Fokus Forschung: Einen Schritt weiter

07.06.2019, 11:00

Simulation trifft Realität - Motion-Simulatoren an der Hochschule Mittweida

Dr. Ramona Kusche (Rektorat) >br> lässt sich von Manuel Heinzig (Fakultät CB)
den Motion-Fahrsimulator zeigen

Die Fakultät Angewandte Computer- und Biowissenschaften der Hochschule Mittweida geht in Kooperation mit der Fakultät Medien einen Schritt weiter und erweckt Simulatoren zum Leben. Das Team um Prof. Dr. Matthias Vodel, Prof. Dr. Marc Ritter sowie Prof. Alexander Marbach konzipiert und realisiert innovative Simulatoren für die Lehre und Forschung.

Egal ob Fahrzeugentwicklung, Flugsystemtests oder Motorsport – sowohl Erprobungsfahrten/-flüge als auch Fahrertrainings oder Pilotenschulungen sind teuer und erfordern zeitaufwendige Vorplanungen. Simulationsumgebungen bieten hier seit vielen Jahren interessante Möglichkeiten für realitätsnahe und kostengünstigere Testszenarien. Doch wie kann das Erlebte noch intensiver erlebbar gemacht werden? Der Schlüssel liegt meist in der Umsetzung physischer Kräfte realer Ereignisse in der Simulation – man spürt das Erlebte, man spürt die Interaktion mit der Umgebung.

Im Living Lab "Softwaretechnik & Simulation" an der Hochschule Mittweida entstehen sogenannte "Motion-Simulationsplattformen", die mit elektrischen Hochleistungsantrieben Fahreinflüsse aus der Simulation direkt erlebbar machen. Kraftimpulse für Beschleunigungs- und Bremsaktionen, Seitenführungskräfte beim Steuern oder auch Fahrbahnunebenheiten können in Echtzeit aus der Simulation berechnet und physisch als Bewegungsimpulse ausgegeben werden.  Zusammen mit leistungsstarken Peripherie-Systemen für Lenkung, Pedalerie und Schaltung erzeugen die an der Hochschule Mittweida jetzt vorhandenen Simulationsplattformen ein realistisches Fahrerlebnis.

Als direktes Ergebnis erfährt der Fahrer physischen Stress – ähnlich wie in realen Fahrsituationen: mit realen Lenkkräften, Pedalkräften sowie emulierten Beschleunigungswerten. Lerneffekte werden so intensiviert, und Rückkopplungen aus Fehlverhalten prägen sich deutlich effizienter ein. Speziell das Verhalten in Grenzsituationen und bei Unfallszenarien kann so eindrucksvoll geschult werden.

Moderne Virtual-Reality-(VR-)Headsets verbessern das simulierte Fahrerlebnis nochmals deutlich. Der Grad der Immersion, also des Eintauchens in die Simulation und somit das emotionale Erlebnis, werden maximiert.

Die Lehr- und Forschungsprojekte an der Fakultät/an der Hochschule konzentrieren sich aktuell auf die Feinabstimmung der Bewegungsprofile. Denn speziell beim Einsatz von VR-Technologien muss die Synchronisation von Bewegungsimpulsen und VR-Umgebung perfekt harmonieren, um ein realistisches Gesamtergebnis zu erschaffen. Falsche oder nicht hinreichend abgestimmte Szenarien enden schnell in der sogenannten "Motion Sickness", d.h. einer starken Übelkeit beim Fahrer durch widersprüchliche physische und visuelle Reize. Gleichzeitig ist dies jedoch auch ein guter Indikator für die Evaluation der Simulationsplattformen.

Campus als virtuelle Rennstrecke

Außerdem befassen sich die Mittweidaer Wissenschaftler und Studenten mit der Modellierung von Fahrzeugen und Strecken rund um die Hochschule Mittweida. So soll beispielsweise "elCobra", der „Formula Student“- Elektro-Rennwagen von Technikum Mittweida Motorsport (TMM), realitätsnah, das heißt nicht nur visuell, sondern auch mit Blick auf die Fahrphysik, in die virtuelle Simulationsumgebung eingebunden werden. Ein virtueller Rennstreckenkurs um den Schwanenteich ist in Planung, um den Campus mit seinen markanten Hochschulgebäuden spielerisch erlebbar zu machen.

Fachübergreifende Lehre

Forschung, Lehre und Öffentlichkeitsarbeit greifen im Living Lab „Softwareentwicklung und Simulation“ harmonisch ineinander. Studenten gewinnen frühzeitig Einblicke in die Forschung an der Hochschule Mittweida und können vermitteltes Grundlagenwissen praktisch vertiefen. Gleichzeitig können Besucher anschaulich an die Themenfelder aus Wissenschaft und Forschung der Hochschule herangeführt werden und live erleben.

Das Konzept „Living Lab“ bildet somit ein interdisziplinäres Lehr- und Lernfeld mit unterschiedlichen Schwerpunkten aus der Informatik, den Medien sowie aus der Elektrotechnik/Automation und den klassischen Ingenieurwissenschaften.

Diese Interdisziplinarität finden die Studierenden auch als Anforderung der Wirtschaft wieder, wo das Verständnis von integrierten, komplexen Systemen immer stärker im Vordergrund steht.

Noch einen Schritt weiter

Professor Dr. Matthias Vodel und seine Kollegen wollen schon bald das Living Lab "Softwaretechnik & Simulation" mit weiteren Simulatoren ausrüsten. Unterschiedliche Simulationskonzepte mit variierenden Bewegungsachsen können dann analysiert und verglichen werden. Das virtuelle Erlebnis soll so realitätsnah wie nur möglich umgesetzt werden.

Auch im Bereich eSports bietet das Living Lab interessante Anknüpfungspunkte für fakultätsübergreifende Forschungs- und Lehrprojekte.

Das Living Lab mit seiner modernen Ausstattung und dem Know-how der Mittweidaer Wissenschaftler steht auch Partnern außerhalb der Hochschule zu Verfügung.

Prof. Dr. Matthias Vodel: „Wir laden Interessierte innerhalb und außerhalb der Hochschule ein, mit uns zusammenzuarbeiten. Unser Living Lab bietet vielfältige Ansatzpunkte für interdisziplinäre Kooperationsprojekte und weiterführende Forschungsthemen.“

Wer das Living Lab einmal live erleben möchte, ist herzlich zur Nacht der Wissenschaften am 21. Juni 2019 auf den Campus der Hochschule Mittweida eingeladen. Von 18 bis 22 Uhr heisst es im Haus 8, Raum 8-107 "Motorsport trifft Informatik: Motion-Simulatoren im Einsatz".

Kontakt:  Prof. Dr.-Ing. habil. Matthias Vodel

Studienangebote der Fakultät Angewandte Computer- und Biowissenschaften
Studienangebote der Fakultät Ingenieurwissenschaften

Text: Prof. Matthias Vodel
Bild: Helmut Hammer