Vehicle Interaction Lab

Im Vehicle Interaction Lab erforschen wir die Interaktion zwischen Fahrer, Insassen und Fahrzeug sowie zwischen menschlichen und automatisierten Verkehrsteilnehmern.Das Auto der Zukunft bietet privaten Raum, effiziente Zeitnutzung und Mobilität als Luxusgüter für Bewohner von Mega-Cities, Pendler und Digital Natives.

Automatisierung und die Integration digitaler Medien über Apps, Smartphones und integriertes Infotainment haben sich als Forschung- und Entwicklungsschwerpunkt etabliert. Wir setzen bei der Gestaltung der Fahraufgabe auf adaptive HMI-Systeme und die Messung von Fahrerzuständen wie Schläfrigkeit, Ablenkung und Fahrerintention. Zur Beurteilung von Usability und Driver-Experience verwenden wir bewährte sowie eigens am IAO entwickelte Evaluierungswerkzeuge. Unsere Methoden setzen wir auch zur Generierung von Fahrermodellen und in Studien zum demographischen Wandel bei unerfahrenen und älteren Fahrern ein.

Wir setzen je nach Projektanforderung und Forschungsfrage verschiedene Formen der Fahrsimulation sowie reale Fahrzeuge ein, um virtuelle Prototypen und HMI-Konzepte in allen Entwicklungsphasen erlebbar zu machen. Die frühe Konfrontation mit real wirkenden und funktionalen Prototypen hilft die richtigen Entscheidungen zu treffen und frühzeitig die beste Gestaltungsvariante zu erkennen.

Mit mehr als 15 Jahren Erfahrung im Bereich Vehicle Interaction bietet das Fraunhofer IAO in Stuttgart:

• Erstellung und Integration von (virtuellen) Prototypen für grafische, akustische und haptische Bedienkonzepte im Fahrzeug.
• Unabhängige Evaluierung von Prototypen und Nachrüstlösungen mit Usability-Experten und Nutzern im Fahrsimulator und auf der Straße.
• Innovative und bewährte Werkzeuge und Methoden zur Fahrerzustandserfassung.
• Gestaltung und Evaluierung von Nebenaufgaben und Übergabestrategien für die hochautomatisierte Fahrzeugführung.

Das Vehicle Interaction Lab umfasst das Fahrsimulationslabor, welches neben einem Eye-Tracking-System, Multikamerabeobachtung und Fahrdatenauswertung auch einen Alterssimulationsanzug und einen Pupillographen zur Schläfrigkeitsmessung umfasst, sowie das Wizard-of-Oz-Fahrzeug, welches die Datenerhebung sowie die Simulation verschiedener Automatisierungsstufen während Realfahrten erlaubt.

Fahrsimulationslabor

Im immersiven Fahrsimulator sitzt der Fahrer in einem realen Fahrzeug. Der Sichtwinkel nach vorn beträgt dabei 180°. Drei Aufprojektionen simulieren zudem die Sicht über Innen- und Außenrückspiegel. Aus Perspektive des Probanden ergibt sich also nahezu ein 360°-Blickfeld. Um den Realitätsgrad weiter zu erhöhen werden alle akustischen Signale des Fahrzeuges und der Umgebung räumlich durch ein Soundsystem wiedergegeben. Der Simulator verfügt zudem über ein Bewegungssystem, das Sitz- und Chassisvibrationen erzeugt sowie Bremsrucke simuliert.

Für die Untersuchungen an der Mensch-Maschine-Schnittstelle ist der Simulator mit einem modular erweiterbaren Dashboard, inkl. rekonfigurierbaren Instrumentendisplay und einem Multi-Touch fähigen Monitor in der Mittelkonsole ausgestattet.

Zur Durchführung von Simulationsfahrten ist seit Frühjahr 2012 softwareseitig das Programm SILAB im Einsatz. Darüber können Fahrzeugdaten ausgelesen werden die in Hinblick auf Fahrerreaktionen und Fahrerverhalten untersucht werden. Zur Überwachung des Probanden bei Experimenten stehen mehrere Kameras und ein Eye-Tracking-System zur Verfügung. Geschulte Versuchsleiter erheben qualitative Daten mit Fragebögen und Interview-Verfahren.

Wizard-of-Oz Versuchsfahrzeug

Im Wizard-of-Oz-Fahrzeug findet ein in der Mensch-Computer-Interaktion häufig verwendeter Ansatz Anwendung, indem ein menschlicher „Wizard“ die intelligenten Funktionen des Systems simuliert und dadurch bei den Nutzern der Eindruck entsteht, mit einem autonomen System zu interagieren.

Das Wizard-of-Oz-Fahrzeug ist mit einem Eye-Tracking-System und Innenraumkameras ausgestattet und kann je nach experimentellem Setup mit physiologischen Messverfahren (EKG, EDA, EEG) erweitert werden. Dies erlaubt eine kontinuierliche Datenerhebung zur Fahrerzustandserkennung unter realen Bedingungen während der Fahrt auf der Straße. Eine weitere Besonderheit stellt die Ausstattung mit drei Lenkrädern dar, welche eine Fahrzeugführung von vorne rechts (Sicherheitsfahrer), vorne links (Nutzer) oder hinten (Wizard) ermöglicht.Der Sicherheitsfahrer dient hierbei als „Backup“ und muss bei Bedarf eingreifen und die Kontrolle über das Fahrzeug übernehmen, während die reine Fahraufgabe entweder beim Nutzer oder Wizard liegen kann. Des Weiteren erlaubt dieser Aufbau eine flexible Übergabe der Fahrzeugkontrolle vom Nutzer an den Wizard (oder umgekehrt) und ermöglicht somit die Simulation verschiedener Automatisierungsstufen und Übernahmeszenarien während des autonomen Fahrens.