DE102009051569A1

DE102009051569A1 - Adaptiv variable Stellteile und Stellteigruppen für multimodale bzw. multisubmodale Mensch-Maschine-Interaktion

Info

Publication number: DE102009051569A1
Application number: DE200910051569
Authority: DE
Inventors: Thomas Prof. Dr.-Ing. Maier; Aleko Dipl.-Ing. Petrov
Original assignee: UNIVERSITAET STUTTGART INSTITUT fur KONSTRUKTIONSTECHNIK und TECHNISCHES DESIGN FORSCHUNGS- und LEHRGEBIET TECHNISCHES DESIGN; STUTTGART INST fur KONSTRUKTIONSTECHNIK und TECH DESIGN FORSCHUNGS und LEHRGEBIET TECH DESIGN, University of; Universitat Stuttgart Institut fur Konstruktionstechnik und Technisches Design Forschungs- und Lehrgebiet Technisches Design
Current assignee: UNIVERSITAET STUTTGART INSTITUT fur KONSTRUKTIONSTECHNIK und TECHNISCHES DESIGN FORSCHUNGS- und LEHRGEBIET TECHNISCHES DESIGN; STUTTGART INST fur KONSTRUKTIONSTECHNIK und TECH DESIGN FORSCHUNGS und LEHRGEBIET TECH DESIGN, University of; Universitat Stuttgart Institut fur Konstruktionstechnik und Technisches Design Forschungs- und Lehrgebiet Technisches Design
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2011-05-05

Abstract

Mit der Erfindung wird die Bediensicherheit bei der Interaktion mit komplexen Mensch-Maschine-Systemen durch Vermeidung möglicher Fehlbedienung beim Steuern, Regeln und Überwachen erhöht. Die Erfindung beruht auf der kontextabhängigen Änderung der Gestalt, wodurch zusätzliche haptisch wahrnehmbare Informationen über den System-Zustand bzw. die System-Zustands-Änderung vor, nach und während der Betätigung vermittelt werden. Die zusätzlichen, haptisch wahrnehmbaren Informationen, entstehen durch Auslösung von aktiven bzw. passiven Bewegungen der menschlichen oberen Extremitäten und Aktivierung mehrerer Hautsensoren (multisubmodal) während der Betätigung der Erfindung. Dies wird durch systeminitiierte Geometrie-, Form-, Oberflächen-, Ort- und Lage-Änderungen der Erfindung ermöglicht. Die Erhöhung der Wahrnehmungsleistung des Benutzers lässt sich durch die Verteilung der wahrnehmbaren Informationen über mehrere Modalitäten (haptisch, visuell) bzw. Submodalitäten (Druck, Bewegung, Stellung, Kraft u.a.) erklären.

Description

Durch die Erfindung kann mögliche Fehlbedienung beim Steuern, Regeln und Überwachen von komplexen Mensch-Maschine-Schnittstellen vermieden werden. Konventionelle Stellteile geben dem Benutzer begrenzte Rückmeldung über den System-Zustand bzw. System-Zustandsänderung während der Betätigung bzw. Bedienung.
Durch die nicht ausreichende Rückmeldung der konventionellen Stellteile während der Betätigung bzw. Bedienung kann der Benutzer oft überfordert und/oder abgelenkt werden. Dies betrifft vor allem Eingabegeräte, die im tertiären Sichtbereich des Benutzers liegen und dadurch blind betätigt werden müssen.
Die bekannten Lösungen besitzen den Nachteil, dass durch ihre nicht systeminitiiert kontextbezogene Gestaltänderung (Ort und Lage) oder nur durch ihre systeminitiierte Kraftrückkopplung Informationsinhalte geringer Reizintensität vermittelt werden können.
Durch systeminitiierte Gestalt- bzw. Teilgestaltänderung der Erfindung werden dem Benutzer zusätzliche Informationsinhalte hoher Reizintensität während der Betätigung bzw. Bedienung vermittelt (s. 1 bis 4, 6 und 9, 12 und 14).
Die Erhöhung der Reizintensität wird durch Auslösen von aktiven bzw. passiven Bewegungen der menschlichen oberen Extremitäten und Aktivierung mehrerer Hautsensoren (multisubmodal) vor, nach und während der Betätigung der Erfindung begründet. Dies wird durch systeminitiierte Geometrie-, Form- Oberflächen-, Ort- und Lage-Änderungen der Erfindung erreicht. Die Erhöhung der Wahrnehmungsleistung des Benutzers lässt sich durch die Verteilung der wahrnehmbaren Informationen über mehrere Modalitäten bzw. Submodalitäten erklären.
1 und 2 stellen ein Beispiel einer Stellteilgruppe (im inaktiven bzw. aktiven Zustand) mit ausfahrbaren starren (elektromechanisch, elektromagnetisch, pneumatisch oder hydraulisch angetrieben) oder elastischen (pneumatisch oder hydraulisch aufblasbar) Stellteilen (1.2) dar. Durch die unterschiedliche relative Lage der Stellteile (2.1 und 2.2) wird es ermöglicht, dem Benutzer zusätzliche haptisch und visuell wahrnehmbare Informationen am Informationsausgabegerät (5) über z. B. den Systemzustand (ausgewählte Funktion im Feld z. B. 5.2) weiterzuleiten.
3 und 4 stellen ein Beispiel einer Stellteilgruppe (im inaktiven bzw. aktiven Zustand) mit radial ausfahrbaren oder drehbaren und/oder relativ zueinander positionierbaren starren Stellteilen dar. Die charakteristischen Gestaltmerkmale in einem aktiven und dem inaktiven Zustand können wiederum als zusätzliche visuell wahrnehmbare Informationen auf das Informationsausgabegerät übertragen werden.
6 und 9 stellen ein Beispiel eines Stellteils (im inaktiven bzw. aktiven Zustand) mit drehbaren (8.1) oder in spiralförmigen Führungen geführten (8.3) starren (6.1, 7.1, 9.1, 10.1) und/oder elastischen (11.1) Lamellen (8.2), wodurch die Geometrie (z. B. der Durchmesser) variiert (7, 10 und 11) werden kann.
12 und 14 stellen ein Beispiel eines Stellteils (im inaktiven bzw. aktiven Zustand) mit skalierbarer Geometrie, durch translierende (15) in zwei Richtungen starren Lamellen (13.1, 14.1 und 15.1) realisiert, dar.
16 stellt ein Beispiel eines Stellteils dar, das durch Variation seiner Lage relativ zum menschlichen Körper und in Bezug auf seine Einbauebene (X', Y') gedreht, gedrückt, geschwenkt oder mit einem Finger gedreht (gescrollt) werden kann.

Claims

Adaptiv variable Stellteile (Beispiele – 6, 9, 12, 14 und 16) und Stellteilgruppen (Beispiele – 1 und 3) für multimodale bzw. multisubmodale Mensch-Maschine-Interaktion sind dadurch gekennzeichnet, dass ihre Betätigungsfläche(n) (Beispiele – 1.1, 1.2, 3.1, 3.2, 6.1, 12.1 und 14.1) nach Geometrie (6, 9, 12 und 14), Form (3 und 4) und Oberfläche (7, 10, 11) sowie nach Ort (3.2, 4.1, 16) und Lage (2.1, 2.2, 16) kontextabhängig (systeminitiiert und situationsabhängig) veränderbar (adaptiv variabel) ist (sind). Dadurch werden vor, nach und während deren Betätigung durch aktives (taktil und kinästhetisch) und/oder passives Abtasten (taktil) mit oder ohne Auslösung aktiver Bewegungen zusätzliche Informationen (über den Systemzustand bzw. über die System-Zustandsänderung) mit hoher Reizintensität dem Benutzer beim Steuern, Regeln und Überwachen komplexer Mensch-Maschine-Schnittstellen vermittelt.
Adaptiv variable Stellteile (Beispiele – 6, 9, 12, 14 und 16) und Stellteilgruppen (Beispiele – 1 und 3) für multimodale bzw. multisubmodale Mensch-Maschine-Interaktion nach Anspruch 1, sind dadurch gekennzeichnet, dass durch die adaptive Variabilität der Betätigungsfläche(n) hinsichtlich der Geometrie, Form, Oberfläche und lokalen Lage (3.2, 4.1) bezüglich des Stellteils und/oder der Stellteilgruppen die Erkennung der Betätigungsarten – Drehen, Drücken, Schieben, Ziehen und Schwenken – ermöglicht wird.
Adaptiv variable Stellteile (Beispiele – 6, 9, 12, 14 und 16) und Stellteilgruppen (Beispiele – 1 und 3) für multimodale bzw. multisubmodale Mensch-Maschine-Interaktion nach Anspruch 1, sind dadurch gekennzeichnet, dass durch die adaptive Variabilität der relativen Lage des Stellteils (Beispiel – 16) und/oder Stellteilgruppen zum Bediener die Erkennung der Betätigungsarten – Drehen, Drücken, Schieben, Ziehen und Schwenken – ermöglicht wird.
Adaptiv variable Stellteile (Beispiele – 6, 9, 12, 14 und 16) und Stellteilgruppen (Beispiele – 1 und 3) für multimodale bzw. multisubmodale Mensch-Maschine-Interaktion nach Anspruch 2, sind dadurch gekennzeichnet, dass durch die adaptive Variabilität der Betätigungsfläche(n) hinsichtlich der Geometrie, Form, Oberfläche und Lage bezüglich des Stellteils (3.2, 4.1) und/oder der Stellteilgruppen die Betätigungsrichtung der Betätigungsarten – Drehen, Drücken, Schieben, Ziehen und Schwenken – erkannt wird.
Adaptiv variable Stellteile (Beispiele – 6, 9, 12, 14 und 16) und Stellteilgruppen (Beispiele – 1 und 3) für multimodale bzw. multisubmodale Mensch-Maschine-Interaktion nach Anspruch 4, sind dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Variabilität der Betätigungsfläche(n) hinsichtlich der Geometrie, Form, Oberfläche und Lage bezüglich des Stellteils und/oder der Stellteilgruppen durch starre (Beispiel – 1.2, 3.2, 10.1, 14.1) und/oder elastische Elemente (Beispiel – 2.1, 11.1) realisiert wird. Elastische Elemente können pneumatisch oder hydraulisch aufgeblasen/angetrieben werden, als Teilabdeckung (Beispiel – 11) oder als vollständige Abdeckung der Betätigungsflächen (Beispiel – 10) eingesetzt werden.
Adaptiv variable Stellteile (Beispiele – 6, 9, 12, 14 und 16) und Stellteilgruppen (Beispiele – 1 und 3) für multimodale bzw. multisubmodale Mensch-Maschine-Interaktion nach Anspruch 3, sind dadurch gekennzeichnet, dass durch die adaptive Variabilität der relativen Lage des Stellteils zum Bediener (Beispiel – 16) und/oder der Stellteilgruppen die Betätigungsrichtung der Betätigungsarten – Drehen, Drücken, Schieben, Ziehen und Schwenken – erkannt wird.
Adaptiv variable Stellteile (Beispiele – 6, 9, 12, 14 und 16) und Stellteilgruppen (Beispiele – 1 und 3) für multimodale bzw. multisubmodale Mensch-Maschine-Interaktion nach Anspruch 1, sind dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Variabilität der lokalen Betätigungsflächen und der relativen Lage des Stellteils und/oder der Stellteilgruppen zum Bediener durch den Einsatz von elektromechanischen, elektromagnetischen, pneumatischen oder hydraulischen Antrieben realisiert wird.
Adaptiv variable Stellteile (Beispiele – 6, 9, 12, 14 und 16) und Stellteilgruppen (Beispiele – 1 und 3) für multimodale bzw. multisubmodale Mensch-Maschine-Interaktion nach Anspruch 1, sind dadurch gekennzeichnet, dass bei getrennten Informationsein- und Informationsausgabegeräte durch ihre charakteristische Gestalt (Beispiel – 1) die grafische Repräsentation des Informationseingabegerätes (Beispiel – 5) ermöglicht wird.