Experience Prototyping for Automotive Applications

In recent years, we started to define our life through experiences we make instead of objectswe buy. To attend a concert of our favorite musician may be more important for us thanowning an expensive stereo system. Similarly, we define interactive systems not only by thequality of the display or its usability, but rather by the experiences we can make when usingthe device. A cell phone is primarily built for making calls and receiving text messages,but on an emotional level it might provide a way to be close to our loved ones, even thoughthey are far away sometimes. When designing interactive technology, we do not only haveto answer the question how people use our systems, but also why they use them. Thus,we need to concentrate on experiences, feelings and emotions arising during interaction.Experience Design is an approach focusing on the story that a product communicates beforeimplementing the system. In an interdisciplinary team of psychologists, industrial designers, product developers andspecialists in human-computer interaction, we applied an Experience Design process to theautomotive domain. A major challenge for car manufacturers is the preservation of theseexperiences throughout the development process. When implementing interactive systemsengineers rely on technical requirements and a set of constraints (e.g., safety) oftentimescontradicting aspects of the designed experience. To resolve this conflict, Experience Prototypingis an important tool translating experience stories to an actual interactive product. With this thesis I investigate the Experience Design process focusing on Experience Prototyping.Within the automotive context, I report on three case studies implementing threekinds of interactive systems, forming and following our approach. I implemented (1) anelectric vehicle information system called Heartbeat, communicating the state of the electricdrive and the batteries to the driver in an unobtrusive and ensuring way. I integrated Heartbeatinto the dashboard of a car mock-up with respect to safety and space requirements butat the same time holding on to the story in order to achieve a consistent experience. With (2)the Periscope I implemented a mobile navigation device enhancing the social and relatednessexperiences of the passengers in the car. I built and evaluated several experience prototypesin different stages of the design process and showed that they transported the designed experiencethroughout the implementation of the system. Focusing on (3) the experience offreehand gestures, GestShare explored this interaction style for in-car and car-to-car socialexperiences. We designed and implemented a gestural prototypes for small but effectivesocial interactions between drivers and evaluated the system in the lab and and in-situ study. The contributions of this thesis are (1) a definition of Experience Prototyping in the automotivedomain resulting from a literature review and my own work, showing the importanceand feasibility of Experience Prototyping for Experience Design. I (2) contribute three casestudies and describe the details of several prototypes as milestones on the way from a anexperience story to an interactive system. I (3) derive best practices for Experience Prototypingconcerning their characteristics such as fidelity, resolution and interactivity as well asthe evaluation in the lab an in situ in different stages of the process.Wir definieren unser Leben zunehmend durch Dinge, die wir erleben und weniger durchProdukte, die wir kaufen. Ein Konzert unseres Lieblingsmusikers zu besuchen kann dabeiwichtiger sein, als eine teure Stereoanlage zu besitzen. Auch interaktive Systeme bewertenwir nicht mehr nur nach der Qualität des Displays oder der Benutzerfreundlichkeit, sondernauch nach Erlebnissen, die durch die Benutzung möglich werden. Das Smartphone wurdehauptsächlich zum Telefonieren und Schreiben von Nachrichten entwickelt. Auf einer emotionalenEbene bietet es uns aber auch eine Möglichkeit, wichtigen Personen sehr nah zusein, auch wenn sie manchmal weit weg sind. Bei der Entwicklung interaktiver Systememüssen wir uns daher nicht nur fragen wie, sondern auch warum diese benutzt werden. Erlebnisse,Gefühle und Emotionen, die während der Interaktion entstehen, spielen dabei einewichtige Rolle. Experience Design ist eine Disziplin, die sich auf Geschichten konzentriert,die ein Produkt erzählt, bevor es tatsächlich implementiert wird. In einem interdisziplinären Team aus Psychologen, Industrie-Designern, Produktentwicklernund Spezialisten der Mensch-Maschine-Interaktion wurde ein Prozess zur Erlebnis-Gestaltung im automobilen Kontext angewandt. Die Beibehaltung von Erlebnissen über dengesamten Entwicklungsprozess hinweg ist eine große Herausforderung für Automobilhersteller.Ingenieure hängen bei der Implementierung interaktiver Systeme von technischen,sicherheitsrelevanten und ergonomischen Anforderungen ab, die oftmals dem gestaltetenErlebnis widersprechen. Die Bereitstellung von Erlebnis-Prototypen ermöglicht die Übersetzungvon Geschichten in interaktive Produkte und wirkt daher diesem Konflikt entgegen. Im Rahmen dieser Dissertation untersuche ich den Prozess zur Erlebnis-Gestaltung hinsichtlichder Bedeutung von Erlebnis-Prototypen. Ich berichte von drei Fallbeispielen im automobilenBereich, die die Gestaltung und Implementierung verschiedener interaktiver Systemenumfassen. (1) Ein Informationssystem für Elektrofahrzeuge, der Heartbeat, macht den Zustanddes elektrischen Antriebs und den Ladestand der Batterien für den Fahrer visuell undhaptisch erlebbar. Nach der Implementierung mehrerer Prototypen wurde Heartbeat unterBerücksichtigung verschiedener technischer und sicherheitsrelevanter Anforderungen in dieArmaturen eines Fahrzeugmodells integriert, ohne dass dabei das gestaltete Erlebnis verlorengegangen ist. (2) Das Periscope ist ein mobiles Navigationsgerät, das den Insassensoziale Erlebnisse ermöglicht und das Verbundenheitsgefühl stärkt. Durch die Implementierungmehrere Erlebnis-Prototypen und deren Evaluation in verschiedenen Phasen des Entwicklungsprozesseskonnten die gestalteten Erlebnisse konsistent erhalten werden. (3) ImProjekt GestShare wurde das Potential der Interaktion durch Freiraumgesten im Fahrzeuguntersucht. Dabei standen ein Verbundenheitserlebnis des Fahrers und soziale Interaktionenmit Fahrern anderer Fahrzeuge im Fokus. Es wurden mehrere Prototypen implementiert undauch in einer Verkehrssituation evaluiert. Die wichtigsten Beiträge dieser Dissertation sind (1) eine intensive Betrachtung und Anwendungvon Erlebnis-Prototypen im Auto und deren Relevanz bei der Erlebnis-Gestaltung,beruhend auf einer Literaturauswertung und der eigenen Erfahrung innerhalb des Projekts; (2) drei Fallstudien und eine detaillierte Beschreibung mehrere Prototypen in verschiedenenPhasen des Prozesses und (3) Empfehlungen zu Vorgehensweisen bei der Erstellung vonErlebnis-Prototypen hinsichtlich der Eigenschaften wie Nähe zum finalen Produkt, Anzahlder implementierten Details und Interaktivität sowie zur Evaluation im Labor und in tatsächlichenVerkehrssituationen in verschiedenen Phasen des Entwicklungsprozesses

Experience Prototyping for Automotive Applications

In recent years, we started to define our life through experiences we make instead of objectswe buy. To attend a concert of our favorite musician may be more important for us thanowning an expensive stereo system. Similarly, we define interactive systems not only by thequality of the display or its usability, but rather by the experiences we can make when usingthe device. A cell phone is primarily built for making calls and receiving text messages,but on an emotional level it might provide a way to be close to our loved ones, even thoughthey are far away sometimes. When designing interactive technology, we do not only haveto answer the question how people use our systems, but also why they use them. Thus,we need to concentrate on experiences, feelings and emotions arising during interaction.Experience Design is an approach focusing on the story that a product communicates beforeimplementing the system. In an interdisciplinary team of psychologists, industrial designers, product developers andspecialists in human-computer interaction, we applied an Experience Design process to theautomotive domain. A major challenge for car manufacturers is the preservation of theseexperiences throughout the development process. When implementing interactive systemsengineers rely on technical requirements and a set of constraints (e.g., safety) oftentimescontradicting aspects of the designed experience. To resolve this conflict, Experience Prototypingis an important tool translating experience stories to an actual interactive product. With this thesis I investigate the Experience Design process focusing on Experience Prototyping.Within the automotive context, I report on three case studies implementing threekinds of interactive systems, forming and following our approach. I implemented (1) anelectric vehicle information system called Heartbeat, communicating the state of the electricdrive and the batteries to the driver in an unobtrusive and ensuring way. I integrated Heartbeatinto the dashboard of a car mock-up with respect to safety and space requirements butat the same time holding on to the story in order to achieve a consistent experience. With (2)the Periscope I implemented a mobile navigation device enhancing the social and relatednessexperiences of the passengers in the car. I built and evaluated several experience prototypesin different stages of the design process and showed that they transported the designed experiencethroughout the implementation of the system. Focusing on (3) the experience offreehand gestures, GestShare explored this interaction style for in-car and car-to-car socialexperiences. We designed and implemented a gestural prototypes for small but effectivesocial interactions between drivers and evaluated the system in the lab and and in-situ study. The contributions of this thesis are (1) a definition of Experience Prototyping in the automotivedomain resulting from a literature review and my own work, showing the importanceand feasibility of Experience Prototyping for Experience Design. I (2) contribute three casestudies and describe the details of several prototypes as milestones on the way from a anexperience story to an interactive system. I (3) derive best practices for Experience Prototypingconcerning their characteristics such as fidelity, resolution and interactivity as well asthe evaluation in the lab an in situ in different stages of the process.Wir definieren unser Leben zunehmend durch Dinge, die wir erleben und weniger durchProdukte, die wir kaufen. Ein Konzert unseres Lieblingsmusikers zu besuchen kann dabeiwichtiger sein, als eine teure Stereoanlage zu besitzen. Auch interaktive Systeme bewertenwir nicht mehr nur nach der Qualität des Displays oder der Benutzerfreundlichkeit, sondernauch nach Erlebnissen, die durch die Benutzung möglich werden. Das Smartphone wurdehauptsächlich zum Telefonieren und Schreiben von Nachrichten entwickelt. Auf einer emotionalenEbene bietet es uns aber auch eine Möglichkeit, wichtigen Personen sehr nah zusein, auch wenn sie manchmal weit weg sind. Bei der Entwicklung interaktiver Systememüssen wir uns daher nicht nur fragen wie, sondern auch warum diese benutzt werden. Erlebnisse,Gefühle und Emotionen, die während der Interaktion entstehen, spielen dabei einewichtige Rolle. Experience Design ist eine Disziplin, die sich auf Geschichten konzentriert,die ein Produkt erzählt, bevor es tatsächlich implementiert wird. In einem interdisziplinären Team aus Psychologen, Industrie-Designern, Produktentwicklernund Spezialisten der Mensch-Maschine-Interaktion wurde ein Prozess zur Erlebnis-Gestaltung im automobilen Kontext angewandt. Die Beibehaltung von Erlebnissen über dengesamten Entwicklungsprozess hinweg ist eine große Herausforderung für Automobilhersteller.Ingenieure hängen bei der Implementierung interaktiver Systeme von technischen,sicherheitsrelevanten und ergonomischen Anforderungen ab, die oftmals dem gestaltetenErlebnis widersprechen. Die Bereitstellung von Erlebnis-Prototypen ermöglicht die Übersetzungvon Geschichten in interaktive Produkte und wirkt daher diesem Konflikt entgegen. Im Rahmen dieser Dissertation untersuche ich den Prozess zur Erlebnis-Gestaltung hinsichtlichder Bedeutung von Erlebnis-Prototypen. Ich berichte von drei Fallbeispielen im automobilenBereich, die die Gestaltung und Implementierung verschiedener interaktiver Systemenumfassen. (1) Ein Informationssystem für Elektrofahrzeuge, der Heartbeat, macht den Zustanddes elektrischen Antriebs und den Ladestand der Batterien für den Fahrer visuell undhaptisch erlebbar. Nach der Implementierung mehrerer Prototypen wurde Heartbeat unterBerücksichtigung verschiedener technischer und sicherheitsrelevanter Anforderungen in dieArmaturen eines Fahrzeugmodells integriert, ohne dass dabei das gestaltete Erlebnis verlorengegangen ist. (2) Das Periscope ist ein mobiles Navigationsgerät, das den Insassensoziale Erlebnisse ermöglicht und das Verbundenheitsgefühl stärkt. Durch die Implementierungmehrere Erlebnis-Prototypen und deren Evaluation in verschiedenen Phasen des Entwicklungsprozesseskonnten die gestalteten Erlebnisse konsistent erhalten werden. (3) ImProjekt GestShare wurde das Potential der Interaktion durch Freiraumgesten im Fahrzeuguntersucht. Dabei standen ein Verbundenheitserlebnis des Fahrers und soziale Interaktionenmit Fahrern anderer Fahrzeuge im Fokus. Es wurden mehrere Prototypen implementiert undauch in einer Verkehrssituation evaluiert. Die wichtigsten Beiträge dieser Dissertation sind (1) eine intensive Betrachtung und Anwendungvon Erlebnis-Prototypen im Auto und deren Relevanz bei der Erlebnis-Gestaltung,beruhend auf einer Literaturauswertung und der eigenen Erfahrung innerhalb des Projekts; (2) drei Fallstudien und eine detaillierte Beschreibung mehrere Prototypen in verschiedenenPhasen des Prozesses und (3) Empfehlungen zu Vorgehensweisen bei der Erstellung vonErlebnis-Prototypen hinsichtlich der Eigenschaften wie Nähe zum finalen Produkt, Anzahlder implementierten Details und Interaktivität sowie zur Evaluation im Labor und in tatsächlichenVerkehrssituationen in verschiedenen Phasen des Entwicklungsprozesses

Novel Multimodal Feedback Techniques for In-Car Mid-Air Gesture Interaction

This paper presents an investigation into the effects of different feedback modalities on mid-air gesture interaction for infotainment systems in cars. Car crashes and near-crash events are most commonly caused by driver distraction. Mid-air interaction is a way of reducing driver distraction by reducing visual demand from infotainment. Despite a range of available modalities, feedback in mid-air gesture systems is generally provided through visual displays. We conducted a simulated driving study to investigate how different types of multimodal feedback can support in-air gestures. The effects of different feedback modalities on eye gaze behaviour, and the driving and gesturing tasks are considered. We found that feedback modality influenced gesturing behaviour. However, drivers corrected falsely executed gestures more often in non-visual conditions. Our findings show that non-visual feedback can reduce visual distraction significantl

May the Force Be with You: Ultrasound Haptic Feedback for Mid-Air Gesture Interaction in Cars

The use of ultrasound haptic feedback for mid-air gestures in cars has been proposed to provide a sense of control over the user's intended actions and to add touch to a touchless interaction. However, the impact of ultrasound feedback to the gesturing hand regarding lane deviation, eyes-off-the-road time (EORT) and perceived mental demand has not yet been measured. This paper investigates the impact of uni- and multimodal presentation of ultrasound feedback on the primary driving task and the secondary gesturing task in a simulated driving environment. The multimodal combinations of ultrasound included visual, auditory, and peripheral lights. We found that ultrasound feedback presented uni-modally and bi-modally resulted in significantly less EORT compared to visual feedback. Our results suggest that multimodal ultrasound feedback for mid-air interaction decreases EORT whilst not compromising driving performance nor mental demand and thus can increase safety while driving

EVIS 2014: 3rd Workshop on Electric Vehicle Information Systems

The effort to push the electric vehicle development worldwide is continuously rising. Production sites for electric vehicle components are built, billions are invested to create new battery electric vehicle concepts (BEV) and new players are entering the market. The information systems of electric vehicles (EVIS) need to cope with a variety of new features that are related to changes of vehicle components and driving behavior, but also with changes and new systems that are silently introduced into the vehicles. Sustainability, mobility concepts and smart mobility are just a few points out of many that can be attributed to the "silent" category. With this workshop, we continue to bring together researchers, designers and practitioners to explore the related field and generate a state of the art perspective on EVIS.</p