In automatisierten Fahrzeugen steigt die Vielfalt möglicher Aktivitäten im Innenraum. Schlafen, spielen, arbeiten – die Anforderungen der Nutzerinnen und Nutzer sind vielseitig und setzen eine entsprechende Adaptivität des Innenraums voraus. Genau daran wurde im Forschungsprojekt RUMBA (Realisierung einer positiven User Experience mittels benutzerfreundlicher Ausgestaltung des Innenraums für automatisierte Fahrfunktionen) in den letzten 3,5 Jahren intensiv geforscht.
Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz arbeitete das Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design (IKTD) der Universität Stuttgart eng mit den elf Partnern (Audi, MAN, CARIAD, WIVW, CanControls, studiokurbos, Bosch CR und VM, OHP und der HdM) aus Wirtschaft und Wissenschaft zusammen.
In einem umfassenden, nutzerzentrierten Entwicklungsprozess wurden zu Beginn des Projekts RUMBA eine Anforderungsanalyse durchgeführt, bei der durch Studien, Interviews und Workshops die Bedürfnisse von Nutzerinnen und Nutzern und Trends im Innenraum-Design von Fahrzeugen ermittelt wurden. Darauf aufbauend entwickelten die Forscherinnen und Forscher neuartige Innenraumkonzepte für automatisierte Fahrzeuge, wobei der Fokus auf der Insassenpositionierung und einem nutzerzentrierten Bedienkonzept lag. Parallel dazu analysierten und optimierten sie das Fahrverhalten, um Sicherheit und Komfort zu erhöhen. Prototypen und Demonstratoren wurden als einzelne Bedienelemente sowie Virtual Reality- und Realfahrzeug-Aufbauten iterativ erstellt und getestet. Zudem entwickelten sie Systeme zur Nutzerzustandserkennung, die den Komfort und die Übernahmefähigkeit der Insassen verbesserten.
Die Schwerpunkte des IKTD lagen in der Bewertung verschiedener Innenraumdesigns mittels Virtual Reality, Sitzkisten und Fahrsimulatoren bzgl. Raumkomfort und Sicherheitsempfinden, der ergonomischen Absicherung alternativer Bedienelemente sowie der ergonomischen Analyse der Sitzdrehung im automatisierten Fahrzeug. Weiterhin wurde methodisch intensiv am Prozess der Interieur-Konzeption (Maßkonzeption) und der Einbindung von Mixed-Reality Fahrsimulatoren gearbeitet, weshalb im Arbeitspaket Innenraumkonzeption die Leitung beim Lehrstuhl für Technisches Design des IKTD (Prof. Maier) lag.
In der Konzeptionierung neuartiger Innenräume für PKW und LKW lieferte das IKTD die methodische Unterstützung, um Nutzerbedürfnisse, Designer und Techniker zusammenzubringen. So entstanden kreative Lösungen für nutzerfreundliche und flexible Anpassungen des Fahrzeuginnenraums an die wechselnden Tätigkeiten der Insassen während der automatisierten Fahrt. Die Ergebnisse wurden in ganzheitliche Innenraumkonzepte integriert und visuell ausgearbeitet. Diese Innenraumkonzepte enthalten Lösungsansätze zu Bedienelementen, Anzeigen, zur Geometrie der Fahrgastzelle, zum Fahrverhalten und zur Insassen-Zustandserkennung, um in den vielfältigen Nutzungsszenarien stets die Bedürfnisse der Menschen im Fokus zu behalten. Die Sammlung dieser Ergebnisse aller Projektpartner ergibt eine umfassende Basis für die Entwicklung neuer Innenräume automatisierter Pkw und Lkw. „Für die Nutzer könnte künftig ein völlig neuer Lebens- und Arbeitsraum entstehen“ sagt dazu Michael Schulz (RUMBA Projektleiter, Bosch).
In einem iterativen Design- und Entwicklungsprozess wurden die entwickelten Konzepte begleitend in Studien untersucht. Zu diesem Zweck wurde am Lehrstuhl für Technisches Design im Rahmen von RUMBA ein neuer Prüf-stand konfiguriert und aufgebaut: Der Virtual Reality Immersive Driving Simulator (VRIDS) ist eine hochvariable, statische Sitzkiste mit verstellbarem Sitz und Lenkrad. Durch die Kombination aus neuester Headset-Technologie und einer Fahrsimulation in Unreal Engine wird eine VR-Umgebung geschaffen, in der verschiedenste Fahrzeuginnenräume und -dimensionen darstellbar sind. Die erweiterte Verstellbarkeit und Drehbarkeit des Sitzes sowie das Verfahren des Lenkrades machen verschiedenste Nutzungsszenarien während der automatisierten Fahrt immersiv erfahrbar. Mithilfe des VRIDS waren sowohl die Bewertung verschiedener Geometrieaspekte der Fahrgastzelle als auch des Verhaltens der Insassen bei der Sitzdrehung möglich. Außerdem wurden neuartige Bedienelemente zur Fahrzeugführung in manueller und automatisierter Fahrt untersucht.
Darüber hinaus wurde der Fahrzeugergonomieprüfstand (FEPS) in RUMBA überarbeitet. Eine modulare, moderne Instrumententafel sowie eine verstellbare Sitzanlage ermöglichten noch mehr Immersion und Flexibilität im Fahrsimulator. Im FEPS wurden völlig neuartige Bedienelemente zur Fahrzeugführung eingebaut und in Probandenstudien, ergänzend zu Untersuchungen in Realfahrzeugen und Ergonomie-Simulationen mit digitalen Menschmodellen (RAMSIS), untersucht. Der physische Aufbau des Fahrsimulators war wertvoll, um die Probanden immersiv in das Fahrgeschehen hineinzuversetzen.
Neben den Simulatorstudien wurden im Technischen Design des IKTD vielfältige Experten- und Ideenfindungsworkshops, insbesondere zur Entwicklung neuartiger Bedienelemente im Fahrzeuginnenraum, durchgeführt. Nicht nur mit VR, auch mit physischem Prototyping wurden damit die Verortung dieser Bedienelemente im Fahrzeug und deren konkretes Design erarbeitet. In enger Zusammenarbeit mit den Projektpartnern entstanden neue technische Lösungen für den Fahrzeuginnenraum der Zukunft und durch Studien validierte Forschungsergebnisse.
Im Rahmen von RUMBA wurden zahlreiche Studierende des Stuttgarter Maschinenbaus und darüber hinaus aktiv in die Forschung mit einbezogen. In studentischen Abschlussarbeiten und als Hilfskräfte brachten sie ihre Ideen kreativ mit ein. Des Weiteren dienten die Forschungsergebnisse aus RUMBA mehreren Promotionsvorhaben von Doktoranden am Lehrstuhl für Technisches Design und wurden auf nationalen und internationalen Fachtagungen sowie in hochkarätigen Journals veröffentlicht.
Im April 2024 fand das Abschlussevent des Projekts RUMBA am Bosch-Forschungscampus in Renningen statt. Mit einem Fachvortrag und einem Messestand inklusive immersiver Fahrsimulation im VRIDS machte das IKTD die neuen Konzepte erlebbar. Im Rahmen des Events wurden die Projektergebnisse einem breiten, interessierten (Fach-) Publikum präsentiert. Impressionen des Abschlussevents und spannende Einblicke in die Projektergebnisse von RUMBA liefern die Videos. Doch die Entwicklung nutzerzentrierter Fahrzeuginnenräume für die automatisierte Fahrt ist damit noch nicht abgeschlossen. Auch über den Innenraum hinaus, steht das IKTD bereits in den Startlöchern für weitere Forschungsvorhaben.
An dieser Stelle möchten wir allen Projektpartnern, Forschenden und Studierenden abschließend ein herzliches DANKE! für die großartige Zusammenarbeit aussprechen. Besonders möchten wir uns auch für die Förderung durch das BMWK und die gute Zusammenarbeit mit dem Projektträger TÜV Rheinland bedanken.