[Foto: Surf & Curve]

Surf & Curve: Revolutionäre HMI Bedienkonzepte

Das gemeinsam mit Body Control Systems entwickelte Surf & Curve Konzept wirft einen Blick in die Zukunft und bietet revolutionäre Bedienkonzepte, die nicht nur für die Interaktion zwischen Fahrer und Fahrzeug während der manuellen Fahrt völlig neue Möglichkeiten schaffen, sondern auch Antworten für die Herausforderung der automatisierten Fahrt bereithalten. Das aus dem Konzept entwickelte Mock-Up wurde auf der CES 2018 der Öffentlichkeit vorgestellt. Hinter allen dort präsentierten HMI-Konzepten stecken bereits vorentwickelte Lösungen, die auch prototypisch auf die Straße gebracht werden sollen.

Im Mittelpunkt der Entwicklung des gesamten Projekts stand stets der Nutzer. Deshalb wurden nicht nur Expertenstudien, sondern vor allem Usability Studien mit repräsentativen Nutzergruppen im statischen Fahrsimulator, im hoch dynamischen Fahrsimulator und auf der Teststrecke durchgeführt. So konnte eine iterative Entwicklung entlang der Bedürfnisse der Nutzer sichergestellt und größter Wert auf eine möglichst intuitive, eindeutige und sichere Bedienung gelegt werden.

Das Mock-Up beinhaltet unter anderem Drivesticks mit einem innovativen Touch-Mouse-Hover Konzept, ein Periscope als Spiegelersatzsystem mit einer kopfpositionsabhängigen Anzeige, ein Comfort Control Panel als zentrales Bedienelement für Sitz- und Klimakomfort, eine innovative Klimaaktuatorik mit Infrarotstrahler und Peltierelementen, ein aktuierter Turning Seat als Verbindungselement zwischen manueller und automatisierter Fahrt, ein Infrarotsensor basiertes System zur Fahrerpositionsbestimmung, Komfortautomatisierung und physiologischen Überwachung, ein per Touch bedienbares und situationsabhängig verfügbares Entertainmentsystem sowie das Guidance Display als Weiterentwicklung eines herkömmlichen Instrumenten Clusters.

Einzigartig am Surf & Curve Projekt ist die hohe Anzahl an Bedienkonzepten die in einem Mock-up integriert sind und durch die konsequente Einbringung von Aktuatorik und Fahrsimulation erfahrbar gemacht werden. So steckt hinter jeder angebotenen Funktion bzw. Interaktionsmöglichkeit ein tatsächliches Systemverhalten, das dem Fahrer nicht nur das Bedienkonzept verdeutlicht, sondern ihn dessen Vorzüge auch unmittelbar erleben lässt.

Konzeptvideo

[Foto: Projektfahrzeug auf der CES]

[Foto: Projektfahrzeug auf der CES]

[Foto: Projektfahrzeug auf der CES]

[Foto: Projektfahrzeug auf der CES]

[Foto: Projektfahrzeug auf der CES]

Ihr Ansprechpartner

Your contact

[Foto: Christopher Brockmeier]

Christopher Brockmeier M.Sc.

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[Foto: Drivesticks]

Drivesticks

Die Drivesticks ermöglichen eine momentenbasierte Lenkung. Das bedeutet, dass der Lenkwinkel nicht durch eine Drehung bzw. Position, wie beim herkömmlichen Lenkrad, sondern durch ein vom Fahrer aufgebrachtes Moment bestimmt wird. Da der Mensch mit seinen Händen ein breites Spektrum von Kraftniveaus aufbringen und dieses besonders feinfühlig steuern kann, ermöglichen die Drivesticks mit vergleichsweise kleinen Bewegung das Stellen von großen Lenkwinkeln von bis zu 90°. Dies ermöglicht nicht nur ein völlig neues Fahrgefühl, sondern auch eine deutlich verbesserte Ergonomie. Durch die Integration der Drivesticks in die Sitzarmlehnen und den Wegfall des Lenkrads ergeben sich neue Freiheitsgrade für die Innenraumgestaltung.

In beide Drivesticks ist darüber hinaus jeweils ein gelagertes OLED Display integriert, über welche verschiedene Bedienoptionen geschaffen werden. Die Position des auf dem Display ruhenden Daumens wird auf dem Guidance Display visualisiert. So kann der Fahrer die Bedienelemente intuitiv finden, ohne den Blick auf die Drivesticks richten zu müssen. Möchte der Fahrer eine Funktion auswählen, kann er das im Drivestick gelagerte Display wie einen haptischen Knopf eindrücken und so die Bedienung definiert auslösen. Über diese und weitere Bedienelemente können diverse Funktionen über die Drivesticks sicher bedient und gleichzeitig ergonomisch deutlich leichter in jeder Situation erreicht werden.

Periscope

Bei dem Periscope handelt es sich um ein Spiegelersatzsystem, das die Informationen der herkömmlichen Seitenspiegel und des Rückspiegels in einem Display vereint. Dadurch werden dem Fahrer alle relevanten Informationen auf einen Blick unmittelbar zur Verfügung gestellt. Gleichzeitig sinkt so auch die kognitive Belastung des Fahrers, da er nicht mehr die getrennte Darstellung der Seitenspiegel und des Rückspiegels mittels eines mentalen Modelles verarbeiten muss, um sich einen Gesamtüberblick über die rückwärtige Verkehrssituation zu verschaffen. Durch entsprechende Positionierung der Kameras und die Anzeige eines großen Sichtbereichs im Periscope gehören tote Winkel somit der Vergangenheit an.

Darüber hinaus ermöglicht die kopfpositionsabhängige Anzeige eine intuitive Interaktion mit dem Periscope. Verändert sich die Kopfposition des Fahrers, so verändert sich auch das angezeigte Bild, analog zur Benutzung eines herkömmlichen Spiegels. Auf diesem Wege kann bei angenehmer Magnifikation die maximale Information auf einen Blick zur Verfügung gestellt werden.

Comfort Control Panel & Klimaaktuatorik

Im Comfort Control Panel (CCP) wird die Bedienung aller Komfortfunktionen in einem Display vereint. So können im Surf & Curve Mock-up über das CCP sowohl der Sitzkomfort als auch die Klimatisierung eingestellt werden. Dabei verbindet das CCP die Vorteile eines herkömmlichen Touch Displays mit den Vorteilen eines haptischen Drehstellers, der fest auf dem CCP verbaut ist. Das CCP wurde in dem Mock-up so angeordnet, dass es sowohl während der manuellen Fahrt als auch während der automatisierten Fahrt, bei der der Turning Seat dem Entertainmentsystem zugewandt wird, bequem erreicht werden kann.

Mit dem Drehsteller kann auch während der Fahrt die globale Temperatur verstellt werden, ohne dass der Fahrer den Blick auf das CCP wenden muss. Darüber hinaus kann per Touch eine individuelle Temperaturverteilung entlang des Kopfes, des Oberkörpers und der Beine sowie Füße justiert werden. Hat der Nutzer einmal seine Präferenzen eingestellt, so übernimmt die Klimaautomatisierung basierend auf den Informationen des Infrarotsensors in Folge automatisch die Steuerung der einzelnen Klimaaktuatoren, ohne dass der Fahrer im Verlaufe der Fahrt nachregeln muss.

Um diese Funktionen im Surf & Curve Mock-up erlebbar zu machen, wurde auf innovative Klimaaktuatorik zurückgegriffen, die nicht nur eine individuelle, sondern vor allem auch energieeffiziente Klimatisierung ermöglicht. Exemplarisch wurden unter anderem eine mit Peltierelementen gekühlte Kopfstütze sowie ein Infrarotstrahler verbaut.
Über das CCP lassen sich darüber hinaus auch die Rückenlehne und Kopfstütze per Touch in die gewünschte Position verfahren. Da in dem Surf & Curve Mock-up der Turning Seat nicht in Längsrichtung verstellbar ist, sondern lediglich rotieren kann, lassen sich über das CCP auch die Pedale in Längsrichtung verstellen, um Nutzern verschiedener Körpergröße das Fahren angenehm zu ermöglichen.

Turning Seat

Der Turning Seat erleichtert den Ein- und Ausstieg, indem er sich frei in Richtung Tür drehen lässt und den Fahrer mit einem leichten Moment bei der Drehung unterstützt. Möchte der Fahrer manuell Fahren, verfährt der Turning Seat automatisch in die Fahrposition und wird dort festgestellt.

Während der automatisierten Fahrt des SAE Level 3 kann der Fahrer sich zeitweise kognitiv von der Fahraufgabe abwenden. Durch den Turning Seat wird dies dem Fahrer nicht nur psychisch erleichtert, sondern auch physisch ermöglicht. Während der automatisierten Fahrt kann sich der Fahrer in Richtung seines „Wohnzimmers“ drehen und sich dem Entertainmentsystem des Surf & Curve Mock-ups widmen.

Wenn die Situation es erfordert, wird der Fahrer physisch aber vor allem auch psychisch der Fahraufgabe wieder zugewandt. Dabei wird die Aufmerksamkeit des Fahrers durch ein auf den Sitz aufgebrachtes Moment zurück in Richtung Fahraufgabe gelenkt. Befindet sich der Turning Seat wieder in Fahrposition, kann der Fahrer die manuelle Kontrolle über das Fahrzeug übernehmen. Somit unterstützt der Turning Seat den Fahrer beim Take Over Request und sorgt für eine intuitive und klare Trennung zwischen automatisierter und manueller Fahrt.

Infrarotsensor basierte Fahrerüberwachung

In Zusammenarbeit mit der, ebenfalls in Aachen angesiedelten, LifeTAix GmbH werden Systeme zur infrarotsensorbasierten Fahrerüberwachung entwickelt. Aus den Infrarotsensoren lassen sich dabei mehrere Arten von Informationen gewinnen, die im Automotive Bereich zu vielfachen Anwendungen verwendet werden können.

Zunächst können durch Trackingalgorithmen die Position und Haltung des Fahrers und der Insassen ermittelt werden. Im Surf & Curve Mock-up wird dabei unter anderem die Kopfposition für die Anzeige im Periscope verwendet. Darüber hinaus ermöglicht die Positions- und Haltungsbestimmung der Insassen zukünftig einen adaptiven Einsatz der Sicherheitssysteme.

Außerdem können mit Infrarotsensoren Informationen zum thermischen Zustand der Insassen gewonnen werden. So kann z. B. die Temperatur der Gesichtshaut und die der Bekleidung gemessen werden, womit auf die Art der Bekleidung zurück geschlossen werden kann. Entsprechend kann eine energieeffiziente und komfortable Art der Klimatisierung gewählt und im Verlauf der Zeit automatisiert geregelt werden.

Darüber hinaus können mit Infrarotsensoren auch physiologische Daten des Fahrers, wie z. B. die Atemfrequenz, gemessen werden. Dazu wird die durch Konvektion bedingte Abkühlung der Nasenflügel mit Infrarotsensoren beobachtet. Physiologische Fahrerdaten können zukünftig z. B. für die Vorbereitung des Fahrers auf den Take Over Request oder aber auch für Sicherheitssysteme verwendet werden.

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