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Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren, eine Vorrichtung und ein Computerprogramm zum Unterstützen einer Person bei einem Positionieren von Komponenten einer Innenausstattung eines automatisiert betreibbaren Fahrsystems.
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Elektronisch verstellbare Sitze und Lenksäulen finden sich heute in vielen Pkw und anderen Fahrzeugen, vom Kleinwagen bis zum Lkw, ebenso wie elektronische Gurtstrafferkontrollsysteme und Airbagsysteme aller Art oder elektronisch verstellbare Rückspiegel oder elektronische Äquivalente. Aus Gründen der Komplexität und der Funktionssicherheit wird bei Sicherheitssystemen oft auf eine „one size fits all“-Lösung gesetzt.
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Meistens sind elektronische Sitzverstellungen mit Fahrerprofilen gekoppelt, die gespeichert, wiederhergestellt und mit Identifikationsgeräten wie Schlüsseln, Keycards, Smartphones usw. gekoppelt werden können. Einige Hersteller bieten auch eine optional zu speichernde Einstiegsposition an.
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Innenraumkameras, die zur Erkennung von Belegung, Ermüdung des Fahrers oder medizinischen Notfällen eingesetzt werden finden zunehmend Anwendung in Fahrzeugen mit fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen (ADAS) oder sind für den Einsatz mit autonomen Fahrsystemen mit SAE Level 2 - 4 vorgesehen. Auch in Fahrzeugen mit höheren Autonomiestufen muss die Möglichkeit bestehen, das Fahrzeug in einem bestimmten Zeitrahmen zu übernehmen. Dieses Zeitfenster kann in Level 2 sehr kurz (oder sofort) sein, kann aber in Level 4 auf Minuten ansteigen, z.B. wenn sich das Fahrzeug den Systemgrenzen nähert. Nach der Übergabe an die Funktion wird dem Fahrer buchstäblich das Lenkrad weggenommen.
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Die Idee einer elektronischen Fahrzeugsitzverstellung, die die Körperhaltung des Fahrers automatisch an das Fahrzeugdesign anpasst, ist beispielsweise in
US 5 822 707 A offenbart, die technologischen Grundlagen zusammenfasst, die für eine Weiterentwicklung auf diesem Gebiet erforderlich sind und die hier mit Verweis miteinbezogen sind.
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Im Stand der Technik ist das Ziel, eine optimale Sitzposition durch die Definition von Regeln zu finden, aber es ist immer noch ein Kompromiss zwischen Sicherheit, Sicht und Komfort
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Aufgabe der Erfindung war es, diese Einschränkung zu überwinden, das heißt, wie eine dynamischere und situationsbewusstere Positionierung des Fahrers ermöglicht werden kann, beispielsweise wie ein Fahrer oder Passagiere sich in eine Positionen begeben kann, bei der Statur/Proportionen und Sicherheitselemente des Fahrsystems kompatibel sind, das heißt klassische Regeln, wie beispielsweise aus Verkehrssicherheitstraining bekannt, erfüllen und der Fahrer oder Passagier sich im Wirkbereich der Sicherheitselemente befindet, so dass Airbags, Gurt, aber auch die Notfallfunktionen durch Sitz-Neupositionierung, noch greifen können.
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Die Gegenstände der Ansprüche 1, 6, 7 und 13 lösen jeweils diese Aufgabe.
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Nach einem Aspekt stellt die Erfindung ein computerimplementiertes Verfahren bereit zum Unterstützen einer Person bei einem Positionieren von Komponenten einer Innenausstattung eines automatisiert betreibbaren Fahrsystems umfassend Sitz, Lenkrad und/oder Spiegel. Das Verfahren umfasst die Schritte
- • Erhalten von Körpermaßen der Person und von Einstellbereichen der Komponenten des Fahrsystems;
- • Berechnen von Körperhaltungen der Person in einem Innenraum des Fahrsystems umfassend Positionen und/oder Orientierungen von Kopf, Rücken, Ober, Unterschenkel und/oder Armen, die für die Körpermaße innerhalb der Einstellbereiche erreichbar sind und Bestimmen der Einstellbereiche, in denen eine Übersicht über das Fahrsystem gegeben ist und/oder die in einem Wirkbereich von Rückhaltesystemen umfassend Sicherheitsgurt, Airbags und/oder Sitzfunktionen umfassend aktive Kopfstütze liegen in Abhängigkeit von Fahrsituationen;
- • bildbasiertes Nachverfolgen von der Person eingenommenen Körperhaltungen umfassend Position und/oder Orientierung des Sitzes, Lenkrads und/oder der Spiegel während einer Fahrt des Fahrsystems;
- • Vergleichen der jeweils aktuell eingenommenen Körperhaltungen mit den bestimmten Einstellbereichen;
- • Rückmelden der aktuell eingenommenen Körperhaltung an die Person umfassend Anweisungen für optimale Positionierungen der Komponenten und/oder für eine optimale Körperhaltung hinsichtlich der Übersicht und dem Wirkbereich der Rückhaltesysteme, falls die aktuell eingenommene Körperhaltung von einer Körperhaltung abweicht, die innerhalb der für die aktuelle Fahrsituation bestimmten Einstellbereichen erreichbar ist.
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Nach einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle bereit zum Unterstützen einer Person bei einem Positionieren von Komponenten einer Innenausstattung eines automatisiert betreibbaren Fahrsystems umfassend Sitz, Lenkrad und/oder Spiegel, wobei
- • in die Mensch-Maschinen-Schnittstelle Körpermaße einer Person und/oder Einstellbereiche der Komponenten des Fahrsystems eingebbar sind;
- • die Mensch-Maschinen-Schnittstelle ausgeführt ist,
- ◯ eine Übereinstimmung einer aktuell eingenommenen Körperhaltung der Person mit einer optimalen Körperhaltung anzuzeigen;
- ◯ falls die aktuell eingenommene Körperhaltung von einer Körperhaltung, die innerhalb von für eine aktuelle Fahrsituation bestimmten Einstellbereichen der Komponenten erreichbar ist, abweicht, die Positionierungen der Komponenten anzuzeigen, bei denen die optimale Körperhaltung hinsichtlich einer Übersicht und einem Wirkbereich der Rückhaltesysteme erreicht ist,
wobei die Anzeige der Körperhaltung die Anzeige von Position und/oder Orientierung von Kopf, Rücken, Oberschenkel, Unterschenkel und Arm der Person umfasst.
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Nach einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung Vorrichtung bereit zum Unterstützen einer Person bei einem Positionieren von Komponenten einer Innenausstattung eines automatisiert betreibbaren Fahrsystems umfassend Sitz, Lenkrad und/oder Spiegel. Die Vorrichtung umfasst
- • eine Eingabeeinheit, in die wenigstens Körpermaße der Person eingebbar sind;
- • wenigstens einen Bildgebungssensor, ausgeführt, in einem Innenraum des Fahrsystems Aufnahmen von Körperhaltungen der Person und von Position und/oder Orientierung des Sitzes, Lenkrads und/oder der Spiegel zu erhalten;
- • eine Hardwareeinheit, die Programmbefehle ausführt und dabei
- ◯ Körperhaltungen der Person in dem Innenraum umfassend Positionen von Kopf (K), Rücken (R), Ober-, Unterschenkel (BO, BU) und/oder Armen (A), die für die Körpermaße innerhalb von Einstellbereichen für die Komponenten erreichbar sind, berechnet und die Einstellbereiche zu bestimmt, in denen eine Übersicht über das Fahrsystem gegeben ist und/oder die in einem Wirkbereich von Rückhaltesystemen umfassend Sicherheitsgurt, Airbags und/oder Sitzfunktionen umfassend aktive Kopfstütze liegen in Abhängigkeit von Fahrsituationen;
- ◯ basierend auf den Aufnahmen des Bildgebungssensors von der Person eingenommene Körperhaltungen nachverfolgt umfassend Position und/oder Orientierung des Sitzes, Lenkrads und/oder der Spiegel während einer Fahrt des Fahrsystems und die jeweils aktuell eingenommenen Körperhaltungen mit den bestimmten Einstellbereichen vergleicht;
- ◯ im Falle einer Abweichung der aktuell eingenommenen Körperhaltung von einer Körperhaltung, die innerhalb der für die aktuelle Fahrsituation bestimmten Einstellbereichen erreichbar ist, Anweisung für optimale Positionierungen der Komponenten und/oder für eine optimale Körperhaltung hinsichtlich der Übersicht und dem Wirkbereich der Rückhaltesysteme bestimmt;
- • eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle, über die die Anweisungen an die Person rückmeldbar sind.
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Nach einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Computerprogramm bereit zum Unterstützen einer Person bei einem Positionieren von Komponenten einer Innenausstattung eines automatisiert betreibbaren Fahrsystems umfassend Sitz, Lenkrad und/oder Spiegel. Das Computerprogramm umfasst Befehle, die einen Computer veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogramm auf dem Computer läuft.
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Trotz Versuchen zur Aufklärung stellen viele Fahrer ihren Sitz falsch ein, so dass Sicherheitsfunktionen des Fahrzeugs nicht richtig greifen oder sogar Schäden verursachen können, Schmerzen aufgrund mangelnder Ergonomie entstehen oder Sicht auf Umgebung und Instrumente eingeschränkt ist oder Probleme mit der Erreichbarkeit von Lenkrad und Pedalen bestehen. Die Erfindung unterstützt den Fahrer eine Position von Sitz, Lenkrad und Spiegeln zu finden, die ein Optimum hinsichtlich Ergonomie, Sicherheit, Übersicht und Bequemlichkeit bietet. Die Erfindung skaliert von der Nutzung eines mobilen Geräts wie eines Smartphones bis zur Vollintegration in ein Fahrzeug mit Innenraum-Kameras und Aktoren zur Sitz- und Lenksäulenverstellung.
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Die erfindungsgemäße Funktion eines „Sitzassistenten“ ermöglicht eine dynamischere und situationsbewusstere Positionierung des Fahrers ermöglicht. Das heißt, das System kennt die Proportionen des Fahrzeugs mit seinem Verstellbereich, lernt die Körperproportionen des Fahrers und speichert sie im Fahrerprofil. Das System berechnet einen kontinuierlichen Satz von Positionen/Orientierungen von Sitz, Lenkrad, Rückspiegeln oder anderen Bedienelementen, um Empfehlungen für eine optimale Kontrolle und/oder Übersicht zu erhalten. Das System berechnet auch Positionen, die für die Sicherheit optimiert sind und in einem kurzen Zeitrahmen erreicht werden können, z. B. durch Anheben der Rückenlehne oder der Kopfstützen in eine aufrechtere Position während Notsituationen und zurück in die Standardposition nach Deeskalation der Situation.
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Die Erfindung betrifft verschiedene Sitze eines Fahrsystems, beispielsweise einen Fahrersitz und einen Beifahrersitz. In der Regel ist der Beifahrersitz auch motorisiert, wenn der Fahrersitz es ist. Durch den Einsatz von Kameras zur Beifahrererkennung können auch die Körperparameter des Beifahrers für notfallrelevante Sitzpositionen geschätzt werden, wodurch auch Verletzungen für den Beifahrer bei Unfällen reduziert werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Definitionen, den Unteransprüchen, den Zeichnungen und der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
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Nach einem Aspekt der Erfindung erfolgen die Rückmeldungen der aktuell eingenommenen Körperhaltungen und die Anweisungen für die optimalen Positionierungen über eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle. Die Person stellt eine der optimalen Positionierungen manuell ein und die Mensch-Maschinen-Schnittstelle meldet der Person zurück, ob die optimale Positionierung erreicht ist oder wie weit entfernt diese ist.
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In diesem Sinne wird der Person bei der optimalen Einstellung assistiert. Ein Aspekt der Erfindung betrifft damit einen Assistenten mit Beratungscharakter. Der Assistent hilft, eine gute Position zu finden, die keine dynamische Positionierung implementiert, sondern einige der Funktionen nutzt, um dem Fahrer zu helfen, seine Haltung zu optimieren. Dies kann in das Fahrzeug integriert werden oder über eine Smart-Device-App erfolgen. Das Fahrzeug kann mit einem 2D- oder 3D-Bildgebungsgerät, Sensoren, die die genaue Position des Sitzes anzeigen, und einem Display ausgestattet sein, das die aktuelle Position und Anweisungen für den Fahrer anzeigt. Die Anweisungen sagen dem Fahrer, wo die Einstellungen vorgenommen werden müssen, um eine gute Position zu erreichen, oder geben Hinweise, wie die Haltung verbessert werden kann, anstatt die Motoren zu betätigen. Es kann eine Bewertung der Haltung hinsichtlich Sicht und Sicherheit anzeigen oder den Fahrer warnen, wenn die aktuelle Haltung unsicher ist, z.B. wegen einer niedrigen Sitzposition, die die Sicht einschränkt.
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Alternativ wählt die Person über die Mensch-Maschinen-Schnittstelle eine der optimalen Positionierungen aus und die Mensch-Maschinen-Schnittstelle steuert Aktuatoren des Sitzes, Lenkrads, der Spiegel und/oder der Rückhaltesysteme an zum Einstellen der ausgewählten Positionierung. Die Sitzpositionierung umfasst nach einem Aspekt der Erfindung auch eine automatische Höheneinstellung für die Sicherheitsgurte.
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Der Fahrer kann mit Mensch-Maschinen-Schnittstellen-Methoden durch die Menge der optimalen Positionen navigieren, um die bequemste zu finden, wobei alle Aktuatoren gleichzeitig den Sitz, die Lenkung und die Rückspiegel einstellen. Der Fahrer kann bestimmte Teile auch manuell einstellen. Die Mensch-Maschinen-Schnittstelle zeigt dem Fahrer an, ob er sich noch in der optimalen Zone befindet oder wie weit er davon entfernt ist. Das Sitzpositionierungssystem kann die Vorlieben des Fahrers erlernen.
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Die Mensch-Maschinen-Schnittstelle gibt eine kontrollierte Anleitung für Fahrer und Passagiere zum Optimieren ihrer Position, welche darüber hinaus mehr als ein Optimum kennen kann, z.B. Sitz nach oben oder Lenkrad nach unten oder wie die Risiken durch die Abweichung vom Optimum erhöht werden oder welche verschiedene Möglichkeiten es gibt. Die Erfindung betrifft damit nicht nur das automatisierte Einstellen einer Optimalposition, sondern das Finden eines oder mehrerer Optimalbereiche.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung werden Körperhaltungen und Einstellbereiche umfassend Personen spezifische Präferenzen der Positionierungen während den Fahrten mit dem Fahrsystem umfassend Präferenzen für spezifische Fahrsituationen gelernt. Die Anweisungen für optimale Positionierungen umfassen die Präferenzen in Abhängigkeit der Fahrsituationen. In einer Lernphase betätigt die Person bei Stillstand des Fahrsystems Fahrpedale und/oder das Lenkrad. Arm- und/oder Beinwinkel und Sichtwinkel der Person auf Kontroll- und/oder Anzeigeelemente des Fahrsystems werden bestimmt.
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Neben einem Assistenten für eine optimale Position und einer entsprechenden Notpositionierung kann der Fahrer damit auch verschiedene Sitzpositionen für unterschiedliche Fahrszenarien einstellen, z. B. eine niedrigere Sitzposition für längere Strecken mit Autobahngeschwindigkeit oder eine höhere Sitzposition für das Navigieren in engen Stadtgebieten oder das Einparken.
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Die Präferenzen und ergonomischen Profile werden nach einem Aspekt der Erfindung auf einem Steuergerät oder in einem Cloud-Speicher gespeichert und auch auf andere Fahrzeuge portiert, die nicht unbedingt dem gleichen Fahrzeugtyp entsprechen müssen.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung werden Notfall-Einstellungen der Komponenten in Notfallsituationen bestimmt. In den Notfallsituationen werden die Komponenten aus Standard-Einstellungen in die Notfall-Einstellungen eingestellt. Nach Auflösen der Notfallsituationen werden die Komponenten aus den Notfall-Einstellungen in die Standard-Einstellungen eingestellt. Nach einem Aspekt der Erfindung werden Rücken- oder Kopfstützen während Notfallsituationen in eine aufrechtere Position angehoben und zurück in die Standardposition bewegt nach Deeskalation der Situation.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfassen die Anweisungen nach einer Übergabe einer Fahraufgabe an das Fahrsystem Einstellungen für die Komponenten in einem automatisierten Betrieb des Fahrsystems.
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Ein weiterer wichtiger Aspekt, der damit durch die Erfindung berücksichtigt wird, ist der Übergabeprozess beim Fahren mit höheren Autonomiestufen und beim Fahren mit autonomen Funktionen. Beim Einfahren des Lenkrads bewegt sich der darin montierte Airbag mit und die Position des Lenkrads verändert auch die verfügbare Beinfreiheit. Da dies auch mit der individuellen Figur des Fahrers verknüpft ist, kann der erfindungsgemäße Sitzeinstellungsassistent neue Positionen berechnen, die die passive Sicherheit und den Komfort beim autonomen Fahren mit den nun unterschiedlichen Randbedingungen verbessern.
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Nach einem Aspekt der Erfindung zeigt die Mensch-Maschinen-Schnittstelle an:
- • eine Übereinstimmung einer aktuell eingenommenen Körperhaltung mit einer optimalen Körperhaltung;
- • falls die aktuell eingenommene Körperhaltung von einer Körperhaltung, die innerhalb der für die aktuelle Fahrsituation bestimmten Einstellbereichen erreichbar ist, abweicht, die Positionierungen der Komponenten, bei denen eine optimale Körperhaltung hinsichtlich der Übersicht und dem Wirkbereich der Rückhaltesysteme erreicht ist.
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Nach einem Aspekt der Erfindung ist die Vorrichtung ausgeführt als Mobilgerät, wobei
- • eine Hardwareeinheit des Mobilgeräts ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt und eine Benutzeroberfläche des Mobilgeräts als Mensch-Maschinen-Schnittstelle dient;
- • die Körpermaße und Einstellbereiche der Komponenten des Fahrsystems über die Benutzeroberfläche eingebbar sind;
- • ein bildbasiertes Nachverfolgen der eingenommenen Körperhaltungen mittels einer internen Kamera des Mobilgeräts erfolgt.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung eines Mobilgeräts mit nach vorne gerichteter Kamera oder eines anderen bildgebenden Geräts, das während der Assistenzschritte beispielsweise auf der Beifahrerseite des Vordersitzes angebracht sein kann. Dies erfordert keine Sensoren innerhalb des Fahrzeugs, sondern muss sich auf die Kameraerfassung von Fahrerhaltung, Sitzposition und Lenkrad verlassen.
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Die erfindungsgemäße Variante mit Mobilgerät, beispielsweise Smartphone oder Tablet, mit Kamera und App übernimmt beispielsweise ein kontrolliertes „Coaching“, wobei weder Sensorik noch Aktorik des Fahrsystems benötigt werden.
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Nach einem weiteren Aspekt umfasst das Mobilgerät eine Schnittstelle zu einem Bordnetz des Fahrsystems. Die Schnittstelle ist beispielsweise ein On-Board-Diagnose-Stecker, über den das Mobilgerät mit einem Fahrzeug-Bussystem, beispielsweise mit einem CAN-Bus, verbindbar ist. Über diese Schnittstelle erhält das Mobilgerät Input darüber, ob Fahrpedale mit der nötigen Kraft betätigt werden können, was ein wichtiges Entscheidungskriterium bei dem Finden der optimalen Einstellparameter ist.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Vorrichtung ausgeführt, die optimale Körperhaltung und/oder optimale Positionierungen der Komponenten in Form einer erweiterten Realität auszugeben, das heißt augmented reality.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Eingabeeinheit und/oder die Mensch-Maschinen-Schnittstelle eine Benutzeroberfläche eines Multimediasystems des Fahrsystems. Der Bildgebungssensor ist ein Bildgebungssensor einer Innenraumkamera des Fahrsystems ist. Ein Steuergerät umfasst die Hardwareeinheit oder Funktionen der Hardwareeinheit und ist ausgeführt, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Damit ist die Vorrichtung vollständig in das Fahrsystem integriert.
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In der vollständig integrierten Lösung wird der Fahrer ständig von einer Innenkamera überwacht. Der Fahrer kann sich selbst fotografieren und persönliche Daten wie Größe, Gewicht usw. hinzufügen oder die Körperverhältnisse und Parameter per Software berechnen lassen. Dies kann durch ein externes Smart Device oder durch eingebaute Kameras erfolgen, die normalerweise für Aufgaben der Umgebungswahrnehmung verwendet werden. Sitz, Lenkung und andere Komponenten der Innenausstattung werden beim Betreten des Fahrzeugs auf das Profil des Fahrers voreingestellt, wenn keine Präferenz oder individuelle Einstellung eingestellt ist. Erfindungsgemäß wird ein Lernvorgang und eine Individualisierungsroutine gestartet. Dies umfasst die Betätigung der Fahrpedale im Stillstand, das Auflegen der Hände auf das Lenkrad und die Überwachung der Winkel von Armen und Beinen sowie die Abschätzung der Blickwinkel auf Bedienelemente, Anzeigen oder Instrumente gemäß dem Mensch-Maschinen-Schnittstellen-Konzept des Fahrzeugs. Während des Lernvorgangs kann der Fahrer den Sitz entweder manuell einstellen, die Mensch-Maschinen-Schnittstelle als Warnmethode, z. B. bei Ermüdung des Fahrers, verwenden oder in einen Automatikmodus wechseln, in dem er durch die optimal vorberechneten Positionen blättern kann. Er kann auch Offsets hinzufügen oder bestimmte Elemente als fest markieren. Die Software berechnet auch sichere Positionen von Sitz, Lenkrad, Gurtverstellern usw., die innerhalb einer vordefinierten Zeit erreichbar sind. Diese Zeit ist auf die Prognosezeit der Vorhersage bezogen.
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Vorteile der Erfindung umfassen:
- • die Möglichkeit, die Körperhaltung zu ändern und dabei in einem optimalen Bereich zu bleiben;
- • Verbesserung des Komforts, da nicht jede Person die gleichen Vorlieben hat;
- • Einführung eines Situationsbewusstseins für kritische Situationen, das Verletzungen bei Unfällen reduziert;
- • Einführung eines Situationsbewusstseins für Sitz-/Lenkrad-/Bedienelementpositionen während verschiedener Stufen des manuellen oder autonomen Fahrens;
- • Nutzen des Situationsbewusstsein, um zwischen Profilen für langsames oder schnelles Fahren zu wechseln;
- • Beratende oder assistierende Funktion bei Fahrzeugen ohne Aktuatoren für Komponenten der Innenausstattung.
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Das Steuergerät ist beispielsweise eine zentrale Recheneinheit für autonome Fahrfunktionen, das heißt eine autonomous driving domain electronic control unit, abgekürzt AD Domain ECU. Das Steuergerät umfasst beispielsweise einen oder mehrere application specific integrated circuits ASICs, ein oder mehrere field programmable gateway arrays FGPAs, eine oder mehrere central processing units CPUs, eine oder mehrere graphical processing units GPUs, und/oder Mehrkernprozessoren. Das Steuergerät ist beispielsweise in ein CAN-Bordnetzwerk integriert. Nach einem Aspekt der Erfindung ist das Computerprogramm Teil einer Firmware des Steuergeräts.
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Die Person ist beispielsweise ein Führer des Fahrsystems, beispielsweise ein Fahrer, oder ein Passagier.
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Das Fahrsystem ist beispielsweise ein PKW, LKW, Bus, People Mover, Cargo Mover, Shuttle, Roboter oder eine Drohne. Nach einem Aspekt der Erfindung ist das Fahrsystem ein autonomes Fahrsystem. Ein Automatisierungslevel bestimmt beispielsweise die Norm SAE J3016. Die Erfindung betrifft insbesondere SAE J3016 Level 3 bis 5 Systeme, kann aber auch beispielsweise für niedrigere Levels verwendet werden.
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Die Spiegel umfassen Rückspiegel und Seitenspiegel, beispielsweise Außenspiegel.
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Körpermaße umfassen Körpergröße, beispielsweise Körperlänge, und Körpergewicht. Da einige Sitze bereits das Gewicht des Fahrers schätzen können, kann dies ebenfalls berücksichtigt werden.
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Die Einstellbereiche der Komponenten, beispielsweise in welchem Längenbereich ein Fahrzeugsitz auf oder von einem Lenkrad zu- oder wegbewegt werden kann oder in welchem Höhenbereich der Fahrzeugsitz verstellbar ist, sind abhängig von Hersteller des Fahrsystems und von Typ oder Modell des Fahrsystems. Nach einem Aspekt der Erfindung sind die Einstellbereiche der Komponenten mit einem spezifischen Typ oder Modell des Fahrsystems verknüpft und es werden Typ oder Modell des Fahrsystems erhalten. Beispielsweise sind Fahrsystemmodelle bekannt, bei denen der Fahrzeugsitz nicht in der Höhe verstellbar ist. Das erfindungsgemäße Optimieren der Positionierungen berücksichtigt nach einem Aspekt der Erfindung auch Typ- oder Modelleinschränkungen, beispielsweise, dass der Fahrzeugsitz nicht in der Höhe verstellbar ist.
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Die Hardwareeinheit der Vorrichtung umfasst beispielsweise einen Mikrokontroller.
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Die Befehle des erfindungsgemäßen Computerprogramms umfassen Maschinenbefehle, Quelltext oder Objektcode geschrieben in Assemblersprache, einer objektorientierten Programmiersprache, beispielsweise C++, oder in einer prozeduralen Programmiersprache, beispielsweise C. Das Computerprogramm ist nach einem Aspekt der Erfindung eine Hardware unabhängiges Anwendungsprogramm, das beispielsweise über einen Datenträger oder ein Datenträgersignal mittels Software over the air Technologie bereitgestellt wird. Alternativ ist das Computerprogramm eine Firmware.
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Die Erfindung wird in den folgenden Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel einer Innenausstattung eines Fahrsystems,
- 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mensch-Maschinen-Schnittstelle
- 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens und
- 5 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsähnliche Teile. In den jeweiligen Figuren werden übersichtshalber die für das jeweilige Verständnis relevanten Bezugsteile angegeben.
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1 zeigt eine Innenausstattung eines PKW als Beispiel eines Fahrsystems F. In einem Innenraum I des Fahrsystems F sind in bekannter Weise Komponenten der Innenausstattung angeordnet umfassend einen Sitz S, hier ein Fahrzeugsitz, ein Lenkrad L und einen Spiegel M, beispielsweise in Form eines Innenrückspiegels. Eine Person P, hier ein Fahrer des PKWs, sitzt auf dem Sitz S in einer optimalen Körperhaltung. In der optimalen Körperhaltung sitzt die Person P ergonomisch und im Wirkbereich von Rückhaltesystemen umfassend Sicherheitsgurt, Airbags und/oder Sitzfunktionen, beispielsweise aktive Kopfstützen, hier nicht gezeigt. Außerdem hat die Person P in der eingenommenen optimalen Körperhaltung eine gute Übersicht auf Elemente des Fahrsystems F und auf eine Umgebung des Fahrsystems. Ferner sind Abstände und Winkel zu Bedienelementen des Fahrsystems F umfassend das Lenkrad L und Fahrpedal G optimal eingestellt.
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Um diese optimale Körperhaltung zu finden, wird die Person P durch die erfindungsgemäße Mensch-Maschinen-Schnittstelle HMI, die erfindungsgemäße Vorrichtung V und das erfindungsgemäße Verfahren unterstützt. Die Unterstützung umfasst Anweisungen für manuelle Eingriffe der Person in Einstellungen der Komponenten der Innenausstattung und reicht bis zu einer vollständig automatischen Einstellung der Komponenten ohne Eingriffe der Person P. Die vollständig automatische Einstellung wird durch Sensoren und Aktuatoren an Sitz S, Lenkrad L und Spiegel M realisiert, wobei die Aktuatoren, beispielsweise Servo-Motoren, durch Steuerungssignale einer Hardwareeinheit IC geregelt und/oder gesteuert werden.
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In 1 ist die Vorrichtung V in dem Fahrsystem F integriert. Dargestellt ist ein Bildgebungssensor C. Der Bildgebungssensor C ist beispielsweise eine 2D oder 3D Innenraumkamera des Fahrsystems F. Der Bildgebungssensor C erfasst die Körpermaße der Person P und verfolgt die Körperhaltungen der Person P. Weitere Komponenten der Vorrichtung V sind in 5 gezeigt.
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2 zeigt eine beispielhafte Anzeige der erfindungsgemäßen Mensch-Maschinen-Schnittstelle HMI. In dem Beispiel stimmt die aktuell eingenommene Körperhaltung mit einer optimalen Körperhaltung überein, angezeigt durch die Häkchen-Symbole. Anweisungen zu Positionierungen der Komponenten der Innenausstattung werden beispielsweise durch Pfeile symbolisch dargestellt.
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Wird in der Mensch-Maschinen-Schnittstelle HMI der nach rechts zeigende Pfeil unterhalb des Gesäßteils angezeigt, bedeutet dies, dass der Abstand zwischen Armen A der Person und Lenkrad L und/oder der Abstand zwischen Unterschenkel BU oder Fuß und Fahrpedal G, beispielsweise Gas-, Brems- und/oder Kupplungspedal, zu groß für eine ergonomische Bedienung des Lenkrads L und des Fahrpedals G ist und dass die Person P außerhalb eines Wirkbereichs eines Lenkrad-Airbags angeordnet ist. Die Person P erhält damit die Anweisung, den Sitz S nach vorne zu bewegen. Die Anzeige des Pfeils erlischt beispielsweise erst dann, wenn der Abstand zwischen Armen A und Lenkrad L und/oder zwischen Unterschenkel BU oder Fuß und Fahrpedal G in einem optimalen Bereich hinsichtlich Ergonomie, Übersicht und Rückhaltesysteme liegt. Die Person P ändert diesen Abstand beispielswiese über Arretierklinken einer Sitzschiene.
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Wird in der Mensch-Maschinen-Schnittstelle HMI der nach links zeigende Pfeil an einem oberen Ende einer Rückenlehne angezeigt, bedeutet dies, dass die Neigung des Rückens R der Person P nicht ergonomisch und sicher ist. Die Person P erhält damit die Anweisung, die Rückenlehne nach hinten zu bewegen. Die Anzeige des Pfeils erlischt beispielsweise erst dann, wenn die Neigung des Rückens in einem optimalen Bereich hinsichtlich Ergonomie, Übersicht und Rückhaltesysteme liegt. Die Person P ändert die Neigung der Rückenlehne beispielsweise durch seitliche Handräder an dem Sitz.
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Wird in der Mensch-Maschinen-Schnittstelle HMI der nach oben zeigende Pfeil hinter der Rückenlehne angezeigt, bedeutet dies, dass der Abstand zwischen Kopf K und Fahrzeughimmel und/oder der Abstand zwischen Oberschenkel BO und Unterseite des Lenkrads L zu groß für eine ergonomische Körperhaltung ist und dass die Person P außerhalb eines Wirkbereichs eines Fahrzeughimmels-Airbags angeordnet ist. Die Person hat des Weiteren eine zu niedrige Sitzposition, in der die Sicht eingeschränkt ist. Die Person P erhält damit die Anweisung, den Sitz S nach oben zu bewegen. Die Anzeige des Pfeils erlischt beispielsweise erst dann, wenn der Abstand zwischen Kopf K und Fahrzeughimmel und/oder der Abstand zwischen Oberschenkel BO und Unterseite des Lenkrads L in einem optimalen Bereich hinsichtlich Ergonomie, Übersicht, Rückhaltesysteme und Sicht liegt. Die Person P ändert diesen Abstand beispielswiese über Hebel mit Pumpbewegung.
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Die Erfindung betrifft 2-Wege-Sitzverstellung, 4-Wege-Sitzverstellung oder 6-Wege-Sitzverstellung.
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Nach einem Aspekt der Erfindung erfolgt die Verstellung von Sitz S, Lenkrad L und/oder Spiegel M automatisch mittels Sensoren und Aktuatoren an diesen Komponenten. Beispielsweise drückt die Person P auf den nach rechts zeigende Pfeil unterhalb des Gesäßteils und der Sitz wird nach vorne in Richtung Lenkrad L bewegt. Oder die Person P drückt auf den nach links zeigende Pfeil an einem oberen Ende einer Rückenlehne und die Neigung der Rückenlehne wird geändert. Oder die Person P drückt auf den nach oben zeigende Pfeil hinter der Rückenlehne und der Sitz S wird nach oben bewegt.
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In dem Ausführungsbeispiel der 3 werden in einem Verfahrensschritt V1 Körpermaße der Person P und Hersteller abhängige Einstellbereiche von Sitz S, Lenkrad L und Spiegeln M erhalten. Beispielsweise ist die Vorrichtung V in einer ersten Ausführung ein Mobilgerät, beispielsweise ein Smartphone oder ein Tablet. Die Person P gibt dann ihre Körperlänge und ihr Gewicht und die Einstellbereiche über einen Touchscreen des Mobilgeräts ein. Wenn die Vorrichtung V in einer zweiten Ausführung in das Fahrsystem F integriert ist, erfolgen die Eingaben beispielsweise über eine Benutzeroberfläche eines Multimediasystems des Fahrsystems F, beispielsweise taktil oder akustisch.
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In einem Verfahrensschritt V2 berechnet eine Hardwareeinheit IC, umfassend IC, ASIC, FPGA, CPU oder GPU, Körperhaltungen der Person P dem einem Innenraum I des Fahrsystems F umfassend Positionen und/oder Orientierungen von Kopf K, Rücken R, Ober-, Unterschenkel BO, BU und/oder Armen A, die für die Körpermaße innerhalb der Einstellbereiche erreichbar sind. Die Hardwareeinheit IC bestimmt in Abhängigkeit von Fahrsituationen die Einstellbereiche, in denen eine Übersicht über das Fahrsystem F gegeben ist und/oder die in einem Wirkbereich von Rückhaltesystemen umfassend Sicherheitsgurt, Airbags und/oder Sitzfunktionen umfassend aktive Kopfstütze liegen. In der im voran beschriebenen Verfahrensschritt V1 genannten ersten Ausführung ist die Hardwareeinheit IC beispielsweise in ein System-on-Chip des Mobilgeräts integriert oder das System-on-Chip ist ausgeführt, das erfindungsgemäße Computerprogramm auszuführen. In der zweiten Ausführung übernimmt ein elektronisches Steuergerät des Fahrsystems F die Funktionen der Hardwareeinheit IC.
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In einem Verfahrensschritt V3 werden von der Person P eingenommene Körperhaltungen umfassend Position und/oder Orientierung des Sitzes S, Lenkrads L und/oder der Spiegel M während einer Fahrt des Fahrsystems F bildbasiert nachverfolgt, beispielsweise mit dem Bildgebungssensor C einer internen Kamera des Mobilgeräts oder der Innenraumkamera des Fahrsystems F.
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In einem Verfahrensschritt V4 vergleicht die Hardwareeinheit IC die jeweils aktuell eingenommenen Körperhaltungen mit den bestimmten Einstellbereichen.
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In einem Verfahrensschritt V5 werden der Person P die aktuell eingenommene Körperhaltung rückgemeldet, beispielsweise über die in 2 gezeigte Mensch-Maschinen-Schnittstelle. Die Rückmeldungen umfassen Anweisungen für optimale Positionierungen der Komponenten und/oder für eine optimale Körperhaltung hinsichtlich der Übersicht und dem Wirkbereich der Rückhaltesysteme, falls die aktuell eingenommene Körperhaltung von einer Körperhaltung abweicht, die innerhalb der für die aktuelle Fahrsituation bestimmten Einstellbereichen erreichbar ist, siehe auch 2.
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Das in 4 gezeigte Verfahren schließt an den Verfahrensschritt V5 an. In einem Verfahrensschritt V6 werden die aktuell eingenommenen Körperhaltungen und die Anweisungen für die optimalen Positionierungen über die Mensch-Maschinen-Schnittstelle rückgemeldet.
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In einem Verfahrensschritt V7 stellt die Person P eine der optimalen Positionierungen manuell ein und die Mensch-Maschinen-Schnittstelle HMI meldet der Person P, ob die optimale Positionierung erreicht ist oder wie weit entfernt diese ist (V7). Alternativ zu dem Verfahrensschritt V7 wählt die Person P in einem Verfahrensschritt V8 über die Mensch-Maschinen-Schnittstelle HMI eine der optimalen Positionierungen aus und die Mensch-Maschinen-Schnittstelle HMI steuert Aktuatoren des Sitzes S, Lenkrads L, der Spiegel M und/oder der Rückhaltesysteme an zum Einstellen der ausgewählten Positionierung. Der Verfahrensschritt V8 ist vorteilhaft für eine automatisierte Verstellung, beispielsweise bei einer vollständigen Integration der Vorrichtung V in das Fahrsystem F.
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5 zeigt die Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung V. Die Vorrichtung V ist beispielsweise ein Mobilgerät, beispielsweise ein Smartphone oder ein Tablet, oder vollständig in das Fahrsystem F integriert. Die Vorrichtung V umfasst eine Eingabeeinheit E, beispielsweise ein Touchscreen, beispielsweise eines Smartphones oder eines Multimediasystems des Fahrsystems F, oder ein Mikrofonsystem des Smartphones oder des Multimediasystems. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Hardwareeinheit IC, beispielsweise ein System-on-Chip eines Mobilgeräts oder ein Steuergerät des Fahrsystems F. Außerdem umfasst die Vorrichtung V einen Bildgebungssensor C, beispielsweise einer Kamera des Smartphones oder einer Innenraumkamera des Fahrsystems F. Die Mensch-Maschinen-Schnittstelle HMI ist ein Anzeigeelement, beispielsweise der Touchscreen des Smartphones, ein Display des Multimediasystems oder ein Head-Up-Display des Fahrsystems F.
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Bezugszeichenliste
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- P
- Person
- S
- Sitz
- L
- Lenkrad
- M
- Spiegel
- F
- Fahrsystem
- I
- Innenraum
- K
- Kopf
- R
- Rücken
- BO
- Oberschenkel
- BU
- Unterschenkel
- A
- Arm
- HMI
- Mensch-Maschinen-Schnittstelle
- G
- Fahrpedal
- C
- Bildgebungssensor
- V
- Vorrichtung
- E
- Eingabeeinheit
- IC
- Hardwareeinheit
- V1-V8
- Verfahrensschritte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5822707 A [0005]
- WO 17064534 A1 [0006]
- DE 102020204598 A1 [0006]
