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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Mensch-Maschine-Schnittstelle sowie eine Mensch-Maschine-Schnittstelle zur Ausführung des Verfahrens.
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Schon seit Längerem haben Mensch-Maschine-Schnittstellen in Kraftfahrzeugen und bei deren Herstellung Einzug gefunden. Ihre Realisierungsform reicht von Dreh-Druck-Knöpfen zu Joysticks hin zu Touchscreens, auf denen komplexe Funktionen des Fahrzeugs gesteuert werden können. Allerdings erfordert eine Menüsteuerung mittels dieser Mensch-Maschine-Schnittstellen eine besondere Aufmerksamkeit des Fahrers während der Fahrt. Durch die Konzentration vieler Funktionen des Fahrzeugs in einem Ein- und Ausgabegeräte ist eine einfache und ergonomische Bedienung der Mensch-Maschine-Schnittstelle nicht mehr ohne weiteres machbar.
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Als ein kombiniertes Ein- und Ausgabegerät hat sich der Touchscreen, d. h., Berührungsbildschirm, etabliert. Auf dem Touchscreen werden einzelne auf ihm dargestellte Menüpunkte, die für Funktionen des Fahrzeugs stehen, über die Berührung mit einem Finger oder einem Zeigestift angesteuert. Besonders komplexe Aufgaben können durch den Einsatz mehrerer Finger ausgeführt werden, die den Touchscreen gleichzeitig berühren – Multi-Touch. Allerdings wird dadurch die Aufmerksamkeit des Fahrers so stark in Anspruch genommen, dass er den Verkehrsfluss nicht mehr sorgfältig und sicher verfolgen kann.
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Des Weiteren sind Mensch-Maschine-Schnittstellen auch für Werker im Bereich der Produktion, Lagerhaltung und Steuerung unentbehrlich geworden, da sie einen erheblichen Anteil zur Effizienz der Arbeit betragen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Mensch-Maschine-Schnittstelle vorzusehen, dass eine schnelle und einfache sowie sichere Bedienung zulässt.
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Diese Aufgabe wird mittels eines Verfahrens zum Betreiben einer Mensch-Maschine-Schnittstelle gelöst, das umfasst:
- – eine Datenverarbeitungseinheit, die von einer berührungssensitiven Eingabe-Fläche ansteuerbar ist, und
- – eine Ausgabeeinheit, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
- – Ausgabe einer ersten Information über die Ausgabeeinheit,
- – Erfassen einer Wischbewegung auf der berührungssensitiven Eingabe-Fläche,
- – Ermitteln einer Bewegungsrichtung der erfassten Wischbewegung,
- – Zuweisen eines von zwei Werten in Abhängigkeit einer Bewegungsrichtung,
- – Bereitstellen einer von der Datenverarbeitungseinheit in Abhängigkeit des Wertes bestimmten zweiten Information zur weiteren Verarbeitung und/oder Ausgabe über die Ausgabeeinheit.
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Befehle und Funktionen können mittels einer einfachen Interpretation der erfassten Wischbewegung besonders leicht gesteuert werden, wobei ein binärer Wert in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung der Wischbewegung zugewiesen wird. Dabei entspricht die Wischbewegung einem Ein- oder Ausschalten bzw. einer Bejahung oder Verneinung einer vorbestimmten Funktion der Mensch-Maschine-Schnittstelle. Beispielsweise wird ein Fahrer dabei nicht mehr dazu genötigt, unterschiedliche Anzeige- und Eingabegeräte zu bedienen, beispielsweise solche die über ein Display und eine Konsole verfügen. Solche Konsolen besitzen neben spezifischen Knöpfen auch Ziffernblöcke und Möglichkeiten der alphanumerischen Eingabe. Dabei liegt die Schwierigkeit darin, dass für unterschiedliche Funktionen auch unterschiedliche Knöpfe in einer unter Umständen komplizierten Reihenfolge betätigt bzw. gedrückt werden müssen. Die Erfindung erlaubt hier eine flexible Anordnung bzw. Reihenfolge der Funktionen, die individuell auf den Benutzer der Mensch-Maschine-Schnittstelle abgestimmt werden können. Dabei können sich die Programme bzw. Programmschritte zur Ansteuerung der Funktionen im Kraftfahrzeug sogar zur Laufzeit eines damit steuerbaren Systems unterscheiden. Besonders bevorzugt werden solche Mensch-Maschine-Schnittstellen von Werkern im Bereich der Lagerhaltung, Produktion, Steuerung von Arbeitsprozessen oder Kontrolle von Betriebszuständen einer Maschine eingesetzt, In diesen Arbeitsbereichen kann erheblich Zeit eingespart werden, wenn der Werker nicht bei jeder Eingabe erst Mal den richtigen Menüpunkt auf der Eingabe-Fläche suchen muss, um diesen dann auch gezielt zu betätigen.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Bewegungsrichtung auf der berührungssensitiven Fläche unabhängig von einem Ausgangspunkt und einem Endpunkt der Wischbewegung ermittelt. Die Besonderheit liegt darin, dass eine vorgegebene „auch willkürliche” Platzierung von Schaltern oder Menüpunkten der Mensch-Maschine-Schnittstelle vermieden werden kann. Dabei eignet sich das Verfahren insbesondere für solche Menüs, die ein Durchlaufen von Entscheidungsbäumen zum Ansteuern einer bestimmten Funktion aufweisen. Beispielsweise kann dadurch, dass der Fahrer nicht mehr gezielt auf einen bestimmten Menüpunkt bzw. Schalter drücken muss, die Sicherheit im Verkehr gesteigert werden. Durch die vorbestimmte Bewegungsrichtung der Wischbewegung auf der berührungssensitiven Fläche kann eine Bejahung oder Verneinung eines bestimmten Menüpunkts bzw. eines Steuerungsbefehls ausgelöst werden. Darüber hinaus läuft der Fahrer oder Werker auch nicht Gefahr, einen „falschen” Menüpunkt aus einer Auswahl von Menüpunkten zu drücken bzw. auszuwählen.
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Bei einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist die Wischbewegung auf der berührungssensitiven Fläche eine im Wesentlichen geradlinige Bewegung gemäß eines vorbestimmten Linearitätskriteriums. Dadurch wird sichergestellt, dass eindeutige Befehle an die Mensch-Maschine-Schnittstelle über die berührungssensitive Eingabe-Fläche eingegeben werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Zuweisen eines der zwei Werte in Abhängigkeit einer vorbestimmten Geschwindigkeit der Wischbewegung auf der berührungssensitiven Eingabe-Fläche. Dadurch kann zusätzlich die Eindeutigkeit einer Befehlseingabe sichergestellt und gleichzeitig eine zufällige Berührung der berührungssensitiven Eingabe-Fläche erkannt werden, wodurch Fehler vermieden werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Mensch-Maschine-Schnittstelle zur Ausführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens. Dabei ist die Mensch-Maschine-Schnittstelle dazu eingerichtet, eine Bewegungsrichtung einer Wischbewegung auf einer berührungssensitiven Eingabe-Fläche mittels einer von der Eingabe-Fläche ansteuerbaren Datenverarbeitungseinheit einen von zwei Werten zuzuweisen und eine von der Datenverarbeitungseinheit in Abhängigkeit des Wertes bestimmte Information zur weiteren Verarbeitung bereitzustellen und/oder über eine Ausgabeeinheit auszugeben. Die vorstehend bei dem Verfahren einer Mensch-Maschine-Schnittstelle genannten Vorteile treffen analog auch auf die Mensch-Maschine-Schnittstelle zur Ausführung des vorstehend genannten Verfahrens zu.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Ausgabeeinheit Mittel zur Ausgabe einer auditiven und/oder visuellen und/oder haptischen Information. Dadurch können je nach Anforderung beispielsweise dem Fahrer gezielt Betriebszustände des Fahrzeugs mitgeteilt werden. Hinweise an den Fahrer können auditiv über die Ausgabeeinheit ausgegeben werden, um den Fahrer nicht soweit abzulenken, dass er seinen Blick von der Fahrbahn abwendet, um eine bestimmte Ausgabe auf einer visuellen Ausgabeeinheit lesen zu müssen. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform lassen sich auditive und/oder visuelle und/oder haptische Informationen zugleich ausgeben.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Ausgabeeinheit eine Anzeige oder ein Touchscreen. Der besondere Vorteil einer von der berührungssensitive Eingabe-Fläche getrennten Anzeige ist, dass diese beliebig im Blickfeld des Fahrers angeordnet werden kann, wobei die berührungssensitive Eingabe-Fläche in der Nähe seiner Hand – ergonomisch – angeordnet werden kann. Ein Touchscreen ist dann besonders zweckmäßig einsetzbar, wenn Bauraum in einem Fahrzeug eingespart werden soll und Ein- und Ausgabefunktion in einem Gerät konzentriert werden müssen.
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Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:
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1 eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 1 zur Ausführung eines Verfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
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2 anhand eines Flussdiagrams den Ablauf eines Verfahrens zum Betreiben einer Mensch-Maschine-Schnittstelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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In 1 wird eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 1 in Form eines herkömmlichen Touchscreens 1 veranschaulicht. Der Touchscreen 1 ist ein kombiniertes Ein- und Ausgabegerät, bei dem durch Berühren von Teilen einer Eingabe-Fläche 2 ein Programmablauf eines technischen Geräts, meist eines Computers, direkt gesteuert werden kann. Eine Besonderheit beim Touchscreen 1 ist, dass eine Ausgabeeinheit 3 – gewöhnlich ein Bildschirm – durch die Eingabe-Fläche 2 hindurchscheint. Dabei werden unterschiedliche Funktionen durch Berühren, Wischen oder Ziehen mittels eines Fingers oder eines Stiftes auf der berührungssensitiven Eingabe-Fläche 2 ausgelöst. Die in der Figur dargestellte Form der Mensch-Maschine-Schnittstelle 1 macht sich die vorteilhaften Eigenschaften eines herkömmlichen Touchscreens 1 zu Nutze.
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Im Folgenden werden die Merkmale der Erfindung beispielhaft anhand einer Ausführungsform gezeigt, die bei einem Fahrzeug eine besondere Anwendung findet. Die Vorteile der Ausführungsform sind in analoger Weise auch auf weitere Mensch-Maschine-Schnittstellen 1 übertragbar, und beschränkt sich nicht auf das beispielhaft erläuterte Einsatzgebiet. Eine besondere Eignung findet die Mensch-Mansch-Maschine-Schnittstelle 1 insbesondere für Werker, die im bereich der Logistik, Produktion, Steuerung und Kontrolle tätig sind.
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Der Touchscreen 1 kann im Innenraum eines Fahrzeugs beziehungsweise in einem Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordnet sein. Dabei erlaubt die kompakte Gestaltung des Touchscreens 1 Bauraum innerhalb des Fahrzeugs einzusparen.
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Bei einer nicht dargestellten weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Ausgabeeinheit 3 von der berührungssensitiven Eingabe-Fläche 2 getrennt angeordnet. Dies ist besonders in solchen Fällen sinnvoll, bei denen die Ausgabeeinheit 3 – gewöhnlich ein Bildschirm – sich im Blickfeld des Fahrers befindet, um diesem bestimmte Informationen während einer Fahrt liefern zu können. Die davon getrennt angeordnete berührungssensitive Eingabe-Fläche 2 ist vorteilhafter Weise in der Nähe einer Hand 10 des Fahrers angeordnet, so dass dieser einfach und schnell Befehle eingeben kann. Demnach empfiehlt es sich, die Mensch-Maschine-Schnittstelle 1 in Abhängigkeit von ergonomischen sowie räumlichen Einschränkungen einzurichten.
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Alternativ zu einer Anzeige kann als Ausgabeeinheit 3 ein Lautsprecher gewählt werden, der besonders dann vorteilhaft eingesetzt werden kann, wenn ein Fahrer auf keinen Fall seinen Blick vom vorliegenden Fahrgeschehen abwenden darf.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann eine Ausgabe einer Information über haptische Reize – Vibration eines Lenkrades – vermittelt werden. Beispielsweise kann ein Fahrer davor gewarnt werden, einen unbeabsichtigten Spurenwechsel durchzuführen – z. B. bei schlechten Witterungsverhältnissen. Dabei kann der Fahrer auch gewarnt und zum Handeln angeregt werden ohne seinen Blich vom vorliegenden Fahrgeschehen abzuwenden.
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In 2 werden anhand eines Flussdiagramms einzelne Schritte des Verfahrens zum Betreiben einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 1 gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform aufgezeigt. Dabei wird in einem ersten Schritt S1 über die Ausgabeeinheit 3 eine erste Information an den Fahrer gerichtet. Nach Angabe der Information wird von der Mensch-Maschine-Schnittstelle 1 eine Reaktion des Fahrers in der Art einer Wischbewegung 6 auf der berührungssensitive Eingabe-Fläche 2 erwartet – in der 1 als Folgepfeil 6 dargestellt. Sobald der Fahrer eine Wischbewegung 6 auf der berührungssensitiven Eingabe-Fläche 2 ausführt, wird in einem weiteren Schritt S2 diese Wischbewegung 6 von der Mensch-Maschine-Schnittstelle 1 erfasst. Anschließend wird in einem Schritt S3 eine Bewegungsrichtung der erfassten Wischbewegung (6) ermittelt. Dabei steht die Wischbewegung (6) für eine bestimmte Funktion des Kraftfahrzeugs, die von der Mensch-Maschine-Schnittstelle 1 angesteuert wird. Der Bewegungsrichtung der Wischbewegung 6 wird einer von zwei „Wahrheitswerten” in einem weiteren Schritt S4 zugewiesen. Dabei handelt es sich um „an oder aus”-, „ja oder nein”-Entscheidungen. Die beiden möglichen Bewegungsrichtungen sind dabei durch jeweils einen logisch entgegen gesetzten Wahrheitswert belegt – d. h. in Wahrheitswert und dessen Negation. In einem darauffolgenden Schritt S5 wird in Abhängigkeit von dem Wert eine weitere Information zur weiteren Verarbeitung und/oder zur Ausgabe über eine Ausgabeeinheit 3 bereitgestellt. In anderen Worten heißt das, dass die von dem Fahrer veranlasste Funktion ein- beziehungsweise ausgeschaltet wird und/oder dem Fahrer ein Ergebnis über die Ausgabeeinheit 3 zur Verfügung gestellt wird.
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Ein besonderer Vorteil des Verfahrens ist, dass unabhängig von einem Ausgangspunkt 4 und/oder einem Endpunkt 5 der Wischbewegung 6 eine „Bestätigung” oder „Ablehnung” einer auf der Ausgabeeinheit 3 – Touchscreen – ausgegebenen Funktion erfolgt. Der Fahrer kann die Wischbewegung „blind” durchführen. Ein Suchen nach dem richtigen Schalter ist dadurch nicht notwendig.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird während des Verfahrens in einem zusätzlichen Zwischenschritt geprüft, ob die Wischbewegung eine im Wesentlichen geradlinige Bewegung gemäß einem vorbestimmten Linearitätskriterium ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass es sich bei der Wischbewegung 6 um eine von dem Fahrer veranlasste und gezielte Bewegung auf der berührungssensitiven Eingabe-Fläche 2 handelt. Dadurch werden Fehleingaben vermieden. Das Linearitätskriterium kann dabei in einem Speicher einer Datenverarbeitungseinheit der Mensch-Maschine-Schnittstelle 2 hinterlegt sein. Z. B. wird anhand des Linearitätskriteriums bestimmt, ob ein maximaler Krümmungswert der Wischbewegung 6 kleiner als ein vorbestimmter Krümmungswert ist. Auch eine individuelle Anpassung der Wischbewegung 6 kann durch „Lernen” der Datenverarbeitungseinheit erfolgen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens prüft eine zusätzliche Funktion eine Geschwindigkeit der Wischbewegung 6 auf der berührungssensitiven Eingabe-Fläche 2 und weist in Abhängigkeit davon der anzusteuernden Funktion einen von zwei „Wahrheitswerten” nur zu, falls die Geschwindigkeit der Wischbewegung 6 einen innerhalb eines vorbestimmten Geschwindigkeitsintervalls liegt.
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Durch die dargestellte Erfindung lässt sich eine sichere Steuerung von Funktionen eines Kraftfahrzeugs erheblich erleichtern.
