Durch Berührung kommunizieren Haptisches Feedback an der Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine

Eine Herausforderung für die Automobilbauer gibt es aktuell noch: Fahrer und Fahrerinnen schenken den traditionellen Alternativen bei der Bedienung mehr Vertrauen. Denn wird ein Schalter oder eine Taste betätigt, vermittelt ein hörbares „Klick“ oder die spürbare Bewegung des Bedienelements das Gefühl, dass der Befehl ausgeführt wurde. Ein digitales Display bietet nicht dasselbe Maß an Rückmeldung, kann aber durch haptische Komponenten, die einen Impuls oder eine Vibration auslösen, den Fahrenden ebenfalls fühlen lassen, dass ein Befehl empfangen wurde.

Haptische Technologien im ganzen Auto

Natürlich ist der Einsatz haptischer Technologien nicht auf das Armaturenbrett beschränkt. Bei Dätwyler beschäftigt sich ein spezielles Ideenteam mit einer Reihe von innovativen Projekten, die alle die Vorteile des sogenannten „Customized Haptic Feedbacks“ nutzen. So ist es beispielsweise beim Lenkrad keine Neuigkeit, dass es vibriert, wenn das Fahrzeug beginnt, von der Spur abzuweichen.

Neu wäre, wenn das Lenkrad für verschiedene Situationen unterschiedliche Signale abgibt - etwa einen Impuls für das Abbiegen nach links oder rechts, der vom Navigationssystem initiiert wird. Die Fähigkeit, intelligente Materialien über elektronische Steuereinheiten zu kontrollieren, macht diese Anpassung möglich, da Elemente wie die Frequenz, die Amplitude und die Form des Impulses umfassend modifiziert werden können, was eine Vielzahl von Optionen bietet, um die Funktionalität innerhalb eines Fahrzeugs zu erweitern.

Auch der Fahrersitz könnte mit dem Navigationssystem gekoppelt werden und vibrieren oder pulsieren, wenn ein Abbiegen bevorsteht, wodurch eine entsprechende Sprachrückmeldung überflüssig wird. Ebenfalls lässt sich das Sicherheitsniveau eines Fahrzeugs steigern. So könnte es etwa über verschiedene Parameter überwachen, ob der Fahrer dem Schlaf sehr nahe ist, und ein sehr deutlich stärkeres haptisches Signal absetzen. Die Möglichkeiten, den Fahrprozess positiv zu beeinflussen, sind also vielfältig. Betrachtet man diese Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine genauer, wird deutlich, dass individuelle haptische Rückmeldungen sehr variabel mit anderen kritischen Funktionen innerhalb eines Fahrzeugs kombiniert werden können.

Funktionsweise im Detail

Beispiele liefert die Verwendung elektroaktiver Polymere (EAP), die zur Herstellung eines gestapelten Aktors verwendet werden. Die Technologie basiert auf Kleinkondensatoren in einem Dreischichtsystem, bestehend aus zwei Elektroden aus leitfähigen Materialien und einem dazwischen liegenden weichen elektroaktiven Polymer.

Beim Anlegen einer Spannung an den Kondensator bewegen sich die Oberflächenelektroden aufeinander zu, wodurch das Polymer komprimiert wird und somit eine geringe axiale Bewegung entsteht. Diese werden dann als Stapel erstellt, um eine weitere axiale Bewegung zu ermöglichen. Wenn Spannung angelegt wird, kann der Aktor direkt in praktisch jedes Bauteil integriert werden, das eine Betätigung erfordert, ohne dass ein zusätzlicher Motor oder ein Getriebe erforderlich sind.

Das Einsatzspektrum für EAP ist breit gefächert. Zum einen kann es als linearer Aktor fungieren, der einen konventionellen mechanischen Antrieb wie beispielsweise einen Motor oder ein Spulensystem ersetzt. Zum anderen kann das elektroaktive Polymer eine haptische Rückmeldung an der Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine geben. Und im ergonomischen Bereich kann ein EAP zur Formveränderung von Tasten eingesetzt werden, was direkt zur Sicherheit und einer intuitiven Bedienbarkeit beiträgt.

Dies betrifft jedoch nur den Betätigungsanteil eines EAPs, in Bezug auf die Sensorik ergeben sich weitere Möglichkeiten. Wird ein gestapelter Aktor zum Beispiel Druck ausgesetzt, kann die Leistungsänderung als Sensor oder Taster genutzt werden. Und als wäre das nicht genug, können beide Funktionen nahtlos zusammen zum Einsatz kommen, was den potenziellen Einsatzbereich weiter vergrößert.

Das Prinzip des haptischen Feedbacks beweist, dass es an Innovationen im Automobilbereich nicht fehlt und es den Übergang zur neuen Mobilität unterstützen kann. Die Beziehung zwischen Fahrern und Fahrzeug wird immer enger, und intelligente Materialien sind als Bindeglied der Schlüssel, um immer fortschrittlichere Funktionalität und letztlich ein sichereres, komfortableres Fahrerlebnis zu realisieren.