EP1169189A1 - Method and device for monitoring the driving proficiency of a person who is piloting a vehicle or a driving simulator - Google Patents

Method and device for monitoring the driving proficiency of a person who is piloting a vehicle or a driving simulator

Info

Publication number
EP1169189A1
EP1169189A1 EP00913946A EP00913946A EP1169189A1 EP 1169189 A1 EP1169189 A1 EP 1169189A1 EP 00913946 A EP00913946 A EP 00913946A EP 00913946 A EP00913946 A EP 00913946A EP 1169189 A1 EP1169189 A1 EP 1169189A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gripping
vehicle
limit value
driving
gripping force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00913946A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Franz Wurz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fahrertraining & Motorsportmanagement GmbH
Original Assignee
Fahrertraining & Motorsportmanagement GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fahrertraining & Motorsportmanagement GmbH filed Critical Fahrertraining & Motorsportmanagement GmbH
Publication of EP1169189A1 publication Critical patent/EP1169189A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/04Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of land vehicles
    • G09B9/052Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of land vehicles characterised by provision for recording or measuring trainee's performance
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/16Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state
    • A61B5/18Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state for vehicle drivers or machine operators
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B19/00Teaching not covered by other main groups of this subclass
    • G09B19/16Control of vehicles or other craft
    • G09B19/167Control of land vehicles
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/7455Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means characterised by tactile indication, e.g. vibration or electrical stimulation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2540/00Input parameters relating to occupants
    • B60W2540/22Psychological state; Stress level or workload
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2540/00Input parameters relating to occupants
    • B60W2540/221Physiology, e.g. weight, heartbeat, health or special needs

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for monitoring the driving humidity of a person controlling a vehicle or a driving simulator, the vehicle or the driving simulator having a manually operable control device.
  • Controlling a vehicle has become an integral part of modern life. And although the handlebars are aware of their actions when steering, they consist of unconscious components: the handlebars automatically adjust the gripping forces to perform precise steering movements, they estimate correct braking forces to avoid collisions, etc. Controlled driving is also humane Factors such as emotions, stress and attention. Especially in the field of motorsport, the influence of these factors on driver performance is important for candidate selection, optimization of training and accident prevention. In addition, the factors mentioned also play a central role in driver training.
  • the present invention builds on these findings and in particular sets the described non-specific factors of emotional state, stress and attention in correlation to the grip forces and gripping patterns that a driver places on a control device, in particular a steering wheel or a joystick, while driving or during a driving simulation , exercises.
  • the method according to the invention is characterized by the steps: a) determining the gripping forces with which the person holds the control device, b) comparing the gripping forces with a fixed upper limit value, and c) sending out a warning signal when the determined gripping forces reach the upper one Exceed the limit.
  • the driver is in a state of mind that is not optimal or even harmful for his steering behavior, without being generally aware of this.
  • the driver is made aware of this condition by the warning signal and can now consciously take actions against it, for example active actions to relieve stress.
  • the method according to the invention can also be used particularly effectively in driving training, since it signals the driving instructor to exceptional driving states of excitement, so that the student's insecurities can be quickly recognized and the driving situations that have led to such uncertainty can be specifically trained and weaknesses eliminated.
  • An advantageous development of the method according to the invention therefore comprises the further steps d) comparing the gripping forces with a fixed lower limit value, and e) sending out a warning signal if the determined gripping forces fall below the lower limit value.
  • the gripping forces for safe driving behavior should be within a certain range.
  • the gripping forces in fast corners can be significantly higher than on a straight road.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention is thus characterized in that the upper limit value and, if appropriate, the lower limit value are determined dynamically as a function of the deflection of the control device or of external driving parameters such as the vehicle speed, the steering angle and the condition of the roadway.
  • An optical, acoustic or tactile warning device is expediently activated with the transmitted warning signal.
  • Warning signal an automatic control system that at least partially takes over control of the vehicle, the automatic control system expediently braking or stopping the vehicle.
  • the automatic control system reacts to signals from at least one of an acceleration, a distance or a braking force sensor.
  • the invention also relates to a device for monitoring the ability to drive of a person controlling a vehicle or a driving simulator, the vehicle or the driving simulator having a manually operable control device.
  • This device is characterized by at least one sensor arranged on or in the control device for measuring the force with which the controlling person grips the control device, the at least one sensor providing an output signal proportional to the gripping force, and a comparison device for comparing the output signal supplied by the gripping force sensor with a fixed upper limit value, the comparison device providing a warning signal when the upper limit value is exceeded and an optical, acoustic or tactile warning device which can be activated by the warning signal.
  • the comparison device furthermore for comparing the output signal supplied by the gripping force sensor with a fixed lower limit value and for sending a warning signal if the determined gripping force is lower Falls below the limit, is formed.
  • the gripping force sensor consists of a large number of individual sensor elements, the respective output signals of which are combined by a combination circuit, for example a summer or integrator, to form an overall output signal.
  • the individual sensor elements are distributed along the gripping surface of the control device and thereby enable a significantly more precise detection and evaluation of the gripping forces.
  • the gripping forces determined by the gripping force sensor should be related to external parameters in order to refine the evaluation. This is preferably achieved by a device for dynamic adjustment of the upper and, if applicable, the lower limit of the gripping force as a function of the deflection of the control device or of external driving or simulation parameters, such as the vehicle speed, the steering angle and the condition of the road.
  • Control device can be used as feedback information.
  • the device for dynamic adjustment of the upper and lower is according to the invention Limit of the gripping force connected to a device for detecting the deflection of the control device.
  • the device for dynamically setting the upper and lower limit values of the gripping force may be expedient to connect the device for dynamically setting the upper and lower limit values of the gripping force to at least one of an accelerometer, a distance meter or a braking force meter.
  • an automatic control system which can be activated by the warning signal and which at least partially takes over control of the vehicle.
  • This automatic control system can act on the brake system and / or the engine management of a vehicle. It can also be connected to at least one of an acceleration, a distance or a braking force sensor and process this information in a corresponding algorithm.
  • a video camera recording the driving or simulation course, in particular the behavior of the controlling person, and a storage device for storing the video data and the output signals of the gripping force sensor are also provided .
  • FIG. 1 schematically shows a basic embodiment of the invention
  • FIG. 2 schematically shows an expanded embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a block diagram of an embodiment according to the invention
  • FIG. 4 additional devices of the invention for a driving simulator
  • FIGS. 5 and 6 embodiments according to the invention the control device and FIGS. 7 and 8 pressure sensors for use in the control devices of FIGS. 5 and 6.
  • a first embodiment of the invention is shown schematically therein. It consists of a manually operable control device 1, (in the present case a steering wheel), a sensor 2 mounted on the control device 1 for measuring the force with which a driver grips the control device, the sensor 2 output signal F (t ) and a comparison device 3 for comparing the output signal F (t) supplied by the gripping force sensor with a fixed upper limit value Fmax, the comparison device 3 providing a warning signal W (t) when the upper limit value Fmax is exceeded.
  • This warning signal W (t) activates an optical, acoustic or tactile warning device 4.
  • the warning device 4 can comprise, for example, a lamp or a flashing light, a buzzer or a vibrating device, in particular a motor with an unbalance element.
  • the comparison device 3 evaluates the signal F (t) not only with regard to the upper limit value Fmax, but also with regard to a lower limit value Fmin.
  • the axis of the control device 1 is further provided with a device 6 for detecting its angular deflection ⁇ (t) and is thus prepared for processing the deflection ⁇ (t).
  • the device according to the invention can be used both in vehicles and in driving simulators.
  • the control device 1 has sensors for measuring the gripping force on its upper side (reference number 20) and on the underside (reference number 2).
  • reference number 20 is for the detection of driver excitation states mainly significant that compressive force that is exerted on the underside of the control device by clamping and pulling the control device towards the body.
  • These two forces Fl (t) and F2 (t) can be selectively detected by the two sensors 2, 20 and fed to a comparison device 3, in which a comparison with an upper and a lower gripping force limit value Fmax, Fmin takes place.
  • a warning signal W (t) is generated and sent to the warning device 4, which is thereby activated.
  • the comparison device 3 is also connected to a control system 7 which, based on the signals or data from the comparison device, at least partially takes over control of the vehicle or driving simulator.
  • the control system 7 can act on the brake system 30 and / or the engine management 31 and / or the steering system 32.
  • FIG. 3 shows a block diagram of a further embodiment of the invention.
  • Gripping force sensors consist of a large number of individual sensor elements (2-
  • the device 5 for dynamic setting of the limit values of the gripping force has a data input via which it receives the current speed values v (t) and, like the control system 7, is also provided with an acceleration sensor 10, a distance sensor 11 and a braking force sensor 12 connected. In addition, the device 5 is connected to a device 6 for detecting the deflection of the control device.
  • Fig. 4 shows additional devices when the invention is used in a driving simulator.
  • the basic elements of the invention such as the comparison device and warning device are also present, but have been omitted from the drawing for reasons of clarity. In addition, they have already been described above, so that a further explanation can be omitted.
  • a video camera 1 3 recording the course of the driving or simulation or the behavior of the controlling person, which is connected to a storage device 14 for storing the video data.
  • the storage device 14 also stores the output signals F (t) of the gripping force sensor 2 and the deflection ⁇ (t) of the control device.
  • a computer 1 6 is provided which controls an image display device 1 5 (for example a light bar or a screen) in real time.
  • the image display device 1 5 contains information which gives the controlling person instructions on where to steer. In the simplest case, this can be a wandering point of light that the person with the control device 1 should follow. However, it is preferably provided that realistic driving environments are imported via a screen in order to create a believable one Generate driving simulation state for the controlling person.
  • the computer 16 controls an angular drive 18 according to the electrodynamic principle via a servo amplifier 17.
  • Drives of this type are frictionless in the de-energized state and can be operated as a passive element (friction element) and active element (force or torque transmitter) via current injection. With this device, jerk-transmitted forces can be simulated well.
  • FIGS. 5 and 6 two embodiments of a control device 1 adapted for the invention are shown in perspective and partially in an exploded view.
  • Fig. 5 shows a control device 1 in the form of an oval joystick, as used in carting.
  • the control stick has a frame 22, on the top left and right of which two handle pieces 21 -1 and and 21 -2 are movably but captively mounted.
  • Two force sensor elements 20-1 and 20-2 are each arranged between the upper handle pieces and the frame, which measure the force with which the upper handle pieces 21 -1 and 21 -2 are pressed against the frame 22.
  • two further handle pieces 23-1 and and 23-2 are movable but captively mounted on the left and right between the lower handle pieces and the frame, two force sensor elements 2-1 and 2-2 are each arranged, which measure the force , with which the lower handle pieces 23-1 and 23-2 are pressed against the frame 22.
  • FIG. 6 shows a control device 1 in the form of a spoke steering wheel which has a circular steering ring 24, on the underside of which a force sensor element 2-1 is mounted between the steering ring and a plurality of finger pressure pieces 25.
  • Capacitive, resistive, pneumatic sensors or sensors based on the electrodynamic principle are preferably used as force or pressure sensors.
  • a capacitive force sensor 2 is shown schematically in FIG. 7. It consists of two capacitor plates 41, 42, between which an elastomer 45 is arranged as a dielectric. If the distance between the two capacitor plates is changed by an external force F, the capacitance of the capacitor changes. This can be measured by the circuit shown with an AC oscillator 43 and an amplifier 44.
  • Each of the two capacitor plates 41, 42 consists, from the outside inwards, of a grounded shield made of conductive material, a non-conductive polyester film and an electrode layer made of highly conductive material.
  • Resistive force sensors are made of substances that change their resistance under pressure (e.g. a mixture of carbon and binder).
  • pressure e.g. a mixture of carbon and binder
  • strain gauges are used, the pressure acting from the outside leading to a change in their length and thus to a change in their resistance. The changes in resistance are also measured electrically.
  • FIG. 8 shows a pneumatic force sensor.
  • This has a compressible balloon 46, which is compressed by an external force F.
  • the balloon 46 communicates via an air line 47 with an air reservoir 48.
  • the air from this reservoir 48 can only flow into the balloon when its pressure is at least as great as the pressure acting on the balloon from the outside. Therefore, the pressure in the reservoir 48 is increased until air flows into the balloon 46.
  • the pressure value measured at this moment in the reservoir by means of a manometer 49 corresponds to the pressure acting on the balloon from the outside.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Social Psychology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hospice & Palliative Care (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Psychology (AREA)
  • Child & Adolescent Psychology (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Developmental Disabilities (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Steering Controls (AREA)

Abstract

The invention relates to a method and device for monitoring the driving proficiency of a driver, whereby the vehicle which is piloted by said driver comprises a hand-operated steering unit (1). The inventive device is characterized by having at least one sensor (2; 20) which is arranged on the steering unit (1) and which is provided for measuring the force with which the driver grips the steering unit, whereby the at least one sensor (2; 20) transmits an output signal (F(t)) that is proportional to the gripping force. The inventive device is also characterized by having a comparison device (3) for comparing the output signal (F(t)) transmitted by the gripping force sensor (2; 20) with an established upper limiting value (Fmax), whereby the comparison device (3) transmits a warning signal (W(t)) when the upper limiting value (Fmax) is exceeded. An optical, acoustic or tactile warning unit (4) is also provided which can be activated by the warning signal (W(t)). The invention makes it possible to detect the stressed and fatigued states of a driver in a timely manner, and to prevent accidents through the use of corresponding warning signals. The invention can also be used in motor sports and in driver training.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ÜBERWACHUNG DER FAHRTUCHTIGKEIT EINER EIN FAHRZEUG ODER EINEN FAHRSIMULATOR STEUERNDEN PERSON METHOD AND DEVICE FOR MONITORING THE EQUIVALITY OF A PERSON CONTROLLING A VEHICLE OR A DRIVING SIMULATOR
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Fahrtuchtigkeit einer ein Fahrzeug oder einen Fahrsimulator steuernden Person, wobei das Fahrzeug bzw. der Fahrsimulator eine handisch betatigbare Steuereinrichtung aufweist.The invention relates to a method and a device for monitoring the driving humidity of a person controlling a vehicle or a driving simulator, the vehicle or the driving simulator having a manually operable control device.
Das Steuern eines Fahrzeuges ist zu einem integralen Bestandteil des modernen Lebens geworden. Und obwohl sich die Lenker ihrer Handlungen beim Lenken bewußt sind, bestehen diese aus unbewußten Komponenten: Die Lenker passen die Greifkrafte automatisch an, um präzise Lenkbewegungen durchzufuhren, sie schätzen korrekte Bremskräfte ab, um Kollisionen zu vermeiden, usw. Dem kontrollierten Fahren egen weiters menschliche Faktoren, wie Emotionen, Streß und Aufmerksamkeit zugrunde. Besonders auf dem Gebiet des Motorsports ist der Einfluß dieser Faktoren auf die Leistung der Fahrer wichtig für die Kandidatenauswahl, die Optimierung des Trainings und die Unfallvermeidung. Daneben spielen die genannten Faktoren auch eine zentrale Rolle in der Fahrausbildung.Controlling a vehicle has become an integral part of modern life. And although the handlebars are aware of their actions when steering, they consist of unconscious components: the handlebars automatically adjust the gripping forces to perform precise steering movements, they estimate correct braking forces to avoid collisions, etc. Controlled driving is also humane Factors such as emotions, stress and attention. Especially in the field of motorsport, the influence of these factors on driver performance is important for candidate selection, optimization of training and accident prevention. In addition, the factors mentioned also play a central role in driver training.
Die Wissenschaft hat sich in jüngerer Zeit verstärkt mit den Zusammenhangen zwischen den Greifkratten eines Fahrers und seinem Fahrverhalten beschäftigt, steht dabei jedoch noch am Anfang einer systematiscnen Erforschung.Science has recently dealt with the relationships between a driver's gripping crabs and his driving behavior, but is still at the beginning of a systematic research.
So zeigen die Ergebnisse von Versuchen über die Greifleistung, daß es einen Unterschied zwischen "Kraftgriff" und "Prazisionsgnff" gibt. Typischerweise erfolgt ein Kraftgriff, wenn man eine Faust macht oder einen Koffer halt. Beim Kraftgriff erfolgt eine gleichzeitige Kontraktion der Finger, um eine möglichst hohe Kraft zu erzielen. Beim Prazisionsgnff werden nur der Daumen und der Zeigetinger aktiviert. Typischerweise wird dieser Griff verwendet, um kleine Objekte aufzunehmen oder präzise manipulative Aufgaben zu erfüllen.The results of experiments on gripping performance show that there is a difference between "power grip" and "precision gnff". Typically, a power grip occurs when you make a fist or hold a suitcase. With the power grip, the fingers contract at the same time in order to achieve the highest possible force. With the precision gnff only the thumb and the pointer are activated. Typically, this handle is used to pick up small objects or perform precise manipulative tasks.
Die Greifmuster wahrend des Lenkens von Kraftfahrzeugen können nicht eindeutig einer dieser Griffdefmtionen zugeordnet werden. Wenn man die Finger des Fahrers betrachtet, ist man geneigt, die Kraftgriff-Definition anzuwenden. Andererseits sind die Manipulationen an einem Lenkrad präzise abgestimmt und weisen somit Merkmale des Präzisionsgriffs auf. Weiters hängen Lenkbewegungen natürlich vom Lenker und der jeweiligen Situation ab: es gibt gerade Strecken, wo ein Auto weniger Kontrolle erfordert (a), es gibt Kurven, wo das Lenkrad gemäß visueller Hinweise ziemlich gleichmäßig umgelenkt werden muß (b), und es kann unerwartete Situationen geben, wo rasche Korrekturen notwendig sind (c). In jeder dieser drei Sitatuionen treten andere Greifmuster auf: bei (a) sind die Hände des Fahrers weniger fest mit dem Lenkrad verbunden, und die Greifkräfte sind eher gering, bei (b) sind die Greifkräfte höher, um Durchrutschen des Lenkrades zu verhindern, und bei (c) sind die höchsten Kräfte zu erwarten, um unvorhersehbaren zurückübertragenen Kräften entgegenzuwirken.The gripping patterns during the steering of motor vehicles cannot be clearly assigned to one of these grip definitions. If you put the driver's fingers considered, one is inclined to use the power grip definition. On the other hand, the manipulations on a steering wheel are precisely coordinated and thus have features of the precision handle. Furthermore, steering movements depend of course on the handlebar and the situation: there are straight sections where a car requires less control (a), there are curves where the steering wheel has to be turned fairly evenly (b), and there can be unexpected ones Provide situations where quick corrections are necessary (c). Different gripping patterns occur in each of these three situations: in (a) the driver's hands are less firmly attached to the steering wheel and the gripping forces are rather low, in (b) the gripping forces are higher to prevent the steering wheel from slipping, and at (c) the highest forces are expected to counteract unpredictable retransmitted forces.
Einen wesentlichen Einfluß auf das Fahrverhalten übt auch die Rückübertragung von Kräften aus, die mit Lenkaktionen in Zusammenhang stehen, denn sie verhilft dem Fahrer zu Informationen über die Fahrzeugdynamik und die Wechselwirkung zwischen Fahrzeug und Straße, so daß eine Art "Körperstrategie" entwickelt werden kann, bei der die Fahrzeugdynamik wie ein Teil des Körpers behandelt wird. Rückübertragene Kräfte werden von den Rezeptoren in den Fingerspitzen und den Gliedmaßen erfühlt und dann kodiert an die die sensorischen Nerven weitergegeben. Diese Signale erreichen unterschiedliche Bereiche des Gehirns (Gehirnstamm, Cerebellum/Kleinhirn), wo Vergleiche mit den nach unten gehenden efferenten Signalen angestellt werden. Falls erforderlich, werden aufgrund dieser internen Vergleiche Korrekturbewegungen organisiert. Weiters ist es wahrscheinlich, daß ein solcher Mechanismus dazu dient, die Handlungen des Fahrers beim Lenken zu optimieren, beispielsweise während des Fahrtrainings mit einer neuen Autotype. Es muß dabei jedoch berücksichtigt werden, daß Signale von anderen sensorischen Quellen, wie Sehen, Vestibulum/Gehör/Gleichgewichtssinn und Hautrezeptoren auf der Sitzfläche ebenfalls eine Rolle spielen. Es ist gezeigt worden, daß nicht-spezifische Faktoren, wie emotionaler Zustand, Streß und Aufmerksamkeit, die motorische Steuerung ebenfalls beeinflussen. In einem aggressiven Zustand beispielsweise wird die neuromuskuläre Steuerung steifer (mehr gleichzeitige Kontraktion). Eine solche Strategie kann vorteilhaft sein, um ein bestimmtes Ziel rascher zu erreichen, aber andererseits verringert sich die Flexibilität im Verhaltensrepertoire, was in einer komplexen Situation nachteilig sein kann. Streß kann positive (eustress) aber auch negative Gefühle (distress) hervorrufen.The retransmission of forces that are associated with steering actions also has a significant influence on driving behavior, since it helps the driver to obtain information about vehicle dynamics and the interaction between vehicle and road, so that a kind of "body strategy" can be developed, where vehicle dynamics are treated as part of the body. Retransmitted forces are felt by the receptors in the fingertips and limbs and then coded and passed on to the sensory nerves. These signals reach different areas of the brain (brain stem, cerebellum / cerebellum), where comparisons are made with the downward efferent signals. If necessary, corrective movements are organized based on these internal comparisons. Furthermore, it is likely that such a mechanism serves to optimize the actions of the driver when steering, for example during driving training with a new autotype. However, it must be taken into account that signals from other sensory sources such as vision, vestibule / hearing / sense of balance and skin receptors on the seat also play a role. It has been shown that non-specific factors such as emotional state, stress and attention also affect motor control. For example, in an aggressive state, neuromuscular control becomes stiffer (more simultaneous contraction). Such a strategy can be beneficial to achieve a specific goal more quickly, but on the other hand it reduces flexibility in the behavioral repertoire, which can be disadvantageous in a complex situation. Stress can cause positive (eustress) but also negative feelings (distress).
Die vorliegende Erfindung baut auf diesen Erkenntnissen auf und setzt insbesondere die beschriebenen nicht-spezifischen Faktoren emotionaler Zustand, Streß und Aufmerksamkeit in Korrelation zu den Griffkräften und Greifmustern, die ein Fahrer während der Fahrt oder einer Fahrsimulation auf eine Steuereinrichtung, insbesondere ein Lenkrad oder einen Steuerknüppel, ausübt.The present invention builds on these findings and in particular sets the described non-specific factors of emotional state, stress and attention in correlation to the grip forces and gripping patterns that a driver places on a control device, in particular a steering wheel or a joystick, while driving or during a driving simulation , exercises.
Bisher wurde die Aufmerksamkeit eines Fahrers üblicherweise mit Tests der Reaktionszeit beurteilt, aber bei Autofahrern waren auch Änderungen in der Lidschlagfrequenz beobachtet worden.Previously, a driver's attention was usually assessed with response time tests, but changes in eyelid frequency were also observed in motorists.
Während - wie erwähnt - für die Wissenschaft noch viele offene Fragen bezüglich des Zusammenhangs zwischen Greifkraft oder Greifmuster und Fahrverhalten bei Vorliegen bestimmter nicht-spezifischer Faktoren bestehen, gehen die Erfinder davon aus, aus ihrer langjährigen Praxis in Motorsport und Fahrausbildung eine wichtige Beziehung zwischen der Greifkraft und dem Wohlbefinden oder Streßzustand eines Fahrers erkannt zu haben, nämlich daß allgemein gesprochen die auf eine Steuereinrichtung ausgeübte Greifkraft proportional zum Erregungszustand des Fahrers ist. So kennt man den Effekt des "Anklammerns" am Lenkrad von Fahrneulingen und wenig geübten Personen, aber auch der geübte Motorsportler kommt immer wieder in Streßsituationen, in denen er das Lenkrad oder den Steuerknüppel unangemessen stark festhält und damit die Hand- und Armmuskulatur verkrampft, was stets mit einem Nachlassen der Präzision der Lenkbewegungen verbunden ist. Die vorliegende Erfindung baut auf dieser Erkenntnis auf und bietet ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Fahrtüchtigkeit einer ein Fahrzeug oder einen Fahrsimulator steuernden Person, wobei das Fahrzeug bzw. der Fahrsimulator eine händisch betätigbare Steuereinrichtung aufweist.While - as mentioned - there are still many open questions for science regarding the relationship between gripping force or gripping pattern and driving behavior in the presence of certain non-specific factors, the inventors assume that their longstanding experience in motorsport and driving training means that there is an important relationship between gripping force and to have recognized the well-being or stressed state of a driver, namely that, generally speaking, the gripping force exerted on a control device is proportional to the excited state of the driver. So you know the effect of "clinging" to the steering wheel of novice drivers and inexperienced people, but even the experienced motor sportsman always comes into stressful situations in which he holds the steering wheel or the control stick inappropriately strong and thus tightens the hand and arm muscles, what is always associated with a decrease in the precision of the steering movements. The present invention builds on this finding and offers a method and a device for monitoring the ability to drive of a person controlling a vehicle or a driving simulator, the vehicle or the driving simulator having a manually operable control device.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet durch die Schritte: a) des Ermitteins der Greifkräfte, mit der die Person die Steuereinrichtung festhält, b) des Vergleichens der Greifkräfte mit einem festgelegten oberen Grenzwert, und c) des Aussendens eines Warnsignals, wenn die ermittelten Greifkräfte den oberen Grenzwert übersteigen.The method according to the invention is characterized by the steps: a) determining the gripping forces with which the person holds the control device, b) comparing the gripping forces with a fixed upper limit value, and c) sending out a warning signal when the determined gripping forces reach the upper one Exceed the limit.
Wird der festgelegte obere Grenzwert überschritten, so kann man davon ausgehen, daß der Lenker in einem Gemütszustand ist, der für sein Lenkverhalten nicht optimal oder sogar schädlich ist, ohne daß ihm dies in der Regel bewußt sein wird. Durch das Warnsignal wird der Lenker auf diesen Zustand aufmerksam gemacht und kann nun bewußt Handlungen dagegen setzen, beispielsweise aktive Handlungen zum Streßabbau. Das erfindungsgemäße Verfahren kann aber auch in der Fahrausbildung besonders wirkungsvoll eingesetzt werden, da damit dem Fahrlehrer außergewöhnliche Erregungszustände des Fahrschülers signalisiert werden, sodaß Unsicherheiten des Schülers schnell erkannt und die Fahrsituationen, die zu solcher Unsicherheit geführt haben, gezielt trainiert und Schwächen ausgemerzt werden können.If the specified upper limit value is exceeded, it can be assumed that the driver is in a state of mind that is not optimal or even harmful for his steering behavior, without being generally aware of this. The driver is made aware of this condition by the warning signal and can now consciously take actions against it, for example active actions to relieve stress. However, the method according to the invention can also be used particularly effectively in driving training, since it signals the driving instructor to exceptional driving states of excitement, so that the student's insecurities can be quickly recognized and the driving situations that have led to such uncertainty can be specifically trained and weaknesses eliminated.
Da Lenker auch unter gewöhnlichen Fahrbedingungen und Gemütszuständen das Lenkrad mit unterschiedlichen Greifkräften, d.h. einer sogenannten Grundgreifkraft, halten, erweist es sich zur Verbesserung der Auswertung der Greifkraft als günstig, einen Durchschnittswert der Greifkräfte unter normalen Fahrbedingungen zu ermitteln, beispielsweise durch Integration der momentanen Greifkräfte über einen gewissen Zeitraum, und den ermittelten Durchschnittwert der Greifkräfte vom Momentanwert der Greifkräfte vor ihrem Vergleich mit dem oberen Grenzwert (Fmax) oder dem unteren Grenzwert (Fmin) zu subtrahieren. Diese Grenzwerte können dann unabhängig von der Grundgreifkraft des jeweiligen Lenkers festgelegt werden Neben dem Verkrampfen in Streßsituationen, verbunden mit dem "Anklammern" am Lenkrad können durch die Korrelation von Greifkraft und Erregungszustand auch fehlende Konzentration und Ermudungszustande erkannt werden, wobei sich diese Zustände darin manifestieren, daß die Greifkräfte ein Mindestmaß unterschreiten.Since handlebars hold the steering wheel with different gripping forces, i.e. a so-called basic gripping force, even under normal driving conditions and states of mind, it has proven to be advantageous to improve the evaluation of the gripping force to determine an average value of the gripping forces under normal driving conditions, for example by integrating the current gripping forces a certain period of time, and subtract the determined average of the gripping forces from the instantaneous value of the gripping forces before their comparison with the upper limit value (Fmax) or the lower limit value (Fmin). These limit values can then be set independently of the basic grip strength of the respective driver In addition to cramping in stressful situations, combined with the "clinging" to the steering wheel, the correlation between gripping force and state of excitement can also be used to detect a lack of concentration and fatigue states, these states being manifested in that the gripping forces fall below a minimum.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt daher die weiteren Schritte d) des Vergleichens der Greifkräfte mit einem festgelegten unteren Grenzwert, und e) des Aussendens eines Warnsignals, wenn die ermittelten Greifkräfte den unteren Grenzwert unterschreiten.An advantageous development of the method according to the invention therefore comprises the further steps d) comparing the gripping forces with a fixed lower limit value, and e) sending out a warning signal if the determined gripping forces fall below the lower limit value.
Zusammenfassend kann man sagen, daß die Greifkräfte für ein sicheres Fahrverhalten innerhalb einer gewissen Bandbreite liegen sollen. Es ist allerdings günstiger, nicht die Absolutwerte der Greifkräfte zur Berechnung heranzuziehen, sondern zusätzlich externe Einflüsse dazu in Bezug zu setzen. So werden z.B. die Greifkräfte in schnellen Kurven wesentlich höher sein als auf einer geraden Straße. Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit dadurch gekennzeichnet, daß der obere Grenzwert und gegebenenfalls der untere Grenzwert dynamisch in Abhängigkeit von der Auslenkung der Steuereinrichtung oder von äußeren Fahrparametern, wie der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Lenkeinschlags und der Fahrbahnbeschaffenheit festgelegt werden.In summary, one can say that the gripping forces for safe driving behavior should be within a certain range. However, it is cheaper not to use the absolute values of the gripping forces for the calculation, but to relate external influences to them. For example, the gripping forces in fast corners can be significantly higher than on a straight road. A preferred embodiment of the method according to the invention is thus characterized in that the upper limit value and, if appropriate, the lower limit value are determined dynamically as a function of the deflection of the control device or of external driving parameters such as the vehicle speed, the steering angle and the condition of the roadway.
Mit dem ausgesendeten Warnsignal wird zweckmäßig ein optisches, akustisches oder taktiles Warngerät aktiviert.An optical, acoustic or tactile warning device is expediently activated with the transmitted warning signal.
In einer Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens aktiviert das ausgesendeteIn a development of the method according to the invention, the emitted activates
Warnsignal ein automatisches Kontrollsystem, das zumindest teilweise die Steuerung des Fahrzeugs übernimmt, wobei zweckmäßig das automatische Kontrollsystem das Fahrzeug abbremst oder anhält. Dazu kann weiters vorgesehen werden, daß das automatische Kontrollsystem auf Signale aus zumindest einem aus einem Beschleunigungs-, einem Abstands- oder einem Bremskraftsensor reagiert.Warning signal an automatic control system that at least partially takes over control of the vehicle, the automatic control system expediently braking or stopping the vehicle. In addition, it can be provided that the automatic control system reacts to signals from at least one of an acceleration, a distance or a braking force sensor.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Überwachung der Fahrtüchtigkeit einer ein Fahrzeug oder einen Fahrsimulator steuernden Person, wobei das Fahrzeug bzw. der Fahrsimulator eine händisch betätigbare Steuereinrichtung aufweist.The invention also relates to a device for monitoring the ability to drive of a person controlling a vehicle or a driving simulator, the vehicle or the driving simulator having a manually operable control device.
Diese Vorrichtung ist gekennzeichnet durch mindestens einen an bzw. in der Steuereinrichtung angeordneten Sensor zur Messung der Kraft, mit der die steuernde Person die Steuereinrichtung greift, wobei der mindestens eine Sensor ein zur Greifkraft proportionales Ausgangssignal liefert, eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des vom Greifkraftsensor gelieferten Ausgangssignals mit einem festgelegten oberen Grenzwert, wobei die Vergleichseinrichtung bei Überschreiten des oberen Grenzwerts ein Warnsignal liefert und ein optisches, akustisches oder taktiles Warngerät, das durch das Warnsignal aktivierbar ist.This device is characterized by at least one sensor arranged on or in the control device for measuring the force with which the controlling person grips the control device, the at least one sensor providing an output signal proportional to the gripping force, and a comparison device for comparing the output signal supplied by the gripping force sensor with a fixed upper limit value, the comparison device providing a warning signal when the upper limit value is exceeded and an optical, acoustic or tactile warning device which can be activated by the warning signal.
Diese Vorrichtung kann problemlos in KFZ oder Fahrsimulatoren eingebaut werden und somit einen wesentlichen Beitrag zur Erhöhung der Fahrsicherheit und zur Unfallvermeidung leisten. Um auch nachlassende Konzentration des Fahrers oder Übermüdung erkennen zu können, ist in einer zweckmäßigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, daß die Vergleichseinrichtung weiters zum Vergleichen des vom Greifkraftsensor gelieferten Ausgangssignal mit einem festgelegten unteren Grenzwert und zum Aussenden eines Warnsignals, wenn die ermittelte Greifkraft den unteren Grenzwert unterschreitet, ausgebildet ist.This device can easily be installed in motor vehicles or driving simulators and thus make a significant contribution to increasing driving safety and preventing accidents. In order to also be able to recognize declining driver concentration or fatigue, it is provided in an expedient embodiment of the device according to the invention that the comparison device furthermore for comparing the output signal supplied by the gripping force sensor with a fixed lower limit value and for sending a warning signal if the determined gripping force is lower Falls below the limit, is formed.
Als Greifkraftsensor sind Sensoren vom Dynamometer-, kapazitiven, resistiven oder pneumatischen Typ besonders gut geeignet, da sie leicht in Steuereinrichtungen wie Steuerknüppel oder Lenkräder eingebaut werden können. Es erweist sich als günstig, wenn der Greifkraftsensor aus einer Vielzahl einzelner Sensorelemente besteht, deren jeweilige Ausgangssignale durch eine Kombinationsschaltung, beispielsweise ein Summierer oder Integrator, zu einem Gesamtausgangssignal kombiniert werden. Die einzelnen Sensorelemente werden dabei entlang der Greiffläche der Steuereinrichtung verteilt und ermöglichen dadurch eine wesentlich genauere Erfassung und Auswertung der Greifkräfte.Sensors of the dynamometer, capacitive, resistive or pneumatic type are particularly well suited as gripping force sensors, since they can easily be installed in control devices such as control sticks or steering wheels. It has proven to be advantageous if the gripping force sensor consists of a large number of individual sensor elements, the respective output signals of which are combined by a combination circuit, for example a summer or integrator, to form an overall output signal. The individual sensor elements are distributed along the gripping surface of the control device and thereby enable a significantly more precise detection and evaluation of the gripping forces.
Eine noch feinere Auswertung der Greifkräfte wird ermöglicht, wenn Sensorelemente des Greifkraftsensors einander gegenüberliegend an der Oberseite und der Unterseite der Steuereinrichtung vorgesehen sind, d.h. an der dem Fahrer zugewandten bzw. der abgewandten Seite, und die Signale der oberen und der unteren Sensorelemente getrennt voneinander ausgewertet werden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß auch zwischen dem Druck, der vom Fahrer mit dem Handballen auf die Oberseite der Steuereinrichtung ausgeübt wird, und dem Druck auf die Unterseite der Steuereinrichtung, der durch das Umschließen der Steuereinrichtung mit den Fingern bzw. das "Heranziehen" der Steuereinrichtung an den Körper ausgeübt wird, unterschieden werden soll. Letzteres dokumentiert den Streßzustand des Fahrers, während das erstere von einer souveränen und entspannten Fahrweise zeugt.An even finer evaluation of the gripping forces is made possible if sensor elements of the gripping force sensor are provided opposite one another on the top and the bottom of the control device, i.e. on the side facing the driver or facing away, and the signals of the upper and lower sensor elements are evaluated separately from one another. It has been shown that between the pressure exerted by the driver with the heel of the hand on the top of the control device and the pressure on the underside of the control device, which is caused by the fingers being closed around the control device or the "pulling in" the control device is exercised on the body, should be distinguished. The latter documents the driver's state of stress, while the former testifies to a confident and relaxed driving style.
Die vom Greifkraftsensor ermittelten Greifkräfte sollen zur Verfeinerung der Auswertung mit externen Parametern in Beziehung gesetzt werden. Dies erreicht man bevorzugt durch eine Einrichtung zur dynamischen Einstellung des oberen und gegebenenfalls des unteren Grenzwerts der Greifkraft in Abhängigkeit von der Auslenkung der Steuereinrichtung oder von äußeren Fahr- bzw. Simulationsparametern, wie der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Lenkeinschlags und der Fahrbahnbeschaffenheit.The gripping forces determined by the gripping force sensor should be related to external parameters in order to refine the evaluation. This is preferably achieved by a device for dynamic adjustment of the upper and, if applicable, the lower limit of the gripping force as a function of the deflection of the control device or of external driving or simulation parameters, such as the vehicle speed, the steering angle and the condition of the road.
Zu einer weiteren Verbesserung des Auswerteergebnisses kann die Auslenkung derThe deflection of the. Can further improve the evaluation result
Steuereinrichtung als Rückkopplungsinformation herangezogen werden. Dazu ist erfindungsgemäß die Einrichtung zur dynamischen Einstellung des oberen und unteren Grenzwerts der Greifkraft mit einer Einrichtung zur Detektion der Auslenkung der Steuereinrichtung verbunden.Control device can be used as feedback information. For this purpose, the device for dynamic adjustment of the upper and lower is according to the invention Limit of the gripping force connected to a device for detecting the deflection of the control device.
Alternativ oder ergänzend dazu kann zur Gewinnung weiterer Rückkopplungsinformation zweckmäßig vorgesehen sein, die Einrichtung zur dynamischen Einstellung des oberen und unteren Grenzwerts der Greifkraft mit zumindest einem aus einem Beschleunigungsmesser, einem Abstandsmesser oder einem Bremskraftmesser zu verbinden.As an alternative or in addition to this, in order to obtain further feedback information, it may be expedient to connect the device for dynamically setting the upper and lower limit values of the gripping force to at least one of an accelerometer, a distance meter or a braking force meter.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein automatisches Kontrollsystem vorgesehen, das durch das Warnsignal aktivierbar ist und das zumindest teilweise die Steuerung des Fahrzeugs übernimmt. Dieses automatische Kontrollsystem kann auf die Bremsanlage und/oder das Motormanagement eines Fahrzeugs einwirken. Es kann dabei weiters mit zumindest einem aus einem Beschleunigungs-, einem Abstands- oder einem Bremskraftsensor verbunden sein, und diese Informationen in einem entsprechenden Algorithmus verarbeiten.In a further embodiment of the invention, an automatic control system is provided which can be activated by the warning signal and which at least partially takes over control of the vehicle. This automatic control system can act on the brake system and / or the engine management of a vehicle. It can also be connected to at least one of an acceleration, a distance or a braking force sensor and process this information in a corresponding algorithm.
Besonders geeignet für Schulungszwecke mit Nachbesprechung durch Instruktor und Fahrschüler ist eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in der weiters eine den Fahr- oder Simulationsverlauf, insbesondere das Verhalten der steuernden Person, aufzeichnende Videokamera und eine Speichereinrichtung zur Speicherung der Videodaten und der Ausgangssignale des Greifkraftsensors vorgesehen ist.Particularly suitable for training purposes with debriefing by the instructor and learner driver is an embodiment of the device according to the invention, in which a video camera recording the driving or simulation course, in particular the behavior of the controlling person, and a storage device for storing the video data and the output signals of the gripping force sensor are also provided .
Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung als Fahrsimulator eingesetzt, so ist günstigerweise eine Bildwiedergabeeinrichtung zur Erzeugung eines Fahrsimulationszustandes für die steuernde Person vorgesehen. Dabei kann es sich in der einfachsten Ausführung um einen wandernden Lichtbalken handeln, dem die Testperson folgen soll. Bevorzugter wird jedoch eine mehr oder weniger realistische Straßenumgebung in einen Bildschirm eingespielt. Die Erfindung wird nun beispielhaft anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 schematisch eine grundlegende Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 schematisch eine erweiterte Ausführungsform der Erfindung, Fig. 3 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, Fig. 4 Zusatzeinrichtungen der Erfindung für einen Fahrsimulator, Fig. 5 und 6 erfindungsgemäße Ausführungsformen der Steuereinrichtung und Fig. 7 und 8 Drucksensoren zur Verwendung in den Steuereinrichtungen der Figuren 5 und 6.If the device according to the invention is used as a driving simulator, an image display device for generating a driving simulation state is advantageously provided for the controlling person. The simplest version can be a moving light bar that the test subject should follow. However, a more or less realistic street environment is more preferably displayed on a screen. The invention will now be described by way of example using preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings. 1 schematically shows a basic embodiment of the invention, FIG. 2 schematically shows an expanded embodiment of the invention, FIG. 3 shows a block diagram of an embodiment according to the invention, FIG. 4 additional devices of the invention for a driving simulator, FIGS. 5 and 6 embodiments according to the invention the control device and FIGS. 7 and 8 pressure sensors for use in the control devices of FIGS. 5 and 6.
Zuerst auf Fig. 1 bezug nehmend wird darin schematisch eine erste Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Sie besteht aus einer händisch betätigbaren Steuereinrichtung 1 , (im vorliegenden Fall ein Lenkrad,) einem an der Steuereinrichtung 1 montierten Sensor 2 zur Messung der Kraft, mit der ein Fahrer die Steuereinrichtung greift, wobei der Sensor 2 ein zur Greifkraft proportionales Ausgangssignal F(t) liefert, und einer Vergleichseinrichtung 3 zum Vergleichen des vom Greifkraftsensor gelieferten Ausgangssignals F(t) mit einem festgelegten oberen Grenzwert Fmax, wobei die Vergleichseinrichtung 3 bei Überschreiten des oberen Grenzwerts Fmax ein Warnsignal W(t) liefert. Dieses Warnsignal W(t) aktiviert ein optisches, akustisches oder taktiles Warngerät 4. Das Warngerät 4 kann beispielsweise eine Lampe oder ein Blinklicht, einen Summer oder eine Rüttelvorrichtung, insbesondere einen Motor mit Unwuchtelement, umfassen. Optional wertet die Vergleichseinrichtung 3 das Signal F(t) nicht nur bezüglich des oberen Grenzwerts Fmax aus, sondern auch bezüglich eines unteren Grenzwerts Fmin. Die Achse der Steuereinrichtung 1 ist weiters mit einer Einrichtung 6 zur Detektion ihrer Winkelauslenkung Φ(t) versehen und dadurch zur Verarbeitung der Auslenkung Φ(t) vorbereitet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sowohl in Fahrzeugen als auch Fahrsimulatoren eingesetzt werden.Referring first to FIG. 1, a first embodiment of the invention is shown schematically therein. It consists of a manually operable control device 1, (in the present case a steering wheel), a sensor 2 mounted on the control device 1 for measuring the force with which a driver grips the control device, the sensor 2 output signal F (t ) and a comparison device 3 for comparing the output signal F (t) supplied by the gripping force sensor with a fixed upper limit value Fmax, the comparison device 3 providing a warning signal W (t) when the upper limit value Fmax is exceeded. This warning signal W (t) activates an optical, acoustic or tactile warning device 4. The warning device 4 can comprise, for example, a lamp or a flashing light, a buzzer or a vibrating device, in particular a motor with an unbalance element. Optionally, the comparison device 3 evaluates the signal F (t) not only with regard to the upper limit value Fmax, but also with regard to a lower limit value Fmin. The axis of the control device 1 is further provided with a device 6 for detecting its angular deflection Φ (t) and is thus prepared for processing the deflection Φ (t). The device according to the invention can be used both in vehicles and in driving simulators.
Fig. 2 zeigt eine erweiterte Ausführungsform der Erfindung. Die Steuereinrichtung 1 weist dabei Sensoren zur Messung der Greifkraft an ihrer Oberseite (Bezugszeichen 20) und an der Unterseite (Bezugszeichen 2) auf. Wie bereits weiter oben erläutert, ist für das Erkennen von Erregungszuständen des Fahrers hauptsächlich jene Druckkraft signifikant, die auf die Unterseite der Steuereinrichtung durch Festklammern und Heranziehen der Steuereinrichtung zum Körper ausgeübt wird. Die durch den Handballen auf die Oberseite der Steuereinrichtung ausgeübte Druckkraft weist hingegen eher auf souveränes Fahrverhalten hin. Durch die beiden Sensoren 2, 20 können diese Kräfte Fl (t) und F2(t) selektiv erfaßt und einer Vergleichseinrichtung 3 zugeführt werden, in der ein Vergleich mit einem oberen und einem unteren Greifkraft- Grenzwert Fmax, Fmin stattfindet. Liegt zumindest die Greifkraft F1 (t) außerhalb der durch Fmin und Fmax vorgegebenen Bandbreite, so wird ein Warnsignal W(t) erzeugt und an das Warngerät 4 gesendet, das dadurch aktiviert wird. Neben der Aktivierung des Warngeräts steht die Vergleichseinrichtung 3 auch noch mit einem Kontrollsystem 7 in Verbindung, das aufgrund der Signale oder Daten aus der Vergleichseinrichtung zumindest teilweise die Steuerung des Fahrzeugs oder Fahrsimulators übernimmt. Dabei kann das Kontrollsystem 7, wenn in einem Fahrzeug verwendet, auf die Bremsanlage 30 und/oder das Motormanagement 31 und/oder die Lenkanlage 32 einwirken.2 shows an expanded embodiment of the invention. The control device 1 has sensors for measuring the gripping force on its upper side (reference number 20) and on the underside (reference number 2). As already explained above, is for the detection of driver excitation states mainly significant that compressive force that is exerted on the underside of the control device by clamping and pulling the control device towards the body. The pressure force exerted by the ball of the hand on the top of the control device, on the other hand, indicates more confident driving behavior. These two forces Fl (t) and F2 (t) can be selectively detected by the two sensors 2, 20 and fed to a comparison device 3, in which a comparison with an upper and a lower gripping force limit value Fmax, Fmin takes place. If at least the gripping force F1 (t) lies outside the bandwidth specified by Fmin and Fmax, a warning signal W (t) is generated and sent to the warning device 4, which is thereby activated. In addition to activating the warning device, the comparison device 3 is also connected to a control system 7 which, based on the signals or data from the comparison device, at least partially takes over control of the vehicle or driving simulator. When used in a vehicle, the control system 7 can act on the brake system 30 and / or the engine management 31 and / or the steering system 32.
Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform gemäß Fig.1 wird in der Ausführungsform von Fig. 2 zum Vergleich der Greifkraft F(t) mit den Grenzwerten Fmin und Fmax in der Vergleichseinrichtung 3 kein konstanter Wert für diese Grenzwerte benutzt, sondern diese Grenzwerte werden in einer Einrichtung 5 dynamisch in Abhängigkeit von Fahrparametern wie der Fahrzeuggeschwindigkeit v(t) oder der Auslenkung Φ(t) der Steuereinrichtung 1 (gemessen mittels der Detektionseinrichtung 6) angepaßt und an die Vergleichseinrichtung 3 geleitet. Auf diese Weise wird eine wesentlich präzisere Auswertung der Beziehung zwischen Greifkraft und Gemütszustand des Fahrers ermöglicht.In contrast to the first embodiment according to FIG. 1, in the embodiment of FIG. 2, for comparing the gripping force F (t) with the limit values Fmin and Fmax in the comparison device 3, no constant value is used for these limit values, but these limit values are used in one device 5 dynamically adapted as a function of driving parameters such as the vehicle speed v (t) or the deflection Φ (t) of the control device 1 (measured by means of the detection device 6) and passed to the comparison device 3. In this way, a significantly more precise evaluation of the relationship between gripping force and the driver's state of mind is made possible.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die3 shows a block diagram of a further embodiment of the invention. The
Greifkraft-Sensoren bestehen dabei aus einer Vielzahl an einzelnen Sensorelementen (2-Gripping force sensors consist of a large number of individual sensor elements (2-
1 , 2-2, ... 2-n; 20-1 , 20-2, ... 20-n) an der Unterseite bzw. der Oberseite einer Steuereinrichtung (siehe obige Erläuterungen zu ihrer Funktion), deren Ausgangssignale zu zwei Gruppen zusammengefaßt werden und durch jeweils eine Kombinationsschaltung (8-1 , 8-2) für jede Gruppe zu Gruppenausgangssignalen F1 (t) und F2(t) zusammengefaßt werden, die der Vergleichseinrichtung 3 zugeführt werden. In Abhängigkeit vom Ergebnis der Auswertung aktiviert die Vergleichseinrichtung 3 das Warngerät 4 und das Kontrollsystem 7. Die Grenzwerte der Greifkraft werden wiederum dynamisch in der Einrichtung 5 erstellt und der Vergleichsschaltung 3 zugeführt. Dabei weist die Einrichtung 5 zur dynamischen Einstellung der Grenzwerte der Greifkraft einen Dateneingang auf, über den sie die aktuellen Geschwindigkeitswerte v(t) erhält, und ist weiters - ebenso wie das Kontrollsystem 7 - mit einem Beschleunigungssensor 10, einem Abstandssensor 1 1 und einem Bremskraftsensor 12 verbunden. Zusätzlich ist die Einrichtung 5 mit einer Einrichtung 6 zur Detektion der Auslenkung der Steuereinrichtung verbunden.1, 2-2, ... 2-n; 20-1, 20-2, ... 20-n) on the underside or the top of a control device (see above explanations of their function), their output signals are combined into two groups and are combined by a combination circuit (8-1, 8-2) for each group into group output signals F1 (t) and F2 (t), which are fed to the comparison device 3. Depending on the result of the evaluation, the comparison device 3 activates the warning device 4 and the control system 7. The limit values of the gripping force are in turn created dynamically in the device 5 and fed to the comparison circuit 3. The device 5 for dynamic setting of the limit values of the gripping force has a data input via which it receives the current speed values v (t) and, like the control system 7, is also provided with an acceleration sensor 10, a distance sensor 11 and a braking force sensor 12 connected. In addition, the device 5 is connected to a device 6 for detecting the deflection of the control device.
Fig. 4 zeigt Zusatzeinrichtungen, wenn die Erfindung in einem Fahrsimulator verwendet wird. Die grundlegenden Elemente der Erfindung wie Vergleichseinrichtung und Warngerät sind zwar ebenfalls vorhanden, wurden aber aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Zeichnung weggelassen. Außerdem sind sie bereits weiter oben beschrieben worden, sodaß eine nochmalige Erläuterung entfallen kann.Fig. 4 shows additional devices when the invention is used in a driving simulator. The basic elements of the invention such as the comparison device and warning device are also present, but have been omitted from the drawing for reasons of clarity. In addition, they have already been described above, so that a further explanation can be omitted.
Man erkennt in Fig. 4 eine den Fahr- oder Simulationsverlauf bzw. das Verhalten der steuernden Person, aufzeichnende Videokamera 1 3, die mit einer Speichereinrichtung 14 zur Speicherung der Videodaten verbunden ist. Die Speichereinrichtung 14 speichert auch die Ausgangssignale F(t) des Greifkraftsensors 2 sowie die Auslenkung Φ(t) der Steuereinrichtung. Weiters ist ein Computer 1 6 vorgesehen, der in Echtzeit eine Bildwiedergabeeinrichtung 1 5 (z.B. einen Lichterbalken oder einen Bildschirm) ansteuert. Die Bildwiedergabeeinrichtung 1 5 enthält Informationen, die der steuernden Person Anleitungen vermitteln, wohin sie steuern soll. Dabei kann es sich im einfachsten Fall um einen wandernden Lichtpunkt handeln, der die Person mit der Steuereinrichtung 1 folgen soll. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, über einen Bildschirm realistische Fahrumgebungen einzuspielen, um so einen glaubhaften Fahrsimulationszustand für die steuernde Person zu erzeugen. Da beim Fahren - insbesondere im Motorsport - die auf das Lenkrad ruckubermittelten Kräfte eine wichtige Informationsquelle für den Fahrer darstellen, ist weiters vorgesehen, daß der Computer 16 über einen Servoverstarker 1 7 einen Winkelantrieb 18 nach dem elektrodynamischen Prinzip ansteuert. Antriebe dieser Art sind im stromlosen Zustand reibungsfrei und lassen sich über Stromeinpragung gemischt als passives Element (Reibungselement) und aktives Element (Kraft- bzw. Drehmomentgeber) betreiben. Mit dieser Einrichtung können ruckubermittelte Kräfte gut simuliert werden.4 shows a video camera 1 3 recording the course of the driving or simulation or the behavior of the controlling person, which is connected to a storage device 14 for storing the video data. The storage device 14 also stores the output signals F (t) of the gripping force sensor 2 and the deflection Φ (t) of the control device. Furthermore, a computer 1 6 is provided which controls an image display device 1 5 (for example a light bar or a screen) in real time. The image display device 1 5 contains information which gives the controlling person instructions on where to steer. In the simplest case, this can be a wandering point of light that the person with the control device 1 should follow. However, it is preferably provided that realistic driving environments are imported via a screen in order to create a believable one Generate driving simulation state for the controlling person. Since when driving - especially in motorsport - the forces transmitted to the steering wheel represent an important source of information for the driver, it is further provided that the computer 16 controls an angular drive 18 according to the electrodynamic principle via a servo amplifier 17. Drives of this type are frictionless in the de-energized state and can be operated as a passive element (friction element) and active element (force or torque transmitter) via current injection. With this device, jerk-transmitted forces can be simulated well.
In den Figuren 5 und 6 werden zwei Ausfuhrungsformen einer für die Erfindung adaptierten Steuereinrichtung 1 perspektivisch und teilweise in Explosionsansicht dargestellt.In FIGS. 5 and 6, two embodiments of a control device 1 adapted for the invention are shown in perspective and partially in an exploded view.
Fig. 5 zeigt eine Steuereinrichtung 1 in Form eines ovalen Steuerknüppels, wie er im Cart-Sport Verwendung findet. Der Steuerknüppel weist einen Rahmen 22 auf, an dessen Oberseite links und rechts zwei Handgriffstucke 21 -1 und und 21 -2 beweglich, aber unverlierbar montiert sind. Zwischen den oberen Handgriffstucken und dem Rahmen sind jeweils zwei Kraftsensorelemente 20-1 und 20-2 angeordnet, die die Kraft messen, mit der die oberen Handgπftstucke 21 -1 und 21 -2 gegen den Rahmen 22 gepreßt werden. An der Unterseite des Rahmens 22 sind links und rechts zwei weitere Handgriffstucke 23-1 und und 23-2 beweglich, aber unverlierbar montiert Zwischen den unteren Handgπffstucken und dem Rahmen sind jeweils zwei Kraftsensorelemente 2-1 und 2-2 angeordnet, die die Kraft messen, mit der die unteren Handgriffstucke 23-1 und 23-2 gegen den Rahmen 22 gepreßt werden.Fig. 5 shows a control device 1 in the form of an oval joystick, as used in carting. The control stick has a frame 22, on the top left and right of which two handle pieces 21 -1 and and 21 -2 are movably but captively mounted. Two force sensor elements 20-1 and 20-2 are each arranged between the upper handle pieces and the frame, which measure the force with which the upper handle pieces 21 -1 and 21 -2 are pressed against the frame 22. On the underside of the frame 22, two further handle pieces 23-1 and and 23-2 are movable but captively mounted on the left and right between the lower handle pieces and the frame, two force sensor elements 2-1 and 2-2 are each arranged, which measure the force , with which the lower handle pieces 23-1 and 23-2 are pressed against the frame 22.
Fig. 6 zeigt eine Steuereinrichtung 1 in Form eines Speichenlenkrades, das einen kreisförmigen Lenkkranz 24 aufweist, an dessen Unterseite zwischen dem Lenkkranz und einer Vielzahl an Fingerdruckstucken 25 jeweils ein Kraftsensorelement 2-1 montiert ist. Als Kraft- bzw. Drucksensoren finden bevorzugt kapazitive, resistive, pneumatische Sensoren oder solche nach dem elektrodynamischen Prinzip Verwendung.6 shows a control device 1 in the form of a spoke steering wheel which has a circular steering ring 24, on the underside of which a force sensor element 2-1 is mounted between the steering ring and a plurality of finger pressure pieces 25. Capacitive, resistive, pneumatic sensors or sensors based on the electrodynamic principle are preferably used as force or pressure sensors.
In Fig. 7 ist der Aufbau eines kapazitiven Kraftsensors 2' schematisch dargestellt. Er besteht aus zwei Kondensatorplatten 41 , 42, zwischen denen ein Elastomer 45 als Dielektrikum angeordnet ist. Wird durch eine äußere Kraft F der Abstand der beiden Kondensatorplatten zueinander geändert, so ändert sich dadurch die Kapazität des Kondensators. Dies kann durch die dargestellte Schaltung mit einem Wechselstromoszillator 43 und einem Verstärker 44 gemessen werden. Jede der beiden Kondensatorplatten 41 , 42 besteht von außen nach innen aus einer geerdeten Abschirmung aus leitendem Material, einer nichtleitenden Polyesterfolie und einer Elektrodenschicht aus gut leitendem Material.The structure of a capacitive force sensor 2 'is shown schematically in FIG. 7. It consists of two capacitor plates 41, 42, between which an elastomer 45 is arranged as a dielectric. If the distance between the two capacitor plates is changed by an external force F, the capacitance of the capacitor changes. This can be measured by the circuit shown with an AC oscillator 43 and an amplifier 44. Each of the two capacitor plates 41, 42 consists, from the outside inwards, of a grounded shield made of conductive material, a non-conductive polyester film and an electrode layer made of highly conductive material.
Resistive Kraftsensoren bestehen aus Stoffen, die unter Druck ihren Widerstand ändern (z.B. ein Gemisch aus Kohlenstoff und Bindemittel). Zum anderen werden Dehnungsmeßstreifen genutzt, wobei der von außen wirkende Druck zu einer Änderung ihrer Länge und somit zu einer Änderung ihres Widerstandes führt. Die Widerstandsänderungen werden ebenfalls elektrisch gemessen.Resistive force sensors are made of substances that change their resistance under pressure (e.g. a mixture of carbon and binder). On the other hand, strain gauges are used, the pressure acting from the outside leading to a change in their length and thus to a change in their resistance. The changes in resistance are also measured electrically.
Fig. 8 zeigt einen pneumatischen Kraftsensor. Dieser weist einen kompressiblen Ballon 46 auf, der durch eine äußere Kraft F zusammengedrückt wird. Der Ballon 46 kommuniziert über eine Luftleitung 47 mit einem Luftreservoir 48. Die Luft aus diesem Reservoir 48 kann erst in den Ballon einströmen, wenn ihr Druck mindestens genauso groß ist, wie der von außen auf den Ballon einwirkende Druck. Deshalb wird im Reservoir 48 der Druck solange erhöht, bis Luft in den Ballon 46 strömt. Der in diesem Moment im Reservoir mittels eines Manometers 49 gemessene Druckwert entspricht dem von außen auf den Ballon wirkenden Druck. 8 shows a pneumatic force sensor. This has a compressible balloon 46, which is compressed by an external force F. The balloon 46 communicates via an air line 47 with an air reservoir 48. The air from this reservoir 48 can only flow into the balloon when its pressure is at least as great as the pressure acting on the balloon from the outside. Therefore, the pressure in the reservoir 48 is increased until air flows into the balloon 46. The pressure value measured at this moment in the reservoir by means of a manometer 49 corresponds to the pressure acting on the balloon from the outside.

Claims

Patentansprüche: Claims:
1 . Verfahren zur Überwachung der Fahrtüchtigkeit einer ein Fahrzeug oder einen Fahrsimulator steuernden Person, wobei das Fahrzeug bzw. der Fahrsimulator eine händisch betätigbare Steuereinrichtung (1 ) aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte: a) des Ermitteins der Greifkräfte (F(t)), mit der die Person die Steuereinrichtung (1 ) festhält, b) des Vergleichens der Greifkräfte mit einem festgelegten oberen Grenzwert (Fmax), und c) des Aussendens eines Warnsignals (W(t)), wenn die ermittelten Greifkräfte (F(t))den oberen Grenzwert (Fmax) übersteigen.1 . Method for monitoring the ability to drive of a person controlling a vehicle or a driving simulator, the vehicle or the driving simulator having a manually operable control device (1), characterized by the steps: a) determining the gripping forces (F (t)) with which the person holds the control device (1), b) comparing the gripping forces with a defined upper limit value (Fmax), and c) sending out a warning signal (W (t)) if the determined gripping forces (F (t)) exceed the upper one Exceed limit value (Fmax).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch die weiteren Schritte: d) des Vergleichens der Greifkräfte (F(t)) mit einem festgelegten unteren Grenzwert (Fmin), und e) des Aussendens eines Warnsignals (W(t)), wenn die ermittelten Greifkräfte (F(t)) den unteren Grenzwert (Fmin) unterschreiten.2. The method according to claim 1, characterized by the further steps: d) comparing the gripping forces (F (t)) with a fixed lower limit value (Fmin), and e) sending out a warning signal (W (t)) if the determined gripping forces (F (t)) fall below the lower limit (Fmin).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte: f) des Ermitteins eines Durchschnittswerts der Greifkräfte (F(t)), und g) das Subtrahieren des Durchschnittwerts der Greifkräfte (F(t)) von ihrem Momentanwert vor dem Vergleich der Greifkräfte (F(t)) mit dem oberen Grenzwert (Fmax) oder dem unteren Grenzwert (Fmin).3. The method according to claim 1 or 2, characterized by the further steps: f) determining an average value of the gripping forces (F (t)), and g) subtracting the average value of the gripping forces (F (t)) from their instantaneous value before Comparison of the gripping forces (F (t)) with the upper limit value (Fmax) or the lower limit value (Fmin).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Grenzwert (Fmax) und gegebenenfalls der untere Grenzwert (Fmin) dynamisch in Abhängigkeit von der Auslenkung (Φ(t)) der Steuereinrichtung (1 ) oder von äußeren Fahrparametern, wie der Fahrzeuggeschwindigkeit (v(t)), des Lenkeinschlags und der Fahrbahnbeschaffenheit festgelegt werden. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the upper limit value (Fmax) and possibly the lower limit value (Fmin) dynamically depending on the deflection (Φ (t)) of the control device (1) or external driving parameters, such as the vehicle speed (v (t)), the steering angle and the road surface.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgesendete Warnsignal (W(t)) ein optisches, akustisches oder taktiles Warngerät aktiviert.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the emitted warning signal (W (t)) activates an optical, acoustic or tactile warning device.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgesendete Warnsignal (W(t)) ein automatisches Kontrollsystem (7) aktiviert, das zumindest teilweise die Steuerung des Fahrzeugs übernimmt.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the warning signal emitted (W (t)) activates an automatic control system (7) which at least partially takes over control of the vehicle.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das automatische Kontroll System (7) das Fahrzeug abbremst oder anhält.7. The method according to claim 6, characterized in that the automatic control system (7) brakes the vehicle or stops.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das automatische Kontrollsystem (7) auf Signale aus zumindest einem aus einem Beschleunigungs- (10), einem Abstands- (1 1 ), oder einem Bremskraftsensor (12) reagiert.8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the automatic control system (7) reacts to signals from at least one of an acceleration (10), a distance (1 1), or a braking force sensor (12).
9. Vorrichtung zur Überwachung der Fahrtüchtigkeit einer ein Fahrzeug oder einen Fahrsimulator steuernden Person, wobei das Fahrzeug bzw. der Fahrsimulator eine händisch betätigbare Steuereinrichtung (1 ) aufweist, gekennzeichnet durch mindestens einen an bzw. in der Steuereinrichtung (1 ) angeordneten Sensor (2; 20) zur Messung der Kraft, mit der die steuernde Person die Steuereinrichtung greift, wobei der mindestens eine Sensor (2; 20) ein zur Greifkraft proportionales Ausgangssignal (F(t)) liefert, eine Vergleichseinrichtung (3) zum Vergleichen des vom Greifkraftsensor (2; 20) gelieferten Ausgangssignals (F(t)) mit einem festgelegten oberen Grenzwert (Fmax), wobei die Vergleichseinrichtung (3) bei Überschreiten des oberen Grenzwerts (Fmax) ein Warnsignal (W(t)) liefert und ein optisches, akustisches oder taktiles Warngerät (4), das durch das Warnsignal (W(t)) aktivierbar ist. 9. Device for monitoring the driving ability of a person controlling a vehicle or a driving simulator, the vehicle or the driving simulator having a manually operable control device (1), characterized by at least one sensor (2;) arranged on or in the control device (1). 20) for measuring the force with which the controlling person grips the control device, the at least one sensor (2; 20) delivering an output signal (F (t)) proportional to the gripping force, a comparison device (3) for comparing that of the gripping force sensor ( 2; 20) delivered output signal (F (t)) with a fixed upper limit value (Fmax), the comparison device (3) providing a warning signal (W (t)) and an optical, acoustic or when the upper limit value (Fmax) is exceeded tactile warning device (4) which can be activated by the warning signal (W (t)).
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung (3) weiters zum Vergleichen des vom Greifkraftsensor (2;20) gelieferten Ausgangssignal (F(t)) mit einem festgelegten unteren Grenzwert (Fmin) und zum Aussenden eines Warnsignals (W(t)), wenn die ermittelte Greifkraft den unteren Grenzwert (Fmin) unterschreitet, ausgebildet ist.10. The device according to claim 9, characterized in that the comparison device (3) further for comparing the output signal from the gripping force sensor (2; 20) (F (t)) with a fixed lower limit value (Fmin) and for sending a warning signal (W (t)), when the determined gripping force falls below the lower limit value (Fmin).
1 1. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifkraftsensor (2; 20) ein Sensor vom Dynamometer-, kapazitiven (2'), resistiven oder pneumatischen (2") Typ ist.1 1. Device according to claim 9 or 10, characterized in that the gripping force sensor (2; 20) is a sensor of the dynamometer, capacitive (2 '), resistive or pneumatic (2 ") type.
1 2. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Greifkraftsensor (2; 20) aus einer Vielzahl einzelner Sensorelemente (2-1 bis 2-n; 20-1 bis 20-n) besteht, deren jeweilige Ausgangssignale (F1 (t); F2(t)) durch eine Kombinationsschaltung (8-1 ; 8-2), beispielsweise ein Summierer oder Integrator, zu einem Gesamtausgangssignal kombiniert werden.1 2. Device according to one of claims 9 to 1 1, characterized in that the gripping force sensor (2; 20) consists of a plurality of individual sensor elements (2-1 to 2-n; 20-1 to 20-n), their respective Output signals (F1 (t); F2 (t)) are combined by a combination circuit (8-1; 8-2), for example a summer or integrator, to form a total output signal.
1 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Greifkraftsensor (2; 20) Sensorelemente (2-1 bis 2-n; 20-1 bis 20-n) an der Oberseite und der Unterseite der Steuereinrichtung aufweist, die getrennt voneinander auswertbar sind.1 3. Device according to one of claims 9 to 1 1, characterized in that the gripping force sensor (2; 20) sensor elements (2-1 to 2-n; 20-1 to 20-n) on the top and bottom of the control device has, which can be evaluated separately.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 1 3, weiters gekennzeichnet durch eine Einrichtung (5) zur dynamischen Einstellung des oberen (Fmax) und gegebenenfalls des unteren (Fmin) Grenzwerts der Greifkraft in Abhängigkeit von der Auslenkung (Φ(t)) der Steuereinrichtung (1 ) oder von äußeren Fahr- bzw. Simulationsparametern, wie der Fahrzeuggeschwindigkeit (vt), des Lenkeinschlags und der Fahrbahnbeschaffenheit.14. Device according to one of claims 9 to 1 3, further characterized by a device (5) for dynamic adjustment of the upper (Fmax) and optionally the lower (Fmin) limit value of the gripping force as a function of the deflection (Φ (t)) Control device (1) or external driving or simulation parameters, such as the vehicle speed (vt), the steering angle and the road surface.
1 5. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (5) zur dynamischen Einstellung des oberen und unteren Grenzwerts der Greifkraft mit einer Einrichtung (6) zur Detektion der Auslenkung (Φ(t)) der Steuereinrichtung (1 ) verbunden ist.1 5. Apparatus according to claim 14, characterized in that the device (5) for dynamic adjustment of the upper and lower limit of the gripping force with a Device (6) for detecting the deflection (Φ (t)) of the control device (1) is connected.
1 6. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (5) zur dynamischen Einstellung des oberen und unteren Grenzwerts der1 6. Apparatus according to claim 14 or 15, characterized in that the device (5) for dynamic adjustment of the upper and lower limit of
Greifkraft mit zumindest einem aus einem Beschleunigungsmesser (10), einem Abstandsmesser (1 1 ) oder einem Bremskraftmesser (12) verbunden ist.Gripping force is connected to at least one of an accelerometer (10), a distance meter (11) or a brake force meter (12).
1 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß weiters ein automatisches Kontrollsystem (7) vorgesehen ist, das durch das Warnsignal aktivierbar ist und zumindest teilweise die Steuerung des Fahrzeugs oder Fahrsimulators übernimmt.1 7. Device according to one of claims 9 to 16, characterized in that further an automatic control system (7) is provided which can be activated by the warning signal and at least partially takes over control of the vehicle or driving simulator.
18. Vorrichtung nach Anspruch 1 7, wenn auf ein Fahrzeug bezogen, dadurch gekennzeichnet, daß das automatische Kontrollsystem (7) auf die Bremsanlage (30) und/oder das Motormanagement (31 ) und/oder die Lenkanlage (32) eines Fahrzeugs einwirkt.18. The apparatus according to claim 1 7, when related to a vehicle, characterized in that the automatic control system (7) acts on the brake system (30) and / or the engine management (31) and / or the steering system (32) of a vehicle.
19. Vorrichtung nach Anspruch 1 7 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das automatische Kontrollsystem (7) mit zumindest einem aus einem Beschleunigungs- (10), einem Abstands- (1 1 ), oder einem Bremskraftsensor (12) verbunden ist.19. The apparatus of claim 1 7 or 18, characterized in that the automatic control system (7) with at least one of an acceleration (10), a distance (1 1), or a braking force sensor (12) is connected.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß weiters eine den Fahr- oder Simulationsverlauf, insbesondere das Verhalten der steuernden Person, aufzeichnende Videokamera (13) und eine Speichereinrichtung (14) zur Speicherung der Videodaten und der Ausgangssignale des Greifkraftsensors (2; 20) vorgesehen ist. 20. Device according to one of claims 9 to 19, characterized in that further a video camera (13) recording the driving or simulation course, in particular the behavior of the controlling person, and a storage device (14) for storing the video data and the output signals of the gripping force sensor (2; 20) is provided.
21 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19, wenn auf einen Fahrsimulator bezogen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bildwiedergabeeinrichtung (15) zur Erzeugung eines Fahrsimulationszustandes für die steuernde Person vorgesehen ist. 21. Device according to one of claims 9 to 19, when related to a driving simulator, characterized in that an image display device (15) is provided for generating a driving simulation state for the controlling person.
EP00913946A 1999-03-17 2000-03-17 Method and device for monitoring the driving proficiency of a person who is piloting a vehicle or a driving simulator Withdrawn EP1169189A1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0047899A ATA47899A (en) 1999-03-17 1999-03-17 METHOD AND DEVICE FOR MONITORING THE EFFECTIVITY OF A PERSON CONTROLLING A VEHICLE OR A DRIVING SIMULATOR
AT47899 1999-03-17
PCT/AT2000/000061 WO2000055000A1 (en) 1999-03-17 2000-03-17 Method and device for monitoring the driving proficiency of a person who is piloting a vehicle or a driving simulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1169189A1 true EP1169189A1 (en) 2002-01-09

Family

ID=3491689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP00913946A Withdrawn EP1169189A1 (en) 1999-03-17 2000-03-17 Method and device for monitoring the driving proficiency of a person who is piloting a vehicle or a driving simulator

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1169189A1 (en)
AT (1) ATA47899A (en)
AU (1) AU3542800A (en)
WO (1) WO2000055000A1 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6580973B2 (en) 2000-10-14 2003-06-17 Robert H. Leivian Method of response synthesis in a driver assistance system
US7565230B2 (en) 2000-10-14 2009-07-21 Temic Automotive Of North America, Inc. Method and apparatus for improving vehicle operator performance
US6925425B2 (en) 2000-10-14 2005-08-02 Motorola, Inc. Method and apparatus for vehicle operator performance assessment and improvement
US6909947B2 (en) 2000-10-14 2005-06-21 Motorola, Inc. System and method for driver performance improvement
DE10126224A1 (en) * 2001-05-30 2002-12-12 Bosch Gmbh Robert Method and device for characterizing the condition of the driver of a motor vehicle
DE102009019663A1 (en) * 2009-04-30 2010-11-04 Continental Teves Ag & Co. Ohg A method of detecting a physical quantity on a steering handle
US8773251B2 (en) 2011-02-10 2014-07-08 Sitting Man, Llc Methods, systems, and computer program products for managing operation of an automotive vehicle
US8666603B2 (en) 2011-02-11 2014-03-04 Sitting Man, Llc Methods, systems, and computer program products for providing steering-control feedback to an operator of an automotive vehicle
US8902054B2 (en) 2011-02-10 2014-12-02 Sitting Man, Llc Methods, systems, and computer program products for managing operation of a portable electronic device
DE102017216887A1 (en) * 2017-09-25 2019-03-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for detecting the contact of hands with the steering wheel of a vehicle

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5648324B2 (en) * 1974-04-16 1981-11-14
US4210905A (en) * 1978-07-21 1980-07-01 Coons David A Alarm for waking a dozing driver
JPH01195139A (en) * 1988-01-30 1989-08-07 Suzuki Motor Co Ltd Engine output control device
JPH03279074A (en) * 1990-03-28 1991-12-10 Toyoda Gosei Co Ltd Switch built-in type steering wheel
GB9126078D0 (en) * 1991-12-06 1992-02-05 Philips Electronic Associated Control system for a vehicle
US5769085A (en) * 1993-01-06 1998-06-23 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Apparatus for detecting awareness of a vehicle driver and method thereof
DE19545848A1 (en) * 1995-12-08 1997-06-12 Olympia Design Gmbh Safety device for motor vehicle drivers
DE19702748A1 (en) * 1996-03-01 1997-09-18 Kirchlechner Schwarz Monika Motor vehicle driver condition monitoring method
DE19631502C1 (en) * 1996-08-03 1998-01-22 Bosch Gmbh Robert Steering wheel with optoelectronic sensor
JPH1148819A (en) * 1997-08-07 1999-02-23 Yoshihisa Kususe Safety device for automobile

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Gallasch E.; Berger M.: 'Grip Forces in Steering Movements: Physiological Mechanisms, Speculations and their Measurement', Manuscript 1st Symposium on "Human Science Research in Contemporary Motorsports", Vienna, 21-27 July 1998; *
See also references of WO0055000A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
AU3542800A (en) 2000-10-04
ATA47899A (en) 2003-06-15
WO2000055000A1 (en) 2000-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006051930B4 (en) Method and device for driver status detection
DE102014220759B4 (en) Monitoring a degree of attention of a driver of a vehicle
DE60319847T2 (en) JOYSTICK WITH VARIABLE COMPLIANCE WITH COMPENSATION ALGORITHMS
EP3101404B1 (en) Test system and test method and configuration system and configuration method for configuring at least one vehicle driver system interface
US20040054452A1 (en) Methods and means for monitoring driver alertness and display means for displaying information related thereto
DE102018201234A1 (en) information offering
EP3507157A1 (en) Method, apparatus and computer program for producing and transmitting a piece of driver information
DE102013218853B4 (en) Method and system for controlling the gait of a robot
EP1169189A1 (en) Method and device for monitoring the driving proficiency of a person who is piloting a vehicle or a driving simulator
WO2014194898A1 (en) Method and driver assistance system for assessing and/or maintaining the alertness of a driver of a vehicle
WO2019162032A1 (en) Device and method for operating a vehicle which can be driven in an at least partly automated manner
DE102012221827A1 (en) On-board training system for teaching fuel economy
DE102016216986A1 (en) Method for supporting a driver
DE102017210966A1 (en) Method and device for operating a motor vehicle with a steering system for the identification of driver interventions
DE102004022098B4 (en) Method for preventing or reducing steering tearing and steering system
EP3792169A1 (en) System for determining seating position
DE10338945A1 (en) Device for monitoring the condition of a vehicle driver
WO2014202365A1 (en) Method and device for determining a driving state of an external motor vehicle
DE102019205300B4 (en) Moving people with a standing vehicle
AT519997A1 (en) Determination of a vehicle longitudinal acceleration on the test bench
DE102013010546B4 (en) Determining a transfer characteristic of a steering system of a vehicle and a setting for a driver drowsiness detection device
DE102020202404A1 (en) Detection of a non-active reaction of a driver to adapt at least one parameter of an automated driving function of a vehicle
EP1498717B1 (en) Procedure and device for determining the crosswind behaviour of a vehicle
DE102019208985A1 (en) Procedure for avoiding motion sickness in an autonomous vehicle
AT525809B1 (en) motorcycle test stand

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20010829

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

17Q First examination report despatched

Effective date: 20020404

19A Proceedings stayed before grant

Effective date: 20040301

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20051201