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ESF Nachwuchsforschergruppe Smart Virtual Worker

Umweltmodul

Teammitglied: Walentin Heft

Mitarbeiter an der Juniorprofessur Visual Computing

 

Die Aufgaben und Ziele des Arbeitsbereiches „Umwelt und Visualisierung“ innerhalb der Nachwuchsforschergruppe kurz  „The Smart Virtual Worker“ liegen zum einen in der Bereitstellung von Daten und Objekten (Weltmodellierung), zum anderen in der Darstellung der Simulationsergebnisse (Visualisierung). Ersteres umfasst dabei auch die Erstellung von virtuellen Arbeitsumgebungen - wie Fabrikhallen inklusive Maschinen, Werkzeuge und virtuellen Werkern - sowie eine Simulation verschiedener Arbeitsabläufe.

Weltmodell

Zur Entwicklung und Realisierung des Weltmodells sind zunächst zwei Dinge notwendig: Die Erstellung einer Datenbank und einer zugehörigen Anwendersoftware, um diese Datenbank verwalten zu können. Diese Software ermöglicht die Ein- und Ausgabe von grafischen Objekten, wozu Werkbänke, Regale, Werkzeuge, Verbindungselemente (z.B. Schrauben) und deren Zusatzattribute gehören.

Als Zusatzattribut bezeichnet wird beispielsweise das Gewicht oder die Größe eines Objekts. Es ist möglich für jedes Objekt eine beliebige Anzahl von Aktionen und deren „Ausführungsorte“ am Objekt zu definieren bzw. zu speichern (Schraube eindrehen, Schalter betätigen, ...). Zur Evaluation der emotionsrelevanten Parameter, bzgl. des „inneren Zustands“ des Werkers, können für alle Objekte bestimmte Potentiale vom Benutzer ergänzt werden (Angstpotential, Freude, etc.).

Neben den Objekten werden Menschmodelle, einschließlich ihrer charakteristischen Eigenschaften (Größe, Gewicht, Erfahrung, Sensibilität u.s.w.) und vorherrschende Umweltbedingungen (Lärm, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Lichtverhältnisse) gespeichert und bei Bedarf durch das Simulationsprogramm abgefragt, um dadurch die ergonomische und emotionale Modellierung zu ermöglichen.

 

Abb. 1: Szene die einen Arbeitsplatz darstellt (Mit Regalen, Werkbank, Tisch und Kisten, welche durch den virtuellen Arbeiter transportiert werden können)

Entwicklung des Visualisierungssystems

Um beispielsweise den emotionalen Zustand des Menschmodells und die daraus resultierende Beanspruchung darzustellen, sind Funktionen nötig, die anhand der Emotions- und Ergonomie-Daten eine (visuelle) Darstellung ermöglichen. Dies ist in einfachster Form bereits in anderen Systemen mittels einer Farbskala von Grün (gut), Gelb und Rot (schlecht) oder Diagrammen realisiert. In Zusammenarbeit mit dem Arbeitsbereich Ergonomie werden hierzu   Ansätze zur Realisierung der grafischen Visualisierung der jeweiligen Berechnungen angestellt, um intelligente Lösungen bieten zu können. Da dieser Prozess, für jede geplante und im Laufe des Projekts hinzugefügte Analysefunktion, neue theoretische Überlegungen und programmiertechnischen Aufwand zur optimalen Darstellung der Daten fordert, stellt dieser Bereich einen Schwerpunkt der Arbeit dar.

Visuell unterstütze Gestaltung von Arbeitsplätzen und Arbeitsabläufen

Das Ziel dieses Projektes ist, ein Werkzeug zu schaffen, um die Planung und Gestaltung von Arbeitsplätzen und Arbeitsabläufen zu unterstützen. Hierzu zählt die Visualisierung von ergonomischen, emotionalen und umweltbezogenen Variablen, direkt im Objektraum (z.B. die Darstellung der Raumtemperatur durch eine Heatmap, das Anzeigen von Laufwegen oder das Markieren von benutzbaren Objekten). Mit Hilfe der Darstellung von problematischen Simulationsergebnissen und zur Verfügung gestellten Interaktionsmöglichkeiten soll dem Planer eine sofortige Optimierung des entsprechenden Freiheitsgrades ermöglicht werden.

 

Presseartikel