3.1.2 Ergonomiesimulation im Nutzfahrzeug. Daimler AG, Human Solutions GmbH, Institut für Mechatronik e.v.

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1 3.1.2 Ergonomiesimulation im Nutzfahrzeug Daimler AG, Human Solutions GmbH, Institut für Mechatronik e.v.

2 Leben im Fahrzeug Leben im Fahrzeug = Bewegung Erreichbarkeit Ablagen Bewegungsfreiheit Gehen / Stehen Relaxen Fitness Aufstieg Bett Liegen Fahraufgabe = Sitzen Optimale Sitzposition Erreichbarkeit Bewegungsfreiheit Direkte / indirekte Sicht Gurtverlauf Gehen um Fahrzeug Aufstieg hinter Fahrerhaus Aufstieg Windschutzscheibe Ein- / Ausstieg 1

3 Vom physischen zum digitalen Mock-Up Status quo: Untersuchungen von Bewegungen nur möglich am physischen Mock-Up Es werden veränderbare Bewegungsdaten benötigt Ziel: Dynamische Untersuchungen in einem DMU, digitalen Mock-Up 2

4 Workflow und Prozess Tracking-Dienst Tracking ARVIDA Annotation ARVIDA Simulation Kalibierdienst Vhuman Datendienst Vicon / A.R.T. Dynamicus Ramsis Rekonstruktionsdienst Annotationsdienst Generisches Menschmodell 3

5 Tracking und Virtualisierung Tracking A R V I D A Annotation A R V I D A Simulation Reales Fahrzeug Mock-Up Datenerfassung a) Vicon Nexus b) ART Dtrack c) Kinect Bewegungen des Menschen der Umgebung (Stillleben) Umfang a) Einstieg in Fhs (Szenario I) 40 Probanden je 5 Messungen b) Zusatzmessung Variantenerfassung c) CeBIT 1 Proband d) Aufstieg vor WSS (Statustagung I) 1 Proband e) Ablage über WSS (Szenario II) 5 Probanden je 2 Strategien f) Bausteine 5 Probanden, 40 Szenenfragmente (100 Szenen) g) Aufstieg Liege ARVIDA externe Beauftragung 4

6 Tracking und Virtualisierung Tracking A R V I D A Annotation A R V I D A Simulation Systemarchitektur Steuerung (WebApp, Dienst) PUT subscription Kalibrierung (Dienst) Tracking-Dienst PUT GET poses PUT, POST, DELETE tracker, configuration, activation, mode calibration, anthropometrics Rekonstruktion (Dienst) GET PUT subscription PUT poses Tracking-Dienst motion Annotation (Dienst) 5

7 Tracking und Virtualisierung Tracking A R V I D A Annotation A R V I D A Simulation Kalibrierung (Dienst) Vicon: ART: PlugIn-Gait Vorschrift Ermittlung der Gelenkzentren aus Kalibrierbewegung Annotation (Dienst) Rekonstruktion (Dienst) Übertragung der Bewegung auf biomechanisches Menschmodell mit Inverser Kinematik Ermittlung der Interaktionen zwischen Menschmodell und Umgebung 6

8 Generisches Menschmodell Tracking A R V I D A Annotation A R V I D A Simulation Vhuman-Datendienst Skelettdaten Übertragungsfunktion Dynamicus Generischer Menschmodell-Austausch RAMSIS Modell A Modell B Annotationsdaten KeyFrames Haltungsdaten 7

9 Bewegungssimulation Tracking A R V I D A Annotation A R V I D A Simulation Aufgabe Umgebung Mensch Intelligenter Datensatz Veränderlich sind: Anthropometrie Geometrie Steuerungsgrößen Modellierung Datenbank Anpassung Simulation 26./ Daimler AG / Human Solutions GmbH / Institut für Mechatronik e.v. 8

10 Möglichkeiten der Simulation 1. Änderung der Anthropometrie Untersuchung Kollektiv Trucker-Familie Kleine Frau, großer Mann, 2. Änderung der Geometrie Übertragung auf neue Fahrzeugkonzepte Positionierungen ändern Handläufe, Trittstufen 3. In Bewegungsabläufe eingreifen Ummappen von Flächen Lenkrad statt Handlauf Segmentierung und Rekombination Aus 4-stufiger Einstieg wird 5-stufiger Einstieg Änderung der Steuerungsparameter Geh-Szene 4. Varianten darstellen Strategien auswählen 26./ Daimler AG / Human Solutions GmbH / Institut für Mechatronik e.v. 9

11 Varianten und Strategien Aufgabe Kennzeichen einer Bewegung Interaktion und Abhängigkeit in der Triade Mensch Umgebung Aufgabe Umgebung Mensch Varianten der Bewegung Aus Reihenmessung bestimmte Gesetzmäßigkeiten ermittelt Haupt- und Nebenstrategie Submuster Komplexe Kombination von Möglichkeiten Aufgabe Grundmuster Welcher Fuß beginnt? Submuster Handlaufnutzung Konsequenz für eine Simulation Grenzen der Simulation mit Hilfe der KeyFrame-Methode Verschiedene Strategien erfordern entsprechende Datensätze Erzeugung von Referenzbewegungen (Größe, Geschlecht) Einstieg In Lkw-Kabine Hauptstrategie: Startfuss links Nebenstrategie: Startfuss rechts Paarlauf Kreuzlauf Sonderfall 10

12 Kombination von Bewegungsbausteinen Einsitzen auf Fahrersitz Gehen, Kurve Einstieg hinter Vorderachse Drehen 90 Kurve rechts (gespiegelt) Gehen, geradeaus

13 Kombination von Bewegungsbausteinen Einsitzen auf Fahrersitz Lenkrad drehen 5 3 Gehen, Kurve 2 3 Drehen 90 Kurve rechts (gespiegelt) Gehen, geradeaus

14 Fazit und Ausblick Erreichte Ziele Prozesskette zur Digitalisierung von Bewegungen ist nur mit ARVIDA-Referenzarchitektur möglich Intelligente Digitalisierung von Bewegungsbausteinen lassen Änderungen an der Anthropometrie und der Geometrie zu Ermöglichen es in Bewegungsabläufe einzugreifen Bausteine sind rekonstruierbar und kombinierbar Weitere Forschungsbedarfe Kollisionen, Restriktionen erfordern Strategiewechsel und damit zusätzliche Datensätze Eine Simulation von Strategiewechseln erfordert einen weiterentwickelten biometrischen Algorithmus Ansatz hierzu: Tracking von biometrischen Daten Eine Bewertungsmöglichkeit ist erforderlich analog zu einem physischen Mock-Up 13

15 Fazit und Ausblick Wie geht es weiter? Tracking A R V I D A Annotation A R V I D A Simulation A R V I D A Integration ARVIDA-Tool CAx-Dienst ARVIDA File Export Proband Auftrag Fahrzeug Geometrie Verkettung Analyse Info NFZ08 (95%-Mann) Funktionen Reiter Ramsis NX Geometrie Auswahl X Info DMU-Geometrie Start Open Save As Report Close 14

16 Danke 26./ Daimler AG / Human Solutions GmbH / Institut für Mechatronik e.v. 15