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https://nap.nationalacademies.org/catalog/27432/critical-issues-in-transportation-for-2024-and-beyond

Entwicklung und Evaluierung eines haptischen Navigationssystems fuer Motorradfahrer

Development and evaluation of a haptic navigation system for motorbike riders

Diese Arbeit beschreibt eine haptische Mensch-Maschine-Schnittstelle fuer Motorradfahrer. In diesem Fall wurde sie fuer Navigationshinweise verwendet, die mit Hilfe eines zum Patent angemeldeten Smart-Helmet an den Fahrer ausgegeben werden. Der Smart-Helmet verfuegt ueber zwei seitliche Vibrationsmotoren im Innenpolster sowie Lautsprecher, um sowohl haptische als auch akustische Signale uebermitteln zu koennen. Die Signale werden per Bluetooth von Handys oder Navigationssystemen an den Helm uebermittelt. Vorgestelt wird der Smart-Helmet und es wird die Versuchsreihe zur Festlegung der haptischen Navigationshinweise beschrieben. Weitere Anwendungen fuer die haptische Mensch-Maschine-Schnittstelle sind in Form von sogenannten Advanced Rider Assistance Systems (ARAS) bereits absehbar, wie Tote-Winkel-Warner, Frontalkollisionswarnungen, Kurvenwarnungen und Geschwindigkeitswarnungen. In diesem Anwendungsfall sollen haptische Signale die traditionellen, visuellen und sprachbasierten Navigationshinweise ergaenzen beziehungsweise ersetzen, indem ein intuitives Interface mit minimaler Ablenkungswirkung geschaffen wird. Die Idee beruht auf der Erkenntnis, dass haptische Reize im Gehirn direkter verarbeitet werden als sprachliche oder visuelle Informationen. Zudem scheint der haptische Informationsverarbeitungskanal noch Kapazitaet zu bieten, waehrend der visuelle Informationskanal, vor allem in komplexen Kreuzungssituationen, weitestgehend gefuellt ist. Haptische Informationsvermittlung auf dem Motorrad stellt damit eine interessante Option fuer eine intuitive, nicht ablenkende Mensch-Maschine-Schnittstelle fuer ARAS dar. Fuer die Entwicklung der haptischen Informationen wurden bestehende Navigationskonzepte von BMW und TomTom sowohl theoretisch als auch praktisch analysiert. Darauf aufbauend konnten die visuellen und sprachbasierten Hinweise in haptische Reize uebersetzt werden. Die so entwickelten Hinweise wurden iterativ im Laborversuch und im Feldversuch mit jeweils mindestens vier Testpersonen pro Iterationsschritt getestet und schrittweise weiterverbessert. Am Ende des Prozesses konnten sie unter realen Bedingungen in staedtischen und laendlichen Umgebungen erfolgreich eingesetzt werden. Minimale Fehlerraten und hohe Akzeptanz des Systems deuten auf ein hohes Anwendungspotenzial hin. Grenzen fuer das Konzept wurden an kleinen Kreisverkehren und Kreuzungen mit unsymmetrischen Ausfahrten festgestellt sowie fuer Wendemanoever. Die Arbeit zeigt, dass haptische Navigation in den allermeisten Navigationssituationen nahezu fehlerfrei funktioniert, jedoch in komplexen Situationen auf zusaetzliche Hinweise angewiesen bleibt. (A) ABSTRACT IN ENGLISH: The paper describes a human machine interface for motorbike riders based on haptic stimuli. It has been applied for navigation cues that are given by vibration motors inside a patent pending smart helmet. The smart helmet is equipped with two lateral vibration motors inside the inner linen and an audio unit. The signals are transferred via Bluetooth from mobile phones or satellite navigation systems to the helmet. In this release the smart helmet is introduced and the series of experiments carried out to determine haptic navigation cues is described. Further potential applications in ARAS (Advanced Rider Assistance Systems) are on the horizon, like side assists, frontal collision warnings, curve warnings and speed warnings. In this study the aim was to complement or even substitute the traditional, visual and voice command based navigation cues by haptic cues in order to enhance the intuitiveness of turn indications and to reduce distraction while riding to a minimum. The idea is based on the fact that haptic stimuli are processed more directly by the human brain than voice or visual based information. Also the haptic perception channel seems to allow still further room for information while the visual channel is practically fully occupied, especially in complex intersection situations. Providing information by vibration thus incorporates great potential for an intuitive and non distracting human machine interface for ARAS. For the development of the haptic cues, existing motorbike navigation systems from BMW and TomTom were analyzed theoretically and in practice. Based on this, the existing visual and voice cues were translated into haptic vibration patterns. The haptic cues were tested and improved iteratively in laboratory experiments and in open road tests with at least four participants in each iterative test cycle. The tests proved that the haptic cues are basically always interpreted correctly and can be used effectively and with high acceptance under real driving conditions in urban and rural environments. Limits of the haptic navigation concept were found for small roundabouts and intersections with unsymmetrical road exits as well as for “turn around” maneuvers. It could be shown in the experiments that haptic navigation would perfectly work in the majority of all navigation events while it still needs complementary information for complex navigation instructions. (A)

Language

  • English

Media Info

  • Media Type: Digital/other
  • Features: Figures; References; Tables;
  • Pagination: pp 347-64
  • Monograph Title: Sicherheit - Umwelt - Zukunft. Tagungsband der 9. Internationalen Motorradkonferenz 2012, 1. und 2. Oktober 2012, Koeln
  • Serial:

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01532846
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • ISBN: 978-3-923994-20-5
  • Files: ITRD
  • Created Date: Aug 7 2014 9:12AM