Der Mensch und sein Roboter von der Assistenz zur Kooperation · Lehrstuhl für Ergonomie Technische Universität München Der Mensch und sein Roboter von der Assistenz zur Kooperation

Technische Universität MünchenLehrstuhl für Ergonomie

Der Mensch und sein Roboter

von der Assistenz zur Kooperation

Prof. Dr. phil. Klaus Bengler

Lehrstuhl für Ergonomie

Technische Universität München


Roboter …

11.02.2012 Der Mensch und sein Roboter 2


COTESYS



Roboter• Definition nach VDI-Richtlinie 2860

„Industrieroboter sind universell einsetzbare Bewegungsautomaten mit mehreren Achsen, deren Bewegungen hinsichtlich Bewegungsfolge und Wegen bzw. Winkeln frei (d. h. ohne mechanischen Eingriff) programmierbar und gegebenenfalls sensorgeführt sind. Sie sind mit Greifern, Werkzeugen oder anderen Fertigungsmitteln ausrüstbar und können Handhabungs-und/oder Fertigungsaufgaben ausführen.“

• Definition nach Robot Institute of America (RIA)„Ein Roboter ist ein programmierbares Mehrzweck-Handhabungsgerät für das Bewegen von Material, Werkstücken, Werkzeugen oder Spezialgeräten. Der frei programmierbare Bewegungsablauf macht ihn für verschiedenste Aufgaben einsetzbar.“



Fragestellungen• Welche Hauptgründe sprechen für den Einsatz von Robotern und

Automatisierungstechnik?

• Wie verändern sich die Arbeitsaufgaben des Menschen durch den Einsatz von Robotern?

• Was spricht für die Entwicklung von Mensch-Roboter-Kooperationen?

• Was sagt das von Yerkes und Dodson formulierte Gesetz in diesem Zusammenhang?

• Welche Rolle spielt die Ergonomie bei der Entwicklung von Mensch-Roboter-Kooperationen?

• Welche Faktoren haben einen Einfluss auf die Akzeptanz von Mensch-Roboter-Kooperationen?



Mensch-Maschine-Interaktion



Automatisierung – Eine DefinitionAutomatisierung im ProduktionsumfeldDie mit Hilfe von Maschinen realisierte Übertragung von Arbeit vom Menschen auf Automaten, üblicherweise durch technischen Fortschritt.

Quelle: http://www.alzmetall.de/alzmetall/index.php?id=automatisierung



Automatisierte Lösung ist wirtschaftlicher als der Einsatz von Menschen.

Hauptgrund 1 – Wirtschaftlichkeit



• Einsparung von Personalkosten im Gesamtproduktionsprozess (hohe Personalkosten in Deutschland)

• Steigerung der Produktivität (Quantität)

• Steigerung der Produktqualität

• Einsparung von Material, Energie und Herstellungszeit (Effizienz)

• Beherrschung zunehmend komplexerer Prozesse

• Einsparung von Personalkosten im Gesamtproduktionsprozess (hohe Personalkosten in Deutschland)

• Steigerung der Produktivität (Quantität)

• Steigerung der Produktqualität

• Einsparung von Material, Energie und Herstellungszeit (Effizienz)

• Beherrschung zunehmend komplexerer Prozesse

Betriebswirtschaftliche Effekte



Die Arbeitsprozesse erfüllen nicht die Mussanforderungen, sind also nicht

ausführbar/erträglich.

Hauptgrund 2 – Humanitärer Aspekt



Gründe für die AutomatisierungMussanforderungen von Arbeit

„ausführbar und erträglich“

Sollanforderungen von Arbeit

„zumutbar und persönlichkeitsförderlich“



Nicht ausführbare, nicht erträgliche Arbeitsprozesse• Vom System geforderte Fähigkeiten lassen

den Einsatz des Menschen nicht zu

• Grenzen der sensorischen Leistungsfähigkeit des Menschen werden überschritten

• Die psychomotorische Leistungsfähigkeit des Menschen reicht nicht aus (z.B. präzise Steueraufgaben)

• Gleichzeitigkeit von anfallenden Aufgaben mit hohen Leistungsanforderungen

• Informationsverarbeitungskapazität des Menschen wird durch die Komplexität der Aufgabe überschritten

• Die Sicherheit des Menschen oder des Systems ist nicht gegeben

• Vom System geforderte Fähigkeiten lassen den Einsatz des Menschen nicht zu

• Grenzen der sensorischen Leistungsfähigkeit des Menschen werden überschritten

• Die psychomotorische Leistungsfähigkeit des Menschen reicht nicht aus (z.B. präzise Steueraufgaben)

• Gleichzeitigkeit von anfallenden Aufgaben mit hohen Leistungsanforderungen

• Informationsverarbeitungskapazität des Menschen wird durch die Komplexität der Aufgabe überschritten

• Die Sicherheit des Menschen oder des Systems ist nicht gegeben



Nicht zumutbare, nicht persönlichkeitsförderliche ArbeitsprozesseAutomatisierung zum Abbau von Überforderung:

• bei Aufgaben, die zur Sättigung in einem oder mehreren Wahrnehmungskanälen führen

• zur Begrenzung der Zahl an zu bearbeitenden Aufgaben pro Zeitintervall

• um die Zahl der (konkurrierenden) Parallelaufgaben zu begrenzen

• um die Zahl der „zu merkenden“ Informationen/Ereignisse zu begrenzen

• bei Aufgaben mit Schrittfolge und Zeittaktung

• bei sich ständig wiederholenden (repetitiven) Aufgaben

Automatisierung zum Abbau von Überforderung:

• bei Aufgaben, die zur Sättigung in einem oder mehreren Wahrnehmungskanälen führen

• zur Begrenzung der Zahl an zu bearbeitenden Aufgaben pro Zeitintervall

• um die Zahl der (konkurrierenden) Parallelaufgaben zu begrenzen

• um die Zahl der „zu merkenden“ Informationen/Ereignisse zu begrenzen

• bei Aufgaben mit Schrittfolge und Zeittaktung

• bei sich ständig wiederholenden (repetitiven) Aufgaben



Nicht zumutbare, nicht persönlichkeitsförderliche ArbeitsprozesseAutomatisierung zum Abbau von Unterforderung:

• bei Überwachungsaufgaben mit niedriger Ereignisrate

• bei selten durchzuführenden Aufgaben

• bei Routineaufgaben, die einfach zu automatisieren wären

• bei langweiligen und demotivierenden Aufgaben

Automatisierung zum Abbau von Unterforderung:

• bei Überwachungsaufgaben mit niedriger Ereignisrate

• bei selten durchzuführenden Aufgaben

• bei Routineaufgaben, die einfach zu automatisieren wären

• bei langweiligen und demotivierenden Aufgaben



Eigenschaften automatisierter AnlagenVerbesserungen Verschlechterungen

Unfallgefahren Größere Distanz zu Gefahrenquellen reduziert das Unfallrisiko

Instandhalter sehen sich neuen Gefahren ausgesetzt (aktuell: MRK)

Umweltfaktoren Belastung durch Umweltfaktoren wg. größerer Distanz gemindert (Hitze, Schmutz, Staub)

Neue Lärmquelle (allerdings auf Grund der Schallausbreitung unkritisch)

Körperliche Belastung Reduktion schwerer, einseitig belastender Arbeiten Entwicklung einseitiger Belastung bei Resttätigkeiten (z.B. Bestücken)

Psychische BelastungGebundenheit an Maschinen kann reduziert werdenVielfältigeres Aufgabenspektrum vorstellbar (Monitoring, Programmierung, etc.)

Erhöhte Gefahr von Monotonie bei ResttätigkeitenInspektion/Monitoring bedarf einer großen KonzentrationNäher an den Takt gebunden

ArbeitsverhältnisEntfall der NachtschichtArbeitsplatzsicherheit durch erhöhte Wettbewerbsfähigkeit

Gefahr des ArbeitsplatzverlustesSchichtzeiten könnten verlängert werden

Arbeitsinhalt, Autonomie, persönlichenEntwicklung, Arbeitsumfang

Mehr Möglichkeiten zu Planungs- und EntscheidungstätigkeitenGrößerer Arbeitsumfang durch job enrichment

Reduktion der eigenen Fähigkeiten (insbesondere im Umgang mit Werkzeugen)Schwierige manuelle Tätigkeiten bleiben



Eigenschaften des MenschenVorteile Nachteile

Fähigkeit der Urteilsbildung Unzuverlässig

Fähigkeit, Teile zu lokalisieren(sehen und fühlen)

Hohe Ausbildungs- und Trainingskosten

Fähigkeit, auf Ereignisse zu reagieren Fehlzeiten durch Krankheit

Fähigkeiten, Tätigkeiten zu wechseln, ohne neu „programmiert“ zu werden

Keine Handhabung schwerer Teile oder von Gefahrenstoffen

Flexibel einsetzbar Ermüdungserscheinungen

Überblick über mehrere Anlagen Beschränkte geistige und physische Kapazitäten

Benötigt keine „Instandhaltung“ Unzufriedenheit bei monotonen Arbeitsabläufen

Hohe Variabilität beim Arbeitsergebnis



Abhängigkeit der Leistung vom Grad der Erregung (Yerkes-Dodson Law, 1908)

Sowohl bei Überforderung als auch bei Unterforderung sinkt die Zuverlässigkeit des Menschen

Sowohl bei Überforderung als auch bei Unterforderung sinkt die Zuverlässigkeit des Menschen



Fahrzeugsystemtechnik:Entwurf von Fahrzeugsystemen

Yerkes-Dodson-Law (1908)

Arousal ist wichtig für die Steuerung des Bewußtseins, der Aufmerksamkeit und der Informationsverarbeitung

“unsere Motivation ziele darauf ab, ein optimales, vermutlich mittleres Aktivierungsniveau aufrechtzuerhalten.“

(Bourne, Ekstrand. Einführung in die Psychologie, 2001)

Arousal ist wichtig für die Steuerung des Bewußtseins, der Aufmerksamkeit und der Informationsverarbeitung

“unsere Motivation ziele darauf ab, ein optimales, vermutlich mittleres Aktivierungsniveau aufrechtzuerhalten.“

(Bourne, Ekstrand. Einführung in die Psychologie, 2001)

Arousal – Aktivierung, Erregung



Ironies of Automation

“Automated systems still are man-machine systems, for which both technical and human factors are

important.” (Bainbridge, 1983)

“… the irony that the more advanced a control system is, so the more crucial may be the contribution of the

human operator.”

“Automated systems still are man-machine systems, for which both technical and human factors are

important.” (Bainbridge, 1983)

“… the irony that the more advanced a control system is, so the more crucial may be the contribution of the

human operator.”



Automatisierung führt häufig zu ..• einer Verlagerung hin zu überwachenden Aufgaben

einer Behandlung von Ausnahmefällen (trouble shooting) im Gegensatz zur alltäglichen Interaktion

• Vigilanzproblemen (Hypovigilanz)

• Übungsverlust (Skill deterioration/skill degradation)

• Mode confusion

• Overreliance

• einer Verlagerung hin zu überwachenden Aufgabeneiner Behandlung von Ausnahmefällen (trouble shooting) im Gegensatz zur alltäglichen Interaktion

• Vigilanzproblemen (Hypovigilanz)

• Übungsverlust (Skill deterioration/skill degradation)

• Mode confusion

• Overreliance



• …

• …

• …

• • 28/3/79 Three Mile Island Accident. A valve showed closed when it was stuck open

• • 14/2/90 A320 92 Dead Bangalore Engines in idle descent mode on approach; fell short of runway

• • 20/1/92 A320 87 Dead Strasbourg Confused descent mode resulting in controlled flight into terrain

• • 14/9/93 A320 2 Dead Warsaw Runway overrun as windshear on landing affected automatic braking systems

• • 7/2/01 A320 0 Dead Bilbao Heavy landing following turbulence on approach; crew attempted go around but automatic protection envelope prevented it

• • 30/6/94 A330 7 Dead Toulouse Ground impact following test flight takeoff due to misunderstanding of autopilot mode and overconfidence in aircraft abilities

• • 20/12/95 B757 160 Dead Cali Hit mountain after confusion over directional beacon in flight management system

• • 6/2/96 B757189 Dead Dominican Faulty airspeed indicator caused Republic confusion with autopilot

• • 15/4/02 B767 129 Dead S. Korea Struck mountain on circling approach after captain had taken over from autopilot and lost situation awareness

• …

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• • 28/3/79 Three Mile Island Accident. A valve showed closed when it was stuck open

• • 14/2/90 A320 92 Dead Bangalore Engines in idle descent mode on approach; fell short of runway

• • 20/1/92 A320 87 Dead Strasbourg Confused descent mode resulting in controlled flight into terrain

• • 14/9/93 A320 2 Dead Warsaw Runway overrun as windshear on landing affected automatic braking systems

• • 7/2/01 A320 0 Dead Bilbao Heavy landing following turbulence on approach; crew attempted go around but automatic protection envelope prevented it

• • 30/6/94 A330 7 Dead Toulouse Ground impact following test flight takeoff due to misunderstanding of autopilot mode and overconfidence in aircraft abilities

• • 20/12/95 B757 160 Dead Cali Hit mountain after confusion over directional beacon in flight management system

• • 6/2/96 B757189 Dead Dominican Faulty airspeed indicator caused Republic confusion with autopilot

• • 15/4/02 B767 129 Dead S. Korea Struck mountain on circling approach after captain had taken over from autopilot and lost situation awareness

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Beispiele:



Automatisierung und ihre FolgenKlassisches Ziel der

Automatisierung

Ersatz des Menschen bei Fragestellungen der manuellen

Kontrolle, der Planungsvorbereitung und der Problemlösung

Notwendigkeit der Überwachung

Jedes hochautomatisierte System benötigt menschliche Bediener für

überwachende, regulierende, instand haltende, erweiternde und

verbessernde Maßnahmen

Auch hochautomatisierte Systeme sind stets Mensch-Maschine-Systeme

Solche Systeme müssen sowohl hinsichtlich der technischen Gestaltung als auch bzgl. der Mensch-Maschine-Schnittstelle optimal

ausgelegt werden



Verändertes Aufgabenprofil für Operateure

Überwachende Aufgaben im Regelzustand

• Informationsbereitstellung• Kompatibilität• Rückmeldung

Übernahme bei Fehlentwicklungen

• Stress• unzureichende Übung• mangelnde Erfahrung



Ironies of automation

Folge

Willkürlich entstandene Menge an Aufgaben für den Operateur

Schlecht gestaltete Aufgaben mit wenig Unterstützungshilfen

Daraus resultierendes Problem

Auch automatisiere Prozesse bedürfen einer Unterstützung durch den Menschen

Resttätigkeiten (keine automatisierte Lösung) müssen vom Menschen bewältigt werden

Grundannahme

Operateure sind unzuverlässig und nicht effizient genug Automatisierte Lösungen erhöhen die Zuverlässigkeit

Der versuchte Ausschluss des Menschen aus automatisierten Systemen erhöht seine Bedeutung im kritischen Fall

Der versuchte Ausschluss des Menschen aus automatisierten Systemen erhöht seine Bedeutung im kritischen Fall



Lösungsansätze• Alarmsysteme für dringende Übernahmefälle

• Informationen direkt aus dem Prozess ablesbar gestalten (Gefahr von SW-basierten Anzeigen)

• Anzeige von Trends (kein alleiniger Abgleich gegen Grenzwerte)

• Nachvollziehbare Gestaltung von Lösungsstrategien des Computers

• Operateur im „Loop“ halten

• Alarmsysteme für dringende Übernahmefälle



• Nachvollziehbare Gestaltung von Lösungsstrategien des Computers

• Operateur im „Loop“ halten



Quelle: Human FactorsEngineeringWickens et al.

Der Mensch und sein Roboter 3511.02.2012


Mensch-Roboter-Kooperation„Sich ergänzende Kooperationspartner“

(nach Thiemermann 2005)

Flexibilität bei der Aufgabenbearbeitung

Montage komplexer Bauteile

Integrierte Prozesskontrolle

Handhaben scharfkantiger, schwerer Lasten

Handhabung komplexer Bauteile

starker Partnerschwacher Partner

Mensch-Roboter-Kooperation11.02.2012 Der Mensch und sein Roboter 42


MRKen in der Produktion – Motivation

Demografischer Wandel

Steigender Anteil an Kleinserien-produktionen

Unzureichende, klassische

Lösungsmöglich-keiten

ergonomischer Probleme in der

Produktion

Erweiterung und Veränderung des Normenwerkes

Zunahme des Durchschnittsalters der Erwerbstätigen um etwa fünf Jahre zwischen 2006 und 2013*

Verringerte körperliche Leistungsfähigkeit der Belegschaft (z.B. beim Handhaben von Lasten)

Klassische Lösungs-Ansätze reichen nicht aus, um ergonomische Probleme zu eliminieren

Weder Vollautomatisierung noch rein manuelle Lösungen liefern entsprechende Lösungen

Gültige Normen erlauben kombinierte Betrachtung

von Sicherheit und Effizienz

Definition einer erforderlichennachweisbaren Sicherheit (SIL:

Safety Integrity Level) notwendig

Berücksichtigung veränderter Eigenschaften von Rohmaterialien während des

Produktionsprozesses

Produktion mehrerer Variantenmit variablen Produktspe-

zifikationen auf einer Fertigungslinie



Ergonomische Gestaltung derMensch Roboter Kooperation

Erhöhung der Effizienz des Gesamtsystems durch Bewegungsprädiktion

• Kalkulation wahrscheinlicher Bewegungsabläufe des Menschen

• Definition von prädiktiven Wahrscheinlichkeitsräumen

• Erkennen von sicherheitskritischen Bewegungen und Handlungen des Menschen

• Absichtserkennung aus Initialbewegungen des Menschen

Erhöhung der Effizienz des Gesamtsystems durch Bewegungsprädiktion

• Kalkulation wahrscheinlicher Bewegungsabläufe des Menschen

• Definition von prädiktiven Wahrscheinlichkeitsräumen

• Erkennen von sicherheitskritischen Bewegungen und Handlungen des Menschen

• Absichtserkennung aus Initialbewegungen des Menschen




Gewährleistung der Akzeptanz unter den späteren Nutzern

• Definition von ergonomischen Sollvorgaben, um eine Beeinträchtigung des Nutzers zu vermeiden

• Einschränkung des adaptiven Verhaltens des Roboters auf ein akzeptables Niveau






Effizienz des Gesamtsystems durch BewegungsprädiktionProbleme des Status quo:

• sicherheitsgerichtete automatisierungstechnische Komponenten und Systeme meist durch redundante Lösungen gekennzeichnet

• Verwendung sehr zuverlässiger und daher teurer Komponenten

• Sicherheitseinrichtungen verringern die Produktivität (sicherer Zustand)

• Mensch als größter Risikofaktor

• Unzureichend genaue Erfassung von Menschen im Produktionsumfeld

Probleme des Status quo:

• sicherheitsgerichtete automatisierungstechnische Komponenten und Systeme meist durch redundante Lösungen gekennzeichnet

• Verwendung sehr zuverlässiger und daher teurer Komponenten

• Sicherheitseinrichtungen verringern die Produktivität (sicherer Zustand)

• Mensch als größter Risikofaktor

• Unzureichend genaue Erfassung von Menschen im Produktionsumfeld



Effizienz des Gesamtsystems durch Bewegungsprädiktion

Idee:

Integration von Menschmodellen/Verhaltensmodellen des Menschen in die Online-Berechnung der Steuerstrategien der Roboters

• Modellierung menschlichen Bewegungsverhaltens

• Definition von Wahrscheinlichkeitsräumen

Idee:

Integration von Menschmodellen/Verhaltensmodellen des Menschen in die Online-Berechnung der Steuerstrategien der Roboters

• Modellierung menschlichen Bewegungsverhaltens

• Definition von Wahrscheinlichkeitsräumen



Architektur des kooperierenden Systems

OAK1

Safety Controller

Sichere Sensorik

SAK²

Akt. Operator-konfiguration

Verhaltens-modellierung

Optimierung

²Strategische Automatisierungskomponente

Standard Controller

Webserver

Projekt ESIMIP Bayerische Forschungsstiftung



Robotersteuerung auf Basis von Bewegungen

AllozentrischeSensorik

RGB-Kamerasim Birds-Eye-

View der Arbeitszelle

Sensorik am Roboter

Lage-Istwerte der einzelnen

Roboterachsen

Modellierung der Akteure

Beschreibungdes belegten

Volumens durch Mensch und

Roboter

Ableiten von Maßnahmen

Bestimmung der Abstände und

Folgerung geeigneter reaktiver

Maßnahmen

Roboter-steuerung

Einleiten einer der Situation

angemessenen Reaktion



Modellierung der Akteure

Modellierung des Menschen

Modellierung des Roboters

zunehmender Detaillierungsgrad/zunehmende Komplexität

CAD-Modell



Ableiten von MaßnahmenPositionsbestimmung der Körpersegmente

Mensch Roboter

markerbasiert markerlos

Gelenkwinkel des Roboters(z.B. zum Weltkoordinatensystem)



Ableiten von MaßnahmenAbstandsberechnung zwischen Mensch und Roboter



RobotersteuerungEinleiten einer der Situation angemessenen Reaktion• Frühzeitige Vermeidung von potenziellen

Kollisionen

• Einhalten eines ergonomisch begründeten Mindestabstands zwischen Mensch und Roboter

• Planung der Robotergeschwindigkeit auf Basis des aktuellen Abstands



Bewegungstrajektorien – Hand/Arm


Bortot, 2011


Bewegungstrajektorien - Begegnungen mit einem IndustrieroboterFrontale Begegnungen (insgesamt 450 Messungen)

[mm]

[mm]

Trajektorien einzelner Probanden

Mittelwert aller Probanden

Baseline

Bortot, 2011


Laterale Begegnungen (insgesamt 180 Messungen)

[mm]

[mm]



Baseline

Bewegungstrajektorien - Begegnungen mit einem Industrieroboter

Bortot, 2011


Bewegungstrajektorien - Begegnungen mit einem IndustrieroboterSchräg frontale Begegnungen (insgesamt 90 Messungen)

[mm]

[mm]



Baseline

Bortot, 2011


Versuchsergebnisse• Eine generelle Beschreibung des menschlichen Bewegungs-

verhaltens in Abhängigkeit der Robotergeschwindigkeit ist nicht bzw. nur ungenau möglich (hohe Variabilität).

• Bei gleichbleibenden Robotertrajektorien sind höhere Robotergeschwindigkeiten unproblematisch.

• Probanden wählen bogenförmige Trajektorien um den Roboter mit einer durchschnittlichen Entfernung von 0,5m.

• 80% der Probanden fühlten sich nicht unsicher. zurückzuführen auf das nicht-adaptive Verhalten des Roboter

• Haben die Probanden hohes Vertrauen wegen der Sicherheitseinrichtung „Schaumstoffattrappe“?

• Probandenkollektiv: hohes Vertrauen in technische Systeme und wenig Erfahrung mit Industrierobotern












Einflussfaktoren auf die Akzeptanz von MRKen

Akzeptanz von MRKen

Geschwin-digkeit des Roboters

Abstand zwischen

Mensch und Roboter

Arbeitshöhe des Tool

Center Point

Bewegungs-bahnen

Annäherungs-winkel

Anmutung des Roboters

Größe des Roboters

Informations-austausch mit dem Roboter



Wer fährt hier?

Kooperation in der Fahrer-Fahrzeug Interaktion der Zukunft



Der klassische Fahrerplatz

Geprägt von der primärenFahraufgabe



… Information und Assistenz

Geprägt von der primärenFahraufgabe und Integration



Mensch-Maschine-Interaktion



Autonome Fahrzeuge als State of the Art

www.focus.de

Geprägt vom fahrerlosen Fahrzeug



Ironies of Automation …

“Automated systems still are man-machine systems, for which both technical and human factors are important.”

(Bainbridge, 1983)

“… the irony that the more advanced a control system is, so the more crucial may be the contribution of the human

operator.”

“Automated systems still are man-machine systems, for which both technical and human factors are important.”

(Bainbridge, 1983)

“… the irony that the more advanced a control system is, so the more crucial may be the contribution of the human

operator.”



Der Mensch und sein Roboter

Mode Awareness

24 Vpen (19 männlich, 5 weiblich, 19-66 Jahre) Statischer Fahrimulator TUM

Fahrstrecke ca 24 km Autobahn (Baustellen, 18 Fahrstreifenwechsel und 26 Geschwindigkeitswechsel)

Dauer 1 ½ Stunden

Faktor Anzeige (mit/ohne)

Systemfehler werden simuliert(Automation reagiert hin und wiedernicht auf Schilder)

11.02.2012 68

Weißgerber, 2011


Mode Awareness



a) Trajektorie; b) Klammer; c) Rahmen

Untersuchte Anzeigekonzepte





1144 1174 911 12730

500

1.000

1.500

2.000

2.500

MIT Anzeige OHNE Anzeige MIT Anzeige OHNE Anzeige

SCHILD TACHO

Blic

kdauer m

it 9

5%

-CI [

ms]

1945 1558 1123 10600

500

1.000

1.500

2.000

2.500

MIT Anzeige OHNE Anzeige MIT Anzeige OHNE Anzeige

SCHILD TACHOB

lickd

auer m

it 9

5%

-CI [

ms]

Blickverhalten - Vergleich Normalbetrieb Verzögern

Bei VersuchsbeginnBei Versuchsbeginn Nach ca. 25 min VersuchsdauerNach ca. 25 min Versuchsdauer

NormalbetriebVerzögern von 100 auf 80

NormalbetriebVerzögern von 120 auf 100

Keine Beeinflussung der Tachoblicke durch die Anzeige



MIT Anzeige OHNE AnzeigeKein Schildblick 3 2Schildblick 7 11

7 11

3

2

0

4

8

12

16

20

24

Anza

hl V

ersu

chsp

erso

nen kein Fahrereingriff

Blick auf Schild

MIT Anzeige OHNE Anzeige

Kein Tachoblick 5 5

Tachoblick 5 8

5 8

5

5

0

4

8

12

16

20

24

An

zah

l Ve

rsu

ch

sp

ers

on

en

kein FahrereingriffBlick auf Tacho

Schild-/Tachoblicke im Fehlerfall „ohne Systemeingriff“

Bei Geschwindigkeitswechsel hilft

eine Anzeige, Fehlfunktionen früher

zu erkennen und einzugreifen



Intentionserkennung durch Griffkraftmessung



Lösungsansätze …• Alarmsysteme für dringende Übernahmefälle



• Nachvollziehbare Gestaltung von Lösungsstrategien des Computers/Fahrzeugs

• Fahrer im „Loop“ halten

• Alarmsysteme für dringende Übernahmefälle



• Nachvollziehbare Gestaltung von Lösungsstrategien des Computers/Fahrzeugs

• Fahrer im „Loop“ halten



Kooperatives Fahren bedeutet …• Beiderseitige Transition

(Die Rollenverteilung wird dynamisch jeweils neu zwischenFahrer und Fahrzeug vereinbart)

• ArbitrierungAuflösung von Konflikten

• Die jeweils nächsthöhere Ebene gibt die Ziele für die erfolgreiche Bearbeitung der tieferliegenden Ebene vor(Navigation->Manöver->Stabilisierung)

• Vorhersagbarkeit der Automationsfähigkeit und Nutzerverfügbarkeit



Technologien

Anforderung Technologie

Transition Intentionserkennung, Intentionsdarstellung

Arbitrierung Innovative Eingabekonzepte

Planung Systemintegration

Vorhersagbarkeit Nutzerverfügbarkeit

Fahrerzustandserkennung

Welche Technologien sind die enabler, um das Potenzial höherer Automationsgrade zu heben zu können?



Kooperatives Fahren könnte unter anderem bedeuten …



Kooperative Systeme – ein Vergleich

Mensch-RoboterKooperation

kooperative Fahrerassistenzsysteme

IntentionSicherer Abstand vs.

Enge InteraktionErkennung und Deutung von

Intentionen

Kontakt !

Safe distanceExperimentell bestimmt,

abhängig vonRoboterbewegung

TTC

Kommunikation visuell, (verbal) Hauptsächlich visuell

Mehrparteien-systeme

Ein Mensch, ein Roboter

^ ^^^ ^


Thomas Weißgerber Dino Bortot

Daniel Damböck Martin Kienle


Klaus Bengler

Documents

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