Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Taktil vibrerende verktøykasse og kjøresimuleringsplattform for kjørerelatert forskning

Published: December 18, 2020 doi: 10.3791/61408
Automatic Translation
1, 1, 1, 2, 1, 3, 1
1Psychology Department, School of Social Sciences, Tsinghua University, 2Department of Systems Design Engineering, University of Waterloo, 3Haier Innovation Design Center, Haier Company

ERRATUM NOTICE

Summary

Denne protokollen beskriver en kjøresimuleringsplattform og en taktil vibrerende verktøykasse for undersøkelse av kjørerelatert forskning. Et eksemplarisk eksperiment som utforsker effektiviteten av taktile advarsler, presenteres også.

Abstract

Kollisjonsvarslingssystem spiller en nøkkelrolle i forebyggingen av å drive distraksjoner og døsig kjøring. Tidligere studier har bevist fordelene med taktile advarsler i å redusere førerens bremseresponstid. Samtidig har taktile advarsler vist seg effektive i overtaksforespørsel (TOR) for delvis autonome kjøretøy.

Hvordan ytelsen til taktile advarsler kan optimaliseres er et pågående hett forskningsemne på dette feltet. Dermed introduseres den presenterte rimelige kjøresimuleringsprogramvaren og metodene for å tiltrekke seg flere forskere til å delta i undersøkelsen. Den presenterte protokollen er delt inn i fem seksjoner: 1) deltakere, 2) kjøring simulering programvarekonfigurasjon, 3) kjøring simulator forberedelse, 4) vibrerende verktøykasse konfigurasjon og forberedelse, og 5) gjennomføre eksperimentet.

I den forbildede studien brukte deltakerne taktil vibrerende verktøykasse og utførte en etablert bil-følgende oppgave ved hjelp av den tilpassede kjøresimuleringsprogramvaren. Frontkjøretøyet bremset midlertidig, og vibrerende advarsler ble levert hver gang frontkjøretøyet bremset. Deltakerne ble bedt om å reagere så raskt som mulig på de plutselige bremsene på frontkjøretøyet. Kjøredynamikk, for eksempel bremseresponstid og bremseresponshastighet, ble registrert av simuleringsprogramvaren for dataanalyse.

Den presenterte protokollen gir innsikt i utforskningen av effektiviteten av taktile advarsler på forskjellige kroppssteder. I tillegg til bil-følgende oppgave som er demonstrert i eksemplaret eksperiment, denne protokollen gir også alternativer for å bruke andre paradigmer til kjøring simulering studier ved å gjøre enkel programvarekonfigurasjon uten kodeutvikling. Det er imidlertid viktig å merke seg at på grunn av sin rimelige pris, kan kjøresimuleringsprogramvaren og maskinvaren introdusert her ikke være i stand til å konkurrere fullt ut med andre high-fidelity kommersielle kjøresimulatorer. Likevel kan denne protokollen fungere som et rimelig og brukervennlig alternativ til de generelle high-fidelity kommersielle kjøresimulatorer.

Introduction

Ifølge dataene som ble avdekket av Global Health Estimates i 2016, er trafikkskade den åttende årsaken til globale dødsfall, noe som fører til 1,4 millioner dødsfall overhele verden 1. I år 2018 var 39,2 % av trafikkulykkene kollisjoner med motorvogner i transport, og 7,2 % av disse var bakkollisjoner. En løsning for å øke kjøretøy- og trafikksikkerheten er utviklingen av et avansert kjøreassistansesystem (ADAS) for å advare sjåfører med potensielle farer. Data har vist at ADAS i stor grad kan redusere hastigheten på bakkollisjoner, og det er enda mer effektivt når det er utstyrt med et automatisk bremsesystem2. I tillegg, med utvikling av autonome kjøretøy, mindre menneskelig involvering vil være nødvendig for å kontrollere kjøretøyet, noe som gjør en take-over forespørsel (TOR) varslingssystem en nødvendighet når det autonome kjøretøyet ikke regulerer seg selv. Utformingen av ADAS og TOR-varslingssystemet er nå et viktig stykke teknologi for sjåfører for å unngå overhengende ulykker i løpet av få sekunder. Det eksemplet brukte en vibrerende verktøykasse sammen med en kjøresimuleringsplattform for å undersøke hvilket sted som ville generere det beste resultatet når et vibrottilt kontaktsystem har blitt brukt som et potensielt ADAS- og TOR-varslingssystem.

Kategorisert etter perseptuelle kanaler, det er vanligvis tre typer advarsel modaliteter, det vil si visuelle, auditive og taktile. Hver advarsel modalitet har sine egne fordeler og begrensninger. Når visuelle varslingssystemer er i bruk, kan sjåførene lide av visuell overbelastning3, noe som svekker kjøreprestasjoner på grunn av uoppmerksomhetsblindhet4,5. Selv om et hørselslig varslingssystem ikke påvirker sjåførenes synsfelt, avhenger effektiviteten i stor grad av omgivelsene som bakgrunnsmusikk og andre lyder i kjøremiljøet6,7. Situasjoner som inneholder annen ekstern auditiv informasjon eller betydelig støy kan derfor føre til uoversiktsomhet8,9, noe som reduserer effektiviteten av et hørselsvarselssystem. Til sammenligning konkurrerer ikke taktile varslingssystemer med sjåførenes visuelle eller auditive behandling. Ved å sende vibrottile advarsler til drivere, overvinner taktile varslingssystemer begrensningene til visuelle og auditive varslingssystemer.

Tidligere studier viste at taktile advarsler kan være til nytte for sjåførene ved å forkorte bremseresponstiden. Det ble også funnet at taktile varslingssystemer gir et mer effektivt resultat over visuelle10,11 og auditive12,13,14 varslingssystemer i visse situasjoner. Begrenset forskning har imidlertid fokusert på å undersøke den optimale plasseringen for å plassere en taktil advarselsenhet. Ifølge sensorisk cortex hypotese15 og sensorisk avstandhypotese16, valgte den forbildede studien finger-, håndledds- og tempelområdene som eksperimentelle steder for å plassere en taktil advarselsenhet. Med den introduserte protokollen kan frekvensen og leveringstiden for en vibrerende advarsel, og intervaller mellom vibrasjoner av vibrerende verktøykasse, konfigureres for å passe til de eksperimentelle kravene. Denne vibrerende verktøykassen besto av en hovedbrikke, en spenningsregulatorbrikke, en multiplekser, en USB til Transistor-Transistor-Logic (TTL)-adapter, en metalloksid-halvleder felteffekttransistor (MOSFET) og en Bluetooth-modul. Antall vibrerende moduler kan også variere i henhold til forskernes behov, med opptil fire moduler som vibrerer samtidig. Når du implementerer vibrerende verktøykasse i kjørerelaterte eksperimenter, kan den konfigureres til å passe til de eksperimentelle innstillingene, samt synkroniseres med kjøreytelsesdata ved å revidere kodene for kjøresimuleringen.

Mens for forskere, gjennomføre et kjøreeksperiment på en virtuell plattform er mer gjennomførbart enn i den virkelige verden på grunn av risiko og kostnader involvert. For eksempel kan det være vanskelig å samle inn ytelsesindikatorer, og det er vanskelig å kontrollere miljøfaktorene som er involvert når eksperimenter utføres i den virkelige verden. Som et resultat, mange studier har brukt fast-base kjøring simulatorer kjører på PCer de siste årene som et alternativ til å gjennomføre on-road kjøring studier. Etter å ha lært, utviklet og forsket på i over 11 år i kjøreforskningsmiljøet, etablerte vi en kjøresimuleringsplattform med en ekte bil som består av en åpen kildekode-programvare for kjøring og et maskinvaresett, inkludert ratt og girkasse, tre pedaler, tre monterte projektorer og tre projektorskjermer. Med kjøresimuleringsprogramvaren støtter bare en enkelt skjerm, brukte den presenterte protokollen bare den sentrale projektoren og projektorskjermen til å gjennomføre eksperimentet.

Det er to store fordeler ved å bruke den presenterte kjøresimuleringsplattformen. En fordel med denne plattformen er at den bruker en åpen kildekode-programvare. Ved hjelp av den brukervennlige åpen kildekode-plattformen kan forskere tilpasse simulerings- og vibrerende verktøykasse for sine unike forskningsbehov ved å gjøre enkel programvarekonfigurasjon uten kodeutvikling . Ved å revidere kodene, forskere kan lage kjøring simuleringer som gir relativ troskap til virkeligheten med mange alternativer tilgjengelig på biltyper, veityper, motstand av rattet, lateral og langsgående vind turbulens, tid og brems hendelse program grensesnitt (APIer) for ekstern programvaresynkronisering, og gjennomføring av atferdsparadigmer som bil-følgende oppgave og N-Back oppgave. Selv om kjøring av kjørerelatert forskning i en kjøresimulator ikke fullt ut kan replikere kjøring i den virkelige verden, er data samlet inn gjennom en kjøresimulator rimelig og har blitt mye vedtatt avforskere 17,18.

En annen fordel med den foreslåtte kjøresimulatoren er den lave prisen. Som nevnt tidligere, den introduserte kjøring simulering programvare er en åpen kildekode programvare som er tilgjengelig for brukere gratis. I tillegg er den totale kostnaden for hele maskinvareoppsettet i denne protokollen lavere sammenlignet med typiske high-fidelity kommersielle kjøresimulatorer. Figur 1 a og b viser hele oppsettet av to kjøresimulatorer med kostnaden fra $ 3000 til $ 30000. I motsetning, typisk high-fidelity kommersielle kjøring simulatorer (fast-base) vanligvis koster rundt $ 10.000 til $ 100.000. Med sin svært rimelige pris kan denne kjøresimulatoren være et populært valg, ikke bare for akademiske forskningsformål, men også for å gjennomførekjøreklasser 19 og for demonstrasjon av kjørerelaterteteknologier 20,21.

Figure 1
Figur 1: Et bilde av kjøresimulatorene. Begge kjøresimulatorene besto av ratt og girkasse, tre pedaler og et kjøretøy. (a) En $ 3000 kjøring simulator oppsett som brukte en 80-tommers LCD-skjerm med en oppløsning på 3840 × 2160. (b) En $ 30000 kjøresimulator oppsett som brukte tre monterte projektorer og tre projektorskjermer med en dimensjon på 223 x 126 cm hver. Projeksjonsskjermene ble plassert 60 cm over bakken og 22 cm fra forsiden av kjøretøyet. Bare den sentrale projektoren og projektorskjermen ble brukt til det nåværende eksperimentet. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Kjøring simulering programvare og vibrerende verktøykasse i den foreslåtte metoden har allerede blitt brukt i tidligere studier av våre forskere22,23,24,25,26,27,28,29. Denne selvutviklede vibrerende verktøykassen etter ISO-standarden30 kan brukes i forskjelligefelt 31,32 ved å justere vibrasjonsfrekvensen og intensiteten. Det er viktig å merke seg at en nyere versjon av vibrerende verktøykasse er utviklet og er innført i følgende protokoll. I stedet for å justere vibrasjonsfrekvensen ved hjelp av en justerbar spenningsadapter, er den nyere versjonen utstyrt med fem forskjellige vibrasjonsfrekvenser og kan justeres enklere ved hjelp av kodene i supplerende kodefil 1. Videre gir den presenterte kjøresimulatoren forskerne en trygg, billig og effektiv måte å undersøke ulike typer kjørerelatert forskning på. Dermed er denne protokollen egnet for forskningslaboratorier som har et begrenset budsjett og har et sterkt behov for å tilpasse eksperimentelle kjøremiljøer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

MERK: Alle metodene som er beskrevet her er godkjent av Institutional Review Board (IRB) ved Tsinghua University og informert samtykke ble innhentet fra alle deltakerne.

1. Deltakere

  1. Gjennomføre en kraftanalyse for å beregne det nødvendige antall deltakere for rekruttering i henhold til eksperimentell design for å oppnå statistisk kraft.
  2. Balansere deltakernes kjønn under rekruttering så mye som mulig.
  3. Sørg for at deltakerne har gyldig førerkort og minst ett års kjøreerfaring.
  4. Sørg for at deltakerne har normal eller korrigert til normal syn ved hjelp av synskartet.
  5. Sørg for at deltakerne ikke brukte alkohol eller narkotika som påvirker kjøreevner innen 24 timer før forsøket33.

2. Konfigurasjon av programvare for kjøring av simulering

  1. Skriv inn mappen for kjøresimuleringsprogramvaren, etterfulgt av Kjøretid-mappen og Config-mappen. Deretter åpner du filen "expconfig.txt" (dvs. filbanen skal være "\torcs-1.3.3-Exp-2018-10-25\torcs-1.3.3\nuntime\config\").
  2. Bestem om du vil bruke en konfigurasjon eller fortsette med kjøresimuleringen ved hjelp av standardinnstillingene uten konfigurasjon som er frisk ut av esken ved å referere til den eksperimentelle utformingen. Tabell 1 viser en detaljert beskrivelse av standardkonfigurasjonene for alle tilgjengelige alternativer.
    1. Gå videre til del 3 i protokollen hvis ingen endringer skal gjøres.
Konfigurerbare alternativer Beskrivelser Standardinnstillinger
endExpByTime Hvorvidt du vil bruke klokketid som utløser for å avslutte eksperimentet. Falske
endExpEtterEnMinute Avslutt eksperimentet etter disse minuttene. 10
endExpByDist Hvorvidt du skal bruke førerbilens bil reiste avstand som en utløser for å avslutte eksperimentet. Når både tids- og avstandsutløsere brukes, avslutter du eksperimentet med det som skjer først. Falske
endExpEtterMeter Avslutt eksperimentet etter at disse målerne er reist fra startstreken. 5000
aktivereRandomFrontalWind Om du vil aktivere frontal vind, (f.eks. en kraft som skyver bilen til bakre retning) med tilfeldig intervall og varighet. Sant
frontalWindIntervalMin Minimumsverdi (sekunder) av frontal vindintervall. 3
frontalWindIntervalMax Maksimal verdi (sekunder) av frontal vindintervall. 13
frontalWindDurationMin Minimumsverdi (sekunder) av den frontale vindvarighet. 2
frontalWindDurationMax Maksimal verdi (sekunder) av den frontale vindvarighet. 3
frontalWindForceMin Minimumsverdi (newton) av frontal vindkraft. 500
frontalWindForceMax Maksimal verdi (newton) av frontal vindkraft. 1000
aktivereRandomLateralWind Om du vil aktivere lateral vind (det vil si en kraft som skyver bilen til venstre eller høyre retning) med tilfeldig intervall og varighet. Sant
lateralWindIntervalMin Minimumsverdi (sekunder) for det laterale vindintervallet. 3
lateralWindIntervalMax Maksimal verdi (sekunder) av det laterale vindintervallet. 8
lateralWindDurationMin Minimumsverdi (sekunder) av den laterale vindvarighet. 2
lateralWindDurationMax Maksimal verdi (sekunder) av den laterale vindvarighet. 3
lateralWindForceMin Minimumsverdi (newton) av den laterale vindkraften. 1000
toalWindForceMax Maksimal verdi (newton) av den laterale vindkraften. 2000
blyCarConstantSpeedMPH Konstant hastighet på blykjøretøyet (mph). 40
leadDistToStartWaiting Blybilen vil begynne å vente på førerens kjøretøy når avstanden (meter) mellom blybilens hale og førerens kjøretøyhode er større enn det angitte nummeret. 100
leadDistToStopVenter Den ledende bilen vil vente til avstanden (meter) foran førerbilen er mindre enn dette nummeret. 80
blyCarBrakeIntervalTimeMin Minimum tilfeldig tidsintervall (sekunder) for at blykjøretøyet skal bremse. 30
blyCarBrakeIntervalTimeMax Maksimalt tilfeldig tidsintervall (sekunder) for at blykjøretøyet skal bremse. 60
leadCarBrakeEventDuration Varigheten av bremsehendelsen for blykjøretøy (sekunder). 5
aktivereRandomSMSSound Om du vil aktivere kort melding server varsling lyd spilt med tilfeldige intervaller. Falske
randSMSIntervalMin Minimum tilfeldig tidsintervall (sekunder) fra begynnelsen av det første SMS-varselet til begynnelsen av det andre SMS-varselet. 2
randSMSIntervalMax Maksimalt tilfeldig tidsintervall (sekunder) fra begynnelsen av det første SMS-varselet til begynnelsen av det andre SMS-varselet. 2
aktivereRandomNbackSound Om du vil aktivere N-back nummer lyd spilt med tilfeldige intervaller. Falske
randNbackIntervalMin Minimum tilfeldig tidsintervall (sekunder) fra begynnelsen av den første lyden til begynnelsen av den andre lyden. 2.33
randNbackIntervalMax Maksimalt tilfeldig tidsintervall (sekunder) fra begynnelsen av den første lyden til begynnelsen av den andre lyden. 2.33
aktivereUDPSendData Om du vil aktivere synkronisering av tidsstempeldata til en bestemt IP for lokalt nettverk. Falske
aktivereUDPSendDataAdStudy Om du vil aktivere data som skal sendes til følgende IP for annonsestudien.
Merk: Konflikt med enableUDPSendData.		 Falske
UDPTargetIPa1 IP-adresse for UDP-overføring /
UDPTargetIPa2
UDPTargetIPa3
UDPTargetIPa4
UDPTargetPort Mål UDP-port. 1234
UDPcycleNummer Kontroller hvor ofte tidsstempelet sendes. Data vil bli sendt etter hver UDPcycleNumber av TORCS sykluser med hver syklus er vanligvis 20 ms. 1
aktivereUDPQNConnection Hvorvidt du vil aktivere QN-Java modell stasjon simulering med UDP-serveren og klienten er den samme datamaskinen. Falske
UDPQNtoTORCSPort UDP QN-porten til simuleringsportnummeret. 5678
UDPTORCStoQNPort Simuleringsporten til UDP QN-portnummer. 8765
leadCarBrakingByWebCommand Om du vil koble til et nettsted for bremsesignalet til hovedkjøretøyet. Falske
Far_Point_Time_Ahead Parameteren som brukes i kjøretøykontrollmodellen. 2
aktivereCarFollowingTrening Hvorvidt du vil aktivere den simulerte bil-følgende oppgaven i treningsmodus. /
bilFølgeTreningSvarselIntervall Tidsintervall fra siste varsellydstart til neste varsellydsett i treningsmodus. 2

Tabell 1: Liste over standardinnstillinger for kjøresimuleringsprogramvaren. En liste over standardverdiene for alle tilknyttede konfigurerbare alternativer for kjøresimuleringsprogramvaren sammen med en detaljert beskrivelse av hvert alternativ.

  1. Konfigurer innstillingene for hvordan du avslutter eksperimentet basert på den bestemte kontrollvariabelen for den eksperimentelle utformingen.
    1. Bestem om du vil bruke klokketid som utløser for å avslutte eksperimentet med alternativet "endExpByTime =" ved hjelp av enten Sann eller Usann som valg av alternativer. Sett dette alternativet til False for å replikere den eksemplariske studien.
    2. Velg om du vil avslutte eksperimentet med tid som er reist som en utløser med alternativet "endExpAfterMinute =" ved å skrive inn antall minutter i formatet med ett desimalsted. Tiden som er reist kan avgjøres helt av forskerne. Input 12 for å gjenskape den eksemplariske studien.
    3. Angi om eksperimentet skal avsluttes med tilbakelagt avstand som utløser med alternativet "endExpByDist =" ved hjelp av enten Sann eller Usann som valg av alternativer. Merk at når alternativene "endExpByTime =" og "endExpByDist =" er satt til True, avsluttes eksperimentet med betingelsen som oppfylles først. Sett dette alternativet til True for å replikere den eksemplariske studien.
    4. Bruk alternativet "endExpAfterMeter =" for å angi avstanden som er reist fra startlinjen i meter i formatet med ett desimalsted. Den tilbakelagte avstanden kan avgjøres helt av forskerne. Input 10000.0 for å replikere den eksemplariske studien.
  2. Konfigurer vindinnstillingene for det simulerte kjøremiljøet i henhold tilvindhastigheten 34,35 designet for det virtuelle miljøet og den kognitivebelastningen 36 som skal initieres i eksperimentet.
    1. Angi om du vil aktivere frontal vind med tilfeldig intervall og varighet med alternativet "enableRandomFrontalWind =" ved hjelp av enten Sann eller Usann som valg av alternativer. Sett dette alternativet til True for å replikere den eksemplariske studien.
    2. Definer minimums- og maksimumsvindintervallet foran med alternativene "frontalWindIntervalMin =" og "frontalWindIntervalMax =" ved å skrive inn antall sekunder i formatet med henholdsvis ett desimalsted. Bruk standardinnstillingen (det vil si henholdsvis 3,0 og 13,0) til å replikere den eksemplariske studien.
    3. Definer minimum og maksimal frontal vindvarighet med alternativene "frontalWindDurationMin =" og "frontalWindDurationMax =" ved å skrive inn antall sekunder i formatet med henholdsvis ett desimalsted. Bruk standardinnstillingen (det vil si henholdsvis 2,0 og 3,0) til å replikere den eksemplariske studien.
    4. Definer minimum og maksimal frontal vindkraft med alternativene "frontalWindForceMin =" og "frontalWindForceMax =" ved å angi hvor mye kraft i newton. Bruk standardinnstillingen (det vil si henholdsvis 500,0 og 1 000,0) til å replikere den eksemplariske studien.
    5. Velg om du vil aktivere lateral vind med tilfeldig intervall og varighet med alternativet "enableRandomLateralWind =" ved hjelp av enten True eller False som valg av alternativer. Sett til True for å replikere den eksemplariske studien.
    6. Definer minimums- og maksimumsintervallet for sidevindkraft med alternativene "lateralWindIntervalMin =" og "lateralWindIntervalMax =" ved å skrive inn antall sekunder i formatet med henholdsvis ett desimalsted. Bruk standardinnstillingen (det vil si henholdsvis 3,0 og 8,0) til å replikere den eksemplariske studien.
    7. Definer minimum og maksimal lateral vindvarighet med alternativene "lateralWindDurationMin =" og "lateralWindDurationMax =" ved å skrive inn antall sekunder i formatet med henholdsvis ett desimalsted. Bruk standardinnstillingen (det vil si henholdsvis 2,0 og 3,0) til å replikere den eksemplariske studien.
    8. Definer minimum og maksimal lateral vindkraft med alternativene "lateralWindForceMin =" og "lateralWindForceMax =" ved å angi hvor mye kraft i newton. Bruk standardinnstillingen (det vil si henholdsvis 1 000,0 og 2 000,0) til å replikere den eksemplariske studien.
  3. Konfigurer innstillingene for den simulerte bil-følgende oppgaven i henhold til eksperimentell design og trenger35.
    1. Angi konstant hastighet på blykjøretøyet i miles per time med ett desimalsted ved hjelp av alternativet "leadCarConstantSpeedMPH =". Input 40 for å gjenskape den eksemplariske studien.
    2. Definer avstanden i meter med ett desimalsted mellom blykjøretøyet og førerens kjøretøy for å utløse blykjøretøyet for å begynne å vente på at førerens kjøretøy skal fange opp, eller for å fortsette kjøringen, med alternativene "leadDistToStartWaiting =" og " leadDistToStopWaiting =" . Bruk standardinnstillingen (det vil si henholdsvis 100,0 og 80,0) til å replikere den eksemplariske studien.
    3. Angi det maksimale og minste tilfeldige tidsintervallet for bremsehendelsene for blykjøretøy med alternativene "leadCarBrakeIntervalTimeMin =" og "leadCarBrakeIntervalTimeMax =" ved å skrive inn antall sekunder i formatet med ett desimalsted (f.eks. henholdsvis 30,0 og 60,0). Bruk standardinnstillingen (det vil si henholdsvis 30,0 og 60,0) til å replikere den eksemplariske studien.
    4. Definer bremshendelsesvarighet med alternativet "leadCarBrakeEventDuration =" ved å skrive inn antall sekunder i formatet med ett desimaltall. Bruk standardinnstillingen (det vil si 5.0) til å replikere den eksemplariske studien.
  4. Konfigurer innstillingene for tilfeldig kortmeldingsvarslingslyd i henhold til eksperimentell design og behov.
    1. Bestem om du vil aktivere kort meldingstjeneste (SMS) varsling lyder spille med tilfeldige intervaller med True eller False som valg av alternativer for alternativet "enableRandomSMSSound =" . Sett alternativet til Usann for å replikere den eksemplariske studien.
    2. Definer minimums- og maksimumsintervallet fra begynnelsen av det første SMS-varselet til begynnelsen av det andre SMS-varselet ved hjelp av alternativene "randSMSIntervalMin =" og "randSMSIntervalMax =", ved å angi antall sekunder i formatet med ett desimalsted (f.eks. henholdsvis 5,0 og 10,0).
  5. Konfigurer innstillingene for den simulerte N-back-oppgaven37 i henhold til eksperimentell design og behov.
    1. Angi N-back nummer lyder for å spille med tilfeldige intervaller med True eller False som valg av alternativer for alternativet "enableRandomNbackSound =" . Sett alternativet til Usann for å replikere den eksemplariske studien.
    2. Definer minimums- og maksimumsintervallet fra forskyvningen av den første lyden til begynnelsen av den andre lyden ved hjelp av alternativene "randNbackIntervalMin =" og "randNbackIntervalMax =" for å angi antall sekunder i formatet med ett desimalsted (f.eks. henholdsvis 5,0 og 10,0).
  6. Konfigurer innstillingene for User Datagram Protocol (UDP) hvis en UDP-dataoverføring kreves for eksperimentet.
    1. Bestem om du vil aktivere UDP for dataoverføring ved å tillate synkronisering av tidsstempeldata til en bestemt ip-adresse for lokalt nettverk via alternativet "enableUDPSendData =" ved hjelp av True eller False som valg av alternativer. Aktiver dette alternativet for å replikere den eksemplariske studien.
    2. Velg om du vil aktivere UDP for dataoverføring til en bestemt IP-adresse for en annonsestudie via alternativet "enableUDPSendDataAdStudy =" ved hjelp av Sann eller Usann som valg av alternativer. Det blir også minnet om at dette alternativet er i konflikt med "enableUDPSendData =" og begge alternativene kan ikke settes til True samtidig. Sett alternativet til Usann for å replikere den eksemplariske studien.
    3. Definer IP-adressen for UDP-overføringen ved å angi hver del av IP-adressen ved hjelp av "UDPTargetIPa1 =", "UDPTargetIPa2 =", "UDPTargetIPa3 =", og "UDPTargetIPa4 =".
    4. Angi målportnummeret under "UDPTargetPort =".
    5. Angi frekvensen for dataene som skal sendes under "UDPcycleNumber =" med et heltall som er større enn eller lik "1"-syklus der hver syklus er 20 ms.
  7. Konfigurer UDP queuing network (QN)-tilkobling (QN)med referanse til eksperimentell design og behov.
    1. Angi om QN-Java modell stasjon simulering der UDP-serveren og klienten deler samme datamaskin, med alternativet "enableUDPQNConnection =" ved hjelp av True eller False som valg av alternativer. Deaktiver dette alternativet for å replikere den eksemplariske studien.
    2. Angi nummeret fra UDP QN-porten til simuleringsporten under alternativet "UDPQNtoTORCSPort =".
    3. Angi nummeret fra simuleringsporten til UDP QN-porten under alternativet "UDPTORCStoQNPort =".
  8. Konfigurer om du vil koble til et nettsted for bremsesignaler i henhold til eksperimentell design under alternativet "leadCarBrakingByWebCommand =" ved hjelp av True eller False som valg av alternativer. Vær oppmerksom på at når dette alternativet er satt til True, vil "endExpByTime =" og "endExpAfterMinute =" slutte å virke. Sett alternativet til Usann for å replikere den eksemplariske studien.
  9. Angi om du vil aktivere den simulerte bilfølgeoppgaven i treningsmodus med "enableCarFollowingTraining =" ved hjelp av True eller False som valg av alternativer.
    1. Definer intervallet fra siste varsellydsett til neste varsellydsett for treningen med alternativet "carFollowingTrainingWarningInterval =" ved å angi antall sekunder med ett desimaltegn (f.eks. 2.0).
  10. Lagre filen når du har fullført konfigurasjonen.

3. Forberedelse av kjøresimulator

  1. Koble rattet og den sentrale projektoren (en montert projektor med et sideforhold på 16:10, 192 – 240 Hz oppdateringsfrekvens og 8-biters fargebehandling) til datamaskinen. En projektorskjerm med en dimensjon på 223 x 126 cm ble plassert 60 cm over bakken og 22 cm fra forsiden av det instrumenterte kjøretøyet.
  2. Angi skjermoppløsningen under Alternativer | skjerm, for å matche skjermstørrelsen når du starter kjøresimuleringsprogramvaren.
  3. Gå inn på Konfigurer-siden for å velge en spiller, og følg instruksjonene fra programvaren for å kalibrere rattet, gasspedalen og bremsepedalen. Disse inkluderer å dreie rattet og trykke på gasspedalen og bremsepedalen som instruert.

4. Vibrerende verktøykassekonfigurasjon og forberedelse

  1. Koble vibrerende verktøysett til strømforsyningen. Hver av de fire modulene har en dimensjon på 67 x 57 x 29 mm. Figur 2 viser et bilde av vibrerende verktøykasse.

Figure 2
Figur 2: Bilder av det vibrerende verktøysettet. Vibrerende verktøykasse besto av fire individuelle moduler som kan aktiveres separat. Hver modul har en dimensjon på 67 x 57 x 29 mm. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

  1. Slå på vibrerende verktøykasse og koble verktøysettet til datamaskinen via Bluetooth.
  2. Definer vibrasjonsfrekvensen som skal brukes til eksperimentet når du fullfører en pilothudfølsomhetstest eller i henhold til eksperimentelle behov.
  3. Sett vibrasjonsfrekvensen til 70 Hz39,40,41 ved hjelp av kodene som er angitt som tilleggskodefil 1. Totalt fem frekvensnivåer (det vil si 14 Hz, 28 Hz, 42 Hz, 56 Hz og 70 Hz) er for øyeblikket tilgjengelige med hver vibrasjonsstimulering som varer i 0,5 s som standard.
  4. Bruk kodene som er angitt som tilleggskodefil 1 til å synkronisere bremsehendelsene fra kjøresimuleringsprogramvaren og vibrerende verktøykasse. Figur 3 viser et merket skjermbilde av kodene som skal revideres som en referanse.

Figure 3
Figur 3: Et merket skjermbilde av kodene i supplerende kodefil 1. Det merkede skjermbildet av koder kan brukes som en enklere referanse for vibrerende verktøykassekonfigurasjon og forberedelse. Disse kodene brukes til å angi vibrasjonsfrekvensen til verktøysettet, og til å synkronisere bremsehendelsene i kjøresimuleringsprogramvaren og vibrerende verktøykasse for å generere vibrerende advarsler. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

5. Gjennomføre eksperimentet

  1. Be deltakerne om å lese og signere det informerte samtykkeskjemaet som introduserer den eksperimentelle prosessen og erklærer at studien skal evaluere kjøreytelsen ved ankomst til laboratoriet.
  2. Assister deltakerne med å justere seteavstanden til pedalen og sette ryggstøtten til en komfortabel posisjon manuelt.
  3. Lær deltakerne hvordan de skal betjene simulatoren, inkludert rattet, bremsepedalen og gasspedalen.
  4. Be deltakerne om å kjøre som de ville gjort i den virkelige verden, følge bilen foran dem og holde en to-sekunders headway bak den. Figur 4 viser veikartet som brukes til kjøresimulering.

Figure 4
Figur 4: Veikart som brukes til å kjøre simulering. Veien som brukes er en enveisvei med fire kurver (maksimal lengde 15.000 meter), tre baner, og uten trafikklys. Kjøresimulatorprogramvaren tilbyr andre veidesignalternativer, for eksempel alternativer for å inkludere veiskilt eller reklametavler. En EEG-kompatibel versjon er også tilgjengelig. Alle disse parametrene kan justeres om nødvendig. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

  1. Informer deltakerne om å bremse så snart som mulig når frontkjøretøyet bremser, selv om scenariet ikke krever bremserespons. Baklysene på frontkjøretøyet vil lyse opp i henhold til den virkelige verden kjøring for å indikere en bremsehendelse.
  2. Gi deltakerne en 5 min praksis prøve for å lære å opprettholde en to-sekunders headway avstand bak frontkjøretøyet. Praksisstudien inneholder et sett med 5 tilfeldige bremser.
    1. Under praksisprøven, hvis deltakerne er mindre enn 1,5 s bak frontkjøretøyet, vil kjøresimuleringsprogramvaren spille en melding med en kvinnelig stemme "for nær, vennligst senk farten".
    2. Hvis deltakerne er mellom 2,25 og 2,5 s bak frontkjøretøyet, vil kjøresimuleringsprogramvaren spille en melding med en kvinnelig stemme "for langt, vennligst fremskynde".
    3. Ikke ta med data fra praksisstudien for analysen.
  3. La deltakerne få vite at studien kan stoppes uten straff ved å varsle eksperimentererne når som helst, om nødvendig.
  4. Begynn det formelle eksperimentet når deltakerne har fullført treningsøkten og kan opprettholde en stabil etterdistanse.
  5. Start den formelle eksperimentelle økten, som består av totalt fire blokker (f.eks. finger, håndledd, tempel og kun kjøring) med 13 tilfeldige bremsehendelser i hver blokk, noe som resulterer i totalt 52 eksperimentelle forsøk. Rekkefølgen på forholdene er motbalansert med den latinske firkantede designen. Det gis ingen talemelding i de formelle prøvelsene.
  6. Assister deltakerne til å sette på vibrerende verktøykasse ved hjelp av medisinsk tape før hver blokk av studier i henhold til forholdene som er tildelt. Det vibrerende verktøysettet (hvis det er slitt) advarer deltakerne om å bremse når frontkjøretøyet bremser. Baklysene på frontkjøretøyet lyser hver gang frontkjøretøyet bremser.
  7. Sørg for at deltakerne får en 2 min hvile ved ferdigstillelse av hver blokk for å redusere overføringseffekter.
  8. Be deltakerne om deres foretrukne plassering for det vibrerende verktøysettet og den oppfattede vibrasjonsintensiteten med en 7-punkts Likert-skala ved fullføring av alle forsøk. Bruksfrekvensen for hvert daglige bærbare tilbehør (det vil at klokke, briller, øretelefoner og ring) registreres også. I preferanseskalaen for plasseringen av den vibrerende verktøykassen representerer "1" "minst favoritt" og "7" representerer "mest favoritt", mens i vibrasjonsintensitetsskalaen "1" representerer "svak følelse" og "7" representerer "sterk følelse".

6. Dataanalyse

  1. Samle kjøreatferdsdata for deltakerne på 50 Hz ved hjelp av kjøresimuleringsprogramvaren, inkludert bremseresponstid, kjøretøyhastighet, rattreverseringshastighet, kjørefeltposisjon (SDLP) og veiavstand, etc.
  2. Utfør dataanalyse av driverens ytelse.
    1. Utukne en ytre analyse ved hjelp av normal fordeling med cut-off som tre standardavvik fra gjennomsnittet for å avgjøre hvilke data som skal inkluderes for videre analyse.
    2. Beregn bremseresponstiden ved å trekke fra tiden da deltakerens kjøretøybremser (det vil si en minimumsreduksjon på 1 % av bremsepedalen36,42) fra det tidspunktet da frontkjøretøyet begynner å bremse.
    3. Merk dataene som "ingen bremserespons" hvis bremseresponstiden er større enn eller lik 5 s (det vil si en feil å bremse innen 5 s etter at frontkjøretøyet bremser).
    4. Del antall vellykkede bremser med totalt antall bremser utført av frontkjøretøyet for å beregne bremseresponshastigheten.
    5. Gjennomsnittlig alle verdiene til hver deltaker for å oppnå gjennomsnittlig bremserespons og bremseresponstid for hver betingelse og beregne standardavviket på disse verdiene for videre analyser.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Den eksemplariske studien rapportert i denne artikkelen gjennomført bil-følgende oppgave ved hjelp av kjøring simulator og vibrerende verktøykasse, som også har blitt publisert tidligere i et akademisk tidsskrift22. Det er bemerkelsesverdig at den eldre versjonen av vibrerende verktøykasse ble brukt når du utfører den forbildede studien, mens en ny versjon av vibrerende verktøykasse ble introdusert i protokollen ovenfor. Studien var et eksperiment innen med vibrerende advarsel som den eneste faktoren: finger, håndledd, tempelvarslingsforhold og kjøre-bare tilstand som en kontroll. Hver tilstand besto av 13 tilfeldige bremsehendelser, noe som resulterte i totalt 52 eksperimentelle studier. Rekkefølgen på forholdene var motbalansert med den latinske firkantdesignen, og alle deltakerne gjennomgikk alle fire forholdene under eksperimentet.

Den forbildede studien inkluderte også en undersøkelse som registrerte deltakernes foretrukne sted for å plassere det vibrerende verktøysettet og den oppfattede vibrasjonsintensiteten for hvert sted (det vil si finger, håndledd og tempel) med en 7-punkts Likert-skala ved fullføring av alle forsøk. Bruksfrekvensen for daglig bærbart tilbehør (det vil vilør se, briller, øretelefoner og ring) ble også registrert.

Siden det ikke var noen tidligere meta-analyse som referanse for å bestemme utvalgsstørrelsen for den forbildede studien, måtte det ikke etter å ha fullført effektanalysen med median effektstørrelse (ηp2 = 0,06)43,44, 23 deltakere for å nå 80% effekt og 30 deltakere var pålagt å nå 90% strøm. Totalt 28 deltakere med normal eller korrigert til normal visjon, gyldig førerkort og kjøreerfaring i over et år ble rekruttert fra nabolaget samfunnet tsinghua University. Fire deltakere ble ekskludert fra dataanalysen med en deltaker som trakk seg fra studien, og tre deltakere klarte ikke å følge eksperimentell instruksjon. Det er også utført en ytre analyse ved hjelp av en normal fordeling med cut-off som tre standardavvik fra gjennomsnittet. De resterende 24 deltakerne (17 menn og 7 kvinner) som ble inkludert i dataanalyse, har en gjennomsnittsalder på 23,88 år med et standardavvik på 6,62 år, og oppfyller den minste nødvendige utvalgsstørrelsen (det vil si 23 deltakere). Instruksjoner for eksperimentet ble gitt til hver deltaker og et signert samtykkeskjema ble innhentet fra alle deltakerne ved ankomst til laboratoriet. Alle deltakerne var klar over formålet med dette eksperimentet og rapporterte ingen bekymring etter ferdigstillelse av praksisforsøkene før selve eksperimentet begynte.

Kjøring simulering eksperimentet fant sted i et lyst miljø, med designet simulert scene ligner på kjøring på motorveien på en klar dag. Figur 5 viser et skjermbilde av det simulerte miljøet som ble brukt i den forbildede studien. Det ble satt til å bare aktivere den simulerte bil-følgende oppgave med hver prøve som varer 12 min. Blykjøretøyet ble satt til å bevege seg fremover med en gjennomsnittlig hastighet på 60,4 km/t, og tidsintervallet for de tilfeldige bremsene på frontkjøretøyet ble satt til 30 til 60 s med hver bremsehendelsesvarighet på 5 s. Den gjennomsnittlige akselerasjonen av frontkjøretøyet var 0,6 m/s2 som gikk etter standardinnstillingene35.

Figure 5
Figur 5: Et skjermbilde av kjøresimuleringsmiljøet. Kjøring simulering eksperimentet fant sted i et lyst miljø. Baklysene på frontkjøretøyet lyser når frontkjøretøyet bremser. Bunnen av skjermen viser driverne utstyret og hastigheten på kjøretøyet. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Både frontal- og sidevindinnstillingene ble aktivert og satt til å forbli som standardinnstillinger. Minimum og maksimal frontal vindintervall, vindvarighet og frontal vindkraft var henholdsvis 3 s og 13 s, 2 s og 3 s og 500 N og 1000 N,henholdsvis 36. Minimum og maksimal sidevindintervall, vindvarighet og sidevindkraft var henholdsvis 3 s og 8 s, 2 s og 3 s og 1000 N og 2000 N,henholdsvis 36.

En enveis gjentatt måler analyse av varians (enveis ANOVA) på bremseresponshastighet viste at effekten av de fire aktivitetsforholdene var signifikant, F(3,69) = 3,08, p = 0,049, ηp2 = 0,31. Post hoc analyser ved hjelp av bonferroni-korrigerte t-tester med parvisindikerte ingen signifikant sammenligningsforskjell for parvis (som vist i figur 6).

Figure 6
Figur 6: Bremseresponsrate. Gjennomsnittlig bremseresponsrate blant deltakere under hver av de fire forholdene (f.eks. finger, håndledd, tempel og kun kjøring). Feilfelt representerer standardavvik. Dette tallet er endret fra Zhu et al.22. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Analysen av bremseresponstiden ved hjelp av enveis ANOVA genererte betydelige resultater, F(3,69) = 4,76, p < 0,01, ηp2 = 0,17. Ved ferdigstillelse av de parviserte Bonferroni-korrigerte t-testenevar den registrerte bremseresponstiden betydelig kortere når oppgaven ble utført med det vibrerende verktøysettet plassert på deltakernes finger (M = 1,04 s, SD = 0,35 s) og håndledd (M = 1,00 s, SD = 0,33 s) i forhold til kjøreforholdet (M = 1,29 s, SD = 0,36 s) med p = 0,004 og p = 0,008, henholdsvis. Det ble imidlertid ikke funnet noe signifikant resultat da deltakerne kjørte med det vibrerende verktøysettet som ligger på tempelområdet sammenlignet med kjøreforholdet (M = 1,08 s, SD = 0,50 s), p = 0,22. Med henvisning til figur 7påpekte resultatene at bruk av taktile advarsler kunne lette sjåførenes reaksjoner mot kommende farer under kjøring, spesielt når varselenheten var plassert på førerfingeren eller håndleddet.

Figure 7
Figur 7: Bremseresponstid. Gjennomsnittlig bremseresponstid i sekunder blant deltakerne under hver av de fire forholdene (f.eks. finger, håndledd, tempel og kun kjøring). Feilfelt representerer standardavvik. Dette tallet er endret fra Zhu et al.22. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Analyse av preferansen for advarselsstedet (det vil at finger, håndledd og tempel) viste en signifikant effekt, F(2,46) = 7,05, p < 0,01, ηp2 = 0,23. Post-hoc pairwise Bonferroni-korrigerte t-testerble derfor også utført. Resultatene indikerte en signifikant preferanse for fingeren (M = 4,88, SD = 1,75) og håndledd (M = 4,83, SD = 1,31) enn tempelområdet (M = 3,13, SD = 2,05) hvor p = 0,03 og p = 0,02 henholdsvis. Det var ingen signifikant forskjell mellom fingeren og håndleddet steder (p = 1,0). Videre ble det funnet en signifikant effekt for deltakernes oppfattede vibrasjonsintensitet for de tre stedene, F(2,46) = 7,37, p < 0,01, ηp2 = 0,24. Deltakerne oppfattet det høyeste vibrasjonsnivået i tempelområdet. Videre analyser viste imidlertid at det oppfattede vibrasjonsnivået bare var betydelig lavere enn tempelområdet (M = 5,75, SD = 1,42) da det vibrerende verktøysettet var plassert på håndleddet (M = 4,17, SD = 0,92), p < 0,01. Når vibrerende verktøykasse var plassert på fingeren (M = 4,71, SD = 1,63), viste det ingen signifikant forskjell med verken tempelområdet (p = 0,09) eller håndleddet (p = 0,56). Interessant, som vist i figur 8, mens deltakerne oppfattet det høyeste vibrasjonsnivået i tempelområdet, var preferansen for at det vibrerende verktøysettet skulle ligge på tempelområdet den laveste.

Figure 8
Figur 8: Subjektive vurderinger på preferanse for advarselssteder og oppfattet vibrasjonsintensitet blant deltakerne. Gjennomsnittlig foretrukket advarselsplassering på en skala fra 1 (minst favoritt) til 7 (mest favoritt) mot gjennomsnittlig oppfattet vibrasjonsintensitet på en skala fra 1 (svak følelse) til 7 (sterk følelse) for finger-, håndledds- og tempelområde for alle deltakerne. Feilfelt representerer standardavvik. Dette tallet er endret fra Zhu et al.22. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Til slutt, analyse på bruk av daglig bærbart tilbehør (det vil si se, briller, øretelefoner og ring) blant deltakerne reflekterte at over 50% av deltakerne hadde på seg en klokke i hverdagen, noe som tyder på muligheten for å vedta bærbare vibrotactile enheter som et varslingssystem i det virkelige liv (som illustrert i figur 9).

Figure 9
Figur 9: Bruk av daglig bærbart tilbehør blant deltakerne. Gjennomsnittlig prosentandel av daglig bruk for hvert av de fire bærbare tilbehørene (det vil si klokker, briller, øretelefoner og ringer). Dette tallet er endret fra Zhu et al.22. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Med flere smarte tilbehør som smarte ringer, smartklokker og smarte briller som nå er tilgjengelige på markedet, er bruk av taktile advarsler om bærbart tilbehør rett rundt hjørnet. Den nåværende forskningen bekreftet effektiviteten av bærbare vibrotactile enheter som et verdifullt varslingssystem for å lette sjåførenes fremvoksende bremseresponstid. Gjennomsnittlig bremseresponstid ble redusert med henholdsvis 297 ms, 251 ms og 210 ms for bruk av vibrottile enheter på henholdsvis håndleddet, fingeren og templet sammenlignet med å ikke ha på seg en taktil varslingsenhet. De nåværende resultatene viste at vibrerende advarsler levert på håndleddet ga den raskeste bremseresponstiden, noe som resulterte i en 23% nedgang i bremseresponstiden sammenlignet med å ikke motta noen taktil advarsel. Andre faktorer som kjønn46,alder 46,47og individuelleforskjeller 48,49 i taktil sensibilitet kan imidlertid også påvirke effektiviteten av taktile advarsler. Videre undersøkelser som inkluderer flere faktorer er derfor nødvendig for å bestemme den optimale plasseringen for å plassere de taktile varselenhetene. Funnene indikerte ikke bare verdien av å utvikle bærbare vibrotactile enheter, men foreslo også en potensiell alternativ form for taktil fremover kollisjonvarslingssystem som er billigere, mer gjennomførbart og svært operativt i forhold til andre taktile varslingssystemer som vibrasjonssete10 eller vibrasjonsvest50.

Tilleggskodingsfil. Vennligst klikk her for å laste ned denne filen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Kjøresimuleringsplattformen og vibrerende verktøykasse etterlignet rimelig anvendelsen av potensielle bærbare vibrotactile enheter i det virkelige liv, noe som gir en effektiv teknikk for å undersøke kjørerelatert forskning. Med bruk av denne teknologien er et trygt eksperimentelt miljø med høy konfigurerbarhet og overkommelighet nå tilgjengelig for å utføre forskning som kan sammenlignes med kjøring i den virkelige verden.

Det er flere trinn som krever mer oppmerksomhet. For det første, under konfigurasjonsprosessen ved hjelp av "expconfig.txt", bør forskerne sørge for at treningsmodusen er satt til False før de utfører selve eksperimentet for å slå av lydmeldingen som er designet for øvelseskjøring. For det andre er det viktig å merke seg at under kalibreringsprosessen av rattet, bør forskerne sørge for at amplituden mot begge retninger av rattet er balansert, og at både bremse- og gasspedaler er gulv helt. For det tredje bør forskerne også undersøke om vibrerende verktøykasse er plassert på deltakeren fast med medisinske bånd før kjøresimuleringen begynner.

For å takle bekymringer om den eksterne gyldigheten av å kjøre simulering så mye som mulig, gir den introduserte kjøresimuleringsprogramvaren et bredt spekter av alternativer for forskere å konfigurere et ideelt kjøremiljø. For eksempel kan modifisering av frontal og lateral vindintensitet justeres for å gjenskape vindmotstanden som sjåførene ville oppleve på en motorvei i det virkelige liv. På toppen av de tilgjengelige konfigurasjonene som tilbys på "expconfig.txt"-dokumentet, kan forskere også designe sin egen vei ved hjelp av åpen kildekode-simuleringsprogramvaren for å konstruere et miljø som etterligner det virkelige scenariet. Forskere kan også vise bekymring for mulig trådløs vibrerende verktøykasse utbruddet forsinkelse, noe som kan påvirke den målte responstiden. Likevel inkluderte typiske driftsegenskaper for vibrasjonsmotorene bare en forsinkelsestid på 16 ms og en økningstid på 28 ms. I motsetning er den typiske responstiden for drivere mellom 0,5 s og 1,5 s51. Derfor er effekten av forsinkelsen relativt liten og kan forsømmes. Videre, når forskere opplever noen problemer under konfigurasjons- og forberedelsesprosessen, anbefales det å starte hele systemet på nytt og kalibrere rattet, akseleratoren og bremsepedalen. Hvis UDP-alternativet er aktivert, men ingen data er mottatt av andre enheter, må du kontrollere at andre enheter er konfigurert som en UDP-server i stedet for en UDP-klient for å lette dataoverføringen.

Likevel har den foreslåtte metoden sine begrensninger. I en real-life setting, ulike kjøreevner og ferdigheter vil være nødvendig på flere aspekter, inkludert relative krav til fysiske, kognitive, atferdsmessige, og perseptuelle evner, etc. Avhengig av kontekstuelle determinanter, er ulike grader av etterspørsel plassert på driverens kognitive-perseptuelle ferdigheter. For eksempel vil nivået på evner som kreves for at en sjåfør skal kjøre trygt i lett trafikk solfylt vær være mindre intensivt i forhold til kjøring i et tungt trafikk dårlig værmiljø52. Kjøresimulatoren kan ikke simulere den komplekse virkelige kjøretilstanden, men det kan gi et mer kontrollert miljø som eliminerer potensielle forvirrende variabler som kan forurense utfallet av eksperimentet. Justering av den rapporterte kjøresimulatoren kan også gjøres avhengig av de eksperimentelle behovene. Likevel bør en on-road studie fortsatt gjennomføres for å øke den økologiske gyldigheten av denne forskningslinjen. I tillegg, på grunn av sin lave kostnader, består den presenterte kjøresimuleringsplattformen ikke av en bevegelsesplattform, noe som betyr at den ikke er i stand til å gi horisontale og langsgående reiseopplevelser.

Tilsvarende det forbildede eksperimentet, mens vibrasjoner kan skyldes eksterne sammenhenger som kjøring på en ujevn vei, ble det ikke gitt vibrasjoner til deltakerne under kjøresimuleringen. Den foreslåtte metoden tillater oss imidlertid å kontrollere hastigheten og bremseintervallet til frontbilen i bil-følgende oppgave i en laboratorieinnstilling, noe som gir oss muligheten til å kontrollere kjørevansker for deltakerne. I tillegg er ikke etsimuleringssyke 53-spørreskjema (SSQ) inkludert i eksperimentet. Til tross for manglende vurdering ble resultatene ikke påvirket da lengden på hver studie var relativt kort, og ingen deltaker har rapportert noe symptom53 simuleringssykdom ved fullføring av hver studie. Denne studien har også en ubalanse antall mannlige og kvinnelige deltakere. Fremtidige studier bør sikre at deltakere med simuleringssykdom53 bruker riktigspørreskjema 54, og tar sikte på å rekruttere like mange mannlige og kvinnelige deltakere for å oppnå en sterkere konklusjon av resultatene.

Den forbildede studien er et bil-følgende eksperiment med vibrerende advarselssted som den eneste faktoren: finger, håndledd, tempelvarslingsforhold og kjørekontrolltilstand. I fremtiden har vi tenkt å gjennomføre ytterligere testing på andre steder som brystet og bak øret, og gir alternative steder av bærbare enheter for kommende utvikling. Videre analyse kan utføres for å undersøke variasjonen av bremsepedalenstettrasjon på tvers av ulike forhold. Videre foreslo resultatene at deltakerne oppfattet det høyeste vibrasjonsnivået i tempelområdet, men området var også det minst foretrukne stedet for å plassere enheten. Det ville også være interessant å undersøke effekten på bremsereaksjonen ytterligere ved å justere vibrasjonsintensiteten på tempelområdet. I tillegg, sammenlignet med visuelle og auditive advarsler, inneholder vibrotactile advarsler mindre informasjon. Det bør forskes mer for å undersøke hvordan vibrotactile advarsler kan brukes til å levere kompleks informasjon.

Selv om denne studien bare gjennomførte et eksperiment på effekten av den bærbare vibrerende verktøykassen på frontkollisjoner, kan denne testdesignen også brukes i annen atferdsforskning som forskning på autonome kjøretøy, kjørefeltvarslingssystemer, førerdistraksjonsstudie og kjøretretthetsstudie. Selv om kjøresimuleringen som brukes i den forbildede studien ikke inkluderer et oppsett for autonom kjøring, kan forskerne revidere kodene med henvisning til annet publisertmateriale 55,56 for å oppnå dette målet. I tillegg kan vibrerende verktøykasse brukes i multitasking kjøring forskning, inkludert deteksjon respons oppgave (DRT)57,58,59,surrogat referanse oppgave (SuRT)37,58,og N-back oppgave37. Forskere kan tilpasse kjøretøy atferd og hendelser i henhold til deres behov mens du bruker kjøresimulatoren. Andre forskningsfelt som bruker vibrasjonsvarslingsenheter til å studere menneskelig atferd som biomedisinskteknikk 31,32, kan også dra nytte av den foreslåtte metoden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærte ingen økonomisk avsløring eller interessekonflikter.

Acknowledgments

Dette prosjektet har blitt sponset av Beijing Talents Foundation.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Logitech G29 Logitech 941-000114 Steering wheel and pedals
Projector screens - - The projector screen for showing the simulation enivronemnt.
Epson CB-700U Laser WUXGA Education Ultra Short Focus Interactive Projector EPSON V11H878520W The projector model for generating the display of the simlution enivronment.
The Open Racing Car Simulator (TORCS) - None Driving simulation software. The original creators are Eric Espié and Christophe Guionneau, and the version used in experiment is modified by Cao, Shi.
Tactile toolkit Hao Xing Tech. None This is used to initiate warnings to the participants.
Connecting program (Python) - - This is used to connect the TORCS with the tactile toolkit to send the vibrating instruction.
G*power Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf None This software is used to calculate the required number of participants.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. The top 10 causes of death. World Health Organization. , Available from: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/the-top-10-causes-of-death (2018).
  2. Insurance Institute for Highway Safety (IIHS). , Available from: https://www.iihs.org/news/detail/gm-front-crash-prevention-systems-cut-police-reported-crashes (2018).
  3. Spence, C., Ho, C. Tactile and multisensory spatial warning signals for drivers. IEEE Transactions on Haptics. 1 (2), 121-129 (2008).
  4. Simons, D. J., Ambinder, M. S. Change blindness: theory and consequences. Current Directions in Psychological Science. 14 (1), 44-48 (2005).
  5. Mack, A., Rock, I. Inattentional blindness. , MIT Press. Cambridge, MA. (1998).
  6. Wilkins, P. A., Acton, W. I. Noise and accidents - A review. The Annals of Occupational Hygiene. 25 (3), 249-260 (1982).
  7. Mohebbi, R., Gray, R., Tan, H. Driver reaction time to tactile and auditory rear-end collision warnings while talking on a cell phone. Human Factors. 51 (1), 102-110 (2009).
  8. Macdonald, J. S. P., Lavie, N. Visual perceptual load induces inattentional deafness. Attention, Perception & Psychophysics. 73 (6), 1780-1789 (2011).
  9. Parks, N. A., Hilimire, M. R., Corballis, P. M. Visual perceptual load modulates an auditory microreflex. Psychophysiology. 46 (3), 498-501 (2009).
  10. Van Erp, J. B. F., Van Veen, H. A. H. C. Vibrotactile in-vehicle navigation system. Transportation Research Part F: Traffic Psychology and Behaviour. 7 (4), 247-256 (2004).
  11. Lylykangas, J., Surakka, V., Salminen, K., Farooq, A., Raisamo, R. Responses to visual, tactile and visual–tactile forward collision warnings while gaze on and off the road. Transportation Research Part F: Traffic Psychology and Behaviour. 40, 68-77 (2016).
  12. Halabi, O., Bahameish, M. A., Al-Naimi, L. T., Al-Kaabi, A. K. Response times for auditory and vibrotactile directional cues in different immersive displays. International Journal of Human-Computer Interaction. 35 (17), 1578-1585 (2019).
  13. Geitner, C., Biondi, F., Skrypchuk, L., Jennings, P., Birrell, S. The comparison of auditory, tactile, and multimodal warnings for the effective communication of unexpected events during an automated driving scenario. Transportation Research Part F: Traffic Psychology and Behaviour. 65, 23-33 (2019).
  14. Scott, J., Gray, R. A comparison of tactile, visual, and auditory warnings for rear-end collision prevention in simulated driving. Human Factors. 50, 264-275 (2008).
  15. Schott, G. D. Penfield's homunculus: a note on cerebral cartography. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry. 56 (4), 329-333 (1993).
  16. Harrar, V., Harris, L. R. Simultaneity constancy: detecting events with touch and vision. Experimental Brain Research. 166 (34), 465-473 (2005).
  17. Kaptein, N. A., Theeuwes, J., van der Horst, R. Driving simulator validity: Some considerations. Transportation Research Record. 1550 (1), 30-36 (1996).
  18. Reed, M. P., Green, P. A. Comparison of driving performance on-road and in a low-cost simulator using a concurrent telephone dialling task. Ergonomics. 42 (8), 1015-1037 (1999).
  19. Levy, S. T., et al. Designing for discovery learning of complexity principles of congestion by driving together in the TrafficJams simulation. Instructional Science. 46 (1), 105-132 (2018).
  20. Lehmuskoski, V., Niittymäki, J., Silfverberg, B. Microscopic simulation on high-class roads: Enhancement of environmental analyses and driving dynamics: Practical applications. Transportation Research Record. 1706 (1), 73-81 (2000).
  21. Onieva, E., Pelta, D. A., Alonso, J., Milanes, V., Perez, J. A modular parametric architecture for the TORCS racing engine. 2009 IEEE Symposium on Computational Intelligence and Games. , Milano, Italy. 256-262 (2009).
  22. Zhu, A., Cao, S., Yao, H., Jadliwala, M., He, J. Can wearable devices facilitate a driver's brake response time in a classic car-following task. IEEE Access. 8, 40081-40087 (2020).
  23. Deng, C., Cao, S., Wu, C., Lyu, N. Modeling driver take-over reaction time and emergency response time using an integrated cognitive architecture. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. 2673 (12), 380-390 (2019).
  24. Deng, C., Cao, S., Wu, C., Lyu, N. Predicting drivers' direction sign reading reaction time using an integrated cognitive architecture. IET Intelligent Transport Systems. 13 (4), 622-627 (2019).
  25. Guo, Z., Pan, Y., Zhao, G., Cao, S., Zhang, J. Detection of driver vigilance level using EEG signals and driving contexts. IEEE Transactions on Reliability. 67 (1), 370-380 (2018).
  26. Cao, S., Qin, Y., Zhao, L., Shen, M. Modeling the development of vehicle lateral control skills in a cognitive architecture. Transportation Research Part F: Traffic Psychology and Behaviour. 32, 1-10 (2015).
  27. Cao, S., Qin, Y., Jin, X., Zhao, L., Shen, M. Effect of driving experience on collision avoidance braking: An experimental investigation and computational modelling. Behaviour & Information Technology. 33 (9), 929-940 (2014).
  28. He, J., et al. Texting while driving: Is speech-based text entry less risky than handheld text entry. Accident; Analysis and Prevention. 72, 287-295 (2014).
  29. Cao, S., Qin, Y., Shen, M. Modeling the effect of driving experience on lane keeping performance using ACT-R cognitive architecture. Chinese Science Bulletin (Chinese Version). 58 (21), 2078-2086 (2013).
  30. International Organization for Standardization. , Available from: http://www.iso.org/cms/render/live/en/sites/isoorg/contents/data/standard/05/98/59887.html (2016).
  31. Hsu, W., et al. Controlled tactile and vibration feedback embedded in a smart knee brace. IEEE Consumer Electronics Magazine. 9 (1), 54-60 (2020).
  32. Dim, N. K., Ren, X. Investigation of suitable body parts for wearable vibration feedback in walking navigation. International Journal of Human-Computer Studies. 97, 34-44 (2017).
  33. Kenntner-Mabiala, R., Kaussner, Y., Jagiellowicz-Kaufmann, M., Hoffmann, S., Krüger, H. -P. Driving performance under alcohol in simulated representative driving tasks: an alcohol calibration study for impairments related to medicinal drugs. Journal of Clinical Psychopharmacology. 35 (2), 134-142 (2015).
  34. Royal Meteorological Society. , Available from: https://www.rmets.org/resource/beaufort-scale (2018).
  35. Kubose, T. T., et al. The effects of speech production and speech comprehension on simulated driving performance. Applied Cognitive Psychology. 20 (1), (2006).
  36. He, J., Mccarley, J. S., Kramer, A. F. Lane keeping under cognitive load: performance changes and mechanisms. Human Factors. 56 (2), 414-426 (2014).
  37. Radlmayr, J., Gold, C., Lorenz, L., Farid, M., Bengler, K. How traffic situations and non-driving related tasks affect the take-over quality in highly automated driving. Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting. 58, Chicago, IL. 2063-2067 (2014).
  38. Cao, S., Liu, Y. Queueing network-adaptive control of thought rational (QN-ACTR): an integrated cognitive architecture for modelling complex cognitive and multi-task performance. International Journal of Human Factors Modelling and Simulation. 4, 63-86 (2013).
  39. Ackerley, R., Carlsson, I., Wester, H., Olausson, H., Backlund Wasling, H. Touch perceptions across skin sites: differences between sensitivity, direction discrimination and pleasantness. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 8 (54), 1-10 (2014).
  40. Novich, S. D., Eagleman, D. M. Using space and time to encode vibrotactile information: toward an estimate of the skin's achievable throughput. Experimental Brain Research. 233 (10), 2777-2788 (2015).
  41. Gilhodes, J. C., Gurfinkel, V. S., Roll, J. P. Role of ia muscle spindle afferents in post-contraction and post-vibration motor effect genesis. Neuroscience Letters. 135 (2), 247-251 (1992).
  42. Strayer, D. L., Drews, F. A., Crouch, D. J. A comparison of the cell phone driver and the drunk driver. Human Factors. 48 (2), 381-391 (2006).
  43. Olejnik, S., Algina, J. Measures of effect size for comparative studies: applications, interpretations, and limitations. Contemporary Educational Psychology. 25 (3), 241-286 (2000).
  44. Statistics Teacher. , Available from: https://www.statisticsteacher.org/2017/09/15/what-is-power/ (2017).
  45. Maurya, A., Bokare, P. Study of deceleration behaviour of different vehicle types. International Journal for Traffic and Transport Engineering. 2 (3), 253-270 (2012).
  46. Woodward, K. L. The relationship between skin compliance, age, gender, and tactile discriminative thresholds in humans. Somatosensory & Motor Research. 10 (1), 63-67 (1993).
  47. Stevens, J. C., Choo, K. K. Spatial acuity of the body surface over the life span. Somatosensory & Motor Research. 13 (2), 153-166 (1996).
  48. Bhat, G., Bhat, M., Kour, K., Shah, D. B. Density and structural variations of Meissner's corpuscle at different sites in human glabrous skin. Journal of the Anatomical Society of India. 57 (1), 30-33 (2008).
  49. Chentanez, T., et al. Reaction time, impulse speed, overall synaptic delay and number of synapses in tactile reaction neuronal circuits of normal subjects and thinner sniffers. Physiology & Behavior. 42 (5), 423-431 (1988).
  50. van Erp, J. B. F., van Veen, H. A. H. C. A multi-purpose tactile vest for astronauts in the international space station. Proceedings of Eurohaptics. , 405-408 (2003).
  51. Steffan, H. Accident investigation - determination of cause. Encyclopedia of Forensic Sciences (Second Edition). , 405-413 (2013).
  52. Galski, T., Ehle, H. T., Williams, J. B. Estimates of driving abilities and skills in different conditions. American Journal of Occupational Therapy. 52 (4), 268-275 (1998).
  53. Ihemedu-Steinke, Q. C., et al. Simulation sickness related to virtual reality driving simulation. Virtual, Augmented and Mixed Reality. , 521-532 (2017).
  54. Kennedy, R. S., Lane, N. E., Berbaum, K. S., Lilienthal, M. G. Simulator sickness questionnaire: an enhanced method for quantifying simulator sickness. The International Journal of Aviation Psychology. 3 (3), 203-220 (1993).
  55. Kosec, M. Stanford Projects. , Available from: http://cs230.stanford.edu/files_winter_2018/projects/6940489.pdf (2018).
  56. Armagan, E., Kumbasar, T. A fuzzy logic based autonomous vehicle control system design in the TORCS environment. 2017 10th International Conference on Electrical and Electronics Engineering (ELECO). , Bursa, Turkey. 737-741 (2017).
  57. Hsieh, L., Seaman, S., Young, R. A surrogate test for cognitive demand: tactile detection response task (TDRT). Proceedings of SAE World Congress & Exhibition. , Detroit, MI. (2015).
  58. Bruyas, M. -P., Dumont, L. Sensitivity of detection response task (DRT) to the driving demand and task difficulty. Proceedings of the 7th International Driving Symposium on Human Factors in Driver Assessment, Training, and Vehicle Design: Driving Assessment 2013. , Bolton Landing, NY. 64-70 (2013).
  59. Conti-Kufner, A., Dlugosch, C., Vilimek, R., Keinath, A., Bengler, K. An assessment of cognitive workload using detection response tasks. Advances in Human Aspects of Road and Rail Transportation. , 735-743 (2012).

Tags

Atferd Problem 166 Kjøresimulator kollisjonsvarslingssystem bil-følgende oppgave taktil advarsel vibrerende verktøykasse

Erratum

Formal Correction: Erratum: Tactile Vibrating Toolkit and Driving Simulation Platform for Driving-Related Research
Posted by JoVE Editors on 09/01/2022. Citeable Link.

An erratum was issued for: Tactile Vibrating Toolkit and Driving Simulation Platform for Driving-Related Research. The Authors section was updated.

Ao Zhu1
Annebella Tsz Ho Choi1
Ko-Hsuan Ma1
Shi Cao2
Han Yao1
Jian Wu3
Jibo He4,1
1Psychology Department, School of Social Sciences, Tsinghua University
2Department of Systems Design Engineering, University of Waterloo
3Haier Innovation Design Center, Haier Company
4Psychology Department, School of Education and Psychological Sciences, Sichuan University of Science and Engineering

to:

Ao Zhu1
Annebella Tsz Ho Choi1
Ko-Hsuan Ma1
Shi Cao2
Han Yao1
Jian Wu3
Jibo He1
1Psychology Department, School of Social Sciences, Tsinghua University
2Department of Systems Design Engineering, University of Waterloo
3Haier Innovation Design Center, Haier Company

Taktil vibrerende verktøykasse og kjøresimuleringsplattform for kjørerelatert forskning
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Zhu, A., Choi, A. T. H., Ma, K. H.,… More

Zhu, A., Choi, A. T. H., Ma, K. H., Cao, S., Yao, H., Wu, J., He, J. Tactile Vibrating Toolkit and Driving Simulation Platform for Driving-Related Research. J. Vis. Exp. (166), e61408, doi:10.3791/61408 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter