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Die Erfindung betrifft eine Trainingsvorrichtung zum Trainieren der Bedienung eines Geräts und/oder eines Programms.
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Bei dem Gerät, dessen Bedienung trainiert werden soll, kann es sich beispielsweise um ein Flugzeug oder Kraftfahrzeug handeln.
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Bisher sind Trainingseinheiten überwiegend nach dem gleichen Muster aufgebaut, egal welcher Natur sie sind oder für welchen Bereich diese konzipiert wurden.
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Eine oder mehrere vorgegebene Aufgaben müssen abgearbeitet werden, um ein definiertes Ziel zu erreichen. Nun kann während der Abarbeitung oder nach dem Abschluss einer Übung ein Trainer und/oder Prüfer die Bearbeitung der Aufgabe verfolgen und Rückschlüsse auf den Lernfortschritt ziehen, die dann zusammen mit dem Ergebnis und gegebenenfalls von Eingaben in die Gesamtbewertung einfließen.
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Eingaben erfolgen in aller Regel an Hand von definierten Abläufen und in Abhängigkeit der aktuellen Situation, z.B. dem Kontext, der Historie, der Position in der Aufgabenabfolge und/oder der aktuellen Aufgabe. Die Eingabeschnittstellen können dazu genutzt werden, das Reaktionsverhalten des Benutzers zu messen, also erwartete Reaktionen mit den tatsächlichen abzugleichen, z.B. die Abfolge, das zeitliche Verhalten und/oder die Intensität.
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Ob derartige Möglichkeiten genutzt werden können, ist vom Trainingsgegenstand und von der Trainingsumgebung abhängig.
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An Hand der Trainingsbewertung wird festgestellt, ob und wie gut z.B. ein Auszubildender die Ziele erreicht hat. Es kann beispielsweise im Anschluss überlegt werden, ob eine Nachschulung sinnvoll ist und wie diese ausgestaltet sein muss, damit das Ziel möglichst beim nächsten Durchlauf erreicht wird.
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Häufig wird jedoch lediglich die Aussage getroffen, ob der Kandidat eine Ausbildung bestanden hat oder nicht. Der Kandidat muss folglich meist selbst ableiten, auf welche Aspekte er sich wie konzentrieren sollte, um das benötigte Wissen und/oder die benötigten Fertigkeiten zu erwerben.
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Wie auch immer das Ausbildungskonzept geartet ist, für gewöhnlich hängt der Erfolg einer Ausbildung an mehreren Faktoren: Erstens an dem Wissen und den Fähigkeiten des Trainers, Inhalte bedarfsgerecht zu vermitteln. Zweitens an dem Wissen und den Fähigkeiten des Trainers und/oder Prüfers, eine korrekte und vor allem individuelle Bewertung durchführen zu können und gegebenenfalls daraus abzuleiten, wie ein Kandidat gezielt gefördert oder geschult werden muss. Drittens an dem Wissen und den Fähigkeiten des Kandidaten, aus der Bewertung und gegebenenfalls aus einer Selbsteinschätzung heraus abzuleiten, wie dieser sich gezielt weiterentwickeln kann bzw. muss, um das Ziel zu erreichen.
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An dieser Stelle wird die Qualität des Trainingsgegenstandes und möglicher Trainingseinrichtungen vernachlässigt, da diese in der Regel, bei einem guten Ausbildungskonzept, eher eine untergeordnete Rolle spielt und nicht zuletzt beherrschbar ist.
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Daraus folgt, dass der Trainingserfolg bisher im Wesentlichen von den individuellen, z.B. psychologischen und/oder sozialen, Fähigkeiten der Akteure abhängt.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Trainingsvorrichtung zum Trainieren der Bedienung eines Geräts und/oder eines Programms zu schaffen, welche/s automatisiert ein individuelles Training ermöglicht.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße Trainingsvorrichtung ist zum Trainieren der Bedienung eines Geräts und/oder eines Programms ausgebildet und/oder kann hierzu verwendet werden.
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Bei dem Gerät, dessen Bedienung trainiert werden soll, kann es sich beispielsweise um ein Flugzeug, vorzugsweise ein Privatflugzeug, ein gewerbliches Flugzeug, ein militärisches Flugzeug, ein Raumschiff, ein Luftschiff, einen Gyrokopter, einen Helikopter, ein Segelflugzeug, ein Ultraleichtflugzeug, einen Hängegleiter, einen Gleitschirm, einen Fallschirm, ein Fahrzeug, vorzugsweise ein Kraftfahrzeug, z.B. einen PKW, LKW, Bus, Traktor, Panzer, ein Motorrad, eine Baumaschine, z.B. einen Bagger, Kran, ein Wasserfahrzeug, z.B. ein Schiff, Boot, eine Maschine, ein Arbeitsgerät, z.B. eine Motorsäge, und/oder eine Kontrollzentrale, z.B. einen Kontrollraum, beispielsweise eines Kraftwerks, einen Tower, beispielsweise für Fluglotsen, handeln. Grundsätzlich sind beliebige Geräte denkbar, deren Bedienung trainiert werden soll, beispielsweise auch Sportgeräte.
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Das Gerät kann eine reale Vorrichtung, z.B. ein Werkzeug, sein. Alternativ kann es sich bei dem Gerät um eine Simulationsvorrichtung, z.B. einen Flugsimulator, handeln.
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Bei dem Programm, dessen Bedienung trainiert werden soll, kann es sich z.B. um ein Computerprogramm, eine App und/oder eine Software, z.B. Verwaltungssoftware, Buchhaltungssoftware, Zeichenprogramm, Animationsprogramm, Videoschnittprogramm, Steuerungsprogramm, z.B. für eine Maschine und/oder eine Anlage, handeln.
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Das Programm kann ein reales Programm, z.B. ein Bildbearbeitungsprogramm, sein. Alternativ kann es sich bei dem Programm um ein reines Trainingsprogramm bzw. einen Trainingsmodus des Programms handeln.
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Die Trainingsvorrichtung weist eine Bedienvorrichtung zum Bedienen des Geräts und/oder des Programms durch einen Benutzer auf.
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Bei der Bedienvorrichtung kann es sich um eine reale Bedienvorrichtung, z.B. eine Computermaus, eine grafische Benutzeroberfläche (GUI), ein Mikrofon, beispielsweise zur Spracheingabe, und/oder ein Werkzeug handeln. Die Bedienvorrichtung kann z.B. dem Gerät entsprechen.
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Alternativ kann die Bedienvorrichtung lediglich einen Teil des Geräts, z.B. ein Fußpedal, ein Lenkrad, ein Stick, ein Hebel, z.B. Handbremshebel oder Schubhebel, und/oder ein Seil, bilden. Die Bedienvorrichtung ist vorzugsweise zumindest abschnittsweise einer realen Vorrichtung, deren Bedienung trainiert werden soll, nachempfunden.
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Die Trainingsvorrichtung weist eine Evaluationsvorrichtung zum Evaluieren der Verhaltensweisen des Benutzers beim Bedienen auf.
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Die Evaluationsvorrichtung umfasst wenigstens einen Sensor zum Erfassen von benutzerspezifischen Daten sowie eine Auswertevorrichtung zum Auswerten der benutzerspezifischen Daten.
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Der Sensor kann mit der Auswertevorrichtung verbunden sein, z.B. mittels eines Kabels oder kabellos. Als kabellose Übertragungstechniken können z.B. UMTS, GSM, LTE, 5G, Bluetooth, Infrarot, WLAN, ZigBee, NFC, Wibree, WiMAX, IrDA, optische Freiraumkommunikation oder dergleichen eingesetzt werden.
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Der Sensor kann als externer Sensor ausgebildet sein. Alternativ kann der Sensor auch z.B. in die Bedienvorrichtung, z.B. eine Computermaus, integriert sein.
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Auch eine softwarebasierte Auswertung stellt einen Sensor im Sinne der Erfindung dar. So können z.B. benutzerspezifische Daten wie beispielsweise die Reaktionszeit anhand der Eingabegeschwindigkeit rein softwarebasiert ermittelt werden.
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Die benutzerspezifischen Daten werden vorzugsweise während des Bedienens des Geräts und/oder des Programms erfasst.
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Die Trainingsvorrichtung weist eine Feedbackvorrichtung zur Erzeugung eines Feedbacks unter Berücksichtigung der ausgewerteten Daten auf.
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Die Feedbackvorrichtung kann mit der Auswertevorrichtung verbunden sein, z.B. mittels eines Kabels oder kabellos. Als kabellose Übertragungstechniken können z.B. UMTS, GSM, LTE, 5G, Bluetooth, Infrarot, WLAN, ZigBee, NFC, Wibree, WiMAX, IrDA, optische Freiraumkommunikation oder dergleichen eingesetzt werden.
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Vorzugsweise ist die Feedbackvorrichtung derart ausgebildet, dass das Gerät und/oder das Programm, dessen Bedienung trainiert wird, unmittelbar beeinflusst wird. Beispielsweise kann der Trainingsablauf und/oder das Trainingsprogramm angepasst werden.
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Das Feedback erfolgt vorzugsweise in Echtzeit.
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Beispielsweise kann dem Benutzer ein Feedback angezeigt werden, damit dieser selbst reagieren kann. Alternativ kann dem Benutzer z.B. eine Hilfestellung angeboten werden. Auch kann der Benutzer gezielt manipuliert werden, beispielsweise um den Stresslevel unmittelbar anzupassen.
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Vorzugsweise kann der Benutzer durch das Feedback dahingehend manipuliert werden, dass er sich auf einen bestimmten Bereich bzw. eine bestimmte Aufgabe fokussiert. Beispielsweise können ablenkende Geräusche reduziert und/oder Bedienelemente deaktiviert oder automatisiert bedient werden. Der Benutzer kann sich somit auf einzelne Aufgaben konzentrieren. Beispielsweise kann der Benutzer dadurch gewissermaßen konditioniert werden, sich bei einer bestimmten Situation auf einen bestimmten Bereich und/oder bestimmte Tätigkeitsabläufe zu konzentrieren.
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Die Trainingsvorrichtung kann vorzugsweise eine angenehme Umgebung schaffen und/oder die Aufmerksamkeit des Benutzers auf einen bestimmten Aspekt lenken.
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Alternativ oder zusätzlich kann auf das Stresslevel des Benutzers eingewirkt werden.
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Beispielsweise kann der Puls eines Benutzers mit einem Sensor erfasst werden. Die Pulsdaten werden dann von einer Auswertevorrichtung ausgewertet.
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Ist der Puls z.B. zu hoch, kann ein Feedback erzeugt werden.
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Beispielsweise wird, wenn der Stresslevel des Benutzers zu hoch ist, eine Trainingssituation entschärft, um den Benutzer nicht zu überfordern. Anhand des Pulses kann z.B. eine Aussage über den Stresslevel getroffen und ein entsprechendes Feedback erzeugt werden.
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Umgekehrt kann eine Trainingssituation verschärft werden, falls der Stresslevel des Benutzers zu niedrig ist, um den Benutzer nicht zu unterfordern.
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Das Training kann auf diese Weise an die individuellen Leistungsgrenzen eines Benutzers angepasst werden. Die Anpassung kann während des Trainings, quasi in Echtzeit erfolgen. Alternativ oder zusätzlich können künftige Trainingseinheiten an die Leistungsgrenzen angepasst werden. Beispielsweise kann auch eine Korrelation vergangener Trainingseinheiten desselben Trainingsszenarios und/oder eines anderen Trainingsszenarios erfolgen. Dabei kann z.B. auf Daten desselben Benutzers und/oder eines oder mehrerer anderer Benutzer zurückgegriffen werden.
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Die Feedbackvorrichtung kann beispielsweise auf Techniken wie Big Data, Data-Mining, künstliche Intelligenz und/oder Fuzzylogik zurückgreifen.
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In das Feedback können beispielsweise historische Daten des Benutzers und/oder Daten einer Vergleichsgruppe einfließen.
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Die erfindungsgemäße Trainingsvorrichtung ermöglicht automatisiert ein individuelles Trainieren der Bedienung eines Geräts und/oder eines Programms.
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Die Abhängigkeit von individuellen Fähigkeiten der Akteure wird dadurch deutlich verringert.
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Die Trainingsvorrichtung kann beispielsweise den Ausbildungsstatus eines Benutzers selbständig ermitteln und/oder bei der Verbesserung der Ausbildung des Benutzers bzw. der Ausbildung an sich unterstützen.
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Das Grundprinzip ist dabei unabhängig vom Gerät und/oder des Programms und kann somit auf eine Vielzahl an Geräten und/oder Programmen angewendet werden.
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Weiterbildungen der Erfindung sind auch den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen zu entnehmen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Sensor eine Kamera, ein Mikrofon, einen Leitfähigkeitssensor, Feuchtigkeitssensor, Bewegungssensor, Drucksensor, haptischen Sensor, Muskelsignalsensor, Temperatursensor, Hirnstrommesser, Atemluftsensor, Pulssensor, Herzfrequenzsensor, Blutdrucksensor einen Sensor zum Erfassen eines EKGs und/oder einen Sensor zum Erfassen eines EEGs oder besteht daraus.
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Vorzugsweise sind mehrere Sensoren vorgesehen. Dadurch können Redundanzen zur Kontrolle der erfassten Daten geschaffen und/oder unterschiedliche benutzerspezifische Daten erfasst werden.
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Die Kamera kann z.B. zum so genannten EyeTracking verwendet werden. Die Pupillenbewegung des Benutzers kann dabei erfasst werden. Dies ermöglicht beispielsweise Rückschlüsse auf den Stresslevel des Benutzers.
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Die Kamera kann z.B. die Mimik und/oder Gestik des Benutzers erfassen. So kann beispielsweise auf die Emotionen des Benutzers rückgeschlossen werden.
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Alternativ oder zusätzlich können von einer Kamera und/oder einem Bewegungssensor Positionen und/oder Bewegungen des Benutzers, z.B. des Kopfes und/oder einer Hand, erfasst werden. Beispielsweise lassen hektische Bewegungen auf einen erhöhten Stresslevel rückschließen.
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Der Begriff Bewegungssensor ist breit zu verstehen und umfasst beispielsweise sämtliche Tracking-Systeme, welche die Bewegung des Benutzers erfassen. Zur besseren Erfassung kann der Benutzer z. B. einen speziellen Handschuh tragen.
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Beispielsweise können Marker vorgesehen sein, welche am Benutzer angeordnet sind. Daraus kann z.B. ein 3D-Modell erstellt werden, um die Bewegung und/oder Skelettstellung zu erfassen.
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Alternativ oder zusätzlich kann durch die Kamera und/oder den Bewegungssensor die Reaktionsgeschwindigkeit und/oder einen Bewegungsablauf des Benutzers bestimmt werden.
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Kameras können beispielsweise bei Systemen Anwendung finden, welche selbst keine Sensoren aufweisen bzw. keinen Zugriff hierauf ermöglichen, z.B. abgeschlossene Systeme und/oder BlackBox-Systeme.
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Durch ein Mikrofon kann beispielsweise die Stimmenveränderung des Benutzers erfasst werden. Vorzugsweise kann die Tonlage, die Lautstärke, die Sprechgeschwindigkeit und/oder die Verständlichkeit der Stimme erfasst werden. Wird die Stimme beispielsweise weniger verständlich bzw. unverständlich, z.B. bei einem Funkspruch, kann dies einen Hinweis auf einen erhöhten Stresslevel darstellen.
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Mit dem Mikrofon kann alternativ oder zusätzlich auch die Atmung, z.B. die Frequenz und/oder Stärke der Atmung, erfasst werden.
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Ein Leitfähigkeitssensor und/oder Feuchtigkeitssensor kann z.B. auf einer so genannten „galvanic skin response (GSR)“ (galvanische Hautreaktion) basieren. Bei dieser Methode wird die elektrische Leitfähigkeit der Haut gemessen. Schwitzt der Benutzer aufgrund von Stress und/oder Angst, erhöht sich die Feuchtigkeit und dadurch auch die Leitfähigkeit der Haut, z.B. an den Handinnenflächen.
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Der Feuchtigkeitssensor kann vorzugsweise die Zusammensetzung der Feuchtigkeit messen. Stoffwechselprodukte wie Glukose und/oder Laktat können auf diese Weise ermittelt werden.
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Ein Drucksensor und/oder haptischer Sensor kann beispielsweise erfassen, wie stark und/oder an welcher Position ein Benutzer auf die Bedienvorrichtung drückt. Beispielsweise kann ein zu hoher Druck auf einen erhöhten Stresslevel hinweisen.
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Ferner kann z.B. eine Fehlstellung einer Hand, beispielsweise an einem Lenkrad, erfasst werden.
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Ein Muskelsignalsensor kann z.B. die Muskelaktivität des Benutzers messen. Verkrampfungen können beispielsweise auf einen erhöhten Stresslevel hinweisen.
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Über einen Temperatursensor kann z.B. die Körpertemperatur des Benutzers erfasst werden. Eine erhöhte Temperatur kann einen Hinweis auf einen erhöhten Stresslevel darstellen.
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Ein Hirnstrommesser kann die Hirnströme und/oder Gehirnwellen des Benutzers messen. Diese lassen beispielsweise Rückschlüsse auf den Stresslevel zu.
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Weitere Vitalfunktionen wie z.B. die Atemluft, der Puls, die Herzfrequenz und/oder der Blutdruck können mittels eines Atemluftsensors, eines Pulssensors, eines Herzfrequenzsensors und/oder Blutdrucksensors ermittelt werden. Auch dadurch lässt sich z.B. der Stresslevel und/oder eine Ermüdung des Benutzers ermitteln.
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Der Atemluftsensor kann vorzugsweise die Zusammensetzung der Atem luft messen.
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Ein Muskelsignalsensor kann z.B. die Muskelaktivität des Benutzers messen. Verkrampfungen können beispielsweise auf einen erhöhten Stresslevel hinweisen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform umfassen die benutzerspezifischen Daten physiologische bzw. die Vitalfunktionen betreffende Daten des Benutzers, vorzugsweise die Pupillenbewegung, die Stimmenveränderung, die Feuchtigkeit der Haut, das Bedienverhalten, die Reaktionsgeschwindigkeit, die Temperatur, Hirnströme, die Atemluft, den Puls, die Herzfrequenz und/oder den Blutdruck.
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Unterschiedlichste Daten des Benutzers können auf diese Weise erfasst werden.
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Bei dem Bedienverhalten kann es sich z.B. um die Bewegung und/oder die Interaktion mit dem Gerät und/oder dem Programm, beispielsweise Fehleingaben, handeln. Beispielsweise kann ein Druck auf die Bedienvorrichtung, z.B. eine Tastatur, eine Maus und/oder ein Lenkrad, erfasst werden. Ferner kann z.B. die Bewegung der Maus und/oder eines Lenkrads ermittelt werden.
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Es können somit Informationen des Trainingsgegenstands, beispielsweise die Reaktionsgeschwindigkeit, die Interaktion und/oder Fehleingaben, bzw. relevanter Sensoren, z.B. akustischer und/oder optischer Sensoren, erfasst werden.
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Diese und weitere Informationen, wie z.B. das Verhalten anderer Benutzer und/oder Trainer in gleichen oder ähnlichen Situationen, können unter Zuhilfenahme vorgegebener Trainingsszenarien verarbeitet werden, um daraus nicht nur den Ausbildungsstand des Benutzers, sondern auch Empfehlungen ableiten zu können.
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Diese Empfehlungen können z.B. Aufschluss darüber geben, in welchen Bereichen der Benutzer Defizite hat und/oder ob der gewünschte Ausbildungszustand und/oder Lernziele erreicht bzw. übertroffen wurde. Derartige Informationen ermöglichen zudem, Defizite in den Trainingsszenarien zu erkennen, z.B. wenn immer wieder dieselben Probleme, also gewisse Muster auftreten, und infolge dessen zu verbessern.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Feedbackvorrichtung eine Steuerungsvorrichtung auf oder ist mit einer Steuerungsvorrichtung verbunden, die dazu ausgebildet ist, das Gerät und/oder das Programm unter Berücksichtigung der ausgewerteten Daten zu steuern.
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Bei dem Feedback kann es sich dabei um Steuersignale handeln. Die Feedbackvorrichtung kann hierbei aktiv ausgelegt sein. Beispielsweise kann die Feedbackvorrichtung die Trainingsvorrichtung unmittelbar steuern und/oder mit dieser kommunizieren. Vorzugsweise ist eine Schnittstelle zur eigentlichen Steuerung der Trainingsvorrichtung vorgesehen. Dies kann z.B. in Verbindung mit einer Simulationsvorrichtung, die für das Training entwickelt wurde und damit über die benötigten Schnittstellen verfügt, realisiert werden. Beispielsweise können multiple Informationsquellen genutzt werden. Die Informationen können z.B. aus der Simulationsvorrichtung und/oder den Sensoren stammen.
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Die Feedbackvorrichtung kann mit der Steuerung der Trainingsvorrichtung verbunden sein, z.B. mittels eines Kabels oder kabellos. Als kabellose Übertragungstechniken können z.B. UMTS, GSM, LTE, 5G, Bluetooth, Infrarot, WLAN, ZigBee, NFC, Wibree, WiMAX, IrDA, optische Freiraumkommunikation oder dergleichen eingesetzt werden.
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Vorzugsweise kann das Trainingsszenario angepasst werden. Dadurch kann z.B. der Stresslevel des Benutzers zwischen vorgegebenen Grenzwerten gehalten werden.
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Wird beispielsweise ein Motorbrand in einem Flugzeug simuliert und steigt der Stresslevel des Benutzers über einen Grenzwert, kann das Trainingsszenario angepasst und z.B. zu starker Rauch unterdrückt werden, um die Sicht zu verbessern.
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Alternativ oder zusätzlich kann auf den Benutzer unmittelbar stressmildernd eingewirkt werden, beispielsweise durch haptische, vibratorische, akustische, z.B. Stimmen und/oder Töne, und/oder visuelle Reize. Zur Stressreduktion und/oder Beruhigung können z.B. gezielt Schwingungen und/oder Frequenzen eingesetzt werden. Diese können vom Benutzer bewusst wahrgenommen werden oder aber unbewusst wirken.
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Eine Funktion der Evaluationsvorrichtung ist es, die Daten zu nutzen, um die Arbeits- bzw. Lernbelastung und/oder den Stresslevel an die individuellen Grenzen und/oder Rahmenbedingungen anzupassen. Dadurch wird der Benutzer vorzugsweise weder unter- noch überfordert.
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Werden Trainingseinheiten wiederholt, kann die Trainingsvorrichtung die aus früheren Einheiten und/oder von anderen Benutzern gewonnenen Daten nutzen, um das Trainingsszenario hinsichtlich der effizienten Erreichung des Trainingsziels zu optimieren.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weist die Feedbackvorrichtung eine Ausgabevorrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, die ausgewerteten Daten und/oder darauf basierende Anweisungen auszugeben.
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Das Feedback entspricht dabei den ausgegebenen Daten bzw. den Anweisungen.
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Die Daten bzw. Anweisungen können vorzugsweise optisch und/oder akustisch ausgegeben werden. Beispielsweise kann der Benutzer darauf hingewiesen werden, wenn er die Bedienvorrichtung, z.B. ein Lenkrad, falsch hält.
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Als Feedback können beispielsweise Hilfen ausgegeben werden. Beispielsweise können zum Trainieren eines Programms Hilfen, z.B. in Form von Texten und/oder Videos, eingeblendet werden.
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Es können Daten quasi in Echtzeit erfasst werden. Diese werden dazu genutzt, dem Benutzer bei Bedarf hilfreiche, vorzugsweise personalisierte, Informationen zu geben, um den Lernerfolg zu steigern.
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Die Feedbackvorrichtung kann hierbei rein passiv ausgelegt sein. Beispielsweise kann die Feedbackvorrichtung die Trainingsvorrichtung nicht unmittelbar steuern. Grundsätzlich ist dies jedoch zusätzlich möglich.
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Die Daten können an den Benutzer und/oder den Trainer ausgeben werden. Die Informationen über eine Trainingseinheit, z.B. eine Trainingsauswertung, eine Rückmeldung zur individuellen Anpassung und/oder zur allgemeinen Verbesserung eines Trainingsszenarios können somit automatisiert bereitgestellt werden.
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Die Rolle des Trainers liegt vorzugsweise nicht mehr schwerpunktmäßig bei der Vermittlung von Fertigkeiten und Wissen oder der Überwachung des Trainingsverlaufes und der persönlichen Weiterentwicklung des Benutzers, sondern vielmehr bei der zielorientierten (Weiter-)Entwicklung von Trainingsszenarien.
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Schlussendlich wird es dem Benutzer ermöglicht, selbständig zu trainieren und/oder zu lernen. Damit werden neue Anforderungen an Trainer gestellt und altbekannte Anforderungen werden weniger wichtig oder gänzlich hinfällig.
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Die gewonnen Daten können auch von mehreren Benutzern gesammelt, gespeichert und/oder ausgewertet werden. Die Daten können dabei vorzugsweise von derselben oder einer zumindest ähnlichen Trainingssituation bzw. Trainingsszenario stammen. Beispielsweise können die Daten für medizinische Analysen verwendet werden.
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Die Trainingsvorrichtung kann vorzugsweise dazu genutzt werden, Hinweise zu geben, was bei bestimmten Trainingssituationen bzw. Trainingsszenarien zur Stressreduktion führt. So ist die Trainingsvorrichtung nicht nur für die Ausbildung von Interesse, sondern auch für wissenschaftliche Projekte geeignet, z.B. für die Analyse und/oder Optimierung von Arbeitsbedingungen und/oder zur Produktverbesserung.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Feedbackvorrichtung eine Optimierungsvorrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, das Gerät und/oder das Programm unter Berücksichtigung der ausgewerteten Daten zu optimieren.
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Das Feedback entspricht hierbei gewissermaßen der Optimierung.
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Die Trainingsvorrichtung und/oder eine Trainingseinheit kann optimiert werden, um beispielsweise sich wiederholende Probleme zu vermeiden. Beispielsweise kann die Benutzerfreundlichkeit eines Computerprogramms erhöht werden. Auch kann z.B. eine Simulationssoftware der Trainingsvorrichtung angepasst werden, beispielsweise wenn sich bestimmte Fehlverhalten systematisch bei mehreren Benutzern wiederholen. Das Programm an sich wird somit verbessert und/oder angepasst. So kann z.B. die generelle Abfolge einer Trainingseinheit angepasst werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Trainingsvorrichtung als Simulationsvorrichtung ausgebildet.
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Bei der Simulationsvorrichtung kann es sich beispielsweise um einen kompletten Nachbau einer realen Vorrichtung, deren Bedienung trainiert werden soll, handeln.
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Ferner kann es sich um einen Ausschnitt einer realen Vorrichtung handeln. Die fehlenden Bestandteile können optional mit einer virtuellen Realität ergänzt werden. Der Benutzer kann hierzu beispielsweise eine VR-Brille tragen. Die reale Umgebung kann dabei visuell ergänzt werden.
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Die Simulationsvorrichtung kann beispielsweise ein Flugsimulator sein. Ein derartiger Flugsimulator kann beispielsweise von Flugschulen zum Ausbilden von Flugschülern verwendet werden. Der Flugschüler kann zum Erlangen der Lizenz mithilfe der Simulationsvorrichtung trainieren. Auch zur Auffrischung nach flugfreien Pausen, z.B. nach dem Winter, kann die Simulationsvorrichtung genutzt werden.
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Daneben kann bei der Fluglotsenausbildung eine Simulationsvorrichtung eingesetzt werden. So kann z.B. eine Kontrollzentrale und/oder ein Tower simuliert werden.
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Die Simulationsvorrichtung kann alternativ beispielsweise ein Kraftfahrzeugsimulator sein. Ein derartiger Kraftfahrzeugsimulator kann beispielsweise von Fahrschulen zum Ausbilden von Fahrschülern verwendet werden. Der Fahrschüler kann zum Erlangen des Führerscheins mithilfe der Simulationsvorrichtung trainieren.
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Ferner kann die Simulationsvorrichtung ein Schiffssimulator sein. Ein derartiger Schiffssimulator kann beispielsweise bei der Erlangung eines seemännischen Patents zu Trainingszwecken eingesetzt werden.
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Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Trainingsvorrichtung zum Trainieren der Bedienung eines Flugzeugs, eines Kraftfahrzeugs, eines Programms und/oder eines Werkzeugs.
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Beispielsweise kann die Situation in einem Flugzeugcockpit oder einer Fahrzeugkabine eines Kraftfahrzeugs nachempfunden werden. Durch die Verwendung der Simulationsvorrichtung können z.B. Flug- und/oder Fahrstunden unter nahezu realen Bedingungen äußerst kostengünstig angeboten werden.
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Gerade im Bereich der Privatflugzeuge können dadurch die finanziellen Ressourcen von Flugschulen sowie der Flugschüler geschont werden.
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Beispielsweise bei der Ausbildung von Fahrzeugführern, z.B. eines Luftfahrzeugs, KFZs, LKWs, Schiffs, Zugs, Panzers oder dergleichen, liegt häufig folgendes Szenario vor:
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Ein Benutzer soll zur Führung von Fahrzeugen einer bestimmten Fahrzeugklasse geschult werden, um eine Lizenz zu erlangen oder diese aufrecht zu erhalten. Der Benutzer muss in dezidierten Trainingseinheiten Erfahrungen sammeln und nachweisen, dass er die Kompetenz besitzt, dieses Fahrzeug in relevanten Situationen sicher zu führen. Am Ende der Ausbildung steht in aller Regel die Auszeichnung mit einer entsprechenden Lizenz. Diese muss, je nach Sicherheitsrelevanz, zyklisch erneuert werden.
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Beispielsweise muss sich ein Benutzer bei einer Pilotenausbildung neben dem benötigten Fachwissen zahlreiche Verfahren aneignen, die er in Abhängigkeit von der aktuellen Situation abrufen und einsetzen muss. Dabei handelt es sich nicht nur um Notverfahren, sondern z.B. auch um solche für Start, Landung und/oder Navigation. Während des Trainings kann nun beispielsweise unter anderem ausgewertet werden, wohin der Benutzer wann und wie lange blickt (z.B. EyeTracking), wann er welche Eingaben macht und/oder ob er ruhig und besonnen handelt (z.B. Puls, Skin Response, verkrampfte Bewegungen oder dergleichen). All diese Informationen geben ein Gesamtbild. Wird dieses zudem mit Informationen anderer Piloten bzw. Benutzer in Korrelation gesetzt, kann man daraus ableiten, welchen Ausbildungsstand der Benutzer erreicht hat.
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Die Auswertungen erlauben auch Rückschlüsse darüber, ob und wieviel man dem Benutzer zumuten kann. Das System entscheidet folglich zum Beispiel selbständig, ob der Benutzer mit mehr Verkehr am Flugplatz umgehen kann. Mehr Verkehr bedeutet, dass der Benutzer mehr Funksprüche der Flugverkehrskontrolle verarbeiten und berücksichtigen muss. Die Anforderungen an die sogenannte Situational Awareness steigen. Stellt die Evaluationsvorrichtung z.B. fest, dass der Benutzer verkrampfter reagiert, sein Puls steigt und/oder seine Funksprüche unverständlicher werden, kann diese daraus ableiten, dass der Benutzer zunehmendem Stress ausgesetzt ist. Eine Folge könnte dann sein, die Stressursache wieder zu reduzieren, um einen kontinuierlichen, normalen Load Index (Arbeits- und/oder Stressbelastung) aufrecht zu erhalten. Eine derart diffizile Feinabstimmung kann ein menschlicher Trainer kaum bzw. nicht leisten.
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Auch die Bedienung eines Programms, z.B. eines Computerprogramms, einer App und/oder einer Software kann mit der Trainingsvorrichtung trainiert werden.
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Im Grunde ist die Schulung und/oder das Training von Tätigkeiten an und/oder mit Computer-Arbeitsplätzen sehr ähnlich ausgeprägt, wie das Führen von Fahrzeugen. Zum einen ist Fachwissen nötig, um die richtigen Informationen zu bestimmen und einzugeben. Zum anderen ist die Übung von Abläufen von essentieller Bedeutung. Der Umgang mit einer Software folg zumeist definierten Abläufen, also z.B. wann ein Benutzer in einer definierten Situation wohin klicken muss und/oder wann und/oder an welcher Stelle der Benutzer in einer definierten Situation eine bestimmte Art von Information eingeben muss. All das lässt sich analysieren. Daraus können Handlungsempfehlungen gegeben werden. Gerade in diesem Bereich ist das Wissen, wie andere Benutzer in derselben oder einer ähnlichen Situation gehandelt haben und/oder wie schnell diese damit zu welchem Ergebnis gekommen sind, generisch wiederverwendbar.
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Für definierte Bürotätigkeiten können z.B. festgelegte Software-Werkzeuge eingesetzt werden. Diese bedürfen eingehender Schulung, um das effiziente und vor allem stressfreie Arbeiten mit der Software zu gewährleisten. Stress führt bei Menschen in der Regel zu Ablehnung, Ablehnung wiederum zu mangelhaften Fähigkeiten und das schließlich zu Fehlern. Stress führt demnach nicht nur zu wirtschaftlichen, sondern auch zu gesundheitlichen Schäden.
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Die Trainingsvorrichtung könnte nun im Rahmen einer definierten Aufgabenstellung mittels Sensorik (z.B. Vitalwerten, Reaktionszeiten, der Bewegung der Maus, Tastatureingaben oder dergleichen) den Stresslevel des Benutzers ermitteln und daraus ableiten, wieviel Hilfe dieser benötigt. In Abhängigkeit davon kann die Feedbackvorrichtung z.B. Hilfestellungen geben. Beispielsweise kann ein kurzer Clip eingespielt werden, der eine Aktion zeigt. Alternativ oder zusätzlich kann eine Markierung auf dem Bildschirm erscheinen, welche anzeigt, an welche Stelle geklickt werden sollte. Der Benutzer lernt dann die Bedienung der Software durch Wiederholung/en und/oder zunehmender Reduktion der Hilfestellungen.
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Daneben können die gewonnenen Informationen beispielsweise dazu genutzt werden, um die Software zu verbessern, sodass die Benutzer erst gar nicht gestresst sind.
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Im Grunde ist auch die Schulung und/oder das Training handwerklicher Tätigkeiten sehr ähnlich ausgeprägt wie das Führen von Fahrzeugen. Zum einen ist Fachwissen nötig, um die richtigen Tätigkeitsschritte und/oder das benötigte Werkzeug zu bestimmen. Zum anderen ist die Übung von Bewegungsabläufen von essentieller Bedeutung.
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Soll z.B. ein Schüler im Bereich Metallbau eine Ecke eines metallischen Gegenstands rund feilen, muss dieser zunächst die richtige Feile auswählen. Es ist darauf zu achten, dass diese die richtige Größe hat und wieviel Material diese pro Streich abträgt. Ist das richtige Werkzeug ausgewählt, ist entscheidend, welche Haltung der Schüler einnimmt und mit welcher Bewegung und Intensität er das Werkstück bearbeitet. Das Bewegungsmuster, die Intensität der Bewegung, die Form und/oder Abmessung des Werkstückes können mittels entsprechender Sensoren, z.B. Beschleunigungssensor, Kamera oder dergleichen, erfasst werden. Es ist alternativ oder zusätzlich denkbar, die Vitalwerte in die Bewertung einfließen zu lassen. Die Feedbackvorrichtung kann dem Schüler z.B. in Echtzeit audio-visuell eine Rückmeldung über die Qualität seiner Arbeit geben. Zudem könnte die Feedbackvorrichtung dem Schüler im Anschluss z.B. an Hand der Aufzeichnung zeigen, wo im Ablauf welche Verbesserung vorgenommen werden sollte.
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Soll z.B. ein Schüler bei der Ausbildung zum Lackierer ein Fahrzeug mit einer definierten Farbe lackieren, kann die Trainingsvorrichtung verwendet werden. Beim Lackieren kommt es im Wesentlich auf den richtigen Abstand zum Fahrzeug, die Haltung und Führung der Lackierpistole, die Menge an Lack, die aufgebracht wird, und die Zeit, in der der Lack aufgebracht wird, an. Auch einer, mehrere oder sämtliche dieser Parameter können mit einer entsprechenden Sensorik erfasst und/oder ausgewertet werden. Die Feedbackvorrichtung kann dem Schüler z.B. in Echtzeit audio-visuell Feedback über die Qualität seiner Arbeit geben und gegebenenfalls bei der Durchführung arbeiten. Alternativ oder zusätzlich kann die Trainingsvorrichtung dem Schüler im Anschluss z.B. an Hand der Aufzeichnung zeigen, wo im Ablauf welche Verbesserung vorgenommen werden sollte.
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Entsprechend kann die Bedienung eines Sportgeräts trainiert werden. Auch Sportgeräte stellen Werkzeuge im Sinne der Erfindung dar. Durch die Trainingsvorrichtung können z.B. Fehlstellungen und/oder fehlerhafte Bedienungen eines Sportgeräts, z.B. einer Hantelbank, erkannt werden. Durch die Feedbackvorrichtung kann der Benutzer hierauf hingewiesen werden, um Verletzungen zu vermeiden und/oder das Trainingsergebnis zu verbessern.
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Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Trainieren der Bedienung eines Geräts und/oder eines Programms, vorzugsweise mit einer erfindungsgemäßen Trainingsvorrichtung, bei dem ein Benutzer eine Bedienvorrichtung zum Bedienen des Geräts und/oder des Programms bedient.
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Eine Evaluationsvorrichtung evaluiert die Verhaltensweisen des Benutzers beim Bedienen. Dabei erfasst wenigstens ein Sensor benutzerspezifische Daten. Eine Auswertevorrichtung wertet die benutzerspezifischen Daten aus.
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Eine Feedbackvorrichtung erzeugt unter Berücksichtigung der ausgewerteten Daten ein Feedback.
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Gemäß einer Ausführungsform wird durch die Feedbackvorrichtung ein Stresslevel des Benutzers beim Trainieren der Bedienung des Geräts und/oder des Programms innerhalb vorgegebener Grenzwerte gehalten.
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Die Evaluierungsvorrichtung kann dabei vorzugsweise den Stresslevel des Benutzers bestimmen. Hierzu ist wenigstens ein Sensor, z.B. Feuchtigkeitssensor, vorgesehen. Liegt die Feuchtigkeit beispielsweise über einem vorgegebenen Grenzwert, kann dies als Hinweis für einen zu hohen Stresslevel gesehen werden. Die Feedbackvorrichtung kann hierauf reagieren, um den Stresslevel zu erniedrigen. Beispielsweise kann der Trainingsablauf und/oder das Trainingsprogramm der Trainingsvorrichtung, welches beim Trainieren abläuft, angepasst werden.
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Alle hier beschriebenen Ausführungsformen und Bauteile der Vorrichtung sind vorzugsweise dazu ausgebildet bei dem hier beschriebenen Verfahren eingesetzt zu werden. Ferner können alle hier beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung sowie alle hier beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens jeweils miteinander kombiniert werden, vorzugsweise auch losgelöst von der konkreten Ausgestaltung, in deren Zusammenhang sie erwähnt werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
- 1 eine teilperspektivische Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Trainingsvorrichtung.
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Zunächst ist zu bemerken, dass die dargestellte Ausführungsform rein beispielhafter Natur ist. So können einzelne Merkmale nicht nur in der gezeigten Kombination, sondern auch in Alleinstellung oder in anderen technisch sinnvollen Kombinationen realisiert sein.
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1 zeigt eine Trainingsvorrichtung zum Trainieren der Bedienung eines Geräts, z.B. eines Flugzeugs.
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Der Flugsimulator, welcher das Flugzeug simuliert, kann z.B. nur einen Ausschnitt eines Flugzeugcockpits aufweisen. Die restlichen Bestandteile können optional, z.B. mittels einer VR-Brille, eingeblendet werden. Insbesondere können Techniken wie virtuelle Realität (VR) und/oder erweiterte Realität (englisch: augmented reality, kurz: AR) zum Einsatz kommen.
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Die Trainingsvorrichtung umfasst eine als Bildschirm 10 ausgebildete Bedienvorrichtung mit Knöpfen 12 sowie eine als Steuerhebel 14 ausgebildete Bedienvorrichtung.
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Über diese Bedienvorrichtungen 10, 14 kann ein Benutzer 16 das Gerät bedienen.
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Es ist eine Evaluationsvorrichtung 18 zum Evaluieren der Verhaltensweisen des Benutzers 14 beim Bedienen vorgesehen.
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Die Evaluationsvorrichtung 18 weist einen als Kamera 20 ausgebildeten Sensor zum Erfassen von benutzerspezifischen Daten auf. Alternativ oder zusätzlich können auch andere Sensoren eingesetzt werden.
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Die Kamera 20 kann z.B. die Bewegung der Pupillen des Benutzers 16 erfassen.
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Zudem weist die Evaluationsvorrichtung 18 eine Auswertevorrichtung 22 zum Auswerten der benutzerspezifischen Daten auf.
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Der Sensor 20 ist mit der Auswertevorrichtung 22 verbunden.
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Die Trainingsvorrichtung weist eine Feedbackvorrichtung 24 zur Erzeugung eines Feedbacks unter Berücksichtigung der ausgewerteten Daten auf.
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Die Feedbackvorrichtung 24 kann mit der eigentlichen Steuerung der Trainingsvorrichtung verbunden sein.
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Die Feedbackvorrichtung 24 kann die eigentliche Steuerung der Trainingsvorrichtung, beispielsweise eine Trainingssoftware, vorzugsweise derart steuern, dass der Stresslevel des Benutzers 16 beim Trainieren der Bedienung des Geräts innerhalb vorgegebener Grenzwerte gehalten wird.
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Der Benutzer 16 wird folglich weder über- noch unterbelastet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bildschirm, Bedienvorrichtung
- 12
- Knopf
- 14
- Steuerhebel, Bedienvorrichtung
- 16
- Benutzer
- 18
- Evaluationsvorrichtung
- 20
- Kamera, Sensor
- 22
- Auswertevorrichtung
- 24
- Feedbackvorrichtung
