitgestellt Der Regelalgorithmus modifiziert im Folgenden die Werte des Gas bzw Bremspedals und leitet sie an die Fahrdynamik weiter Der ACC Regler ist somit voll integriert Die Erweiterung des ACC stellt das bereits angesprochene aktive Gaspedal AGP dar Zur Einstellung eines sp rbaren Druckpunktes am Gaspedal sind in der vorhandenen DPU zus tzliche Eing nge n tig Durch streckenbasierte Geschwindigkeitsbeschr nkungen kann somit ein passender Druckpunkt am Gaspedal eingestellt wer den Ferner muss der Regelalgorithmus angepasst werden und das berdr cken nicht Akzeptieren des vorgeschlagenen Druckpunktes realisiert werden Diese Beispiele zeigen dass die Integration von neuartigen Syste men in die Simulationsumgebung jederzeit m glich ist Dabei ist es nicht ausschlaggebend ob der Regler w
162. u N V An tigkeit und Ma geblichkeit Y 5 vv unma geblic RR ph S RL a a N n nm gt tayta _ to t c a 25 x as 73 p aE y 1 a m eo 2 p zz PEPETA EEEE TEETE EFT ER pOL S apii S nSE Sep deg Jesss s DEE FRE ARR t EEEE e Jeti sse g ir TU a u opg pEScgJ FUTI E e Sem 9 3 R i i geg g Egu 50 Sg F S g t gas SE E B 5 Ar 2 3 sS 33 I 5 g E i FE F i Z E Ty 5 Hiin A e e ET UNTIL unma geblich 5 15 sehr hoher Stellenwert 41 50 stari hoher Stellenwert 31 40 Kriterien mittlerer Stellenwert 21 30 geringer Stellenwert 11 20 sehr geringer Stellenwert 1 10 kein Stellenwert D c ma geblich A MAR Aufgabe 3 e Zuordnung von Designkriterien zu vorgegebenen Gruppierungen Form Eleganz Funktionalit t Emotion Originalit t Innovativit t Tradition Zweck Gr e Sportlichkeit Farbgebung Verarbeitung kologisch Sicherheit und Sonstiges Eine Mehrfachzuordnung ein und desselben Designkriteriums zu unterschiedlichen Gruppierungen war m glich 3 2 Ergebnisse der zweiten Untersuchungsreihe Ma geblich keit und Wichtigkeit Die Ergebnisse der zweiten Untersuchungsphase sind in den Abbil dungen 3 und 4 dargestellt Aus Abb 3 l sst sich folgendes erkennen e 75 aller Designkriterien wurde ber die CP50 Skala ein Stellenwert zugeordnet s Abb 3a D h es gibt eine kleine Gruppe von 25 der Kriterien der kein Stellenwert beige messen wurde s rechter Teil der Grafik
163. ufgef hrt Diese Zeitpunkte k nnen somit direkt angew hlt und n her untersucht werden Die bertragung der Journal File Daten bietet neben der Synchroni sierung noch die M glichkeit aufgrund des Blickverhaltens eines Probanden Aktionen in der Fahrsimulation auszul sen Ein Beispiel hierf r ist wenn bei einem Versuch zur Ablenkungswirkung von Ne benaufgaben festgestellt wird dass der Proband einen unzul ssig gro en Zeitraum seinen Blick von der Fahraufgabe abwendet das vorausfahrende Fahrzeuge pl tzlich bremsen oder Fu g nger ber die Stra e gehen Ebenso bietet sich die M glichkeit die gleichen Aktionen auszuf hren wenn bei einer Untersuchung zur Auswirkung des Telefonierens am Steuer ein Starrer Blick der Versuchsperson festgestellt wird Dieser kann zur Laufzeit festgestellt werden in dem der zeitliche Verlauf des oben aufgef hrten Kennwertes Pupil lenaktivit tsma betrachtet wird und dieser deutlich abf llt 5 Zusammenfassung Wie vorstehend aufgef hrt erf llt die Fahrsimulator Forschungsum gebung am Lehrstuhl f r Ergonomie die anfangs definierten Anfor derungen hinsichtlich Flexibilit t der Fahrer Fahrzeug Schnittstel len dem Einbinden von Reglern und der Erfassung von Fahrlei stungs und Fahrerverhaltensdaten Somit k nnen neuartige Fahre rassistenz und informationssysteme sehr pr zise untersucht und abgesichert werden Ebenso ist es m glich das Fahrerverhalten in beliebigen Situationen
164. und in Geb uden bis zu 30 Meter Aufgrund der kabellosen Daten bertragung kann sich die Versuchs person frei bewegen Dies ist wichtig f r Fahrzeuguntersuchungen damit das Blickverhalten nicht durch st rende Kabel beeinflusst wird Da das System kopfgebunden ist kann der Blick in einer 360 Vollkugel erfasst werden Die Stromversorgung der Head Uhit erfolgt entweder ber ein Akku pack oder ber den Zigarettenanz nder im Fahrsimulatorfahrzeug 3 2 Recording PC und Recording Software Der Recording PC ist ein speziell den Anforderungen der digitalen Blickerfassung angepasster Hochleistungsrechner Eine Framegrab ber Karte digitalisiert in Echtzeit zwei analoge Datenstr me von der Funkempfangsstation Um eine bestm gliche bertragungsqualit t zu erreichen werden die Funkdaten mit dem True Diversity Prinzip empfangen Das bedeutet dass jedes Videosignal zweimal empfan 13 14 Abbildung 3 2 Links Grafische Benutzeroberfl che der Recording Software Rechts Einstellmodus des Pupillenerkennungsalgorithmus gen wird und das bessere an den PC weitergeleitet wird Die grafische Benutzeroberfl che der Recording Software ist in Ab bildung 3 2 dargestellt In der linken Bildschirmh lfte befindet sich das Vorschaufenster in dem in Echtzeit beobachtet werden kann wohin der Proband blickt Au erdem ist es jederzeit m glich die vor genommen Kalibrierungseinstellungen zu verifizieren Abbildung 3 2 links zeigt wie d
165. urch Differenzen der Hardware minimiert und zum anderen eine eventuell einseitige Auspr gung der Versuchs paarungen ausgeglichen werden Am Versuch haben 14 Versuchspersonen davon zwei weibliche teilgenommen Das Versuchspersonenkollektiv liegt im Alter von 23 bis 48 Jahren mit einem Altersdurchschnitt von 28 1 Jahren bei einer Standardabweichung von 6 1 Jahren In Tabelle 2 sind die vor gestellten Paarungen geordnet nach Drehmomentdifferenzen darge stellt Das Antwortverhalten beider Gruppen ist in Abbildung 6 a und b dar gestellt Bezugsgr e ist hierbei das maximale Drehmoment des in der Mittelkonsole befindlichen Simulators Die Regressionsfunktion ergibt einen Mittelwert von u1 102 7 f r Gruppe 1 bzw u2 103 2 f r Gruppe 2 was zun chst so gedeu tet werden kann dass das Bedienelement im Dachhimmel etwas schwerer empfunden wird als das in der Mittelkonsole Demzufolge m sste die Regressionsfunktion mit dem oben angeordneten Be dienelement als Bezugsgr e einen Mittelwert kleiner als 100 an nehmen was allerdings wie in Tabelle 3 ersichtlich nicht so ist Die Gruppen haben vergleichbare Mittelwerte gr er 100 was in die sem Fall widerspr chlich aussagt dass das Bedienelement in der Mittelkonsole schwerer empfunden wird als das im Dachhimmel Dieser Widerspruch ist ein Hinweis auf Ungenauigkeiten die zum einen durch das N herungsverfahren vor allem aber durch die ge ringe Anzahl von insgesamt 14 Versuchspe
166. wenden Anderson 2007 definiert A cognitive architecture is a speciffication of the structure of the brain at a level of abstraction that explains how it achieves the function of the mind Eine kognitive Ar chitektur ist also eine Beschreibung der Struktur des Gehirns auf einer Ebene die erkl rt wie es die Funktion des Verstandes erreicht Kognitive Architekturen funktionieren auf dem Prinzip der Multiagen tensysteme Die bekanntesten Architekturen sind ACT R Adaptive Control of Thought Rational SOAR und EPIC und die bekanntesten kognitiven Fahrermodelle sind ACT R Modell Salvucci 2005 SOAR Model Aasman 1995 ACME Krajzwicz 2005 und COSMO DRIVE Liu 2007 siehe Abb 4 Das ACT R Modell kann derzeit nur geradeaus und leichte Kurven fahren siehe Abb 5 Au erdem er m glicht es die Vorhersage der Ablenkungseffekte und wurde schon zur Pr diktion des Verhaltens f r vier verschiedene Telefon Bedie nungsmodalit ten zwei Stimmen und zwei Tipp Eingaben benutzt Salvucci 2001 Die anderen drei Modelle sind nicht frei zug nglich Die Vorteile kognitiver Modelle sind eine detaillierte Beschreibung menschlicher Wahrnehmung und Kognition Sie nutzen und integrie ren Theorien zur Augenbewegung zur visuellen Aufmerksamkeit und Motorik Die Nachteile bestehen darin dass sie meistens sehr Schwer zu integrieren langsam und daher schlecht f r die Echtzeitsi mulation einsetzbar sind Au erdem gibt es Zweifel ob diese sich zur
167. yscannern in wenigen Sekunden die anthropometrischen Daten eines Menschen erfasst werden f r deren Gewinnung man fr her viele Minuten ben tigte Mit diesen Daten kann der anthropometri sche Datenpool st ndig erweitert und aktualisiert werden Jeder Institutsleiter kann gl cklich sein wenn er wissenschaftliche Mitarbeiter in seinem Arbeitskreis findet die angef llt von wissen schaftlichem Eros sich begeistert neuen Problemfeldern zuwenden hier am Ball bleiben und Projekte zu einem guten Ende f hren Herr Bubb war nicht nur ein solcher Mitarbeiter sondern er war auch ein hochqualifizierter Nachfolger in der Institutsleitung Prof Dr Heiner Bubb als Lehrer und Chef 1988 heute Vor ziemlich genau 20 Jahren trat ich meine erste Stelle als wissen schaftliche Mitarbeiterin bei Herrn Prof Bubb an der Professur Ar beitswissenschaft der Katholischen Universit t Eichst tt an F r mich ein Gl cksfall gleich in mehrerlei Hinsicht 1 war die Professur Arbeitswissenschaft die als Disziplin meist den Ingenieurwissen schaften zugeordnet ist an der KUE 1985 eingerichtet worden um die Ausbildung der Hauptschullehrer zu gew hrleisten 2 hatte ich in meinem Studium zur Wirtschaftsingenieurin an der TH Karlsruhe mein gro es Interesse f r die Gestaltung der Mensch Maschine Schnittstelle entdeckt 3 nach einem 15 min tigen Vorstellungsge spr ch bot mir der damalige Leiter der Professur Herr Prof Bubb an mich einzustellen Damit bega
168. z B die immer w h rende Schwerkraft Zum anderen k nnen sie intern wirken z B durch biomechanische Parameter wie Muskelkr fte und Maximal kr fte Auf genau diesen Aspekten beruht das Krafthaltungsmodell KHM des drei dimensionalen Menschmodells RAMSIS Human So lutions 2004 Dieses berechnet menschliche Haltungen unter Be r cksichtigung von internen K rperkr ften und extern auf den Men schen einwirkenden Kr ften Seitz 2005 Zus tzlich kann es die Kr fte die z B aus K rperteilgewichten K rperkr ften und externen Kr ften resultieren an den Schnittstellen zwischen Mensch und Fahrzeug ausgeben F r die berpr fung dieser Berechnung am Beispiel des Fahrerarbeitsplatzes wurde in einem statischen Ver suchsaufbau Kraftmesstechnik implementiert welche im Folgenden ausf hrlich beschrieben wird 2 Versuchsstand Leider existieren bis zum heutigen Tag nur sehr wenige Erfahrungen zur Messung von Schnittstellenkr ften im Kraftfahrzeug Zur Verrin gerung der Komplexit t fiel die Wahl auf einen statischen Versuchs aufbau in dem vorerst die von der Versuchsperson VP aufgebrach ten Gewichtskr fte ohne St rgr en messbar sind Der aus diesem Anwendungsfall resultierende Messbereich der Sensoren steht aber den unvorhergesehenen Bewegungen der VPs gegen ber aus de nen m gliche dynamische Lastspitzen hervorgehen k nnen Die Auswahl der geeigneten Sensormessbereiche muss deshalb wohl berlegt sein Zur Vereinfachun

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