DE19643598A1 - Information representation of data relevant to ship steering via movable seat - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Informationsdarbietung, bei dem im Bereich von Schiffen der Schiffsführung eine Sitzfläche zur Verfügung gestellt wird, die von einer Schiffsstruktur getragen wird.The invention relates to a method for the presentation of information in the field a seat is made available to the ship's command by a ship structure is carried.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Informationsdarbietung, die eine Sitzfläche und eine Rückenlehne aufweist und die für eine Verwendung an Bord von Schiffen vorgesehen ist.The invention also relates to a device for presenting information, which has a seat and a backrest and for use On board ships is provided.
An Bord von Schiffen werden Sitze zur Bereitstellung eines höheren Arbeitsplatz komforts für die Schiffsführung in unterschiedlichen Ausführungsformen eingesetzt. Während der langandauernden Arbeitszeit werden die Sitze auch gerne in Anspruch genommen, da an diesem Arbeitsplatz alle wichtigen Informationen über Führung und Zustand des Schiffes zusammenlaufen und durch die Schiffsführung kontrolliert werden können. Zur Zeit werden die Informationen dort ausschließlich auditiv oder optisch angeboten. Es ist jedoch zu beobachten, daß bei kritischen Situationen meh rere Informationen gleichzeitig über diese konventionellen Kanäle der Schiffsführung dargeboten werden. Die Erfahrung zeigt, daß in Streßsituationen Engpässe in der Informationsaufnahme und -verarbeitung auftreten, was zu folgeschweren Fehlent scheidungen führen kann.On board ships are seats to provide a higher job Comfort for the ship's command used in different designs. During the long working hours, the seats are also often used taken because in this workplace all important information about leadership and condition of the ship converge and controlled by the ship's command can be. At the moment the information there is only auditory or offered optically. However, it can be observed that in critical situations more rere information at the same time through these conventional channels of the ship's command are presented. Experience shows that bottlenecks in the Information recording and processing occur, which leads to serious consequences can lead to divorce.
Um Engpässe bei der Schiffsführung in der Informationsverarbeitung zu verhin dern, muß einerseits die Darbietung der Informationen so beschaffen sein, daß eine gleichmäßige Verteilung zwischen den verschiedenen Eingangskanälen (auditiv, op tisch, kinästhetisch etc.) gewährleistet ist und andererseits möglichst unterschied liche Kategorien von Verarbeitungsstrukturen (sematisch, bildhaft, räumlich) ange sprochen werden.To avoid bottlenecks in the ship's command in information processing On the one hand, the presentation of the information must be such that a even distribution between the different input channels (auditory, op table, kinaesthetic etc.) is guaranteed and, on the other hand, as different as possible categories of processing structures (sematical, pictorial, spatial) be spoken.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, unter Zuhilfenahme der kinästheti schen Sinneswahrnehmung ein Verfahren der einleitend genannten Art zu generieren, welches der Schiffsführung als Kontrollanzeige für Primäralarme dient und erwähnte Engpässe vermeidet. Primäralarme weisen auf einen Zustand hin, der zur Vermei dung von Notfällen eine unmittelbare Reaktion der Schiffsführung erfordert.The object of the present invention is therefore, with the help of kinästheti generating a process of the type mentioned in the introduction, which the ship's command serves as a control display for primary alarms and mentioned Avoids bottlenecks. Primary alarms indicate a condition that can be avoided emergency calls for an immediate response from the ship's command.
Der Begriff Kinästhetik umfaßt sowohl das Bewußtsein der Positionen und Bewe gungen des menschlichen Körpers im Raum, als auch die Stellung und das Be wegungsverhalten von menschgesteuerten Fahrzeugen. Vorteil der kinästhetischen Sinnesmodalität sind eine hohe Aufnahmekapazität von Informationen und deren schnelle kognitive Verarbeitung.The term kinesthetics encompasses both consciousness of positions and movement conditions of the human body in space, as well as its position and location movement behavior of human-controlled vehicles. Advantage of kinesthetic Sensory modality is a high absorption capacity of information and its fast cognitive processing.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur künstlichen Erzeugung kinästhetischer Eindrücke die Sitzfläche mit einem Antrieb verbunden wird, der die Sitzfläche in Bewegungen versetzt, die mindestens eine vertikale Komponente und Drehbewegungen um die Längs- und Querachse aufweisen. Dabei wird eine Bewegung der Sitzfläche geschaffen, die im Frequenzbereich von 0,1 Hz bis 8,0 Hz liegt. Die Spürbarkeit von Bewegungen im Sinne der Kinästhetik weist bei ca. 7 Hz ein Maximum auf.This object is achieved in that for artificial production kinesthetic impressions the seat is connected to a drive that the seat moves, the at least one vertical component and have rotational movements about the longitudinal and transverse axes. Doing so Movement of the seat created in the frequency range from 0.1 Hz to 8.0 Hz lies. The noticeability of movements in the sense of kinesthetics shows at approx. 7 Hz a maximum on.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart anzugeben, daß kinästhetische Rückmeldungen über Verhalten und Zustand des Schiffes der Schiffsführung übermittelt werden.Another object of the present invention is to introduce a device Specify the type mentioned so that kinesthetic feedback on behavior and the condition of the ship are transmitted to the ship's command.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sitzfläche mit einem Antrieb verbunden ist, der als aktives Stellsystem ausgebildet ist und Sitzbewegun gen erzeugt, die eine Frequenz im Bereich von 0,1 Hz bis 8,0 Hz aufweisen.This object is achieved in that the seat with a Drive is connected, which is designed as an active control system and seat movement gene generated that have a frequency in the range of 0.1 Hz to 8.0 Hz.
Die Erfindung berücksichtigt die Ergebnisse unterschiedlicher Theorien zur Auf merksamkeitszuteilung und Informationsverarbeitung. Einerseits wird ein Kapa zitätsmodell postuliert, das von einer einzigen, alles umfassenden Verarbeitungska pazität des Menschen ausgeht. Bei mehreren simultan zu bewältigenden Aufgaben muß diese Kapazität aufgeteilt werden. Dem wird andererseits die Theorie des Strukturmodells entgegengesetzt. Diese geht von mehreren verschiedenen Verarbei tungsstrukturen mit eigener Kapazität aus, die jeweils unabhängig voneinander in Anspruch genommen werden können, ohne sich zwangsläufig beeinflussen zu müssen. Als Kompromiß von Kapazitäts- und Strukturmodell wird eine Hybridtheorie ange boten. Sie sieht eine strukturelle und damit getrennte Verarbeitung der Reize vor, erlaubt aber auch den Austausch von Kapazitäten zwischen den einzelnen Struk turen, je nach Komplexität einer Aufgabe. Löst ein Eingangssignal immer eine bestimmte Reaktion aus, ohne daß eine aktive Kontrolle oder Aufmerksamkeitszu weisung erforderlich wäre, so wird dies als Automatisierung bezeichnet. Hierbei werden keine Kapazitäten gebunden, wodurch eine Leistungsminderung einer ande ren Aufgabe vermieden wird.The invention takes into account the results of different theories on assignment of awareness and information processing. On the one hand, a Kapa postivity model, which is based on a single, all-encompassing processing box human capacity. With several tasks to be done simultaneously this capacity must be divided. On the other hand, the theory of Structural model opposite. This is based on several different processes structures with their own capacity, each independently in Can be claimed without necessarily having to influence each other. A hybrid theory is proposed as a compromise between the capacity and structural model offered. It provides for a structural and therefore separate processing of the stimuli, but also allows the exchange of capacities between the individual structures depending on the complexity of a task. Always triggers an input signal certain response without any active control or attention instructions would be required, this is referred to as automation. Here no capacities are tied up, which reduces the performance of another ren task is avoided.
Die Erfindung nutzt die Erscheinung aus, daß - unabhängig von der zugrunde liegen den Theorie - allen Überlegungen gemeinsam eine vorgegebene Verarbeitungsstruk tur des menschlichen Gehirns ist. Diese Strukturen können entweder als natürliche Verhaltensmuster vorhanden sein, oder aufgrund eines Lernprozesses erworben wer den. Das Erlernen einer Verarbeitungsstruktur wird um so einfacher, je eher der angestrebte Prozeß dem natürlichen Verhalten des Menschen entspricht. Dies wird durch die erfindungsgemäße Erzeugung kinästhetischer Eindrücke zur schnellen Re aktion der Schiffsführung genutzt.The invention takes advantage of the phenomenon that - regardless of the underlying the theory - all considerations together a predetermined processing structure of the human brain. These structures can either be natural Behavioral patterns are present, or acquired through a learning process the. Learning a processing structure becomes easier the sooner it is desired process corresponds to the natural behavior of humans. this will through the generation of kinesthetic impressions according to the invention for rapid re action taken by the ship's command.
Von grundsätzlicher Bedeutung ist, daß ein Signal von allen Nutzern einheitlich interpretiert und umgesetzt wird. Um bestimmten Sitzauslenkungen genaue Bedeu tungsinhalte zuordnen zu können, ist von einem Assoziationskatalog auszugehen, der für geforderte Reaktionen der Schiffsführung eindeutige Sitzbewegungen vor schreibt. Die Erfindung sieht daher eine adaptive Annäherung von komplexen Sitz auslenkungen vor, die eine zuverlässige Signalerkennung und Informationszuordnung gewährleistet.It is of fundamental importance that a signal is uniform from all users interpreted and implemented. Exact meaning around certain seat displacements To be able to assign content to the content is to be based on an association catalog, the seat movements that are clear for the required reactions of the ship's command writes. The invention therefore sees an adaptive approximation of complex seating deflections before that reliable signal detection and information allocation guaranteed.
Beschleunigungsbelastungen werden in der Kinästhetik über die Einheit "Rate" einem subjektivem Intensitätsempfinden zugeordnet. Ab einer Rate von 25 sind Bewegun gen deutlich identifizierbar. Beschleunigungen für Bewegungen entlang der vertika len Hochachse müssen somit mindestens 0,6 m/s2 betragen, für Drehungen mindestens 2,0 rad/s2.In kinesthetics, acceleration loads are assigned to a subjective feeling of intensity via the unit "rate". Movements are clearly identifiable from a rate of 25. Accelerations for movements along the vertical vertical axis must therefore be at least 0.6 m / s 2 , for rotations at least 2.0 rad / s 2 .
Bei seegangsabhängigen Gefahren und zur Verbesserung des Signal-Rausch-Abstan des wird eine Adaption an konkret vorliegende Seegangs- und Schiffsbetriebsparame ter vorgeschlagen, indem die Beschleunigung der Sitzbewegung zusätzlich abhängig von Frequenz und Amplitude der Schiffsschwingung gewählt wird. Die Frequenz von üblichen Seewellen beträgt typischerweise weniger als 0,25 Hz, in der Regel liegen Frequenzen von 0,16 Hz vor.In case of sea-related dangers and to improve the signal-to-noise ratio This will be an adaptation to the specific parameters of the sea state and ship operations ter proposed by additionally depending on the acceleration of the seat movement frequency and amplitude of the ship's vibration is selected. The frequency of usual sea waves is typically less than 0.25 Hz, usually lying Frequencies of 0.16 Hz.
Eine mögliche Realisierung des Systems besteht darin, daß der Bewegungsgeber überwiegend hydraulisch ausgebildet ist.A possible implementation of the system is that the motion sensor is predominantly hydraulic.
Ebenfalls ist daran gedacht, daß der Bewegungsgeber überwiegend pneumatisch auf gebildet ist.It is also contemplated that the motion sensor is mainly pneumatic is formed.
Ein einfaches Steuerungssystem kann dadurch bereitgestellt werden, daß der Bewe gungsgeber überwiegend elektrisch ausgebildet ist.A simple control system can be provided by the movement is predominantly electrical.
Die Bewegungen sind aus ergonomischen Gründen entlang der Hochachse auf maxi mal ± 200 mm, um die Längsachse auf ± 30° und um die Querachse auf ebenfalls ± 30° zu begrenzen. Liegen die Auslenkungen unterhalb dieser Werte, ist eine sichere Betätigung von Steuerelementen weiterhin gewährleistet.For ergonomic reasons, the movements along the vertical axis are at maxi times ± 200 mm, around the longitudinal axis to ± 30 ° and around the transverse axis also Limit ± 30 °. If the deflections are below these values, it is safe Operation of controls continues to be guaranteed.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the drawing.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines auf einem Sitz plazierten Menschen, Fig. 1 is a schematic representation of an article placed on a seat people,
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines Sitzes zur Veranschaulichung von mögli chen Bewegungsrichtungen relativ zu einer Bezugsfläche, Fig. 2 is a schematic view of a seat for illustrating Moegli chen directions of movement relative to a reference surface,
Fig. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Zuordnung von bewertet er Schwingstärke und Schwingbeschleunigung, Fig. 3 is a diagram illustrating the assignment of it evaluates vibration intensity and vibration acceleration,
Fig. 4 eine Darstellung einer möglichen Ausführung des prinzipiellen Aufbaus, Fig. 4 is a representation of a possible embodiment of the basic structure,
Fig. 5 ein prinzipielles Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Vorrichtung zur Aufbringung von Sitzschwingungen. Fig. 5 is a schematic block circuit diagram for illustrating an apparatus for applying vibration seat.
Fig. 1 zeigt einen Sitz (1), der aus einer Sitzfläche (2) und einer Rückenlehne (3) besteht. Auf dem Sitz (1) ist eine Person (4) angeordnet, die einen Kopf (5), einen Rumpf (6), Oberarme (7), Unterarme (8), Oberschenkel (9) sowie Unterschenkel (10) aufweist. Die weiteren Körperteile der Person (4) sind bezüglich der kinematischen Verhältnisse von untergeordneter Bedeutung und können deshalb vernachlässigt wer den. Fig. 1 shows a seat ( 1 ) which consists of a seat ( 2 ) and a backrest ( 3 ). A person ( 4 ) is arranged on the seat ( 1 ) and has a head ( 5 ), a trunk ( 6 ), upper arms ( 7 ), forearms ( 8 ), thighs ( 9 ) and lower legs ( 10 ). The other parts of the body of the person ( 4 ) are of subordinate importance with regard to the kinematic conditions and can therefore be neglected.
Fig. 2 zeigt eine weitere stilisierte Darstellung des Sitzes (1) mit Sitzfläche (2) und Rückenlehne (3) in einer Position relativ zu einer Bezugsfläche (11). Es sind diverse mögliche Bewegungsrichtungen des Sitzes (1) eingezeichnet. Die Bewegungserfas sung erfolgt in einem Koordinatensystem (12) bezüglich eines Koordinatenursprun ges (13), der räumlich derart angeordnet ist, daß er der Lage eines Vestibularorgans des menschlichen Körpers entspricht. Das Vestibularorgan ist für das Gleichge wichtsempfinden zuständig und wesentlicher Bestandteil der kinästhetischen Sin nesmodalität. Fig. 2 shows a further stylized representation of the seat ( 1 ) with seat surface ( 2 ) and backrest ( 3 ) in a position relative to a reference surface ( 11 ). Various possible directions of movement of the seat ( 1 ) are shown. The movement detection takes place in a coordinate system ( 12 ) with respect to a coordinate origin ( 13 ) which is spatially arranged such that it corresponds to the position of a vestibular organ of the human body. The vestibular organ is responsible for the sense of balance and is an integral part of the kinesthetic sense modality.
Fig. 3 zeigt in einem Diagramm aufgetragen über die Frequenz die Veränderung der bewerteten Schwingstärke bei periodischen Belastungen des menschlichen Körpers in vertikaler Richtung. Es ist erkennbar, daß im Bereich von 4,0 Hz bis 8,0 Hz eine verstärkte Empfindsamkeit des Menschen gegenüber vertikalen Schwingungen auftritt. Fig. 3 shows in a diagram plotted against the frequency the change in the evaluated vibration intensity with periodic loads on the human body in the vertical direction. It can be seen that in the range from 4.0 Hz to 8.0 Hz there is an increased sensitivity of humans to vertical vibrations.
Fig. 4 zeigt eine mögliche Ausführung des Sitzaufbaus. Es werden in dieser Anord nung insgesamt nur drei Stellzylinder (14, 15, 16) benötigt. Einer (14) für Rollbewe gungen um die Längsachse, einer (15) für Nickbewegungen um die Querachse und ein weiterer (16) für Translationen entlang der Hochachse. Der Zylinder für Vertikalbe wegungen (16) ist exakt mittig im Flächenschwerpunkt der Sitzfläche (2) angeordnet und endet an der Sitzfläche (2) in einem Kreuzgelenk (17), welches Drehungen um die Quer- und Längsachse erlaubt. Damit kann eine ideale Rotationsgeometrie ver wirklicht werden. Fig. 4 shows a possible embodiment of the seat structure. In this arrangement only three actuating cylinders ( 14 , 15 , 16 ) are required. One ( 14 ) for rolling movements around the longitudinal axis, one ( 15 ) for pitching movements around the transverse axis and another ( 16 ) for translations along the vertical axis. The cylinder for vertical movements ( 16 ) is arranged exactly in the center of gravity of the seat surface ( 2 ) and ends at the seat surface ( 2 ) in a universal joint ( 17 ), which allows rotations about the transverse and longitudinal axes. This enables an ideal rotation geometry to be achieved.
In Fig. 5 ist eine mögliche Realisierung für die Durchführung der Bewegungssteue rung auf den Sitz (1) gezeigt. Von einem Reservoir (18) wird Hydraulikflüssigkeit über eine Pumpe (19) unter Überdruck gesetzt. Dieser ist an einem Manometer (20) abzulesen. Über eine Steckverbindung (21), drei 4/3-Proportional-Wegeventile (22, 23, 24) und drei 2/2 Magnet-Wegesitzventile (25, 26, 27) wirkt der Hydraulikdruck auf die doppelwirkenden Hydraulikzylinder (14, 15, 16) ein. Der Rücklauf des Hy drauliköls wird über eine Steckkupplung (28) und einen Rücklauffilter (29) in das Reservoir (18) ermöglicht. Ein Ventil (30) erlaubt das Schalten eines by-pass.In Fig. 5, a possible implementation for the implementation of Bewegungssteue tion on the seat ( 1 ) is shown. Hydraulic fluid is pressurized by a pump ( 19 ) from a reservoir ( 18 ). This can be read on a manometer ( 20 ). 15, 16 acts via a plug connection (21), three 4/3-way proportional directional valves (22, 23, 24), and three 2/2 solenoid directional seat valves (25, 26, 27) of the hydraulic pressure to the double acting hydraulic cylinder (14, ) a. The return of the hydraulic oil is made possible via a plug-in coupling ( 28 ) and a return filter ( 29 ) in the reservoir ( 18 ). A valve ( 30 ) allows the switching of a by-pass.
Insbesondere ist auch daran gedacht, die Positionierung des Sitzes (1) nicht lediglich als Steuerung, sondern als geregelten Vorgang durchzuführen. Hierfür ist am Sitz (1) ein Sensor (31) angeordnete der über einen Regelverstärker (32) die Steuerventile (22, 23, 24) ansteuert.In particular, it is also contemplated that the positioning of the seat ( 1 ) should not only be carried out as a control but as a regulated process. For this purpose, a sensor ( 31 ) is arranged on the seat ( 1 ) and controls the control valves ( 22 , 23 , 24 ) via a control amplifier ( 32 ).
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