DE102020200046A1 - Operating element for a means of locomotion, method, computer program with instructions and device for controlling the operating element - Google Patents
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- B60Q9/008—Arrangement or adaptation of signal devices not provided for in one of main groups B60Q1/00 - B60Q7/00, e.g. haptic signalling for anti-collision purposes
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bedienelement (1) für ein Fortbewegungsmittel sowie ein Verfahren, ein Computerprogramm mit Instruktionen und eine Vorrichtung zur Steuerung eines solchen Bedienelements (1). Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fortbewegungsmittel in dem ein erfindungsgemäßes Bedienelement (1), ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eine erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt wird. Das Bedienelement (1) weist zwei oder mehr unabhängig voneinander ansteuerbare adaptive Elemente (2) auf, durch die eine Form einer Oberfläche (3) des Bedienelements (1) veränderbar ist. Mittels einer Steuerung (4) zum Ansteuern (11) der adaptiven Elemente (2) kann eine Animation der Oberfläche (3) des Bedienelements (1) bewirkt werden.The present invention relates to an operating element (1) for a means of locomotion and a method, a computer program with instructions and a device for controlling such an operating element (1). The invention further relates to a means of locomotion in which an operating element (1) according to the invention, a method according to the invention or a device according to the invention is used. The operating element (1) has two or more independently controllable adaptive elements (2), by means of which the shape of a surface (3) of the operating element (1) can be changed. An animation of the surface (3) of the operating element (1) can be brought about by means of a control (4) for activating (11) the adaptive elements (2).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bedienelement für ein Fortbewegungsmittel sowie ein Verfahren, ein Computerprogramm mit Instruktionen und eine Vorrichtung zur Steuerung eines solchen Bedienelements. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fortbewegungsmittel, in dem ein erfindungsgemäßes Bedienelement, ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eine erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt wird.The present invention relates to an operating element for a means of locomotion and a method, a computer program with instructions and a device for controlling such an operating element. The invention further relates to a means of locomotion in which an operating element according to the invention, a method according to the invention or a device according to the invention is used.
In heutigen Kraftfahrzeugen steht eine zunehmend größere Anzahl von Funktionen zur Verfügung, die durch einen Fahrzeugführer bedient bzw. ausgewählt werden können. Ein klassischer Ansatz besteht darin, für jede Funktion ein eigenes Bedienelement vorzusehen. Dadurch ist jede Funktion jederzeit bedienbar und erfühlbar. Allerdings steht in einem Kraftfahrzeug nur begrenzt Platz für die Anordnung von Bedienelementen zur Verfügung. Auch ist ein hohes Maß an Einarbeitung für den Fahrzeugführer erforderlich, bis die Lage aller Bedienelemente verinnerlicht ist. Ein mit einer Vielzahl von Bedienelementen ausgestatteter Innenraum eines Kraftfahrzeugs wirkt zudem schnell unübersichtlich und überfrachtet, was aus gestalterischen Gründen unerwünscht ist.In today's motor vehicles, there is an increasing number of functions available that can be operated or selected by a vehicle driver. A classic approach is to provide a separate control element for each function. This means that every function can be operated and felt at any time. However, there is only limited space available for the arrangement of operating elements in a motor vehicle. A high degree of training is also required for the driver of the vehicle until the position of all operating elements is internalized. An interior of a motor vehicle equipped with a large number of operating elements also quickly appears confusing and overloaded, which is undesirable for design reasons.
Ein erster Ansatz, die Anzahl sichtbarer Bedienelemente zu reduzieren, besteht darin, die Bedienelemente quasi zu verstecken und erst bei Bedarf sichtbar bzw. erfühlbar zu machen. Beispielsweise können Tasten in eine elastische Oberfläche einer Armaturentafel eingelassen sein und erst bei Annäherung einer Hand durch eine mechanische Verschiebung der Tasten aus der Oberfläche hervortreten.A first approach to reducing the number of visible control elements is to virtually hide the control elements and only make them visible or tangible when necessary. For example, buttons can be embedded in an elastic surface of a dashboard and only emerge from the surface when a hand approaches by a mechanical displacement of the buttons.
In diesem Zusammenhang beschreibt
Ein weiterer Ansatz besteht darin, die klassischen Bedienelemente in Fahrzeugen, wie Taster und Schieberegler, durch berührungsempfindliche Elemente oder Touchscreens zu ersetzen. Durch die Multifunktionalität von Touchscreens können zwar beliebig viele Funktionen abgedeckt werden, jedoch erfordert die Bedienung eines Touchscreens die Blickabwendung. Klassische Bedienelemente lassen sich hingegen meist erfühlen, wodurch eine Blindbedienung ermöglicht wird. Insbesondere bei einer Bedienung durch einen Fahrzeugführer stellt die Blickabwendung ein Sicherheitsrisiko dar.Another approach is to replace the classic control elements in vehicles, such as buttons and sliders, with touch-sensitive elements or touchscreens. The multifunctionality of touchscreens allows any number of functions to be covered, but operating a touchscreen requires averting one's eyes. Classic operating elements, on the other hand, can usually be felt, which enables blind operation. The averted view represents a safety risk, especially when operated by a vehicle driver.
In diesem Zusammenhang beschreibt
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, verbesserte Lösungen für die Ausgestaltung eines Bedienelements für ein Fortbewegungsmittel sowie für dessen Steuerung bereitzustellen.It is an object of the invention to provide improved solutions for the design of an operating element for a means of locomotion and for its control.
Diese Aufgabe wird durch ein Bedienelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7, durch ein Computerprogramm mit Instruktionen gemäß Anspruch 8, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und durch ein Fortbewegungsmittel gemäß Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by an operating element with the features of
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist ein Bedienelement für ein Fortbewegungsmittel zwei oder mehr unabhängig voneinander ansteuerbare adaptive Elemente auf, durch die eine Form einer Oberfläche des Bedienelements veränderbar ist. Mittels einer Steuerung zum Ansteuern der adaptiven Elemente kann dabei vorzugsweise eine Animation der Oberfläche des Bedienelements bewirkt werden.According to a first aspect of the invention, an operating element for a means of locomotion has two or more adaptive elements that can be controlled independently of one another and by means of which a shape of a surface of the operating element can be changed. An animation of the surface of the operating element can preferably be brought about by means of a control for controlling the adaptive elements.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Steuerung eines Bedienelements für ein Fortbewegungsmittel die Schritte:
- - Bestimmen einer auszuführenden Animation einer Oberfläche des Bedienelements; und
- - Ansteuern von adaptiven Elementen des Bedienelements, durch die eine Form der Oberfläche des Bedienelements veränderbar ist, entsprechend der auszuführenden Animation.
- - Determining an animation to be carried out of a surface of the operating element; and
- Control of adaptive elements of the operating element, by means of which a shape of the surface of the operating element can be changed, according to the animation to be carried out.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogramm Instruktionen, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer zur Ausführung der folgenden Schritte zur Steuerung eines Bedienelements für ein Fortbewegungsmittel veranlassen:
- - Bestimmen einer auszuführenden Animation einer Oberfläche des Bedienelements; und
- - Ansteuern von adaptiven Elementen des Bedienelements, durch die eine Form der Oberfläche des Bedienelements veränderbar ist, entsprechend der auszuführenden Animation.
- - Determining an animation to be carried out of a surface of the operating element; and
- Control of adaptive elements of the operating element, by means of which a shape of the surface of the operating element can be changed, according to the animation to be carried out.
Der Begriff Computer ist dabei breit zu verstehen. Insbesondere umfasst er auch Steuergeräte, Mikrocontroller und andere prozessorbasierte Datenverarbeitu ngsvorrichtungen.The term computer is to be understood broadly. In particular, it also includes control devices, microcontrollers and other processor-based data processing devices.
Das Computerprogramm kann beispielsweise für einen elektronischen Abruf bereitgestellt werden oder auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein.The computer program can, for example, be provided for electronic retrieval or can be stored on a computer-readable storage medium.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zur Steuerung eines Bedienelements für ein Fortbewegungsmittel auf:
- - ein Bestimmungsmodul zum Bestimmen einer auszuführenden Animation einer Oberfläche des Bedienelements; und
- - ein Steuerungsmodul zum Ansteuern von adaptiven Elementen des Bedienelements, durch die eine Form der Oberfläche des Bedienelements veränderbar ist, entsprechend der auszuführenden Animation.
- - A determination module for determining an animation to be carried out of a surface of the operating element; and
- - A control module for controlling adaptive elements of the operating element, by means of which a shape of the surface of the operating element can be changed, according to the animation to be executed.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden durch die Verwendung adaptiver Oberflächen, die mittels mehrerer unabhängig voneinander ansteuerbarer adaptiver Elemente variabel ausgestaltet werden können, die Vorteile klassischer Bedienelemente, d.h. die Erfühlbarkeit, mit einer Multifunktionalität vereint, wie sie der Nutzer von Touchscreens gewöhnt ist. Durch eine aktive Formveränderung der Bedienoberflächen können die Bedienelemente an den Kontext und die Situation angepasst werden. So können beispielsweise je nach Menü entsprechend viele Taster oder Interaktionsflächen wie Schieberegler oder Drehregler ausgeformt sein. Zusätzlich können die adaptiven Elemente auch genutzt werden, um eine haptische Rückmeldung zu geben, indem beispielsweise im Ansprechen auf eine Bedienhandlung durch den Nutzer eine gezielte Veränderung der Oberfläche des Bedienelements erfolgt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Oberflächen als haptisches Display zu nutzen, wodurch Informationen nicht nur dargestellt, sondern auch erfühlbar werden. Oberflächenanimationen können auch großflächig umgesetzt werden, beispielsweise auf der Armaturentafel eines Kraftfahrzeugs, um ganze Bereiche lebendig zu gestalten. Vorzugsweise sind die Bedienelemente mit Stoff oder einem anderen flexiblen Material überzogen. Auf diese Weise können sie nahtlos in eine umgebende Oberfläche integriert werden.In the solution according to the invention, through the use of adaptive surfaces, which can be designed variably by means of several independently controllable adaptive elements, the advantages of classic operating elements, i.e. the tactility, are combined with a multifunctionality that users of touch screens are used to. By actively changing the shape of the user interfaces, the control elements can be adapted to the context and the situation. For example, depending on the menu, a corresponding number of buttons or interaction surfaces such as sliders or rotary controls can be formed. In addition, the adaptive elements can also be used to provide haptic feedback, for example by specifically changing the surface of the operating element in response to an operating action by the user. Another possibility is to use the surfaces as a haptic display, whereby information is not only displayed, but also tangible. Surface animations can also be implemented over a large area, for example on the dashboard of a motor vehicle, in order to make entire areas come alive. The operating elements are preferably covered with fabric or another flexible material. In this way, they can be seamlessly integrated into a surrounding surface.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die adaptiven Elemente pneumatische Elemente, künstliche Muskeln oder Formgedächtnis-Aktoren. Pneumatische Elemente sind bereits für die Anwendung im Virtual-Reality-Bereich bekannt. Durch eine Vielzahl pneumatischer Elemente in einem Handschuh kann dort das Gefühl eines echten Anfassens von Objekten im virtuellen Raum simuliert werden. Geeignete pneumatische Elemente sind daher bereits auf dem Markt verfügbar. Auch Formgedächtnis-Aktoren sind bereits verfügbar, sodass auf bestehende Erfahrung mit derartigen Elementen zurückgegriffen kann. Künstliche Muskeln befinden sich derzeit in der Entwicklung und Erprobung, sodass davon auszugehen ist, dass sie zukünftig eine interessante Alternative für die Nutzung als adaptive Elemente darstellen werden.According to one aspect of the invention, the adaptive elements are pneumatic elements, artificial muscles or shape memory actuators. Pneumatic elements are already known for use in virtual reality. A large number of pneumatic elements in a glove can simulate the feeling of actually touching objects in virtual space. Suitable pneumatic elements are therefore already available on the market. Shape memory actuators are also already available so that existing experience with such elements can be used. Artificial muscles are currently being developed and tested, so it can be assumed that they will represent an interesting alternative for use as adaptive elements in the future.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist zumindest ein adaptives Element eingerichtet, einen auf das adaptive Element ausgeübten Druck zu erfassen. Insbesondere pneumatische Elemente bieten das Potential, nicht nur gezielt angesteuert, sondern auch ausgelesen werden. Beispielsweise können spezielle Ventile verwendet werden, z.B. Piezoventile, die zur Steuerung des Elements bereits den Druck messen können. Vom Nutzer hervorgerufene Druckänderungen können somit ausgelesen und als Eingabe identifiziert werden. Damit dienen die Elemente auch als Eingabesensoren, sodass zusätzliche Sensoren entfallen können.According to one aspect of the invention, at least one adaptive element is set up to detect a pressure exerted on the adaptive element. Pneumatic elements in particular offer the potential not only to be specifically controlled, but also to be read out. For example, special valves can be used, e.g. piezo valves, which can already measure the pressure to control the element. Pressure changes caused by the user can thus be read out and identified as input. The elements thus also serve as input sensors, so that additional sensors can be omitted.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das Bedienelement eine Beleuchtung für die adaptiven Elemente auf. Dies ermöglicht es, die aktuelle Funktionalität des Bedienelements auch optisch hervorzuheben. Beispielsweise können pneumatische Elemente transparent ausgestaltet sein. Dadurch ist eine Beleuchtung bzw. Hinterleuchtung einfach zu integrieren.According to one aspect of the invention, the operating element has lighting for the adaptive elements. This makes it possible to visually highlight the current functionality of the control element. For example, pneumatic elements can be designed to be transparent. This is easy to integrate lighting or backlighting.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das Bedienelement zumindest einen Berührungssensor auf. Beispielsweise kann ein kapazitiver Berührungssensor zwischen oder unter den adaptiven Elementen angeordnet sein. Dies ermöglicht eine Ausführung des Bedienelements als berührungsempfindliches Bedienelement unabhängig von der für die adaptiven Elemente genutzten Technologie.According to one aspect of the invention, the operating element has at least one touch sensor. For example, a capacitive touch sensor can be arranged between or below the adaptive elements. This enables the control element to be designed as a touch-sensitive control element, regardless of the technology used for the adaptive elements.
Besonders vorteilhaft wird ein erfindungsgemäßes Bedienelement, ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Fortbewegungsmittel eingesetzt. Bei dem Fortbewegungsmittel kann es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug handeln, z.B. um einen Personenkraftwagen, ein Nutzfahrzeug oder einen Bus. Dabei können Bedienelemente beispielsweise im Lenkrad, in der Mittelkonsole, in den Türpanelen, im Dachhimmel, in den Rückenlehnen etc. angeordnet sein. Daneben kann es sich bei dem Fortbewegungsmittel auch um ein Luftfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug handeln. Grundsätzlich ist eine Anwendung in allen Fahrzeugen oder Produkten möglich, in denen Bedienoberflächen benötigt werden.An operating element according to the invention, a method according to the invention or a device according to the invention is particularly advantageously used in a means of locomotion. The means of locomotion can in particular be a motor vehicle, e.g. a passenger car, a utility vehicle or a bus. Control elements can be arranged, for example, in the steering wheel, in the center console, in the door panels, in the headliner, in the backrests, etc. In addition, the means of locomotion can also be an aircraft or a rail vehicle. In principle, it can be used in all vehicles or products in which user interfaces are required.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.
-
1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Bedienelement für ein Fortbewegungsmittel; -
2 zeigt schematisch ein Verfahren zur Steuerung des Bedienelements aus1 ; -
3 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Steuerung des Bedienelements aus1 ; -
4 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zur Steuerung des Bedienelements aus1 ; -
5 stellt schematisch einen Innenraum eines Fortbewegungsmittels dar, in dem ein erfindungsgemäßes Bedienelement verwendet wird; -
6 zeigt eine Kreisanimation durch ein erfindungsgemäßes Bedienelement; -
7 zeigt eine Animation eines vertikalen Durchlaufs durch ein erfindungsgemäßes Bedienelement; -
8 zeigt eine Animation eines horizontalen Durchlaufs durch ein erfindungsgemäßes Bedienelement; -
9 zeigt eine Animation eines Atmens durch ein erfindungsgemäßes Bedienelement; -
10 zeigt eine Animation eines diskreten Durchlaufs durch ein erfindungsgemäßes Bedienelement; und -
11 zeigt eine Animation eines kontinuierlichen Durchlaufs durch ein erfindungsgemäßes Bedienelement.
-
1 shows schematically an operating element according to the invention for a means of locomotion; -
2 shows schematically a method for controlling the operating element from1 ; -
3 shows schematically a first embodiment of a device for controlling the operating element from1 ; -
4th shows schematically a second embodiment of a device for controlling theoperating element 1 ; -
5 shows schematically an interior space of a means of locomotion in which an operating element according to the invention is used; -
6th shows a circle animation by an operating element according to the invention; -
7th shows an animation of a vertical passage through an operating element according to the invention; -
8th shows an animation of a horizontal passage through an operating element according to the invention; -
9 shows an animation of breathing by an operating element according to the invention; -
10 shows an animation of a discrete pass through an operating element according to the invention; and -
11 shows an animation of a continuous passage through an operating element according to the invention.
Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist.For a better understanding of the principles of the present invention, embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the figures. It goes without saying that the invention is not restricted to these embodiments and that the features described can also be combined or modified without departing from the scope of protection of the invention as defined in the appended claims.
Dazu kann das Steuerungsmodul
In
Das Bestimmungsmodul
Der Prozessor
Die Speicher
Nachfolgend sollen zwei Ausführungsformen der Erfindung anhand von
Bei einer ersten Ausführungsform wurde eine Multifunktionstaste am Lenkradkranz durch ein erfindungsgemäßes Bedienelement mit einer Vielzahl von pneumatischen Elementen ersetzt. Mittels der pneumatischen Elemente können verschiedene Zustände dargestellt und Animationen wiedergegeben werden. Im dargestellten Beispiel umfasst das Bedienelement 19 pneumatische Elemente. Aufgepumpte pneumatische Elemente sind durch einen ausgefüllten Kreis markiert.In a first embodiment, a multifunction button on the steering wheel rim has been replaced by an operating element according to the invention with a large number of pneumatic elements. By means of the pneumatic elements, different states can be displayed and animations can be played. In the example shown, the operating element 19 comprises pneumatic elements. Inflated pneumatic elements are marked with a filled circle.
Bei einer zweiten Ausführungsform wurde ein Bereich des Lenkradkranzes mit einer Vielzahl von pneumatischen Elementen versehen. Mittels der pneumatischen Elemente können verschiedene Zustände dargestellt und Animationen wiedergegeben werden. In dieser Ausführungsform stellt das Lenkrad das Bedienelement dar. Im dargestellten Beispiel umfasst das Bedienelement
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- BedienelementControl element
- 22
- Adaptives ElementAdaptive element
- 33
- Oberflächesurface
- 44th
- Steuerungcontrol
- 55
- Beleuchtunglighting
- 66th
- BerührungssensorTouch sensor
- 77th
- LichtquelleLight source
- 1010
- Bestimmen einer auszuführenden AnimationDetermine an animation to be performed
- 1111
- Ansteuern von adaptiven Elementen entsprechend der AnimationControl of adaptive elements according to the animation
- 2020th
- Vorrichtungcontraption
- 2121
- EingangEntrance
- 2222nd
- BestimmungsmodulDetermination module
- 2323
- SteuerungsmodulControl module
- 2424
- KontrolleinheitControl unit
- 2525th
- SpeicherStorage
- 2626th
- AusgangExit
- 2727
- BenutzerschnittstelleUser interface
- 3030th
- Vorrichtungcontraption
- 3131
- SpeicherStorage
- 3232
- Prozessorprocessor
- 3333
- EingangEntrance
- 3434
- AusgangExit
- 4040
- FortbewegungsmittelMeans of transportation
- 4141
- ArmaturentafelDashboard
- 4242
- Lenkradsteering wheel
- 4343
- Türdoor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- DE 102015007822 A1 [0005]DE 102015007822 A1 [0005]
- DE 102014118012 A1 [0007]DE 102014118012 A1 [0007]
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- 2020-01-06 DE DE102020200046.8A patent/DE102020200046A1/en active Pending
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