Human Factors Lab
WILLKOMMEN IM HUMAN FACTORS LAB
Das Human Factors Lab am Fachbereich Gestaltung der Hochschule Darmstadt erforscht digitale Technologien und deren Anwendung in menschlichen Bedarfssituationen. Ergonomie, Usability Engineering, User Experience Design, Mensch-Roboter-Kollaboration sind Bereiche, die sowohl kognitive als auch physische Eigenschaften des Menschen.adressieren. Im Fokus des Labors steht die Exploration der Möglichkeiten des Designs, Informationen über Verhalten, Fähigkeiten und Limite des Menschen sowie andere Einflussgrößen (Human Factors) zu erfassen und zu analysieren.Die daraus gewonnenen Erkenntnisse können in das Design von Produkten, Systemen, Prozessen und Arbeitsplätzen optimierend einfließen und Innovationen schaffen.
Das Forschungslabor wurde 2020 von Prof. Philipp Thesen und Prof. Tino Melzer gegründet. Als Einrichtung des Instituts für Designforschung der Hochschule Darmstadt betreiben die Professoren und ihr Team angewandte Forschung in Kooperation mit Partnern aus der Industrie. Darüber hinaus dient das Lab der Erweiterung und Vertiefung von Lehrinhalten im Bereich Mensch-System-Interaktionund Human Factors.
Produkt- und Experience-Innovationen sowie gezielt gestaltete Arbeits- und Lebensräume scheitern, wenn sie von ihren zukünftigen Nutzern nicht akzeptiert werden.Gerade bei digitalen und technischen Produkten liegt ein Misserfolg oft darin begründet, dass sie nicht intuitiv genug oder schlecht zu bedienen sind.
Im Human Factors Lab werden daher bereits vor dem Prototyp-Stadium Analysen vollzogen, wie sich menschliche Faktoren auf den Gebrauch auswirken, insbesondere physiologische und kognitive.
Zahlreiche Test- und Simulationsgeräte stehen der Forschungseinrichtung hierfür zur Verfügung: Mit Hilfe virtueller und datengestützter Ergonomie- und Bewegungsanalysen werden Daten ermittelt, die Anhaltspunkte über die ergonomische Optimierung von Produkten und Arbeitsumgebungen liefern. Die Beobachtung und Bewertung menschlichen Verhaltens und menschlicher Interaktion mit simulierten Produkten in virtuellen Umgebungen generiert Usability-Kenntnisse, z. B. über die Platzierung von Menschen in Cockpits, die Positionierung von Bedienelementen oder die Verständlichkeit von Interfaces. Eingesetzt werden neben Virtual-Reality-Werkzeugen Brain- Computer-Interfaces und Motion-Tracking-Anzüge, die mit Sensoren ausgestattet sind und Bewegungsabläufe erfassen.
Eine zentrale Aufgabe von Designer:innen im digitalen Zeitalter ist die Humanisierung von Technologien. Dabei hat die menschengerechte Ausgestaltung der Schnittstelle Mensch-Maschine einen hohen Stellenwert. Die Analysen von Human Factors helfen dabei, den Menschen in den Mittelpunkt technischer Entwicklungen und Produktinnovation zu stellen, um eine intuitive und effiziente Bedienung sowie Akzeptanz und Annahme zu gewährleisten und sie erfolgreich zu machen.
Laborbetreuung
Das Human Factors Lab dient der Durchführung von Forschungs- und Entwicklungsprojekten und der Erweiterung der Lehrinhalte im Bereich der Mensch-System-Interaktion und Human Factors.
Eine Labornutzung findet im Rahmen ausgewählter Lehrveranstaltungen in diesen Themenbereichen statt und wird durch Mitarbeiter unterstützt.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, im Rahmen unserer Forschungskooperationen und Projekte eine Diplomarbeit anzufertigen.
Ausstattung
Digitale Sensoren, Virtual-Reality Headsets oder Hardware zum Motion Capturing ermöglichen das virtuelle Erleben und Testen von Designs und Anwendungen während der Entwicklungsphase. Unserer Laborausstattung arbeiten Mitarbeiter und Studierende an Echtzeit-Prototypen und Modellierungen in virtuellen Simulationen. Dabei erlangen sie, bereits in einer frühen Entwicklungsphase ihrer Entwürfe, wichtige Erkenntnisse hinsichtlich den Bereichen Ergonomie, Usability und User Experience. Dabei kommen folgende Technologien zum Einsatz:
Motion Tracking / Motion Capture
Mit digitalen Sensoren ausgestattete Anzüge ermöglichen die Aufzeichnung menschlicher Bewegung und eine computergestützte Analyse. Dies ermöglicht einen Einblick die Ergonomie von Prototypen.
Eine Übertragung und der Einsatz in Echtzeit in andere Programme wie Unreal Engine oder Unity 3D ist ebenfalls möglich.
Projection Mapping
Unsere leistungsfähigen Projektoren ermöglichen ein Projection Mapping, also die Bespielung realer Objekte mittels Projektionen. So lassen sich Flächen, Konturen oder ganze Objekte zum Leben erwecken, wichtige Informationen oder Handlungsaufforderungen einblenden oder auch komplexe Informationen bspw. im Bereich der Wissenschaftskommunikation ergänzen.
Digitale Sensoren und Messgeräte
Neben Motion Capturing stehen uns eine Vielzahl weiterer digitaler Sensoren zur Verfügung. Beispielsweise Eye-Tracking, Tiefenkameras oder auch Puls-Sensoren erlauben den Aufbau hervorragender Testumgebungen zur Ergonomieüberprüfung.
Augmented-, Mixed- und Virtual Reality
Die Virtual-Reality Headsets und entsprechende High-End Laptops in unserer Ausleihe ermöglichen die Umsetzung komplexer Anwendungen und visuell anfordernder Simulationen. Diese Hardware ermöglicht den Einsatz unterschiedlicher technologischer Herangehensweisen:
Virtual Reality (VR)
Eine komplett simulierte Erfahrung, die der realen Welt ähnlich sein kann oder sich von ihr völlig unterscheidet.
Augmented Reality (VR)
Die Erweiterung der realen Umgebung durch Interaktion mit virtuell eingefügten, computergenerierten Objekten.
Mixed Reality (VR)
Die Verschmelzung von realer und virtueller Welt um neue Umgebungen und Visualisierungen zu erzeugen, in denen physische und digitale Objekte koexistieren und in Echtzeit interagieren.
Sensor- und Interface-Entwicklung
Wir bieten den Studierenden die Möglichkeit zum Experimentieren mit Mikrocontrollern, Einplatinencomputern und diversen Sensoren. Unsere Laborausstattung umfasst neben Arduino- und Raspberry Pi-Geräten auch die Möglichkeit mittels der Kombination vorhandener Hardware individuelle Lösungen zu finden.
Dokumentation
Audio- und Videoaufnahmen auf höchstem Niveau - unser Equipment rüstet die Studierenden und Mitarbeiter für das Anfertigen hochwertiger Projektdokumentationen.
Schwerpunkte
Ergonomie- und Bewegungsanalysen
Wir arbeiten an der Analyse und ergonomischen Optimierung von Arbeitsplätzen in der Industrie, dem Handwerk, im Gesundheits- und Pflegewesen sowie öffentlichen Einrichtungen.
Mit Hilfe von Motion Capturing realisieren wir eine schnelle und präzise Echtzeit-Umsetzung von Körperbewegungen in 3D-Kinematikdaten. Das versetzt uns in die Lage, körperliche Belastungssituationen schnell und präzise zu analysieren.
Mit der Technik der Bewegungsverfolgung lassen sich umfassende Daten über die körperliche Beweglichkeit von Menschen jeden Alters in den unterschiedlichsten Lebenssituationen gewinnen – ein wesentlicher Vorteil bei der Entwicklung von barrierefreien Produktlösungen und in der Entwicklung von menschengerechten Arbeitsplätzen.
Usability-Analysen und Virtual Prototyping
Die Kombination von Motion Capturing, Eye-Tracking mit virtuellen Umgebungswerkzeugen ermöglicht die Designanalyse im Produktentwicklungsprozess vor der physischen 3D-Modellierung.
Die Beobachtung und Bewertung der physischen menschlichen Interaktion mit simulierten Produkten in virtuellen Umgebungen, generiert Usability-Kenntnisse z.b. über die Platzierung von Menschen in Cockpits, die Positionierung von Bedienelementen oder die Verständlichkeit von Interfaces.
Die Simulation fördert Varianz, unterstützt die Validierung und Kommunikation von Designkonzepten und trägt wesentlich dazu bei, Zeit, Kosten und Ressourcen zu sparen. Neben der Produktentwicklung arbeiten wir mit Mixed-Reality-Prototyping in der CAD-basierten Simulation von Architektur und Städtebau.
Mensch-Maschine-Interaktion
Die Simulation virtueller Umgebungen und die Analyse menschlicher Interaktion erlaubt uns Rückschlüsse zur Gestaltung von Benutzeroberflächen, die Optimierung der Kommunikation zwischen Mensch und Maschine sowie die ergonomische Anpassung an die Bedürfnisse des Menschen.
Unsere Untersuchungen erforschen die Art und Weise, wie Menschen mit Maschinen interagieren und experimentieren dabei mit alternativen Wegen zur Eingabe, Befehlsübermittlung oder zum Erhalten von Feedback. Zentral sind dabei die menschliche Anatomie und Wahrnehmung, um angenehme, effiziente Interaktionen und eine intuitive Bedienung zu gestalten.
Der Forschungsansatz des Human Factors Lab geht dabei über klassische Schnittstellen wie Touchscreens, Hand-Tracking oder Sprachanalyse hinaus und folgt einem ganzheitlichen Konzept das Cutting-Edge Technologie und menschliche Bedürfnisse miteinander verbindet.
Forschung und Entwicklung
Arbeitsplatz- und Fahrzeugergonomie
Analyse und Optimierung von bestehenden und zu entwickelnden Arbeitssituationen und Abläufen in Arbeitsplätzen und Fahrzeugen. Positionierung der Nutzer im Verhältnis zu Objekt bzw. Raum sowie Optimierung von Kontroll- und Bedienelementen zur Verbesserung der Usability
Visualisierung
Digitale Prototypen von Designentwürfen zur Kommunikation und Evaluierung der visuellen Erscheinung und Gebrauchsqualität sowie das Erstellen virtueller Umgebungen mit Fokus auf der Immersion multisensorischer Erlebniswelten, bspw. architektonische, städtebauliche und innenarchitektonische Entwürfen zur Kommunikation und Evaluierung der Raum- und Nutzungsqualität.
Wissenschaftskommunikation
Die Visualisierung komplexer, wissenschaftlicher Daten in verständlicher Form, bspw. durch den Einsatz von Virtual- oder Augmented Reality.
Interface und Usability Tests
Darstellung und Testing von von Interfaces zwischen Mensch und Maschine, die Aufschluss über Nutzerverhalten- und Präferenzen geben und zur Optimierung der Usability von Hard- und Software herangezogen werden können.
Mensch Roboter Kollaboration
Studien im Bereich Mensch-Maschine-Interaktion mit dem Ziel, der Maschine menschliche Bewegungsabfolgen anzutrainieren und Maschinen menschlich intuitiv zu bedienen
Barrierefreiheit und Inklusion
Analyse und Optimierung von bestehenden und geplanten Funktionsbereichen im Wohn- und Arbeitsumfeld, die eine barrierefreie Nutzung erfordern.
Labornutzung
Das Labor ist im Rahmen ausgewählter Lehrveranstaltungen in den Themenbereichen Mensch-System-Interaktion und Human Factors geöffnet und wird durch Mitarbeiter*innen unterstützt. Anprechpartner ist hier Thomas Beisiegel, Technischer Leiter des Labors.
Darüber hinaus besteht hier die Möglichkeit, im Kontext von Forschungskooperationen und Projekten die eigene Diplomarbeit zu erstellen.