Aus dem Themenbereich Forschung

Interfaces - Mensch-Maschine-Kommunikation

Es gibt Arbeitsgeräte, für deren Bedienung Experten benötigt werden. Computer waren lange Jahre nur für Profis konstruiert. Zum Glück hat der Siegeszug des PC mit grafischer Benutzeroberfläche und Maus gezeigt, dass der Umgang mit Computern auch sehr viel einfacher sein kann. Die Ideen dafür stammen aus der Erforschung der Mensch-Maschine-Kommunikation, die in den USA "User Interface Engineering" genannt wird.

Mittlerweile sind Maus und Computerbildschirm schon unmodern geworden. Touch-Screens, Sprache, Gestik und andere Formen der Verständigung sind für die Interaktion mit dem Computer bereits erprobt. Das ist auch nötig, wenn Computer heute als Tablets oder Smartphones hochmobil sind und überall einsetzbar sein sollen. Die meisten Computer sind außerdem in Alltagsprodukte eingebaut. Dort sind sie unsichtbare "eingebettete Systeme", die - etwa in "Smart Homes" vielfältigste Funktionen steuern und regeln. Auch solche einbetteten Systeme müssen bedienbar und steuerbar sein, obwohl sie gar nicht mit eigenen Bedienoberflächen ausgestattet sind.  

Diese neue Einsatzfelder verlangen nach völlig neuartigen Lösungen für die Steuerung von Computern. Innovative Lösungen zum Umgang des Menschen mit der Technik werden zukünftig die Voraussetzung sein, um für neue Systeme Kundinnen und Kunden zu finden.

 "Virtuelle Welten"

Die deutsche Forschung gehört derzeit zu den weltweit Führenden auf dem Gebiet der virtuellen und erweiterten Realität. Das schließt die Darstellung vollständig künstlich erzeugter, virtueller Welten genauso ein wie die Erweiterung von realen Sinneseindrücken um per Computer erzeugte Zusatzinformationen. Beispiel für erweiterte Realitäten (englisch: augmented reality, AR) sind die von einigen Automobilherstellern angebotenen Fahrerinformationen, die im Sichtfeld des Fahrers auf die Frontscheibe projiziert werden.

Das Forschungsgebiet "Virtuelle Welten"  (VR/AR) ist für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) wichtig und zunehmend interessant, da mittlerweile ausreichend leistungsfähige Hardware verfügbar ist. Aber auch Großunternehmen können von der Technologie profitieren, beispielsweise bei der durch Techniken der erweiterten Realität unterstützten außerordentlich komplexen Verkabelung von Flugzeugen, Fahrzeugen und anderem.Die Ergebnisse aus Forschungsprojekten des BMBF führten in den letzten Jahren zu zahlreichen Patenten und haben Grundlagen für diverse Anwendungsfälle und Produkte gelegt.

VR/AR ist heute in der Produkt- und Medienwelt angekommen. Trotzdem bestehen weiterhin spezifische technologische Herausforderungen, von denen hier nur einige Beispiele genannt sind:

• markerloses Tracking - das Verfolgen von realen Szenen in der normalen Umwelt: Das Ziel der genauen Bestimmung von Position und Orientierung ohne spezielle Markierungen in der realen Welt ist noch nicht erreicht;
• Entwicklung von Softwareentwicklungssystemen: Trotzdem die große Mehrheit von Produkten heute am Computer entwickelt wird, ist die Nutzung solcher Designdaten für die Entwicklung von VR/AR-Systemen schwer möglich. Die Daten von virtuell "ausprobierten" Designs wiederum lassen sich kaum in die Designsysteme zurück transferieren. Insgesamt ist die Integration der VR/AR-Technologie in etablierte Design- und Entwicklungsabläufe technisch kaum befriedigend gelöst. Sie ist noch zu aufwändig, die Vorteile dieser Technologie bleiben ungenutzt.
• benutzerzentrierte Gestaltung: VR/AR-Technologie vermittelt ihren Nutzern zwar ganz neue Erfahrungen, sie ist heute dennoch stark an technischen Möglichkeiten und zu wenig an Nutzerbedarfen ausgerichtet.

Eine breite Nutzung hängt somit besonders stark davon ab, VR/AR-Technik in bestehende Abläufe und Umgebungen zu integrieren und Benutzerbedarfen gerecht zu werden.

CeBIT Innovation AWARD

Gutes Design und intuitive Benutzbarkeit von Hardware und Software werden mittlerweile überall als Qualitätsmerkmal und entscheidende Eigenschaft von Produkten anerkannt. Weniger anerkannt ist, dass es auch in Deutschland viele kreative Köpfe gibt, die hochwertige und innovative Interaktionsformen für unterschiedlichste IT-Systeme entwickeln.

Mit dem vom BMBF zusammen mit der Deutschen Messe AG ins Leben gerufenen CeBIT Innovation Award sollen junge Forscherinnen und Forscher im IT-Bereich motiviert werden, ihre herausragenden - praktisch vorführbaren - Entwicklungen mit kreativen und innovativen Ideen rund um das Thema Benutzer-Interaktion und Usability in der IT in einem Wettbewerb zu realisieren. Die von einer Jury ausgewählten Wettbewerbsgewinner präsentieren ihre Ergebnisse auf der CeBIT. Damit werden die kreativen Entwickler neuartiger Interaktionslösungen einem breiten Publikum vorgestellt. 

Robotik und Assistenzsysteme

Im industriellen Umfeld wächst der Bedarf an Robotern, die zusammen mit Menschen in einer Arbeitsumgebung operieren können. Um Unfälle zu vermeiden, wenn sich Roboter in Werkshallen frei bewegen, müssen Roboter Menschen sicher wahrnehmen und Gefahren zuverlässig vermeiden. Zugleich müssen Roboter enger als bisher mit Menschen zusammenarbeiten, um die Fähigkeiten von Menschen und Maschinen besser zu nutzen.

Ziel ist es daher, die Interaktion des Menschen mit Robotern technisch so weiterzuentwickeln, dass eine Kooperation zwischen Menschen und Robotern sowohl im industriellen wie auch im privaten Bereich möglich ist. Deutschland ist auf dem Gebiet der Serviceroboter weltweit mit an der Spitze. In praxisorientierten Forschungsvorhaben werden dazu Technologien für die zuverlässige Mensch-Maschine-Kooperation entwickelt.

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  Aus dem Themenbereich Hightech-Strategie

  Virtuelle und Erweiterte (Augmented) Realität

  Mit Hilfe der Techniken zu Virtuellen und Erweiterten Realität (VR-AR) lassen sich komplexe Vorgänge aus der Wissenschaft, der Bildung und der Technik in virtuellen dreidimensionalen Räumen visualisieren und damit für den Menschen besser erfassbar und interpretierbar machen. Die Forschung zur virtuellen Realität ist etabliert und teilweise schon als Produkt verfügbar. Die Entwicklung und Anwendung von erweiterter Realität ist dagegen ein noch relativ junges Arbeitsgebiet, das von den Ergebnissen aus der Virtuellen Realität profitieren kann. Zusammen lassen sie ein hohes Forschungs- und Umsetzungspotential für die nächsten Jahre erkennen.
  mehr (URL: http://www.bmbf.de/de/4688.php)
   
  
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  Aus dem Themenbereich Hightech-Strategie

  Alltagstaugliche Servicerobotik

  In der Industrierobotik sind insbesondere deutsche Hersteller am Markt etabliert. Für die Assistenz- und Servicerobotik gelten jedoch schwierigere Bedingungen. Wenn Mensch und Serviceroboter in einem gemeinsam genutzten Arbeitsraum kooperativ agieren sollen, muss die dafür eingesetzte Technik dies gefahrlos und alltagstauglich leisten. Noch sind dabei zahlreiche Probleme ungelöst. Hinzu kommt, dass die in der Forschung gezeigte technologische Leistung von Servicerobotiksystemen nicht umgesetzt wird und für den Massenmarkt zu teure technische Einzellösungen angeboten werden. Lösungswege wurden in der EFFIROB-Studie erarbeitet. Alltagstauglichkeit, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit der Servicerobotik sind daher die Forschungsziele in diesem Förderfeld.
  mehr (URL: http://www.bmbf.de/de/12078.php)