Forschungsprojekt zur Entwicklung haptisch unterstützter Ein- und Ausgabegeräte in einem Fahrzeugcockpit

In dem Projekt „Entwicklung haptisch unterstützter Ein- und Ausgabegeräte für ein Fahrzeugcockpit“ wird an der Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft in wissenschaftlichen Testreihen an einem Fahrsimulator in einem neu konstruierten 3-D-Visualisierungsraum erforscht, inwieweit die optischen und akustischen Wahrnehmungskanäle der Fahrer durch die Verwendung haptischer Signale entlastet werden können, um Fahrsicherheit und Fahrkomfort weiter zu erhöhen.

Bei heutigen Fahrzeugen erhält der Fahrer über das Armaturenbrett zu seiner Unterstützung optische, aber auch akustische Signale. Diese Hilfsmittel unterstützen ihn, damit er auch schwierige Fahrsituationen bei ständig größerer Verkehrsdichte möglichst sicher bewältigen kann und sein Fahrkomfort erhöht wird.

Ein neuer Weg in der Fahrzeugentwicklung wird durch die Übermittlung von Signalen und Informationen über haptische Wahrnehmung beschritten. So könnten beispielsweise leichte Vibrationen des Lenkrads auf eine Gefahrensituation hinweisen oder die gewünschte Fahrzeugtemperatur ist bereits vorab am Schalter selbst fühlbar. Weitere haptische Reize können beispielsweise über Temperaturveränderungen oder Gegenkrafteinwirkung an Schaltern oder Drehknöpfen an den Fahrer übermittelt werden.

In dem Projekt „Entwicklung haptisch unterstützter Ein- und Ausgabegeräte für ein Fahrzeugcockpit“ wird an der Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft nun erforscht, inwieweit die optischen und akustischen Wahrnehmungskanäle der Fahrer durch die Verwendung haptischer Signale entlastet werden können, um Fahrsicherheit und Fahrkomfort weiter zu erhöhen. „In unserem Projekt untersuchen wir“, so Dr. Britta Nestler, Informatikprofessorin an der Hochschule Karlsruhe und Leiterin des Forschungsprojekts, „welche haptischen Reize in Abhängigkeit von konkreten Fahrsituationen den Fahrer noch weiter entlasten können. Dazu mussten wir eine Verbindung zwischen Fahrsimulation, Fahrzeugcockpit und Verhaltensänderung des Fahrers herstellen.“ So entwickelte das Forscherteam nicht nur haptisch unterstützte Ein- und Ausgabegeräte für ein Fahrzeugcockpit, sondern erstellte auch eine 3-D-Simulationsumgebung als Verbindung zwischen virtueller Fahrsimulation und dem Fahrzeugcockpit und damit den Fahrern. Durch verschiedene Testreihen mit der Fahrsimulation im 3-D-Visualisierungsraum (CAVE) wird nun ermittelt, wie stark und schnell unterschiedliche Signale zu einer Verhaltensänderung des Fahrers führen. „Wir können so die generellen Einsatzmöglichkeiten und die Effizienz von haptischen Signalen als Fahrerassistenzsystem und bei Bedienelementen in Abhängigkeit der jeweiligen Fahrsituation analysieren“, beschreibt Prof. Dr. Britta Nestler das Projektziel. Neue Möglichkeiten verbinden sich mit dem Projekt auch für körperbehinderte Menschen. „Für diese Klientel können wir wichtige Informationen zur Steuerung eines Fahrzeugs auf Erfahrungskanäle verlegen, die den Betroffenen trotz ihrer körperlichen Einschränkungen zur Verfügung stehen“, erläutert Prof. Dr. Britta Nestler, „das dürfte vielen das Fahren erleichtern und anderen überhaupt erst ermöglichen.“

Von zentraler Bedeutung für den Erfolg des Projekts war also, möglichst präzise zu erfassen, wie und wie schnell welche haptischen Signale zu welcher Verhaltensänderung des Fahrers führen. An der Hochschule konnte hierfür ein eigener Software-Rahmen entwickelt werden. Mit diesem Softwarepaket lassen sich die Hardwarekomponenten des Armaturenbretts entsprechend individueller Kraftprofile ansteuern und die Reaktionsgeschwindigkeit und der Grad der Verhaltensänderung des Fahrers lassen sich in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrsituation und der erfolgten haptischen Signale digital erfassen und automatisch auswerten. An der Erstellung dieses Software-Rahmens war Dipl.-Inform. (FH) Michael Selzer M.Sc., ein Informatikabsolvent der Hochschule Karlsruhe, maßgeblich beteiligt. Für diese Arbeit wurde er erst vor kurzem mit dem 5. Platz des doIT-Software-Awards ausgezeichnet, der jährlich für herausragende wissenschaftliche Leistungen in der Software-Forschung durch die MFG Stiftung Baden-Württemberg vergeben wird. Über das Projekt „Entwicklung haptisch unterstützter Ein- und Ausgabegeräte für ein Fahrzeugcockpit“ strebt Dipl.-Inform. (FH) Michael Selzer M.Sc. nun seine Promotion an.

Das Forschungsprojekt zur Entwicklung haptisch unterstützter Ein- und Ausgabegeräte in einem Fahrzeugcockpit an der Hochschule Karlsruhe augenblicklich mit 250.000 Euro über das Programm FH3 des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert, „weitere Projektanträge“, bestätigt Prof. Dr. Britta Nestler, „sind diesbezüglich jedoch schon in Vorbereitung.“

„Der ausgeprägte Praxisbezug ist nicht nur ein 'Markenzeichen' unserer Hochschulausbildung“, so Rektor Prof. Dr. Karl-Heinz Meisel, „sondern auch unserer Forschungsarbeit – daher sprechen wir auch von 'angewandter Forschung'. Durch eine solche Beteiligung an Forschungsprojekten können die Studierenden auch wissenschaftliches Arbeiten in der Praxis erleben und selbst umsetzen. Dies ist ein wichtiges Merkmal unserer Hochschulausbildung, insbesondere in den Masterstudiengängen.“

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Holger Gust idw

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