Mobile Arbeitsmaschinen haben in den vergangenen Jahren vielfältige technische Weiterentwicklungen erfahren, um die Effizienz bei der Arbeit und die Sicherheit zu verbessern.
Auch bei Land- und Baumaschinen rückt der Mensch immer weiter in den Mittelpunkt der Mensch-Maschine-Kommunikation. Das bedeutet, dass die Branche zunehmend herkömmliche Bedienkonzepte überdenken muss: „Die Baustelle der Zukunft ist ein stärker vernetzter Ort und die sogenannte Gamification wird eine wichtige Rolle spielen. Der demografische Wandel und die Vorlieben der Verbraucher drängen unsere Branche in Bereiche, die im Maschinensektor bisher unbekannt waren oder unzureichend genutzt wurden“, erklärt Vijayshekhar Nerva, Head of Innovation and Acceleration bei Doosan Bobcat EMEA.
Per Smartphone gesteuerter Lader
Anschaulich zeigt das die Fernsteuerung per Smartphone, die Bobcat entwickelt hat. Damit kann der Bediener seinen Kompaktlader innerhalb von Sekunden fernsteuern, ohne sich um zusätzliche Geräte kümmern zu müssen. Per Smartphone kann die Maschine in eine staubige oder potenziell unsichere Umgebung geschickt werden und erledigt dort ihre Arbeit, während der Bediener in sicherer Entfernung bleibt. Die Fernsteuerung kommuniziert über ein WLAN-Signal mit dem iOS-Gerät des Kunden und arbeitet in einer Reichweite von bis zu 100 Metern.
Bedienung per Touch
Doch auch die Bedienelemente in der Fahrerkabine entwickeln sich weiter. Da Land- und Baumaschinen über immer komplexere Funktionen verfügen, finden auch im Off-Road-Sektor Touchscreens zunehmend Einsatz. Denn mit ihnen lässt sich eine Vielzahl von Informationen gezielt aufrufen und anzeigen. Mit speziellen Druckgussgehäusen und robusten Klebetechnologien halten Touchscreens auch den in diesem Bereich unvermeidbaren Schlägen und Vibrationen stand. Dabei bietet der integrierte PCAP-Touch optimale Voraussetzungen für eine komfortable Steuerung von Maschinenfunktionen. PCAP steht für „Projected Capacitive Touch“. Bei dieser Technik wird eine Fenster- oder Glasoberfläche tastsensitiv ausgeführt, sodass die Benutzer agieren können, wie sie es von einem Tablet oder Smartphone mit Touchscreen gewöhnt sind.
Kommunikation per Vibration
Da der visuelle und akustische Sinneskanal des Maschinenführers im Arbeitsalltag eh schon stark gefordert ist, hat das Unternehmen elobau ein Vibrationsmodul für Joysticks entwickelt. Mithilfe bestimmter Vibrationsmuster lässt sich eine hochwertige taktile Rückmeldung erzeugen, die die Mensch-Maschine-Kommunikation effizienter gestaltet. Der Vibrationsmotor des Moduls wird von einem Elektronikmodul über den CAN-Bus angesteuert. Hersteller können über das CAN-Protokoll unterschiedliche Parameter wie Stärke, Dauer oder Anzahl der Vibrationen definieren. Diese Parameter erzeugen individuelle, auf die Anwendung angepasste und vor allem intuitive Vibrationseffekte. So lässt sich der zu transportierende Informationsgehalt deutlich erhöhen, verglichen mit einfachen punktuellen Klopfsignalen.
Adaptives Konzept
Mit der Vielzahl an Funktionen, die in heutigen Arbeitsmaschinen bedient werden müssen, wird die Bedienkonsole schnell unübersichtlich. Eine Lösung verspricht das Verbundprojekt aISA (adaptive Interfacesysteme im Ackerschlepper). Dabei wurde eine adaptive Armlehne entwickelt, die jeweils ausschließlich die Funktionen des aktuell verwendeten Anbaugeräts zur Verfügung stellt. Durch den Isobus kann sich die intelligente Bedienarmlehne adaptiv an jedes Anbaugerät anpassen, sobald dieses angekoppelt wird. Sie stellt dem Nutzer hinsichtlich Position, Verfügbarkeit, Visualisierung und Betriebsmodus jeweils eine optimale und ergonomische Schnittstelle zur Verfügung. Zu den Komponenten zählt unter anderem ein vielseitiger Joystick, der in Abhängigkeit von der benötigten Funktion vier unterschiedliche Positionen einnehmen kann, wobei er sich beispielsweise einfährt, wenn seine Funktion nicht erforderlich ist. Weitere Bedienelemente werden über eine rotatorische Bedieneinheit zur Verfügung gestellt. Jede Position stellt sich entsprechend des angekoppelten Arbeitsgerätes ein und präsentiert lediglich die gerade notwendigen Funktionen.
Automatisiertes Belastungsmanagement
Bei der Arbeit mit Bau- und Landmaschinen gibt es typischerweise Phasen sowohl sehr hoher als auch relativ geringer Belastung. „Verschiedene Studien haben gezeigt, dass das Wohlbefinden der Menschen am höchsten ist, wenn ein mittleres Beanspruchungsniveau vorliegt“, berichtet Professor Marcus Geimer vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Eine Überbelastung führe dazu, dass der Fahrer sich nicht genügend auf die wichtigen Aspekte konzentrieren könne, Dinge übersieht und fehleranfälliger wird. Auf der anderen Seite ist auch eine Unterforderung – zum Beispiel durch eine vollständige Automatisierung – ein Problem. Die Langeweile, die dadurch entsteht, führe zu Müdigkeit und Konzentrationsverlust.
Im Rahmen des Forschungsprojekts „Fahrerkabine 4.0“ wird am KIT deshalb eine „anpassungsfähige Mensch-Maschine-Schnittstelle“ für Landmaschinen entwickelt. Sie ist in der Lage, über Eye-Tracking das aktuelle Beanspruchungslevel der Fahrerinnen und Fahrer zu erkennen. Auch an einem Fitnessarmband, das mithilfe von Lichtsignalen den Puls ermittelt und so das Stresslevel messen kann, wird geforscht. Erkennt das System eine Überforderung, werden alle unwichtigen Informationen ausgeblendet. In Situationen der Unterforderung sollen dem Fahrer zusätzliche Aufgaben angeboten werden. „Sinnvolle Zusatzaufgaben für Phasen geringer Belastung kommen aus der Buchhaltung, dem Personal- oder Materialmanagement sowie dem privaten Aufgabenfeld“, erklärt Patrick Lehr vom Institutsteil „Mobile Arbeitsmaschinen“ am Institut für Fahrzeugsystemtechnik des KIT. Die Handlungsempfehlungen sollen künftig über eine auf Augmented Reality basierende Schnittstelle ins Sichtfeld des Fahrers projiziert werden, um die Kabine nicht mit Bedienelementen zu überladen.
