DE102016210216A1

DE102016210216A1 - Anwenderschnittstelle, Fortbewegungsmittel und Verfahren zur Interaktion zwischen einem Fortbewegungsmittel und einem Insassen

Info

Publication number: DE102016210216A1
Application number: DE102016210216.8A
Authority: DE
Inventors: Sonja Rümelin; Thomas Gabler; Simon Weiß; Jesper Bellenbaum
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2016-06-09
Publication date: 2017-12-14

Abstract

Es werden eine Anwenderschnittstelle, ein Fortbewegungsmittel (10) sowie ein Verfahren zur Interaktion zwischen einem Fortbewegungsmittel (10) und einem Insassen (1) vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte: – Ermitteln eines Ereignisses und – Erzeugen eines haptisch erfahrbaren Ultraschallpulses (2) mittels einer Vielzahl Ultraschallwandler (3), deren modulierte Einzelsignale sich im Bereich einer Körperoberfläche des Insassen (1) konstruktiv überlagern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anwenderschnittstelle, ein Fortbewegungsmittel sowie ein Verfahren zur Interaktion zwischen einem Fortbewegungsmittel und einem Insassen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine besonders dezente und zuverlässige Möglichkeit, den Anwender über eingetretene Ereignisse zu informieren.
Im Stand der Technik sind erste Ansätze für Systeme bekannt, welche den Anwender derart mittels Ultraschall beaufschlagen, dass dieser ein haptisches Erlebnis hat. Hierbei werden Ultraschallwandler in einem Verbund („Array“) derart betrieben, dass zeitliche Verzögerungen von den Ultraschallwandlern ausgestrahlter Einzelsignale zu einer Fokussierung einer resultierenden Wellenfront führen. Hierbei werden die Ultraschallsignale durch eine niedrige Frequenz moduliert, wodurch letztendlich das haptische Erlebnis eintritt.
WO 2014/181084 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Erzeugen eines akustischen Feldes mittels Ultraschall. Die Ultraschallsignale werden mit einer Frequenz zwischen 200 Hz und 300 Hz hinsichtlich ihrer Amplitude moduliert, um eine spürbare Rückmeldung an den Anwender zu erzeugen.
US 2015/0279283 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Erzeugung eines räumlichen Bildes, welches durch Spiegelung eines Bildschirms an einer Gitterstruktur mit Diederwinkel-Elementen erzeugt wird.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine von einer akustischen Situation im Wesentlichen unabhängige Benachrichtigung eines Anwenders zu ermöglichen. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine besonders diskrete Möglichkeit zur Benachrichtigung eines Anwenders bereitzustellen.
Die vorstehend identifizierten Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Interaktion zwischen einem Fortbewegungsmittel und einem Insassen gelöst. Das Fortbewegungsmittel kann beispielsweise ein PKW, ein Transporter, ein LKW, ein Motorrad, ein Luft- und/oder Wasserfahrzeug sein. In einem ersten Schritt wird ein Ereignis ermitteln, welches für den Anwender relevant ist. Dies kann beispielsweise das Eintreten einer vordefinierten Verkehrs-/Fahrsituation und/oder eines vordefinierten Fahrzeugzustandes betreffen. Beispielsweise kann auch eine eingehende Datenkommunikation als Ereignis stattfinden. Im Ansprechen darauf wird ein haptisch erfahrbarer Ultraschallpuls mittels einer Vielzahl Ultraschallwandler erzeugt, deren modulierte Einzelsignale sich im Bereich einer Körperoberfläche des Insassen Konstruktion überlagern. Mit anderen Worten wird z.B. eine auf einen Punkt der Körperoberfläche des Insassen fokussierte Ultraschallwellenfront erzeugt, deren Amplitude moduliert wird, um eine haptische Erfahrung zu provozieren. Die Modulation kann beispielsweise in einem Frequenzbereich zwischen 50 und 600 Hz, bevorzugt zwischen 100 und 400 Hz, äußerst bevorzugt zwischen 150 und 250 Hz erfolgen. Auf diese Weise wird eine haptische Benachrichtigung des Anwenders über das Eintreten des Ereignisses vorgenommen, ohne dass die Umgebung des Anwenders ebenfalls über das Ereignis informiert wird oder anderweitig mit der Benachrichtigung behelligt wird. Zudem ist eine akustische Umgebungssituation für die erfolgreiche Benachrichtigung des Anwenders nicht mehr relevant. Lauter Musikgenuss oder Verkehrslärm während einer Fahrt in einer (z.B. unverschlossenen) Fahrgastzelle sind somit ohne Einfluss auf den Erfolg der erfindungsgemäßen Benachrichtigung mittels Ultraschallpulses.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Das Ereignis kann beispielsweise eine Übernahmeaufforderung (Take over request) repräsentieren. Alternativ oder zusätzlich kann das Erreichen einer vordefinierten Geschwindigkeit als Ereignis zur erfindungsgemäßen Benachrichtigung führen. Überdies können eingehende drahtlos empfangene Nachrichten (z. B. Sprach-/Datenverbindungen o.ä.) mittels Ultraschallpulses dem Anwender mitgeteilt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Quittierung einer Freiraumgeste, welche der Anwender beispielsweise zur Bedienung einer Anwenderschnittstelle des Fortbewegungsmittels ausgeführt hat, erfindungsgemäß mittels Ultraschallpulses erfolgen. Mittels der vorliegenden Erfindung wird die Möglichkeit einer Blindbedienung einer Anwenderschnittstelle verbessert, wodurch die Verkehrssicherheit eines erfindungsgemäß ausgestalteten Fortbewegungsmittels verbessert wird.
Um das Kontaktmuster an die Bedürfnisse und die Vorlieben des Anwenders anzupassen, kann zunächst ein Kontaktmuster erfasst werden, welches ein Anwender beispielsweise über eine berührungsempfindliche Eingabeeinheit (z. B. Touchscreen o.ä.) ausführt. Hierbei kann der Anwender ein Kontaktmuster über der Zeit (z.B. einen Rhythmus) und/oder ein ortsveränderliches Muster auf der Eingabeeinheit beschreiben. Alternativ oder zusätzlich kann ein Bewegungsmuster frei im Raum ausgeführt werden (z.B. Tipp-Gesten im Raum). Alternativ oder zusätzlich kann der Anwender eine gewünschte Trajektorie (z. B. auf einem Handrücken, auf einem Finger, auf einem Unterarm o.ä.) beschreiben, welche sensorisch erfasst und interpretiert wird. Anschließend können das Kontaktmuster und/oder das Bewegungsmuster in Datenform abgespeichert werden. In Abhängigkeit des abgespeicherten Datensatzes können beim Eintreten eines zukünftigen Ereignisses jeweils zugeordnete Modulationsmuster für den Ultraschallpuls erzeugt werden, welche über der Zeit und/oder dem Ort dem Kontaktmuster beziehungsweise dem Bewegungsmuster beziehungsweise der Trajektorie entsprechen. Auf diese Weise kann der Anwender unterschiedliche Ereignisse mit unterschiedlichen haptischen Mustern verknüpfen, wodurch die Blindbedienung des erfindungsgemäßen Fortbewegungsmittels abermals verbessert wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Anwenderschnittstelle zur Interaktion zwischen einem Fortbewegungsmittel (z. B. ein PKW, Transporter, LKW, Motorrad, Luft- und/oder Wasserfahrzeug) und einem Insassen desselben vorgeschlagen. Die Anwenderschnittstelle umfasst einen Sensor zum Ermitteln eines Ereignisses und eine Vielzahl Ultraschallwandler, welche beispielsweise in Form eines Ultraschallwandlerarrays angeordnet sein können. Mittels der Ultraschallwandler ist die Anwenderschnittstelle eingerichtet, durch eine konstruktive Überlagerung modulierter Einzelsignale im Bereich einer Körperoberfläche des Insassen einen haptisch erfahrbaren Ultraschallpuls zu erzeugen. Die Anwenderschnittstelle ist also eingerichtet, ein Verfahren gemäß dem vorstehend beschriebenen Erfindungsaspekt auszuführen, weshalb sich die Merkmale, Merkmalskombinationen und die sich aus diesen ergebenden Vorteil in entsprechender Weise ergeben, sodass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
Ein erster Teil der Vielzahl Ultraschallwandler der Anwenderschnittstelle kann in einem ersten Array gruppiert sein. Dieses kann sich im Armaturenbrett, in der Mittelkonsole, am Lenkrad oder im Bereich einer Lenksäule des Fortbewegungsmittels befinden. Einzelne, mehrere oder sämtliche der vorstehend genannten Positionen können ebenfalls realisiert werden, um den Raumbereich, in welchem erfindungsgemäße haptische Benachrichtigungen erfolgen können, zu gestalten.
Ein zweites Array kann beispielsweise im Bereich eines Dachhimmels des Fortbewegungsmittels angeordnet sein. Eine Kombination einer Verwendung des ersten Arrays beziehungsweise der ersten Arrays und des zweiten Arrays ermöglicht somit eine nahezu umfassende Möglichkeit der Beaufschlagung der Körperoberfläche des Anwenders mit Ultraschallsignalen. Mit anderen Worten kann ein Körperteil des Anwenders (z. B. eine Handoberfläche) zeitlich sowohl von oben als auch von unten mit Ultraschallpulsen beaufschlagt werden, wodurch sich die Spürbarkeit des Ultraschallpulses erhöht und die Benachrichtigung bezüglich des eingetretenen Ereignisses zuverlässiger gestaltet. Die Vielzahl Ultraschallwandler kann beispielsweise in einem Bereich von 10 bis 500, insbesondere von 30 bis 400, bevorzugt von 80 bis 300 einzelnen Ultraschallwandlern liegen. Mit anderen Worten kann jedes der Ultraschallarrays eine Anzahl Ultraschallwandler in einem der vorstehenden genannten Bereiche aufweisen. Die Ultraschallwandler können beispielsweise grundlegend einen Aufbau aufweisen, wie sie in Fahrerassistenzsystemen zur Parkassistenz Verwendung finden.
Bevorzugt kann eine Holographie-Vorrichtung zur Erzeugung einer Darstellung frei im Raum durch die erfindungsgemäße Anwenderschnittstelle weitergebildet werden. Eine solche Holographie-Vorrichtung dient der Erzeugung scheinbar im Raum schwebender Darstellungen, ohne dass notwendigerweise Sehhilfen (Shutterbrille o.ä.) erforderlich sind. Ein möglicher Aufbau für eine derartige Holographie-Vorrichtung ergibt sich aus US 2015/0279283 A1 . Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vielzahl Ultraschallwandler ist in Verbindung mit der Holographie-Vorrichtung eingerichtet, im Ansprechen auf eine Interaktion des Insassen mit der optischen Darstellung eine Rückmeldung mittels des haptisch erfahrbaren Ultraschallpulses an den Insassen auszugeben. Auf diese Weise kann die Holographie-Vorrichtung als Anwenderschnittstelle mit erfindungsgemäß erfolgter Kraftrückmeldung (englisch „Force-Feedback“) ausgestaltet werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fortbewegungsmittel vorgeschlagen, welches eine Anwenderschnittstelle gemäß dem zweitgenannten Erfindungsaspekt umfasst. Insbesondere während der Führung des Fortbewegungsmittels können auftretende Ereignisse in sicherer und dezenter Weise erfindungsgemäß über Ultraschall erzeugen, sodass sich die Verkehrssicherheit des Fortbewegungsmittels erhöht.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines Fahrerarbeitsplatzes eines erfindungsgemäßen Fortbewegungsmittels und
2 ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt einen Anwender 1 auf dem Fahrersitz eines PKW 10 als Fortbewegungsmittel. Ultraschallarrays 3 am Dachhimmel 7, im Armaturenbrett 14 sowie in der Mittelkonsole 15 ermöglichen die Aussendung gebündelter Ultraschallpulse 2 in Richtung der Hände des Anwenders 1. Die Ultraschallarrays 3 sind informationstechnisch mit einem elektronischen Steuergerät 8 als Auswerteeinheit verbunden, welches mittels eines Innenraumsensors 13 die Position der Hände des Anwenders 1 erfasst und eine entsprechende Fokussierung der Ultraschallpulse 2 auf die Hautoberfläche des Anwenders 1 ermöglicht. In der Mittelkonsole 15 ist eine Holographie-Vorrichtung 9 angeordnet, mittels welcher eine virtuelle Darstellung 11 Schaltflächen 12 und ein Briefumschlagsymbol 5 zeigt. Das Briefumschlagsymbol 5 steht für eine eingegangene Nachricht, welche als Beispiel eines Ereignisses mittels des Ultraschallpulses 2 an den Anwender 1 gemeldet wird. Eine der Schaltflächen 12 dient der Konfiguration des Ultraschallpulses 2. Mit anderen Worten kann der Anwender die jeweilige Schaltfläche 12 zur Erzeugung eines gewünschten Kontaktmusters in einem bestimmten Rhythmus betätigen, um den Ultraschallpuls 2 für das Ereignis einer eingehenden Nachricht in einem entsprechenden Modulationsmuster zu modulieren. Das ermittelte Kontaktmuster kann in einem Datenspeicher 16 abgespeichert werden, welcher informationstechnisch mit dem elektronischen Steuergerät 8 verbunden ist. Hierbei kann das elektronische Steuergerät 8 auf den gespeicherten Datensatz zugreifen, sobald ein Ultraschallpuls zur Benachrichtigung des Anwenders auszugeben ist, und eine entsprechende Amplitudenmodulation des Ultraschallpulses 2 vornehmen. In erfindungsgemäße Weise können haptische Interaktionen des Anwenders 1 mit den Schaltflächen 12 beziehungsweise mit dem Briefumschlagsystem 5 mittels des Innenraumsensors 13 festgestellt und durch das Ultraschallarray 3 in der Mittelkonsole 15 sowie mittels des Ultraschallarrays 3 im Dachhimmel 7 quittiert werden. Das Ultraschallarray 3 ist über eine nicht vollständig dargestellte Verdrahtung (siehe Buchstaben A-A) mit dem elektronischen Steuergerät 8 verbunden. Die dargestellte Ausgestaltung eines PKW 10 ermöglicht die Benachrichtigung des Anwenders 1 über relevante Ereignisse, ohne dass der Anwender 1 seinen Blick vom Fahrgeschehen abwenden muss oder die übrigen Insassen ebenfalls über (für diese gegebenenfalls nicht relevante) Ereignisse informiert werden. Im Ergebnis erhöhen sich der Anwenderkomfort und die Fahrsicherheit des PKW 10.
2 zeigt Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Interaktion zwischen einem Fortbewegungsmittel und einem Insassen. Zur Konfiguration des erfindungsgemäßen Systems wird in Schritt 100 ein Kontaktmuster eines Körperteils des Insassen mit einer Schaltfläche der Anwenderschnittstelle erfasst. In Schritt 200 wird ein das Kontaktmuster repräsentierender Datensatz in einem Datenspeicher gespeichert. In Schritt 300 wird ein für den Anwender wichtiges Ereignis ermittelt. In Schritt 400 wird ein haptisch erfahrbarer Ultraschallpuls mittels einer Vielzahl Ultraschallwandler erzeugt, deren Einzelsignale sich im Bereich einer Körperoberfläche des Insassen konstruktiv überlagern. In Schritt 500 wird der Ultraschallpuls in Abhängigkeit des abgespeicherten Datensatzes moduliert und somit an die Bedürfnisse des Anwenders angepasst, indem die Einzelsignale der Ultraschallwandler in Abhängigkeit des Datensatzes moduliert werden.
Bezugszeichenliste

1: Anwender
2: Ultraschallpuls
3: Ultraschall-Array
5: Briefumschlagsymbol
6: Lenkrad
7: Dachhimmel
8: elektronisches Steuergerät
9: Holografie-Vorrichtung
10: Pkw
11: virtuelle Darstellung
12: Schaltflächen
13: Innenraumsensor
14: Armaturenbrett
15: Mittelkonsole
16: Datenspeicher
100–500: Verfahrensschritte
A-A: Verdrahtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2014/181084 A1 [0003]
US 2015/0279283 A1 [0004, 0013]

Claims

Verfahren zur Interaktion zwischen einem Fortbewegungsmittel (10) und einem Insassen (1) umfassend die Schritte: – Ermitteln (300) eines Ereignisses und – Erzeugen (400) eines haptisch erfahrbaren Ultraschallpulses (2) mittels einer Vielzahl Ultraschallwandler (3), deren modulierte Einzelsignale sich im Bereich einer Körperoberfläche des Insassen (1) konstruktiv überlagern.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ereignis – eine Übernahmeaufforderung und/oder – eine eingehende drahtlos empfangene Nachricht (5) und/oder – eine Quittierung einer Freiraumgeste repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 weiter umfassend – Erfassen (100) eines Kontaktmusters und/oder eines Bewegungsmusters eines Körperteils des Insassen (1), – Abspeichern (200) eines das Kontaktmuster bzw. das Bewegungsmuster repräsentierenden Datensatzes und – Modulieren (500) der Einzelsignale der Ultraschallwandler (3) in Abhängigkeit des Datensatzes.
Anwenderschnittstelle zur Interaktion zwischen einem Fortbewegungsmittel (10) und einem Insassen (1) umfassend: – Mittel (4) zum Ermitteln eines Ereignisses und – eine Vielzahl Ultraschallwandler (3), welche eingerichtet sind, durch eine konstruktive Überlagerung modulierter Einzelsignale im Bereich einer Körperoberfläche des Insassen (1) einen haptisch erfahrbaren Ultraschallpuls (2) zu erzeugen.
Anwenderschnittstelle nach Anspruch 4, wobei das Ereignis – eine Übernahmeaufforderung und/oder – eine eingehende drahtlos empfangene Nachricht (5) und/oder – eine Quittierung einer Freiraumgeste repräsentiert.
Anwenderschnittstelle nach Anspruch 4 oder 5, wobei ein erster Teil der Vielzahl Ultraschallwandler (3) in einem ersten Array im Bereich – eines Armaturenbrettes (14) und/oder – einer Mittelkonsole (15) und/oder – an einem Lenkrad (3) des Fortbewegungsmittels (10) und/oder – im Bereich einer Lenksäule des Fortbewegungsmittels (10) angeordnet ist.
Anwenderschnittstelle nach Anspruch 6, wobei ein zweiter Teil der Vielzahl Ultraschallwandler (3) in einem zweiten Array im Bereich des Dachhimmels (7) angeordnet ist.
Anwenderschnittstelle nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 7, wobei die Vielzahl Ultraschallwandler (3) 10 bis 500, insbesondere 30 bis 400, bevorzugt 80 bis 300 einzelne Ultraschallwandler (3) umfasst.
Anwenderschnittstelle nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 8, wobei die Einzelsignale mit einer Amplitudenmodulation in einem Bereich zwischen 100 Hz und 400 Hz, insbesondere zwischen 130 Hz und 300 Hz und bevorzugt zwischen 170 Hz und 240 Hz moduliert sind.
Anwenderschnittstelle nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 9 weiter umfassend – eine Holographie-Vorrichtung (9) zur Erzeugung einer Darstellung frei im Raum, wobei die Vielzahl Ultraschallwandler (3) eingerichtet ist, im Ansprechen auf eine Interaktion des Insassen (1) mit der Darstellung eine Rückmeldung mittels des haptisch erfahrbaren Ultraschallpulses (2) an den Insassen (1) auszugeben.
Fortbewegungsmittel umfassend eine Anwenderschnittstelle nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 10.