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DE102017101669A1 - Verfahren zum Betreiben einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle sowie Mensch-Maschinen-Schnittstelle - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle sowie Mensch-Maschinen-Schnittstelle Download PDF

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DE102017101669A1
DE102017101669A1 DE102017101669.4A DE102017101669A DE102017101669A1 DE 102017101669 A1 DE102017101669 A1 DE 102017101669A1 DE 102017101669 A DE102017101669 A DE 102017101669A DE 102017101669 A1 DE102017101669 A1 DE 102017101669A1
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DE
Germany
Prior art keywords
touch
sensitive surface
button
machine interface
human
Prior art date
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Ceased
Application number
DE102017101669.4A
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English (en)
Inventor
Sören Lemcke
Nikolaj Pomytkin
Timo Schubert
Uwe Class
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.)
BCS Automotive Interface Solutions GmbH
Original Assignee
BCS Automotive Interface Solutions 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
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Priority to EP17726898.4A priority patent/EP3574396A1/de
Priority to CN201780084955.1A priority patent/CN110235094A/zh
Priority to JP2019540619A priority patent/JP2020506476A/ja
Priority to US16/479,632 priority patent/US20210349592A1/en
Priority to PCT/EP2017/062365 priority patent/WO2018137787A1/de
Priority to KR1020197025147A priority patent/KR20190111095A/ko
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Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle (30) für ein Fahrzeug, mit einem Fahrzeugbauteil, einer Steuereinheit und einer berührungsempfindlichen Oberfläche (32), die am Fahrzeugbauteil vorgesehen ist, hat die folgenden Schritte:
a) eine Berührung an einem beliebigen Berührungspunkt (46) der berührungsempfindlichen Oberfläche (32) wird erkannt,
b) dem Berührungspunkt (46) wird anschließend eine Schaltfläche (48) zugeordnet, mittels der eine Eingabe möglich ist,
wobei der Schaltfläche (48) eine Funktion zugeordnet wird.
Ferner ist eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle (30) gezeigt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle für ein Fahrzeug sowie eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle für ein Fahrzeug.
  • Mensch-Maschinen-Schnittstellen für Fahrzeuge mit berührungsempfindlichen Oberflächen sind bekannt. Üblicherweise werden bei solchen Schnittstellen von einer Steuereinheit Schaltflächen auf den berührungsempfindlichen Oberflächen eingerichtet.
  • Unter einer Schaltfläche wird im Rahmen dieser Erfindung ein Bereich auf der berührungsempfindlichen Oberfläche verstanden, der als Knopf oder Schieberegler wirkt. Die Schaltfläche kann betätigt werden, um mit der Mensch-Maschinen-Schnittstelle zu interagieren. Dabei kann die Betätigung durch Berühren, Wischen (sogenanntes Swipen) oder durch Erhöhen des Drucks auf die berührungsempfindliche Oberfläche erfolgen. Wird ein Bereich der berührungsempfindlichen Oberfläche berührt (oder anderweitig betätigt), so wird von der Steuereinheit überprüft, ob diese Berührung im Bereich einer der Schaltflächen erfolgt ist. Ist dies der Fall, wird die entsprechende Schaltfläche als betätigt angesehen. Solche Schaltflächen sind hinlänglich von Touch-Displays, beispielsweise von Smartphones oder Tablets, bekannt.
  • Üblicherweise sind die Schaltflächen an vorbestimmten Bereichen auf der berührungsempfindlichen Oberfläche angeordnet und werden beispielsweise bei einem berührungsempfindlichen Display durch eine entsprechende Darstellung auf dem Display selbst angezeigt.
  • Zur Bedienung solcher Mensch-Maschinen-Schnittstellen ist eine erhöhte Aufmerksamkeit notwendig, da der Benutzer eine nur visuell dargestellte Schaltfläche mit seinem Finger treffen muss, um eine bestimmte Funktion auszulösen. Dies ist für Mensch-Maschinen-Schnittstellen in Fahrzeugen jedoch nachteilig, da der Benutzer, meistens der Fahrer, so wenig wie möglich vom Straßenverkehr abgelenkt werden sollte.
  • Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle für ein Fahrzeug sowie eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle für ein Fahrzeug bereitzustellen, deren Bedienung weniger Aufmerksamkeit bedarf.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle für ein Fahrzeug, mit einem Fahrzeugbauteil, einer Steuereinheit und einer berührungsempfindlichen Oberfläche, die am Fahrzeugbauteil vorgesehen ist, mit den folgenden Schritten:
    1. a) Eine Berührung an einem beliebigen Berührungspunkt der berührungsempfindlichen Oberfläche wird erkannt,
    2. b) dem Berührungspunkt wird anschließend eine Schaltfläche zugeordnet, mittels der eine Eingabe möglich ist,

    wobei der Schaltfläche eine Funktion zugeordnet wird.
  • Dabei ist die Steuereinheit mit der berührungsempfindlichen Oberfläche verbunden. Die Erkennung einer Berührung kann durch die Steuereinheit oder durch einen Controller der berührungsempfindlichen Oberfläche selbst erfolgen. Die Zuordnung der Schaltfläche zu dem Berührungspunkt erfolgt durch die Steuereinheit, wobei die Schaltfläche durch erneutes Berühren, Druckerhöhung gegenüber der berührungsempfindlichen Oberfläche oder Schieben / Wischen (Swipen) bedient werden kann. Insbesondere wird das Verfahren dann ausgeführt, wenn die berührungsempfindliche Oberfläche nach einer bestimmten Zeit ohne Berührung erneut berührt wird.
  • Die Erfindung wendet sich vom Prinzip des Standes der Technik ab, dass ortsfeste, vorbestimmte Flächen der berührungsempfindlichen Oberfläche als festgelegte Schaltflächen dienen, die zur Bedienung vom Benutzer mit seinem Finger getroffen werden müssen. Dagegen ist der Grundgedanke der Erfindung, dass der Benutzer die berührungsempfindliche Oberfläche nun an einem beliebigen Berührungspunkt berühren kann und dann diesem Punkt eine Schaltfläche zugeordnet wird. Die Schaltflächen sind also nicht ortsfest bzw. ihre Position ist nicht fest vorgegeben. Daher muss der Benutzer keine Aufmerksamkeit dafür aufbringen, die Position der Schaltfläche zu treffen, sondern ihm steht die gesamte berührungsempfindliche Oberfläche zur Verfügung.
  • Bildlich gesprochen, wird die benötigte Aufmerksamkeit dadurch verringert, dass nicht der Finger des Benutzers die Schaltfläche sucht, sondern die Schaltfläche den Finger sucht.
  • Die Schaltfläche kann dann auf üblichem Wege betätigt werden, beispielsweise durch erneutes Berühren, Druckerhöhung (stärkeres Anpressen des Fingers gegenüber der Oberfläche) oder Schieben bzw. Wischen (Swipen).
  • Vorzugsweise werden mehrere Berührungen, insbesondere von mehreren Fingern, an mehreren Berührungspunkten der berührungsempfindlichen Oberfläche erkannt, wobei mindestens zwei Berührungspunkten jeweils eine Schaltfläche zugeordnet wird. Die Berührungen erfolgen gleichzeitig. Auf diese Weise ist eine ergonomische Bedienung der Mensch-Maschinen-Schnittstelle mit mehreren Fingern unabhängig von der Handgröße möglich.
  • Beispielsweise wird bzw. werden die Funktion(en) auf einem Ausgabebildschirm räumlich getrennt von der berührungsempfindlichen Oberfläche und/oder dem Fahrzeugbauteil dargestellt, sodass der Benutzer die Funktionen der Schaltflächen an den Berührungspunkten, also den Schaltflächen unter seinem Fingern, einfach ablesen kann. Dabei kann die Darstellung der Funktionen bei mehreren Berührungspunkten in der Reihenfolge der Schaltflächen auf der berührungsempfindlichen Oberfläche erfolgen, um dem Benutzer die Zuordnung der Funktionen zu den Schaltflächen unterhalb seiner Finger zu vereinfachen.
  • Der Ausgabebildschirm ist beispielsweise ein Bildschirm im Armaturenbrett und/oder der Bildschirm eines Head-up-Displays, sodass der Benutzer seine Augen zur Bedienung der Mensch-Maschinen-Schnittstelle nur für einen kurzen Moment von der Straße entfernen muss.
  • Um die Bedienbarkeit und damit die zum Bedienen benötigte Aufmerksamkeit weiter zu verringern, kann eine haptische und/oder optische Rückkopplung beim Betätigen der Schaltfläche oder einer der Schaltflächen erfolgen. Eine optische oder visuelle Rückkopplung kann beispielsweise durch den Ausgabebildschirm oder durch wenigstens ein optisches Element an der berührungsempfindlichen Oberfläche erzeugt werden. Eine haptische Rückkopplung kann z.B. durch einen Vibrationsmotor, einen Druckwiderstand, ähnlich wie bei Drucktasten, oder durch eine Ultraschallquelle gegeben werden.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Position und/oder die Funktion der Schaltfläche oder der Schaltflächen durch wenigstens ein optisches Element an der berührungsempfindlichen Oberfläche dargestellt. Das optische Element kann ein Bildschirm oder mehrere LEDs sein. Auf diese Weise wird die Bedienbarkeit und damit die zu Bedienung benötigte Aufmerksamkeit weiter reduziert.
  • Beispielsweise wird erkannt, mit welchem Finger die berührungsempfindliche Oberfläche berührt wird, und daraufhin dem Berührungspunkt der entsprechende Finger einer Hand zugeordnet. Dies ist insbesondere bei Berührungen an mehreren Berührungspunkten durch Abzählen der Berührungspunkte und/oder einer Analyse der Abstände der Berührungspunkte zueinander möglich. Auf diese Weise können Informationen über den Benutzer gewonnen und/oder weitere Funktionen ermöglicht werden.
  • Vorzugsweise hat die Schaltfläche, die dem Berührungspunkt eines vorbestimmten Fingers, insbesondere des Daumens, zugeordnet ist, stets die gleiche Funktion. Dadurch weiß der Benutzer, dass er durch die Betätigung der berührungsempfindlichen Oberfläche mit diesem bestimmten Finger immer die gleiche Funktion ausführt, sodass die Benutzung weiter vereinfacht wird. Zum Beispiel gewöhnt sich der Benutzer daran, dass durch den Daumen immer zum Hauptmenü zurückgekehrt werden kann.
  • Beispielsweise wird erkannt, ob die Finger einer linken oder einer rechten Hand die berührungsempfindliche Oberfläche berühren, wobei wenigstens eine Funktion in Abhängigkeit davon zugewiesen wird, ob die berührungsempfindliche Oberfläche von einer rechten oder linken Hand bedient wird. Die Erkennung erfolgt beispielsweise anhand der Position des Daumens, da die Bedienrichtung, das heißt die Seite der berührungsempfindlichen Oberfläche, an der der Handballen liegt, bekannt ist.
  • Die Information darüber, mit welcher Hand die berührungsempfindliche Oberfläche bedient wird, lässt Rückschlüsse auf den Benutzer zu, dem dann auf ihn zugeschnittene Funktionen angeboten werden können. Zum Beispiel wird eine berührungsempfindliche Oberfläche, die auf einer Mittelkonsole angeordnet ist, bei einem Fahrzeug für Rechtsverkehr vom Fahrer mit der rechten Hand und vom Beifahrer mit der linken Hand bedient. Somit kann durch die Erkennung der Hand zwischen Fahrer und Beifahrer unterschieden werden, sodass dem Fahrer andere Funktionen als dem Beifahrer angeboten werden können.
  • Beispielsweise wird die der Schaltfläche zugeordnete Funktion oder werden die den Schaltflächen zugeordneten Funktionen vom Benutzer vorausgewählt, insbesondere durch eine Sprachsteuerung, eine Gestensteuerung und/oder ein räumlich von der berührungsempfindlichen Oberfläche getrenntes mechanisches Eingabeelement. Dadurch kann die Mensch-Maschinen-Schnittstelle vom Fahrer an seine Wünsche angepasst werden.
  • Das Eingabeelement kann zum Beispiel ein Drehschalter in der Mittelkonsole und/oder Tasten im Lenkrad sein.
  • Ferner wird die Aufgabe gelöst durch eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle für ein Fahrzeug, die insbesondere dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, mit einem Fahrzeugbauteil, einer Steuereinheit und einer berührungsempfindlichen Oberfläche, die am Fahrzeugbauteil vorgesehen ist. Im Betrieb der Mensch-Maschinen-Schnittstelle ist an der berührungsempfindlichen Oberfläche wenigstens eine Schaltfläche vorgesehen, deren Position von der Steuereinheit derart bestimmt ist, dass die Position der Schaltfläche bei einer Berührung der berührungsempfindlichen Oberfläche an einem beliebigen Berührungspunkt von der Steuereinheit auf den Berührungspunkt gesetzt wird, der berührt wurde.
  • Wenn einer Schaltfläche keine Position zugeordnet ist, ist diese Schaltfläche inaktiv. Die Schaltflächen werden dann gesetzt, wenn die berührungsempfindliche Oberfläche nach einer bestimmten Zeit ohne Berührung erneut berührt wird. Dadurch wird die zur Bedienung notwendige Aufmerksamkeit reduziert.
  • Vorzugsweise sind bei mehreren Berührungen an mehreren Punkten gleichzeitig mehrere Schaltflächen vorgesehen, wobei je eine Schaltfläche an je einem der Berührungspunkte angeordnet ist, die berührt wurden. Somit lässt sich die Mensch-Maschinen-Schnittstelle auch mit mehreren Fingern gleichzeitig bedienen.
  • Beispielsweise weist die Mensch-Maschinen-Schnittstelle einen Ausgabebildschirm auf, der räumlich getrennt von der berührungsempfindlichen Oberfläche und/oder dem Fahrzeugbauteil angeordnet ist, wobei die Funktion der wenigstens einen Schaltfläche auf dem Ausgabebildschirm dargestellt ist. Bei mehreren Schaltflächen entspricht die Reihenfolge der Funktionen auf dem Ausgabebildschirm der Reihenfolge der Berührungspunkte auf der berührungsempfindlichen Oberfläche. Der Ausgabebildschirm kann ein Bildschirm im Armaturenbrett und/oder der Bildschirm eines ein Head-up-Displays (HUD) sein.
  • Um Funktionen auszuwählen, ist die wenigstens eine Schaltfläche durch erneute Berührung, Druckerhöhung und/oder Verschieben des Berührungspunktes bedienbar.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung weist die berührungsempfindliche Oberfläche und/oder das Fahrzeugbauteil ein mechanisches Rückkopplungselement zur haptischen Rückkopplung auf, insbesondere einen Vibrationsmotor, einen Druckwiderstand und/oder eine Ultraschallquelle. Der Druckwiderstand ist dabei derart ausgeführt, dass er einen Druckpunkt wie bei einer Drucktaste erzeugt.
  • In einer Ausführungsvariante ist wenigstens ein optisches Element an der berührungsempfindlichen Oberfläche zur Darstellung der Position und/oder der Funktion der wenigstens einen Schaltfläche vorgesehen, um die Bedienung weiter zu vereinfachen. Als optisches Element kommt beispielsweise ein Bildschirm, eine LED-Matrix oder LEDs in Betracht.
  • Beispielsweise ist das Fahrzeugbauteil ein Lenkrad, ein Sitz, ein Steuerknüppel, eine Türblende, eine Armlehne, ein Teil einer Mittelkonsole, ein Teil eines Armaturenbretts und/oder ein Teil einer Überkopfverkleidung, wodurch die berührungsempfindliche Oberfläche bequem für den Benutzer, insbesondere den Fahrer, zu erreichen ist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
    • - 1a eine perspektivische Ansicht eines Cockpits eines Fahrzeugs, das mit einer erfindungsgemäßen Mensch-Maschinen-Schnittstelle versehen ist,
    • - 1b eine schematische Schnittansicht eines Teils des Cockpits gemäß 1a im Bereich einer berührungsempfindlichen Oberfläche,
    • - die 2a bis 2d sowie 3a bis 3d eine Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens in verschiedenen Schritten und Situationen, und
    • - 4a bis 4c eine weitere Veranschaulichung verschiedener Schritte beim Bedienen der erfindungsgemäßen Mensch-Maschinen-Schnittstelle.
  • In 1 ist ein Cockpit eines Fahrzeugs dargestellt.
  • Das Cockpit weist in üblicher Weise verschiedene Fahrzeugbauteile 10 auf, wie ein Lenkrad 12, einen Fahrersitz 14, einen Beifahrersitz 16, Türblenden 18, Armlehnen 20, ein Armaturenbrett 22, eine Mittelkonsole 24 und Überkopfverkleidungen 26.
  • Außerdem kann ein Steuerknüppel 28 im Cockpit vorgesehen sein.
  • Zudem weist das Cockpit eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle 30 auf, die im gezeigten Ausführungsbeispiel mehrere berührungsempfindliche Oberflächen 32, eine Steuereinheit 34 und mehrere Ausgabebildschirme 36 umfasst.
  • Die Steuereinheit 34 ist mit den Ausgabebildschirmen 36 und den berührungsempfindlichen Oberflächen 32 informationstechnisch verbunden.
  • Als Ausgabebildschirme 36 sind in 1 zwei Bildschirme 37.1, 37.2 im Armaturenbrett 22 vorgesehen, und ein Bildschirm eines Head-up-Displays 38 (HUD) dient ebenfalls als Ausgabebildschirm 36.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Mensch-Maschinen-Schnittstelle 30 elf berührungsempfindliche Oberflächen 32 an verschiedenen der Fahrzeugbauteile 10 auf. Die Fahrzeugbauteile 10, an denen die berührungsempfindlichen Oberflächen 32 vorgesehen sind, sind dann Teil der Mensch-Maschinen-Schnittstelle 30.
  • Die Anzahl an berührungsempfindlichen Oberflächen 32 ist jedoch nur beispielhaft zu verstehen. Die Mensch-Maschinen-Schnittstelle 30 kann ebenso nur mit einer berührungsempfindlichen Oberfläche 32 an einem der Fahrzeugbauteile 10 oder einer beliebigen anderen Anzahl an berührungsempfindlichen Oberflächen 32 ausgeführt sein.
  • In der gezeigten Ausführungsform befinden sich berührungsempfindliche Oberflächen 32 an je einer der Türblenden 18 der Fahrertür bzw. der Beifahrertür oder an dazugehörigen Armlehnen 20.
  • Ebenfalls ist eine berührungsempfindliche Oberfläche 32 an der Überkopfverkleidung 26 im Fahrerbereich angeordnet.
  • Eine weitere berührungsempfindliche Oberfläche 32 ist am Lenkrad 12 vorgesehen, wobei in 1 die berührungsempfindliche Oberfläche 32 auf der Vorderseite des Lenkrads 12 dargestellt ist. Möglich und vorteilhaft ist es auch, wenn sich die berührungsempfindliche Oberfläche 32 auf die Rückseite des Lenkrads 12 erstreckt oder nur dort ausgebildet ist.
  • Weiterhin ist eine berührungsempfindliche Oberfläche 32 im Armaturenbrett 22 und eine in der Mittelkonsole 24 vorgesehen.
  • Auch befinden sich berührungsempfindliche Oberflächen 32 am Fahrersitz 14 und am Beifahrersitz 16 und dienen insbesondere zur Sitzverstellung. Zur Veranschaulichung sind diese berührungsempfindlichen Oberflächen 32 auf den Oberseiten der Sitze 14, 16 dargestellt. Jedoch können sich diese auch auf den Seiten der Sitze 14, 16 an den bekannten Positionen für Verstellvorrichtungen für die Sitze befinden.
  • Am Steuerknüppel 28 ist auch wenigstens eine berührungsempfindliche Oberfläche 32 vorgesehen. Beispielsweise ist die berührungsempfindliche Oberfläche 32 am Steuerknüppel 28 in verschiedene Bereiche aufgeteilt, die an den Stellen am Steuerknüppel 28 vorgesehen sind, an denen die Fingerspitzen eines Benutzers anliegen.
  • In 1b ist eine berührungsempfindliche Oberfläche 32 an einem Fahrzeugbauteil 10 im Schnitt dargestellt.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die berührungsempfindliche Oberfläche 32 nicht direkt am Fahrzeugbauteil 10 befestigt, sondern unterhalb der berührungsempfindlichen Oberfläche 32 ist ein optisches Element 40, in diesem Falle ein weiterer Bildschirm, vorgesehen. Das optische Element 40 kann jedoch auch eine LED-Matrix oder einzelne LEDs sein.
  • Der Bildschirm und die berührungsempfindliche Oberfläche 32 bilden zusammen ein berührungsempfindliches Touch-Display, wie es beispielsweise von Smartphones oder Tablets bekannt ist. Denkbar ist selbstverständlich auch, dass die Reihenfolge von berührungsempfindlicher Oberfläche 32 und optischem Element 40 vertauscht ist und/oder zusätzlich noch eine Schutzschicht auf der Außenseite vorgesehen ist.
  • Außerdem ist zwischen der berührungsempfindlichen Oberfläche 32 und dem Fahrzeugbauteil 10 ein mechanisches Rückkopplungselement 42 vorgesehen. In der gezeigten Ausführungsform handelt es sich dabei um einen Vibrationsmotor, der die berührungsempfindliche Oberfläche 32 in Vibration versetzen kann.
  • Denkbar ist jedoch auch, dass das mechanische Rückkopplungselement 42 ein Druckwiderstand ist, wie er aus Drucktasten (z.B. bei einer Tastatur) bekannt ist. Der Druckwiderstand kann einen bestimmten Druckpunkt durch eine mechanische Gegenkraft erzeugen, um eine haptische Rückkopplung beim Drücken der berührungsempfindlichen Oberfläche 32 zu geben.
  • Denkbar ist jedoch auch, dass es sich bei dem mechanischen Rückkopplungselement 42 um eine Ultraschallquelle handelt, die Ultraschallwellen in Richtung des Fingers eines Benutzers emittiert, um eine haptische Rückkopplung beim Betätigen der berührungsempfindlichen Oberfläche 32 zu geben.
  • In den 2, 3 und 4 sind zur Erläuterung des Verfahrens schematisch eine der berührungsempfindlichen Oberflächen 32 (unten) sowie ein Teil der Anzeige eines Ausgabebildschirms 36 (oben) dargestellt.
  • Zu Beginn wird die berührungsempfindliche Oberfläche 32 nicht berührt, und auch im Ausgabebildschirm 36 werden keine Informationen ausgegeben ( 2a).
  • Legt nun ein Benutzer seine Hand 44, wie in 2b dargestellt, auf die berührungsempfindliche Oberfläche 32, berührt er die berührungsempfindliche Oberfläche 32 mit seinen Fingern an fünf verschiedenen Berührungspunkten 46 gleichzeitig.
  • Der Benutzer kann seine Hand an jede beliebige Stelle auf der berührungsempfindlichen Oberfläche 32 legen bzw. seine Finger können an jeder beliebigen Stelle die berührungsempfindliche Oberfläche 32 berühren, ohne dass das Verfahren dadurch gestört würde.
  • Die Berührung der Finger an den Berührungspunkten 46 wird von der Steuereinheit 34 erkannt, und diesen Berührungspunkten 46 wird daraufhin jeweils eine Schaltfläche 48.1, 48.2, 48.3, 48.4, 48.5 zugeordnet (im Folgenden unter dem Bezugszeichen 48 zusammengefasst). Dazu wird die Position (beispielsweise der Mittelpunkt) einer der Schaltflächen 48 auf einen der Berührungspunkte 46 gesetzt.
  • Denkbar ist jedoch auch, dass die Berührung von einem Controller der berührungsempfindlichen Oberfläche 32 vorgenommen wird und das Ergebnis an die Steuereinheit 34 gesendet wird, damit die Steuereinheit 34 die Schaltflächen 48 zuordnet bzw. deren Position setzt.
  • Die Schaltflächen 48 sind somit einzelnen Berührungspunkten 46 zugeordnet und umfassen den jeweiligen Berührungspunkt 46. Kurz gesagt, befinden sich einander zugeordnete Schaltflächen 48 und Berührungspunkte 46 an der gleichen Position auf der berührungsempfindlichen Oberfläche 32.
  • Die Schaltflächen 48 sind dabei größer als die Berührungspunkte 46 ausgeführt, sodass sie die Berührungspunkte 46 vollständig umschließen. Außerdem können die Schaltflächen 48 eine runde, insbesondere kreisrunde, oder eine rechteckige Kontur haben.
  • Außerdem kann die Steuereinheit 34 beim Auflegen der Finger auf der berührungsempfindlichen Oberfläche 32 erkennen, welcher Berührungspunkt 46 welchem Finger einer Hand entsprechen muss, und ordnet den Berührungspunkten 46 und den zugeordneten Schaltflächen 48 dementsprechend den jeweiligen Finger zu.
  • Die Erkennung der Finger erfolgt beispielsweise durch eine Analyse der Lage der Berührungspunkte 46 zueinander, da diese durch die menschliche Anatomie weitgehend vorgegeben ist.
  • Den Schaltflächen 48 wird zudem von der Steuereinheit 34 eine Funktion zugeordnet, die mit der Bedienung des entsprechenden Fahrzeugbauteils 10 oder des allgemeinen Infotainmentsystems des Fahrzeugs in Verbindung steht.
  • Diese Funktion wird im Ausgabebildschirm 36 angezeigt, beispielsweise als Symbol oder Icon.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird in 2c der Schaltfläche 48.1 der Daumen zugeordnet und als Funktion die Rückkehr zum Hauptmenü zugewiesen. Diese Funktion wird im Ausgabebildschirm 36 durch ein kleines Häuschen symbolisiert.
  • In gleicher Weise wird der Schaltfläche 48.2 der Zeigefinger und die Funktion „Klimaanlage“ zugeordnet; der Schaltfläche 48.3 wird der Mittelfinger und die Funktion „Navigationssystem“ zugewiesen; der Schaltfläche 48.4 wird der Ringfinger und die Funktion „Entertainment“ zugeordnet und der Schaltfläche 48.5 wird der kleine Finger und die Funktion „Telefonie“ zugewiesen.
  • Der Benutzer kann eine Vorauswahl treffen, welche Funktionen den einzelnen Schaltflächen 48 zugeordneten werden. Auch kann der Benutzer ganze Funktionsgruppen oder Funktionsmenüs vorauswählen.
  • Die Vorauswahl kann durch eine Sprachsteuerung, eine Gestensteuerung und/oder ein räumlich von der berührungsempfindlichen Oberfläche getrenntes mechanisches Eingabeelement (nicht gezeigt) erfolgen. Das Eingabeelement kann zum Beispiel ein Drehschalter in der Mittelkonsole und/oder Tasten o.Ä. im Lenkrad sein.
  • Alle diese Funktionen sind im Ausgabebildschirm 36 durch Symbole dargestellt. Dabei entspricht die Reihenfolge der dargestellten Funktionen, also der Symbole, der Reihenfolge der Finger auf der berührungsempfindlichen Oberfläche 32.
  • Gleichzeitig kann, wie in 2d dargestellt ist, auch über das optische Element 40 oberhalb jedes Fingers das Symbol der entsprechenden Funktion dargestellt werden, um auch an der berührungsempfindlichen Oberfläche 32 selbst auf die Funktionen der Schaltflächen 48 hinzuweisen.
  • Außerdem können die Schaltflächen 48 auf dem optischen Element 40 selbst dargestellt werden, beispielsweise als Rahmen oder hervorgehobene Fläche. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde in 2d auf die Darstellung der Berührungspunkte 46 verzichtet.
  • Der Benutzer kann nun die gewünschte Funktion durch Betätigen der entsprechenden Schaltfläche 48 auswählen.
  • Entfernt der Benutzer seine Hand für einen bestimmten, im Regelfall kurz gewählten Zeitraum wieder vollständig von der berührungsempfindlichen Oberfläche 32, werden die Schaltflächen 48 deaktiviert (3a).
  • Legt der Benutzer danach seine Hand 44 wieder auf die berührungsempfindliche Oberfläche 32 (3b) auf, wird dies in der Regel an einer anderen Position als zuvor erfolgen und die Berührungspunkte 46 werden an einer anderen Position liegen. Dies ist jedoch kein Problem, da in diesem Fall die Positionen der Schaltflächen 48 von der Steuereinheit 34 einfach auf die neuen Berührungspunkte 46 gesetzt werden (3c, d) und zwar in gleicher Weise wie zuvor beschrieben.
  • Gut zu erkennen ist in den 3c und 3d, dass den Schaltflächen 48 zwar die gleichen Funktionen zugeordnet sind, sich die Position der Schaltflächen 48 jedoch stark verändert hat.
  • Bildlich gesprochen könnte man auch sagen, dass sich die Schaltflächen 48 ihren zugeordneten Finger wieder gesucht haben, sodass der Benutzer der Mensch-Maschinen-Schnittstelle 30 nicht mehr selbst die Schaltflächen 48 suchen muss. Es reicht völlig aus, dass er mit den Fingern die berührungsempfindliche Oberfläche 32 an einem beliebigen Ort berührt.
  • Nachdem der Benutzer seine Hand auf der berührungsempfindlichen Oberfläche 32 platziert hat und die entsprechenden Schaltflächen 48 von der Steuereinheit mitsamt Funktionen zugeordnet wurden (2d bzw. 3d), kann der Benutzer nun die gewünschten Funktionen auswählen. Dies ist in den 4a bis 4c gezeigt, wobei 4a der 2d und der entsprechenden Situation entspricht.
  • In dem in 4 beschrieben Ausführungsbeispiel möchte der Benutzer die Lüftung aufdrehen. Hierzu muss er zunächst zum Menü zur Steuerung der Klimaanlage gelangen, dass durch die Funktion „Klimaanlage“ zu erreichen ist. Diese Funktion ist der Schaltfläche 48.2, die unter seinem Zeigefinger liegt, zugeordnet.
  • Der Benutzer betätigt also die Schaltfläche 48.2. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass der Benutzer seinen Zeigefinger nur kurz anhebt und wieder auf die berührungsempfindliche Oberfläche 32 auflegt, sodass die Schaltfläche 48 erneut berührt wird.
  • Die Position dieser erneuten Berührung wird dann von der Steuereinheit 34 ausgewertet und der Schaltfläche 48.2 zugeordnet, sodass die Steuereinheit 34 die Schaltfläche 48.2 als betätigt ansieht und die entsprechende Funktion „Klimaanlage“ ausführt. In diesem Fall wird daraufhin zum Menü zur Steuerung der Klimaanlage gewechselt.
  • Dies kann durch ein Aufleuchten des Symbols der Klimasteuerung im Ausgabebildschirm 36 bestätigt werden, wodurch der Benutzer eine visuelle Rückkopplung erhält.
  • Beim Betätigen der Schaltfläche wird das mechanische Rückkopplungselement 42, hier der Vibrationsmotor, kurz aktiviert, sodass der Benutzer ein haptisches Feedback erhält, dass er soeben die Schaltfläche 48.2 betätigt hat.
  • Denkbar ist jedoch auch, dass die Betätigung durch eine Druckerhöhung erfolgen muss, d. h. dass der Benutzer mit seinem Zeigefinger den Druck auf die berührungsempfindliche Oberfläche 32 im Bereich der Schaltfläche 48.2 erhöht. Diese Druckerhöhung kann erkannt werden, beispielsweise durch die Verbreiterung des Berührungspunktes 46 im Bereich des Zeigefingers. Jedoch sind auch andere Möglichkeiten zur Erkennung der Druckerhöhung möglich.
  • Das Menü zur Steuerung der Klimaanlage, in das der Benutzer nun gewechselt ist, ist in 3b dargestellt. Die Funktionen der Schaltflächen 48.2 bis 48.5, die dem Zeige-, Mittel-, Ring- und kleinen Finger zugeordnet waren, haben sich geändert und sind nun „Temperatureinstellung“, „Lüftereinstellung“, „Heckscheibenheizung“ bzw. „Umluft“. Dementsprechend haben sich auch die Symbole im Ausgabebildschirm 36 und gegebenenfalls die auf dem optischen Element 40 geändert.
  • Der Schaltfläche 48.1, die dem Daumen zugeordnet ist, hat jedoch weiterhin die gleiche Funktion, nämlich die Rückkehr zum Hauptmenü, sodass sich dieses Symbol nicht geändert hat. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Benutzer durch eine Betätigung der Schaltfläche 48.1 mit seinem Daumen immer zum Hauptmenü zurückkehren kann oder eine andere bestimmte Funktion ausführen kann. Selbstverständlich lässt sich dies auf andere Finger gleichermaßen anwenden.
  • Der Benutzer betätigt jedoch in 3b mithilfe seines Mittelfingers die Schaltfläche 48.3, um die Lüfterradsteuerung auszuwählen, damit er die Lüftung einstellen kann.
  • Wieder erhält er dabei eine optische Rückkopplung bzw. Feedback über den Ausgabebildschirm 36, indem das entsprechende Symbol, hier das Lüfterradsymbol, kurz aufleuchtet. Auch eine haptische Rückkopplung wird wieder durch den Vibrationsmotor erzeugt.
  • Der Benutzer gelangt dann zum Menü gemäß 3c, mit dem er die Geschwindigkeit des Lüfterrads einstellen kann. Hierzu ist die Schaltfläche 48.3 beispielsweise wie ein Schieberegler ausgeführt, den der Benutzer durch Wischen oder Verschieben seines Mittelfingers nach links oder rechts, d. h. durch Verschieben des Berührungspunktes 46 betätigen kann.
  • Alternativ oder zusätzlich können den Schaltflächen 48.2 und 48.4 des Zeige- bzw. Ringfingers Funktionen zugeordnet sein, die die Geschwindigkeit des Lüfterrads inkrementell verringern bzw. vergrößern. Dies wird mit einem Minus- bzw. Plus-Symbol sowohl im Ausgabebildschirm 36 als auch auf dem optischen Element 40 dargestellt.
  • Zusätzlich kann am Ausgabebildschirm 36 die aktuelle Geschwindigkeitsstufe angegeben sein. Hier ist es Geschwindigkeitsstufe „2“.
  • Der Benutzer hat somit sein Ziel erreicht, nämlich die Stärke der Lüftung der Klimaanlage zu verändern. Hierzu musste er nicht nach einem Knopf tasten oder eine bestimmte Schaltfläche mit seinem Finger treffen, da die Schaltflächen 48 durch die Steuereinheit 34 jeweils auf die Berührungspunkte 46 der Finger seiner Hand gesetzt wurden.
  • Eine optische Kontrolle oder Rückmeldung über sein Vorgehen hat der Benutzer vollständig durch den Ausgabebildschirm 36 erhalten, der auf dem Armaturenbrett 22 oder im Head-up-Display 38 ist, sodass er seinen Blick nur für kurze Zeit von der Straße abwenden musste. Somit konnte er die gewünschte Aufgabe ohne großen Aufmerksamkeitsverlust ausführen.
  • Von der Steuereinheit 34 kann anhand der Positionen der Berührungspunkte 46 untereinander auch darauf geschlossen werden, ob auf der berührungsempfindlichen Oberfläche 32 eine rechte oder eine linke Hand aufliegt.
  • Dies ist zum Beispiel nötig, um den Fingern immer diejenige Funktion zuordnen zu können, die vom Benutzer mit dem jeweiligen Finger assoziiert wird. Beispielsweise um sicherzustellen, dass der Benutzer durch die Betätigung der Schaltfläche unter seinem Daumen immer zurück ins Hauptmenü gelangt.
  • Die Information, ob eine linke oder eine rechte Hand auf der berührungsempfindlichen Oberfläche 32 aufliegt, kann auch dafür verwendet werden, die Funktionen auszuwählen, die den Schaltflächen 48 zugeordnet werden.
  • Wenn zum Beispiel in einem Fahrzeug, das für Rechtsverkehr gebaut wurde, die berührungsempfindliche Oberfläche 32 auf der Mittelkonsole 24 angebracht ist, bedient der Fahrer die berührungsempfindliche Oberfläche 32 mit der rechten Hand, der Beifahrer jedoch nur mit seiner linken Hand.
  • Somit kann von der Steuereinheit 34 anhand der verwendeten Hand 44 erkannt werden, ob der Fahrer oder der Beifahrer die berührungsempfindliche Oberfläche 32 bedient.
  • Dadurch können den Schaltflächen 48 dann unterschiedliche Funktionen für Fahrer und Beifahrer zugeordnet werden. Beispielsweise kann der Beifahrer nur die Klimazone für den Beifahrersitz verändern.
  • Im erläuterten Ausführungsbeispiel dient die Mensch-Maschinen-Schnittstelle 30 dazu, das allgemeine Infotainmentsystem des Fahrzeugs mitsamt Klimasteuerung, Navigationssystem, Telefonie und weiteren Funktionen zu bedienen. Denkbar ist jedoch auch, dass mittels der Mensch-Maschinen-Schnittstelle 30 nur solche Funktionen auswählbar sind, die auf das entsprechende Fahrzeugbauteil 10 zugeschnitten sind, an dem die berührungsempfindliche Oberfläche 32 angeordnet ist.
  • Beispielsweise können mittels einer berührungsempfindlichen Oberfläche 32, die an einem der Sitze 14, 16 vorgesehen ist, nur die Position dieses Sitzes 14, 16 eingestellt werden. In diesem Fall ersetzt die berührungsempfindliche Oberfläche 32 bzw. die Mensch-Maschinen-Schnittstelle 30 die üblichen Knöpfe zur Sitzverstellung.
  • Denkbar ist auch, dass der Benutzer die Bedienung des Fahrzeugs mithilfe einer der berührungsempfindlichen Oberflächen 32 beginnt und dann zur Weiterbedienung auf ein von der berührungsempfindlichen Oberfläche 32 separates mechanisches Eingabeelement wechselt oder umgekehrt.
  • Ebenso ist es denkbar, dass sich durch Betätigung zweier Schaltelemente 48 gleichzeitig und/oder durch Betätigung eines Schaltelementes 48 und gleichzeitiges Betätigen bzw. Berühren des separaten Eingabeelementes eine andere Menülogik ergibt.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle (30) für ein Fahrzeug, mit einem Fahrzeugbauteil (10), einer Steuereinheit (34) und einer berührungsempfindlichen Oberfläche (32), die am Fahrzeugbauteil (10) vorgesehen ist, mit den folgenden Schritten: a) eine Berührung an einem beliebigen Berührungspunkt (46) der berührungsempfindlichen Oberfläche (32) wird erkannt, b) dem Berührungspunkt (46) wird anschließend eine Schaltfläche (48) zugeordnet, mittels der eine Eingabe möglich ist, wobei der Schaltfläche (48) eine Funktion zugeordnet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Berührungen, insbesondere von mehreren Fingern an mehreren Berührungspunkten (46) der berührungsempfindlichen Oberfläche (32) erkannt werden, wobei mindestens mehreren Berührungspunkten (46) jeweils eine Schaltfläche (48) zugeordnet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion(en) auf einem Ausgabebildschirm (36) räumlich getrennt von der berührungsempfindlichen Oberfläche (32) und/oder Fahrzeugbauteil (10) dargestellt wird bzw. werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine haptische und/oder optische Rückkopplung beim Betätigen der Schaltfläche (48) oder einer der Schaltflächen (48) erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Position und/oder die Funktion der Schaltfläche (48) oder der Schaltflächen (48) durch wenigstens ein optisches Element (40) an der berührungsempfindlichen Oberfläche (32) dargestellt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erkannt wird, mit welchem Finger die berührungsempfindliche Oberfläche (32) berührt wird, und daraufhin dem Berührungspunkt (46) der entsprechende Finger einer Hand (44) zugeordnet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltfläche (48), die dem Berührungspunkt (46) eines vorbestimmten Fingers, insbesondere des Daumens zugeordnet ist, stets die gleiche Funktion hat.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass erkannt wird, ob die Finger einer linken oder einer rechten Hand (44) die berührungsempfindliche Oberfläche (32) berühren, wobei wenigstens eine Funktion in Abhängigkeit davon zugewiesen wird, ob die berührungsempfindliche Oberfläche (32) von einer rechten oder linken Hand (44) bedient wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Schaltfläche (48) zugeordnete Funktion oder die den Schaltflächen (48) zugeordneten Funktionen vom Benutzer vorausgewählt wird bzw. werden, insbesondere durch eine Sprachsteuerung, eine Gestensteuerung und/oder ein räumlich von der berührungsempfindlichen Oberfläche (32) getrenntes mechanisches Eingabeelement.
  10. Mensch-Maschinen-Schnittstelle für ein Fahrzeug, die insbesondere dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen, mit einem Fahrzeugbauteil (10), einer Steuereinheit (34) und einer berührungsempfindlichen Oberfläche (32), die am Fahrzeugbauteil (10) vorgesehen ist, wobei im Betrieb der Mensch-Maschinen-Schnittstelle (30) an der berührungsempfindlichen Oberfläche (32) wenigstens eine Schaltfläche (48) vorgesehen ist, deren Position von der Steuereinheit (34) derart bestimmt ist, dass die Position der Schaltfläche (48) bei einer Berührung der berührungsempfindlichen Oberfläche (32) an einem beliebigen Berührungspunkt (46) von der Steuereinheit (34) auf den Berührungspunkt (46) gesetzt wird, der berührt wurde.
  11. Mensch-Maschinen-Schnittstelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren Berührungen an mehreren Berührungspunkten (46) gleichzeitig mehrere Schaltflächen (48) vorgesehen sind, wobei je eine Schaltfläche (48) an je einem der Berührungspunkte (46) angeordnet ist, die berührt wurden.
  12. Mensch-Maschinen-Schnittstelle nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mensch-Maschinen-Schnittstelle (30) einen Ausgabebildschirm (36) aufweist, der räumlich getrennt von der berührungsempfindlichen Oberfläche (32) und/oder dem Fahrzeugbauteil (10) angeordnet ist, wobei die Funktion der wenigstens einen Schaltfläche (48) auf dem Ausgabebildschirm (36) dargestellt ist.
  13. Mensch-Maschinen-Schnittstelle nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Schaltfläche (48) durch erneute Berührung, Druckerhöhung und/oder Verschieben des Berührungspunktes (46) bedienbar ist.
  14. Mensch-Maschinen-Schnittstelle nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die berührungsempfindliche Oberfläche (32) und/oder das Fahrzeugbauteil (10) ein mechanisches Rückkopplungselement (42) zur haptischen Rückkopplung aufweist, insbesondere einen Vibrationsmotor, einen Druckwiderstand und/oder eine Ultraschallquelle.
  15. Mensch-Maschinen-Schnittstelle nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein optisches Element (40) an der berührungsempfindlichen Oberfläche (32) zur Darstellung der Position und/oder der Funktion der wenigstens einen Schaltfläche (48) vorgesehen sind.
  16. Mensch-Maschinen-Schnittstelle nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugbauteil (10) ein Lenkrad (12), ein Sitz (14, 16), ein Steuerknüppel (28), eine Türblende (18), eine Armlehne (20), ein Teil einer Mittelkonsole (24), ein Teil eines Armaturenbretts (22) und/oder ein Teil einer Überkopfverkleidung (26) ist.
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