Themenkomplex „Teilautonomes Fahren“

Kurzzeitprojekt “Hands-on”- Lenkräder für teilautonomes Fahren

Betreuer: V-Frank Weiß

Im teilautonomen Fahrbetrieb ist es wichtig, dass der Mensch nicht zu sehr abgelenkt ist, um -wenn nötig- selbst wieder einzugreifen. Die Fahrerhaftung greift. Denn, sobald die Hände nicht mehr am Lenkrad sind, erhöhen sich die Reaktionszeiten. Thomas Müller, Leiter der Forschung und Entwicklung an Systemen für Lenkung, Bremsen und Fahrerassistenz bei Audi: „Die Hände vom Lenkrad zu nehmen, hört sich nicht nach einem besonders bedeutenden Thema an, ist es aber.“

In diesem Umfeld stellten die Studierenden sich also die Frage: Wie bekommen wir als Designer das also „in den Griff“?

Ausarbeitungsanforderung waren u.a. ein rechnergestützter Entwurf ohne physischen Modellbau, der ein Beispielpackage (Lage im KFZ, Vorgabe Airbagmodul) berücksichtigen musste.

Ein Kurzzeitentwurf ist eine Lehrform, bei dem Studenten ab dem vierten Semester innerhalb einer Woche ein Produkt entwerfen und präsentieren müssen.

Tomke Ellerhoff / ‚alignDRIVE‘ ist ein Lenkradkonzept für teilautonomes Fahren, bei dem die sich das Lenkrad sowohl beim aktiven Fahren als auch beim im autonomen Zustand ergonomisch und funktional an die Sitz- und vor allem Armposition des Fahrers anpasst. Die Griffe bieten mit jeweils nur zwei Stellteilen über ein neuartiges Software-Interface den Zugang zu sämtlichen durch den Fahrer steuerbaren Fahrzeugfunktionen. Somit bleibt der Fahrer in beiden Modi haptisch und funktional stets mit dem Fahrzeug verbunden. Das Fahrzeug ist in der Lage, Gefahrensituationen zu antizipieren und über automatische Verstellung von Lenkrad und Sitz den Fahrer aus der entspannten passiven Position zurück in eine aktive und aufmerksame Fahrhaltung zu befördern.

Tomke Ellerhoff

Tomke Ellerhoff - Autodesk Speedform 2017 (T-Spline Geometrie)

Anna Dryaeva / Der Entwurf der Lenkeinheit „68“ zeichnet sich durch eine neuartige Faltfähigkeit und Reduzierung aus. Der Entwurf, der von automobilen Innenräumen der 50er/60er Jahre inspiriert ist, manifestiert sich bei dem Lenkrad durch einen kleinen Greifradius, die Lederummantelung und die drei reduziert gestalteten Speichen aus. Durch die solide Farb- und Formwahl erhält die Lenkeinheit einen sportlichen Look. Im manuellen Fahrbetrieb dominiert die Formsprache eines klassischen Lenkrades, im autonomen Betrieb werden zwei der drei kreisförmigen Elemente durch Schiebe- und Drehbewegungen hintereinander angeordnet und im Armaturenbrett versenkt. Der bestehende fixierte Griff bietet die Möglichkeit auf der Autobahn kleine Lenkbewegungen vorzunehmen und z.B. Überholmanöver manuell kurzzeitig einzuleiten. Durch längeres, vollständiges Halten des Griffes faltet sich der ursprüngliche Griff auf und der Fahrer besitzt wieder die volle Kontrolle über das Fahrzeug.

Anna Dryaeva

Kevin Faeseler / Während man selbst fährt, behält das Lenkrad seine klassische Kreisform und passt sich den Handflächen optimal an. Die sekundären Fahreinstellungen (z. B. Radio, Navigation, Klimaanlage) erfolgen über die dazugehörigen Tasten am Lenkrad. Sobald das Auto in den teilautonomen Modus übergeht, verändert sich das Lenkrad. Das wichtigste Merkmal ist hierbei die Formveränderung des Lenkrades selbst. Der obere Teil fährt nach hinten weg und klappt nach unten, so dass nur der untere Teil zum Lenken bleibt. Gleichzeitig aktivieren sich die Touchpads rechts und links am Lenkrad. Über diese können die sekundären Einstellungen gesteuert werden. Im autonomen Fahrmodus muss der Fahrer nun nicht mehr seine ganze Aufmerksamkeit dem Verkehr widmen. Die primären Fahreinstellungen (z. B. Blinker, Scheibenwischer) werden weiterhin über die Hebel neben dem Lenkrad gesteuert. Zurückgeschaltet in den Selbstfahrmodus, klappt das Lenkrad erst hoch und schiebt sich dann nach vorne an den unteren Teil heran, um ein Einklemmen der Finger zu vermeiden.

Kevin Faeseler

Lisa Gerbing / Das Lenkrad für teilautonomes Fahren hat die klassische Grundform eines Lenkrades. Diese soll dem Fahrer Sicherheit und Zuverlässigkeit in der Handhabung bieten. Das Lenkrad wurde um das obere Lenkerelement reduziert um eine offenere Sicht nach vorne zu schaffen. Die Fahreinstellungen wie Radio und Tempomat werden über die Bedienfelder mit Touch-Display rechts und links am Lenker bedient. Zusätzlich zeigen sie die Bedienfelder auf dem Display an. Bei der Fahrt können sie leicht erreicht werden da sie sich in angenehmer Höhe des Daumens befinden. Das LED-Lichtband am unteren Teil des Lenkers ist das wesentlichste Element am Lenkrad. Es signalisiert, wann das Auto in den teilautonomen Modus einschaltet und wieder ausschalt und signalisiert bei Gefahren wann der Fahrer wieder eingreifen muss. Schaltet das Auto in den teilautonomen Modus, wie zum Beispiel beim Einpacken erleuchtet das LED-Band in Rot und signalisiert dem Fahrer, dass er das Lenkrad nicht anfassen darf. Wechselt das Fahrzeug vom teilautonomen Fahren wieder in die Übernahm des Fahrers so leuchtet das LED-Band in blau und signalisiert das der Fahrer wieder das Fahrzeug übernehmen soll. Diese Lichtsignale erleuchtet nur wenn ein Wechsel im Fahrmodus stattfindet, während der Fahrt erlischt das Licht um den Fahrer nicht zu blenden.

Lisa Gerbing

Arne Stahl / Das Lenkrad ist kleiner, zurückhaltender und für den Fahrer weniger präsent. Lenkbewegungen selbst werden elektrisch erfasst, im Lenkrad eingebaute Aktoren ermöglichen ein Feedback für den Fahrer, Lenkbewegungen benötigen je nach Geschwindigkeit unterschiedliche Kräfte. Im autonomen Fahrbetrieb sind die eigentlichen Lenkelemente eingefahren. Das Lenkrad erkennt durch Annäherungssensoren die Hände des Fahrers- die Lenkelemente fahren bei Bedarf heraus. Viele Steilteile wie etwa Steuerung der Scheibenwischer und Abblendlicht entfallen bei diesem Entwurf; es ist zu erwarten, dass die Akzeptanz einer automatischen Aktivierung solcher Funktionen steigen wird. Eine Ausnahme bildet dabei die Steuerung der Blinker und des Signalhorns, diese sind weiterhin an der Lenkeinheit zu finden.

Arne Stahl

Arne Stahl Autodesk Alias 2016 (Nurbs-Geometrie)

Lukas Kuhn / Dieses Lenkrad bietet dem Nutzer zwei Griffmodi an: Bei aktivem Fahren werden die Hände gewohnt in der oberen Hälfte des Rads angesetzt, unterstrichen von einem orangenen LED Streifen. Bei eingeschaltetem automatischen Fahren leuchtet die LED auf der 6 Uhr Position beruhigend blau auf und lädt dazu ein, die Hände entspannt dort zu positionieren. Das ist eine ruhende, wenig anstrengende Position und man hält trotzdem die Hände am Lenker. Diese unaufdringliche Suggerierung der Handposition versucht den Fahrer nicht zu drängen oder zu zwingen, sondern eher subtil zu suggerieren und so willentlicher adaptiert zu werden. In der Mitte des Lenkrads ist ein Minibildschirm, der verschiedene Anzeigen bereitstellt, zum Beispiel Geschwindigkeit oder der Modus des halbautonomen Fahrzeugs.

Melvin Whelan / Die Idee des Entwurfs ist es, ein Lenkrad zu schaffen, das sowohl im Autopilot-Modus als auch beim personengesteuerten Fahren lenkbar ist. Das Lenkrad kann sich zum einen in einer ausgeklappten Stellung zum Selbersteuern oder zum anderen in einer eingeklappten Stellung zum autonomen Fahren befinden. Die roten LED-Streifen zeigen dem Fahrer an, wenn eine Gefahrensituation droht oder das autonome Fahrsystem einmal ausfällt. Der innere Teil des Lenkrades ist so geformt, dass es auch im autonomen Fahrmodus schnell gegriffen und bedient werden kann. So sind die Hände schon am Lenkrad, wenn das restliche Lenkrad ausklappt. In der Mitte befindet sich ein HUD (Headup-Display), das Reisedaten und mögliche Gefahrensituationen anzeigt.

Melvin Whelan