Trends in der HMI-Technologie

(Foto: DLG)

Der Einsatz von Konnektivität und Automatisierung im Bereich der Arbeitsmaschinen verbessert die Interaktion zwischen Mensch und Maschine. Das optimale Mensch-Maschine-Schnittstellensystem (HMI) unterstützt den Bediener, indem es wichtige Informationen zum richtigen Zeitpunkt bereitstellt. Kamera- und Radarsysteme ermöglichen eine Rundumsicht und können zur Erhöhung der Sicherheit beitragen. Auch Augmented Reality (XR) hält Einzug in Assistenzsysteme und HMI-Lösungen für mobile Arbeitsmaschinen.

„Mobile Maschinen müssen in einer rauen und sich ständig verändernden Umgebung zuverlässig arbeiten. Sie erfüllen Aufgaben, die die volle Aufmerksamkeit des Bedieners erfordern“, so Petra Kaiser, Organisatorin der Systems & Components der DLG (Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft). „Autonome Funktionen unterstützen den Bediener daher zusätzlich. Sie reduzieren die Arbeitsbelastung, während der Maschinenbediener gleichzeitig die Kontrolle behält.“

HMI-Spezialisten präsentieren sich im Bereich Systems & Components der Agritechnica , die vom 9. bis 15. November auf dem Messegelände in Hannover stattfindet. Die B2B-Veranstaltung wird von der DLG organisiert. Die Systems & Components ist ein Treffpunkt für die internationale Zulieferindustrie im Off-Highway-Bereich. Das diesjährige Thema lautet „Touch Smart Efficiency“.

Die große Maschinenvielfalt in der Land- und Bauwirtschaft erfordert flexible Lösungen. „Das bedeutet, dass neue Funktionen für den autonomen Betrieb einer Maschine schrittweise hinzugefügt werden können. Diese Entwicklung spiegelt sich auch auf dem Messegelände in Hannover wider“, so Kaiser.

Zuverlässig unter rauen Bedingungen

Die Systemarchitektur mobiler Maschinen muss künftig mehr Daten von einer zunehmenden Anzahl von Sensoren verarbeiten. Idealerweise werden diese Informationen dem Bediener intuitiv präsentiert. Intelligente HMI-Technologie ist hierfür unerlässlich. Sie informiert den Fahrer während des Betriebs stets über die aktuelle Situation.

„Erforderlich ist eine optimale Kommunikation zwischen Mensch und Maschine, bei der auch das Fahrzeug zunehmend eine aktive Rolle übernimmt“, so Kaiser.

Ziel ist es, dass das Fahrzeug dem Fahrer hilft, die jeweilige Situation zu verstehen, die Sicherheit erhöht und die notwendigen Informationen bereitstellt – ohne ihn zu überfordern. In der gesamten Halle „Systems & Components“ werden verschiedene HMI-Lösungen vorgestellt, die sich auf die kontinuierliche Rückmeldung von Betriebsdaten wie Geschwindigkeit, Kraftstoffverbrauch, Ernteertrag und Maschinenstatus konzentrieren. Dies ermöglicht dem Fahrer, fundierte Entscheidungen in der Kabine zu treffen und effizienter zu arbeiten.

Mobile Maschinen werden zunehmend ferngesteuert. Dabei ist es für den menschlichen Bediener eine Herausforderung, den Überblick über die Maschine und ihre Umgebung zu behalten. Neueste Entwicklungen nutzen Extended-Reality-Technologien (XR). Die digitale Erweiterung der menschlichen Sinne soll die Interaktion mit der Maschine auf eine neue Ebene heben.

Für Christiana Seethaler, Vice President Product Development bei TTControl, ist die Integration von XR-Technologien in HMI-Produkte der „nächste Schritt zur Entwicklung intelligenterer und zuverlässigerer Off-Highway-Maschinen“. TTControl ist ein Anbieter funktionaler Sicherheitssysteme und ein Joint Venture von TTTech und Hydac International mit Standorten in Wien (Österreich) und Brixen (Italien).

XR-Technologien zeigen den Maschinenstatus im unmittelbaren Sichtfeld des Fahrers an und ermöglichen durch haptisches Feedback spürbare Signale, beispielsweise an den Joystick. Akustische Signale können zusätzlich auf potenzielle Gefahren aufmerksam machen.

Sensorfusion

Auch Lösungen zur Unfallverhütung gehören zu Systems & Components. In Kombination mit externen Sensoren können XR-Tools helfen, Hindernisse zu erkennen und so die Sicherheit zu erhöhen und die Effizienz zu steigern.

„Die denkbaren Szenarien und der Mehrwert solcher Informationen sind der Schlüssel zur Produktivitätssteigerung in verschiedenen Anwendungsbereichen der Agrar- und Bauwirtschaft“, so Kaiser. „Autonome Technologien und Assistenzsysteme punkten durch verbesserte Prozesse, präziseres Arbeiten und einen Beitrag zu mehr Sicherheit. Arbeitsabläufe im Off-Highway-Umfeld lassen sich präzise planen und koordinieren.“

Technologieanbieter für Off-Highway-Maschinen sind mit unterschiedlichen Umgebungsbedingungen konfrontiert. Schlecht beleuchtete Umgebungen stellen beispielsweise eine Herausforderung für Kamerasysteme dar. Daher kommen verschiedene Sensorsysteme wie LiDAR, Ultraschall oder Radar in Kombination mit RGB- oder Infrarotkameras zum Einsatz.

Die Kombination von Sensordaten aus unterschiedlichen Quellen wird als Sensorfusion bezeichnet. Diese Anwendung erhöht laut DLG die Zuverlässigkeit der resultierenden Befehle der Assistenzsysteme. Dadurch können Arbeitszyklen effektiver und sicherer durchgeführt werden, was letztlich Zeit und Kosten spart.

Die haptische Kollisionswarnung ist ein Beispiel dafür, wie modulare Assistenzsysteme zur Sicherheit auf dem Bauernhof oder auf der Baustelle beitragen können. Während diese Art von Informationen derzeit noch überwiegend von den an der Maschine montierten Kameras und Sensoren bereitgestellt wird, könnten künftig Daten aus der Umgebung, beispielsweise von anderen Fahrzeugen, Robotern und Drohnen, zu einem intuitiven Bild für den Bediener kombiniert werden.