Ehmi: Review and guidelines for deployment on autonomous vehicles

Human-machine interaction is an active area of research due to the rapid development of autonomous systems and the need for communication. This review provides further insight into the specific issue of the information flow between pedestrians and automated vehicles by evaluating recent advances in external human-machine interfaces (eHMI), which enable the transmission of state and intent information from the vehicle to the rest of the traffic participants. Recent developments will be explored and studies analyzing their effectiveness based on pedestrian feedback data will be presented and contextualized. As a result, we aim to draw a broad perspective on the current status and recent techniques for eHMI and some guidelines that will encourage future research and development of these systems

Take It to the Curb: Scalable Communication Between Autonomous Cars and Vulnerable Road Users Through Curbstone Displays

Automated driving will require new approaches to the communication between vehicles and vulnerable road users (VRUs) such as pedestrians, e.g., through external human-machine interfaces (eHMIs). However, the majority of eHMI concepts are neither scalable (i.e., take into account complex traffic scenarios with multiple vehicles and VRUs), nor do they optimize traffic flow. Speculating on the upgrade of traffic infrastructure in the automated city, we propose Smart Curbs, a scalable communication concept integrated into the curbstone. Using a combination of immersive and non-immersive prototypes, we evaluated the suitability of our concept for complex urban environments in a user study (N = 18). Comparing the approach to a projection-based eHMI, our findings reveal that Smart Curbs are safer to use, as our participants spent less time on the road when crossing. Based on our findings, we discuss the potential of Smart Curbs to mitigate the scalability problem in AV-pedestrian communication and simultaneously enhance traffic flow

A High-Fidelity VR Simulation Study: Do External Warnings Really Improve Pedestrian Safe Crossing Behavior?

To better communicate with pedestrians, adding external displays to autonomous vehicles (AVs) has been proposed as a potential communication method to encourage safe crossing behavior by pedestrians. Whereas, most researchers have conducted intercept interviews, lab studies, or simulation studies to explore the efficacy of these displays, these approaches only studied crossing intention but did not explore crossing behavior. We developed a high-fidelity virtual reality scenario where participants could demonstrate actual crossing behavior within an adequately replicated real-world street. We simulated a local street with scalability of the real world in a VR environment, conducted an experiment in an empty space large enough for participants to move across the road in the VR environment. A mixed-method approach assessed attitudinal and behavioral interactions with potential warning patterns. The results showed that the warning patterns contributed significantly to pedestrians’ perceptual vigilance, as in past studies, but safer crossing behavior was not observed. This suggests that crossing intention measures may not be an adequate substitute for behavioral measures of crossing

Estudio en tecnologías de conducción autónoma centrados en factores humanos

La implantación de los vehículos autónomos en nuestras carreteras parece estar cada vez más cerca. Sin embargo, numerosos retos quedan por resolver para conseguir una implantación eficiente y segura en el entorno actual del transporte rodado. El despliegue ideal debe ser progresivo y manteniendo, e incluso mejorando la seguridad de las carreteras. Asumiendo el alcance de la técnica en la tecnología que dotará a los vehículos de una autonomía en mayor o menor media, existen desafíos de interacción entre los distintos tipos de vehículos (según su nivel de autonomía) que aún no han sido resueltos. El comportamiento de los conductores es un factor significativo cuando se trata de la seguridad del tráfico, además de la interacción con otros usuarios vulnerables existentes como los peatones. Las principales contribuciones de esta investigación se centran en factores humanos dentro de estas tecnologías, tanto en la fase híbrida de conducción manual con sistemas de ayuda a la conducción, como de una fase avanzada donde la interacción entre el vehículo autónomo y el resto de los usuarios de la vía será clave de cara a lograr la implantación de estas tecnologías. Primero, se presenta un sistema de ayuda a la conducción desarrollado para monitorizar y detectar el comportamiento de los conductores. La mayoría de los conductores que conducen con un comportamiento inoportuno requieren sólo información para cambiar su comportamiento y adecuarse a la vía, con ello, se obtendrá un entorno con conductores más seguros y eficientes. Conocer el comportamiento de los actuales conductores ayudará a resolver las incógnitas en cuanto a la interacción con vehículos autónomos. El segundo ámbito presentado es relativo al conocimiento del entorno, con la intención de progresar en el desarrollo del conocimiento del entorno sin necesidad de equipos complejos de procesado, únicamente los actualmente comunes smartphones; ayudarán en la seguridad vial aportando más información al vehículo (sea o no autónomo). Por último, tras la detección del entorno y en concreto de los peatones, se realiza un estudio pormenorizado de la interacción peatón-vehículo, pieza clave para alcanzar el objetivo de seguridad en un futuro autónomo. Se profundiza en la cuestión específica de la interacción entre peatones y vehículos automatizados, evaluando los recientes avances en las interfaces externas hombre-máquina (eHMI), que permiten transmitir información sobre el estado y la intención del vehículo al resto de los participantes en el tráfico. Se explorarán los últimos avances y se presentarán y contextualizarán estudios que analicen su eficacia a partir de datos de retroalimentación de los peatones. Como resultado de ello, pretendemos dibujar una amplia perspectiva sobre el estado actual y las técnicas recientes del eHMI y algunas directrices que fomenten la investigación y el desarrollo futuros de estos sistemas. El objetivo final de esta tesis es conectar el presente con el futuro de la conducción autónoma. Realizado un estudio del comportamiento del conductor, podemos conocer cómo interactúa con otros vehículos no autónomos (presente), para definir cómo lo hará en un futuro con vehículos autónomos. Además de conocer su entorno e interacción para establecer los canales de comunicación más eficientes con los peatones, que darán como resultado un entorno más seguro, eficiente y accesible.Programa de Doctorado en Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Automática por la Universidad Carlos III de MadridPresidente: Andrés Iborra García.- Secretario: Agapito Ismael Ledezma Espino.- Vocal: Jesús Salido Tercer

Designing and evaluating avatar biosignal visualization techniques in social virtual reality

Social VR is the application of virtual reality that supports remote social interaction in virtual spaces. Users communicate and interact with others in the social VR environment through avatars, which are virtual anthropomorphic characters that aim to represent humans in virtual worlds. In addition, the development of the HMD and commercially available motion capture systems enable the avatars in the virtual environment to detect and reflect the real-time motions, even facial expressions of people. However, the avatars still lack an indication of biofeedback - e.g., body temperature, breathing, heart rate, muscle contraction -, which serves as social cues for communication in reality. While some features, for example, emojis, supports users to express their feeling or emotions for richer communication, the missing information often results in miscommunication in the virtual space. It remains a barrier to a fully immersed experience in the social VR space. This project proposes a concept of visualizing biosignals of the avatars in the social virtual reality space for a richer-level interaction in virtual reality. With the technologies available to capture and reflect accurate biofeedback in real-time, we would like to explore ways and possibilities to map the bio states of the users in reality to avatars in the virtual world. The project starts with conducting user researches to understand the current user behaviors in the social VR spaces and their perspectives on sharing biosignals. Based on the requirements gathered from the user study, the scope of the project is narrowed down to a ‘watching entertainment’ scenario, and the ways to visualize biosignals on avatars were explored through a co-design session with designers. After that, four biosignal visualization techniques in two biosignals - heart rate and breathing rate - are prototyped under the VR jazz bar setting. Finally, the user study is conducted with 16 pairs (32 participants in total) to test and compare the effects of each biosignal visualization technique in watching entertainment scenarios with a companion. As a result, the embodied visualizations are the most understandable and least distracting visualization method among the four methods. Furthermore, the limitations of the research, recommendations on biosignal visualizations, and recommendations on conducting design research are provided

Untersuchungen zu Verhaltensanpassungen von zu Fuß Gehenden bei der Interaktion mit hochautomatisierten Pkw

Bereits heute wird die Interaktion zwischen hochautomatisierten Pkw und zu Fuß Gehenden erforscht, um zukünftig einen sicheren und effizienten Straßenverkehrsfluss zu gewährleisten. Die hohe Automatisierung der dynamischen Fahrzeugführungsaufgabe bedingt nicht nur die Ergänzung, sondern den zeitweisen vollständigen Ersatz des Menschen als fahrende Person, weshalb die Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) für die Interaktion zwischen hochautomatisierten Pkw und zu Fuß gehenden Personen an Bedeutung gewinnt. Diese technologisch induzierte Veränderung kann die Ursache für Verhaltensanpassungen von zu Fuß Gehenden im Straßenverkehr sein. Eine Forschungslücke besteht darin, die Verhaltensanpassungen von zu Fuß Gehenden zu untersuchen. Dementsprechend ist das Ziel dieser Arbeit, Verhaltensanpassungen zu Fuß Gehender bei der Interaktion mit hochautomatisierten Pkw unter dem Aspekt steigender Erfahrung des Menschen bei der Interaktion sowie der Automationstransparenz, als Variable der Gestaltung der MMS von hochautomatisierten Pkw, zu untersuchen. Zur Erfüllung dieser Zielstellung wurden zwei empirische Untersuchungen als explorative Interviewstudie mit 36 Teilnehmenden und als quasi-experimentelle Studie mit Messwiederholungen durchgeführt. Auf einem abgesperrten Testgelände interagierten 37 Versuchspersonen an drei aufeinanderfolgenden Versuchstagen mit einem hochautomatisierten Pkw als Realfahrzeug mit Wizard-of-Oz Konzept. Neben der interaktionsbezogenen Variablen der Bereitschaft zur Querung wurden das Vertrauen in und das mentale Modell bezüglich hochautomatisierter Pkw erhoben. Die Ergebnisse der Interviewstudie zeigen, dass Erfahrung eine zentrale Einflussgröße einer Verhaltensanpassung von zu Fuß Gehenden bei der Interaktion mit hochautomatisierten Pkw ist. Außerdem deckt sich das mentale Modell der interviewten Personen nicht mit dem konzeptuellen Modell eines hochautomatisierten Pkw. Aus den explorativen Erkenntnissen der Interviewstudie wurden Hypothesen abgeleitet, die in dem kontrollierten Feldtest geprüft wurden. Die Ergebnisse dieser zweiten empirischen Untersuchung zeigen, dass in Abhängigkeit der Fahrstrategie des Pkw und der Automationstransparenz die Bereitschaft zur Querung von zu Fuß Gehenden mit zunehmender Erfahrung bei der Interaktion mit hochautomatisierten Pkw zunimmt. Des Weiteren nimmt das Vertrauen von zu Fuß Gehenden in hochautomatisierte Pkw mit zunehmender Interaktionserfahrung zu. Demgegenüber entwickelt sich das mentale Modell der Versuchspersonen von einem hochautomatisierten Pkw nicht innerhalb der drei Versuchstage. Die Ausprägung des mentalen Modells bezüglich hochautomatisierter Pkw ist jedoch von der erlebten Automationstransparenz abhängig. Für die Erforschung der Interaktion zwischen zu Fuß Gehenden und hochautomatisierten Pkw bietet diese Arbeit einen Mehrwert, weil bislang experimentelle Untersuchungen zu Verhaltensanpassungen von zu Fuß Gehenden in realitätsnahen Untersuchungsumgebungen fehlen. Aus der Arbeit leitet sich die praktische Implikation ab, dass hochautomatisierte Pkw mit einer hohen Automationstransparenz gestaltet werden sollten, wenn sie mit zu Fuß Gehenden im Straßenverkehr interagieren

Lux junior 2023: 16. Internationales Forum für den lichttechnischen Nachwuchs, 23. – 25. Juni 2023, Ilmenau : Tagungsband

Während des 16. Internationales Forums für den lichttechnischen Nachwuchs präsentieren Studenten, Doktoranden und junge Absolventen ihre Forschungs- und Entwicklungsergebnisse aus allen Bereichen der Lichttechnik. Die Themen bewegen sich dabei von Beleuchtungsanwendungen in verschiedensten Bereichen über Lichtmesstechnik, Kraftfahrzeugbeleuchung, LED-Anwendung bis zu nichtvisuellen Lichtwirkungen. Das Forum ist speziell für Studierende und junge Absolventen des Lichtbereiches konzipiert. Es bietet neben den Vorträgen und Postern die Möglichkeit zu Diskussionen und individuellem Austausch. In den 30 Jahren ihres Bestehens entwickelte sich die zweijährig stattfindende Tagung zu eine Traditionsveranstaltung, die das Fachgebiet Lichttechnik der TU Ilmenau gemeinsam mit der Bezirksgruppe Thüringen-Nordhessen der Deutschen Lichttechnischen Gesellschaft LiTG e. V. durchführt