Forschungspraktikum Michel Köhler

Forschung · Studium · TU Dresden · Wissenschaft · 22. November 2024 · Svenja Hammon ·
Schlagwörter: Baukasten, Designforschung, Designmethoden, Designprozess, Designstudie, Digitalisierung, Forschung, Forschungspraktikum, HMI, Human Machine Interaction, Innovation, Mobile Arbeitsmaschine, Prototyping, Technologie

Die fortschreitende Digitalisierung im Bereich mobiler Arbeitsmaschinen verändert die Anforderungen an Kabinenarbeitsplätze. Ursprünglich auf die manuelle Steuerung und Überwachung der Einzelmaschine ausgelegt, stoßen herkömmliche Benutzerschnittstellen angesichts komplexer virtueller Daten, deren Visualisierung und Bedienung an ihre Grenzen. Displaybasierte Interfaces bieten hier neue Spielräume bei der Gestaltung von Human-Machine-Interfaces (HMI). Sie sind jedoch in mobilen Arbeitsmaschinen oft nicht optimal zu bedienen – zum Beispiel, wenn der Fahrer mit beiden Händen Joysticks, Lenkräder etc. bedienen muss oder wenn Vibrationen eine Touch-Bedienung erschweren. Daher wird die Interaktion mit diesen immer komplexer werden virtuellen Welten auch weiterhin auf die Einbindung physischer Bedienelemente und Bedienumgebungen angewiesen sein. Doch auch hier ermöglichen neue Technologien neue Ansätze der Interaktion, insbesondere in Bezug auf Eingabeformen und Feedbacksignale (z.B. integrierte Touch- und Displayflächen, Vibrations-, Force- und Lichtfeedback).

Schon heute werden Bedienkonzepte häufig multimodal gedacht. Das bedeutet, dass versucht wird, möglichst viele Informationskanäle intelligent miteinander zu verbinden (z.B. visuell, haptisch, akustisch). Das macht moderne Bedienkonzepte aber auch komplexer und die Bewertung der Lösungsansätze schwieriger. Dafür braucht es interaktive Prototypen, die sich einerseits schnell erzeugen lassen, aber andererseits auch eine notwendige Tiefe an Interaktivität ermöglichen. Dabei zeigt sich, dass Prototypen und deren Einbindung in praxisnahen Situationen bereits in frühen Phasen die Entwicklung von passfähigen Lösungen fördern. Während Rapid-Prototyping-Methoden wie „Paper Prototyping“ zur Ideengenerierung und für grobe Abschätzungen der Konzeptprüfung geeignet sind, erlauben funktionale Prototypen in verschiedenen Ausbaustufen (Prototyping-Stufen) detailliertes Kundenfeedback zu Nützlichkeit oder Nutzer erleben.

In seinem Forschungspraktikum hat Michel Köhler einen modularen Bedienelemente-Baukasten entwickelt. Dieser ermöglicht das explorative Erfahren und die Erprobung von interaktiven Mensch-Maschine-Interaktions-Konzepten innerhalb des HMI-Cab-Frameworks unserer Professur. Der Bedienelemente-Baukasten ist als Plattform für die fortschreitende Entwicklung von Bausteinen für die Implementierung innovativer Technologien ausgelegt. In einem zweiten Schritt hat Michel die Auswirkung der Abbildungsgenauigkeit von Prototypen (Fidelity) im Entwurfsprozess an Prototypen-Stufen eines multimodalen Dreh-Drück-Stellers mit Display untersucht.

Zunächst galt es zu klären, wie ein Framework mit hochwertigem Gesamtbild und hohem Freiheitsgrad für die Implementierung von verschiedenen Bedienelementen auszulegen ist. Dies erfolgt auf Grundlage einer Literaturrecherche zu modularen Systemen, der IST-Analyse des bestehenden HMI Cab Frameworks und der daraus abgeleiteten Anforderungsliste und Gestaltungsrichtlinie. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wurden ein übergreifendes Konzept definiert, Lösungsansätze verglichen, in (CAD-) Entwürfe überführt und anhand von physischen Elementen umgesetzt. Über die exemplarische Implementierung diverser Bedienelemente wurde die Leistungsfähigkeit des Bedienelemente-Baukastens erfolgreich demonstriert und Regeln für die Generierung von Bedienelement-Bausteinen definiert.

Im Anschluss sollte beantwortet werden, welche Fidelity-Stufe für welche Phase des Entwurfsprozesses zweckmäßig ist. Dafür wurde eine Untersuchung mit vier Varianten des Dreh-Drück-Stellers mit Display konzipiert und der Versuchsaufbau und -ablauf über zwei Pretests erprobt.