A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
يصف هذا البروتوكول منصة محاكاة القيادة ومجموعة أدوات تهتز عن طريق اللمس للتحقيق في البحوث المتعلقة بالقيادة. كما يتم عرض تجربة مثالية لاستكشاف فعالية التحذيرات عن طريق اللمس.
نظام التحذير من الاصطدام يلعب دورا رئيسيا في منع القيادة الانحرافات والقيادة النعاس. وقد أثبتت الدراسات السابقة مزايا تحذيرات اللمس في الحد من وقت استجابة السائق الفرامل. وفي الوقت نفسه، ثبتت فعالية التحذيرات عن طريق اللمس في طلب الاستيلاء على المركبات المستقلة جزئيا.
كيف يمكن تحسين أداء التحذيرات عن طريق اللمس هو موضوع بحث ساخن مستمر في هذا المجال. وهكذا، يتم تقديم برامج المحاكاة القيادة منخفضة التكلفة المعروضة وأساليب لجذب المزيد من الباحثين للمشاركة في التحقيق. وقد تم تقسيم البروتوكول المقدمة إلى خمسة أقسام: 1) المشاركين، 2) القيادة محاكاة تكوين البرمجيات، 3) إعداد محاكاة القيادة، 4) تهتز مجموعة أدوات التكوين والإعداد، و 5) إجراء التجربة.
في الدراسة المثالية ، ارتدى المشاركون مجموعة أدوات تهتز عن طريق اللمس وقاموا بمهمة راسخة تتبع السيارة باستخدام برنامج محاكاة القيادة المخصص. وكبحت السيارة الأمامية بشكل متقطع، وتم تسليم التحذيرات تهتز كلما كانت السيارة الأمامية الكبح. وصدرت تعليمات للمشاركين بالاستجابة في أسرع وقت ممكن للفرامل المفاجئة للسيارة الأمامية. تم تسجيل ديناميات القيادة، مثل وقت استجابة الفرامل ومعدل استجابة الفرامل، من قبل برنامج المحاكاة لتحليل البيانات.
ويقدم البروتوكول المقدم نظرة ثاقبة في استكشاف فعالية التحذيرات اللمسية على مواقع الجسم المختلفة. بالإضافة إلى مهمة السيارة التالية التي أظهرت في التجربة المثالية ، يوفر هذا البروتوكول أيضًا خيارات لتطبيق نماذج أخرى على دراسات محاكاة القيادة من خلال إجراء تكوين برامج بسيط دون أي تطوير للرموز. ومع ذلك ، من المهم ملاحظة أنه نظرًا لسعره المعقول ، فقد لا تتمكن برامج المحاكاة والأجهزة التي تم تقديمها هنا من التنافس بشكل كامل مع أجهزة محاكاة القيادة التجارية الأخرى عالية الدقة. ومع ذلك، يمكن أن يكون هذا البروتوكول بمثابة بديل ميسور التكلفة وسهل الاستخدام لمحاكاة القيادة التجارية العامة عالية الدقة.
ووفقاً للبيانات التي كشفت عنها تقديرات الصحة العالمية في عام 2016، فإن الإصابات الناجمة عن حركة المرور هي السبب الثامن للوفيات العالمية، مما يؤدي إلى 1.4 مليون حالة وفاة في جميع أنحاء العالم1. وفي عام 2018، كانت 39.2٪ من حوادث المرور تصادماً مع السيارات في النقل، و7.2٪ منها كانت اصطدامات خلفية. والحلول التي يمكن من أجل زيادة سلامة المركبات والطرق هي تطوير نظام متطور للمساعدة على القيادة (ADAS) لتحذير السائقين الذين يعانون من مخاطر محتملة. وقد أظهرت البيانات أن ADAS يمكن أن تقلل إلى حد كبير من معدل الاصطدامات الخلفية، وأنها أكثر فعالية عندما مجهزة نظام الفرامل السيارات2. وبالإضافة إلى ذلك، ومع تطوير المركبات المستقلة، ستكون هناك حاجة إلى مشاركة أقل من البشر للسيطرة على السيارة، مما يجعل طلب الاقلاع عن نظام الإنذار (TOR) ضرورة عندما تفشل السيارة المستقلة في تنظيم نفسها. أصبح تصميم نظام الإنذار في نظام ADAS و TOR الآن جزءًا مهمًا من التكنولوجيا للسائقين لتجنب الحوادث الوشيكة في غضون ثوانٍ قليلة. واستخدمت التجربة النموذجية مجموعة أدوات تهتز إلى جانب منصة محاكاة للقيادة للتحقيق في الموقع الذي من شأنه أن يولد أفضل النتائج عندما يتم استخدام نظام تحذير vibrotactile كنظام تحذير محتمل من ADAS و TOR.
تصنف من خلال القنوات الإدراكية، وهناك عموما ثلاثة أنواع من طرائق الإنذار، وهذا هو البصرية، السمعية، واللمس. ولكل طريقة للإنذار مزاياها وحدودها. عندما يتم استخدام أنظمة الإنذار البصرية، يمكن للسائقين يعانون من الزائدالبصرية 3،ضعف أداء القيادة بسبب العمى الغفلة4،5. على الرغم من أن نظام التحذير السمعي لا يؤثر على مجال السائقين البصرية ، إلا أن فعاليته تعتمد بشكل كبير على المناطق المحيطة مثل الموسيقى الخلفية وغيرها من الضوضاء في بيئة القيادة6،7. وبالتالي، قد تؤدي المواقف التي تحتوي على معلومات سمعية خارجية أخرى أو ضوضاء كبيرة إلى الصمم الغفل8،9، مما يقلل من فعالية نظام التحذير السمعي. وبالمقارنة، فإن أنظمة الإنذار عن طريق اللمس لا تتنافس مع المعالجة البصرية أو السمعية للسائقين. عن طريق إرسال تحذيرات vibrotactile إلى السائقين، نظم الإنذار عن طريق اللمس التغلب على القيود المفروضة على أنظمة الإنذار البصرية والسمعية.
أظهرت الدراسات السابقة أن التحذيرات اللمسية يمكن أن تفيد السائقين عن طريق تقصير وقت استجابة الفرامل. كما تبين أن نظم الإنذار عن طريق اللمس تسفر عن نتيجة أكثر فعالية على البصرية10،11 و12السمعية،13،14 نظم الإنذار في حالات معينة. ومع ذلك، ركزت الأبحاث المحدودة على التحقيق في الموقع الأمثل لوضع جهاز إنذار عن طريق اللمس. وفقا لفرضية القشرة الحسية15 وفرضية المسافة الحسية16، اختارت الدراسة المثالية مناطق الإصبع والمعصم والمعبد كمواقع تجريبية لوضع جهاز تحذير عن طريق اللمس. مع إدخال البروتوكول ، يمكن تكوين التردد ووقت التسليم من تحذير تهتز ، وفترات بين الاهتزازات من مجموعة أدوات تهتز ، لتتناسب مع المتطلبات التجريبية. تتكون مجموعة الأدوات هذه المهتزة من شريحة رئيسية ، ورقاقة تنظيم الجهد ، ومضاعف ، وUSB لمحول الترانزستور الترانزستور - الترانزستور -Transistor-Logic (TTL) ، وترانزستور المعادن - أكسيد - أشباه الموصلات الميدانية (MOSFET) ، ووحدة بلوتوث. كما يمكن أن يختلف عدد الوحدات تهتز وفقا لاحتياجات الباحثين، مع ما يصل إلى أربع وحدات تهتز في نفس الوقت. عند تنفيذ مجموعة أدوات الاهتزاز في التجارب المتعلقة بالقيادة ، يمكن تكوينها لتناسب الإعدادات التجريبية وكذلك متزامنة مع بيانات أداء القيادة من خلال مراجعة رموز محاكاة القيادة.
بينما بالنسبة للباحثين ، وإجراء تجربة القيادة على منصة افتراضية أكثر جدوى مما كانت عليه في العالم الحقيقي بسبب المخاطر والتكلفة التي ينطوي عليها. فعلى سبيل المثال، قد يكون جمع مؤشرات الأداء صعباً، ومن الصعب التحكم في العوامل البيئية التي تنطوي عليها التجارب في العالم الحقيقي. ونتيجة لذلك، استخدمت العديد من الدراسات أجهزة محاكاة القيادة الثابتة القاعدة التي تعمل على أجهزة الكمبيوتر الشخصية في السنوات الأخيرة كبديل لإجراء دراسات القيادة على الطرق. بعد التعلم والتطوير والبحث لأكثر من 11 عامًا في مجتمع أبحاث القيادة ، أنشأنا منصة محاكاة للقيادة مع سيارة حقيقية تتكون من برنامج محاكاة قيادة مفتوح المصدر ومجموعة أجهزة ، بما في ذلك عجلة القيادة وعلبة التروس ، وثلاثة دواسات ، وثلاث أجهزة عرض محمولة ، وثلاث شاشات عرض. مع برنامج محاكاة القيادة يدعم شاشة واحدة فقط، استخدم البروتوكول المقدم فقط جهاز العرض المركزي وشاشة العرض لإجراء التجربة.
هناك نوعان من المزايا الرئيسية لاستخدام منصة محاكاة القيادة المعروضة. إحدى مزايا هذه المنصة هي أنها تستخدم برنامجًا مفتوح المصدر. باستخدام منصة سهلة الاستخدام مفتوحة المصدر ، يمكن للباحثين تخصيص مجموعة أدوات المحاكاة والاهتزاز لاحتياجاتهم البحثية الفريدة من خلال إجراء تكوين برامج بسيط دون أي تطوير التعليمات البرمجية. من خلال مراجعة الرموز ، يمكن للباحثين إنشاء محاكاة القيادة التي توفر الإخلاص النسبي للواقع مع الكثير من الخيارات المتاحة على أنواع السيارات ، وأنواع الطرق ، ومقاومة عجلة القيادة ، والاضطراب الجانبي والطولي للرياح ، والوقت والكابح واجهات برنامج تطبيق الحدث (APIs) لمزامنة البرامج الخارجية ، وتنفيذ النماذج السلوكية مثل مهمة متابعة السيارة ومهمة N-Back. على الرغم من أن إجراء البحوث ذات الصلة بالقيادة في محاكاة القيادة لا يمكن أن يكرر القيادة بشكل كامل في العالم الحقيقي ، فإن البيانات التي يتم جمعها من خلال جهاز محاكاة القيادة معقولة وقد تم اعتمادها على نطاق واسع من قبل الباحثين17،18.
ميزة أخرى لمحاكاة القيادة المقترحة هي تكلفتها المنخفضة. كما ذكر سابقا ، فإن برنامج محاكاة القيادة المقدم هو برنامج مفتوح المصدر متاح للمستخدمين مجانًا. بالإضافة إلى ذلك، التكلفة الإجمالية لإعداد الأجهزة بالكامل في هذا البروتوكول هو أقل مقارنة إلى محاكاة القيادة التجارية عالية الدقة النموذجية. يظهر الشكل 1 أ و ب الإعداد الكامل لجهازي محاكاة للقيادة بتكلفة تتراوح بين 3000 دولار إلى 30000 دولار. وعلى النقيض من ذلك، عادة ما تكلف محاكيات القيادة التجارية النموذجية عالية الدقة (قاعدة ثابتة) حوالي 10,000 دولار إلى 100,000 دولار. مع سعره بأسعار معقولة للغاية، يمكن أن يكون هذا محاكاة القيادة خيارا شعبيا ليس فقط لأغراض البحث الأكاديمي، ولكن أيضا لإجراء دروس القيادة19 ولتوضيح التكنولوجيات ذات الصلة القيادة20،21.
الشكل 1: صورة لمحاكاة القيادة. وتألفت كل من أجهزة محاكاة القيادة من عجلة القيادة وعلبة التروس، وثلاثة دواسات، وسيارة. (أ) جهاز محاكاة قيادة بقيمة 3000 دولار استخدم شاشة LCD مقاس 80 بوصة بدقة 3840 × 2160. (ب) جهاز محاكاة قيادة بقيمة 000 3 دولار يستخدم ثلاث أجهزة عرض مثبتة وثلاث شاشات عرض بُعد 223 × 126 سم لكل منها. وضعت شاشات العرض على بعد 60 سم فوق سطح الأرض و 22 سم من مقدمة السيارة. ولم تستخدم في التجربة الحالية سوى شاشة العرض المركزي وجهاز العرض. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
وقد تم بالفعل استخدام برنامج محاكاة القيادة ومجموعة أدوات الاهتزاز في الطريقة المقترحة في الدراسات السابقة من قبل باحثينا22،23،24،25،26،27،28،29. يمكن تطبيق هذه الأدوات ذاتية التطوير تهتز بعد معيار ISO30 في مجالات مختلفة31،32 عن طريق ضبط تردد الاهتزاز وكثافته. ومن المهم ملاحظة أنه تم تطوير نسخة أحدث من مجموعة الأدوات المهتزة وتم إدخالها في البروتوكول التالي. بدلا من ضبط تردد الاهتزاز باستخدام محول الجهد قابل للتعديل ، تم تجهيز الإصدار الأحدث بخمسة ترددات اهتزاز مختلفة ويمكن ضبطها بسهولة باستخدام الرموز المقدمة في ملف التشفير الإضافي 1. وعلاوة على ذلك، فإن محاكاة القيادة المقدمة توفر للباحثين طريقة آمنة وغير مكلفة وفعالة للتحقيق في أنواع مختلفة من البحوث ذات الصلة بالقيادة. وبالتالي، فإن هذا البروتوكول مناسب لمختبرات الأبحاث التي لديها ميزانية محدودة ولها حاجة قوية لتخصيص بيئات القيادة التجريبية.
ملاحظة: تمت الموافقة على جميع الطرق المذكورة هنا من قبل مجلس المراجعة المؤسسية (IRB) في جامعة تسينغهوا وتم الحصول على الموافقة المستنيرة من جميع المشاركين.
1- المشاركون
2. القيادة محاكاة تكوين البرمجيات
| خيارات قابلة للتكوين | اوصاف | الإعدادات الافتراضية |
| endExpByTime | ما إذا كان أو لم يكن لاستخدام وقت الساعة كمشغل لإنهاء التجربة. | كاذبه |
| endExpAfterMinute | إنهاء التجربة بعد هذه الدقائق. | 10 |
| نهاية اكسبيديستي | سواء كان لاستخدام سيارة السائق أو لا قطع المسافة كمشغل لإنهاء التجربة. عند استخدام كل من الوقت والمسافة مشغلات، نهاية التجربة مع واحد يحدث أولا. | كاذبه |
| نهاية بعد المقياس | إنهاء التجربة بعد أن تم قطع هذه العدادات من خط البداية. | 5000 |
| تمكين "السماح بـ"الجبهة" | ما إذا كان لتمكين الرياح الأمامية، (أي قوة دفع السيارة إلى الاتجاه الخلفي) مع فاصل زمني عشوائي والمدة. | صحيح |
| الجبهةية وينتيرفالفالمن | الحد الأدنى للقيمة (ثواني) من الفاصل الزمني للرياح الأمامية. | 3 |
| فرونتاليينتنترفالماكس | الحد الأقصى لقيمة (ثواني) الفاصل الزمني للرياح الأمامية. | 13 |
| الجبهة وWindOwrationMin | الحد الأدنى لقيمة (ثانية) من مدة الرياح الأمامية. | 2 |
| الجبهة وينديوديويشنماكس | الحد الأقصى لقيمة (ثانية) من مدة الرياح الأمامية. | 3 |
| الجبهة وينفورافورمين | الحد الأدنى للقيمة (نيوتن) من قوة الرياح الأمامية. | 500 |
| فرونتالي ويندفوريماكس | القيمة القصوى (نيوتن) من قوة الرياح الأمامية. | 1000 |
| تمكينم السماح بـالترايندلالون | ما إذا كان لتمكين الرياح الجانبي (أي قوة دفع السيارة إلى الاتجاه الأيسر أو الأيمن) مع فاصل زمني عشوائي والمدة. | صحيح |
| فينتيرفالفالين | الحد الأدنى للقيمة (ثواني) من الفاصل الزمني للرياح الجانبي. | 3 |
| فيتالوينتنترفالماكس | الحد الأقصى لقيمة (ثواني) الفاصل الزمني للرياح الجانبي. | 8 |
| الجانبي ويندوديومنتمنتمنت | الحد الأدنى لقيمة (ثانية) من مدة الرياح الجانبي. | 2 |
| فيتال ويندوديويشنماكس | الحد الأقصى لقيمة (ثانية) مدة الرياح الجانبي. | 3 |
| فينومفوريرفاين | القيمة الدنيا (نيوتن) من قوة الرياح الجانبي. | 1000 |
| فيتال وينفورفورماكس | القيمة القصوى (نيوتن) من قوة الرياح الجانبي. | 2000 |
| leadCarConstantSpeedMPH | السرعة الثابتة للمركبة الرصاص (ميل في الساعة). | 40 |
| leadDistToStartWaiting | تبدأ السيارة الرائدة في انتظار سيارة السائق عندما تكون المسافة (متر) بين ذيل السيارة الرصاصية ورأس سيارة السائق أكبر من الرقم المشار إليه. | 100 |
| leadDistToStopWaiting | سوف تنتظر السيارة الرصاص حتى المسافة (متر) قبل سيارة السائق أصغر من هذا العدد. | 80 |
| الرصاصCarBrakeIntervalTimeMin | الحد الأدنى الفاصل الزمني العشوائي (ثواني) للمركبة الرائدة للفرامل. | 30 |
| الرصاصCarBrakeIntervalTimeMax | الحد الأقصى الفاصل الزمني العشوائي (ثواني) للمركبة الرائدة للفرامل. | 60 |
| الرصاصCarBrakeEventDuration | مدة الحدث الفرامل السيارة الرصاص (ثواني). | 5 |
| تمكينمرشداًسممساًدام | ما إذا كان لتمكين رسالة قصيرة خادم إعلام الصوت لعبت مع فترات عشوائية. | كاذبه |
| randSMSIntervalMin | الحد الأدنى الفاصل الزمني العشوائي (ثواني) من بداية إشعار SMS الأول إلى بداية إشعار SMS الثاني. | 2 |
| راندSMSIntervalMax | الحد الأقصى الفاصل الزمني العشوائي (ثواني) من بداية إعلام SMS الأول إلى بداية إشعار SMS الثاني. | 2 |
| تمكينمرشداًبنساً | ما إذا كان لتمكين N-back عدد الصوت لعبت مع فترات عشوائية. | كاذبه |
| randNbackIntervalMin | الحد الأدنى الفاصل الزمني العشوائي (ثواني) من بداية الصوت الأول إلى بداية الصوت الثاني. | 2.33 |
| randNbackIntervalMax | الحد الأقصى الفاصل الزمني العشوائي (ثواني) من بداية الصوت الأول إلى بداية الصوت الثاني. | 2.33 |
| تمكين تمكين الوصول إلى البيانات | ما إذا كان سيتم تمكين مزامنة بيانات طابع الوقت إلى IP شبكة اتصال محلية معينة. | كاذبه |
| تمكين ندسبداتادستدري | ما إذا كان سيتم تمكين البيانات لإرسالها إلى IP التالية لدراسة الإعلان. ملاحظة: تعارض مع enableUDPSendData. |
كاذبه |
| UDPTargetIPa1 | عنوان IP لنقل UDP | / |
| UDPTargetIPa2 | ||
| UDPTargetIPa3 | ||
| UDPTargetIPa4 | ||
| UDPTargetPort | منفذ UDP الهدف. | 1234 |
| UDPcycleNumber | التحكم في عدد مرات إرسال الطابع الزمني. سيتم إرسال البيانات بعد كل UDPcycleNumber من دورات TORCS مع كل دورة عادة ما تكون 20 مللي ثانية. | 1 |
| تمكين الاتصال بالشبكة | أم لا لتمكين QN - جافا محاكاة محرك الأقراص مع خادم UDP والعميل هي نفس الكمبيوتر. | كاذبه |
| UDPQNtoTORCSPort | ميناء UDP QN إلى رقم منفذ المحاكاة. | 5678 |
| UDPTORCStoQNPort | منفذ المحاكاة إلى رقم منفذ UDP QN. | 8765 |
| الرصاص كاركبراينقByWebCommand | ما إذا كان للاتصال بموقع على شبكة الانترنت لإشارة الكبح السيارة الرائدة. | كاذبه |
| Far_Point_Time_Ahead | المعلمة المستخدمة في نموذج التحكم في السيارة. | 2 |
| تمكين "كاريفلوينغ" | أم لا لتمكين سيارة محاكاة بعد مهمة في وضع التدريب. | / |
| carFollowTrainingWarningالاتنترفال | الفاصل الزمني من آخر ظهور لصوت التحذير إلى بداية التحذير التالي لوضع التدريب. | 2 |
الجدول 1: قائمة الإعدادات الافتراضية لبرنامج محاكاة القيادة. قائمة بالقيم الافتراضية لكافة الخيارات القابلة للتكوين المرتبطة ببرنامج محاكاة القيادة مع وصف مفصل لكل خيار.
3. القيادة محاكاة إعداد
4. تشكيل مجموعة أدوات الاهتزاز وإعداد
الشكل 2: صور لمجموعة الأدوات المهتزة. وتتكون مجموعة الأدوات المهتزة من أربع وحدات فردية يمكن تنشيطها بشكل منفصل. كل وحدة لها بعد 67 × 57 × 29 مم. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: لقطة شاشة تحمل عنواناً للرموز في ملف التشفير التكميلي 1. يمكن استخدام لقطة شاشة الرموز المسماة كمرجع أسهل لتكوين مجموعة الأدوات المهتزة وإعدادها. وتستخدم هذه الرموز لتعيين تردد الاهتزاز من مجموعة الأدوات، ومزامنة أحداث الفرامل في برنامج محاكاة القيادة ومجموعة أدوات تهتز لتوليد تحذيرات تهتز. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
5. إجراء التجربة
الشكل 4: خريطة الطريق المستخدمة لمحاكاة القيادة. الطريق المستخدم هو طريق ذو اتجاه واحد مع أربعة منحنيات (الطول الأقصى 15000 متر) ، وثلاثة ممرات ، وبدون إشارات مرورية. برنامج محاكاة القيادة يقدم خيارات أخرى لتصميم الطرق مثل خيارات لتشمل علامات الطريق أو اللوحات الإعلانية. كما يتوفر إصدار متوافق مع EEG. ويمكن تعديل جميع هذه المعلمات، إذا لزم الأمر. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
6 - تحليل البيانات
الدراسة المثالية المذكورة في هذه الورقة أجرت مهمة متابعة السيارة باستخدام جهاز محاكاة القيادة ومجموعة الأدوات تهتز، والتي تم نشرها أيضا سابقا في مجلةأكاديمية 22. ومن الجدير بالذكر أن النسخة القديمة من مجموعة الأدوات المهتزة قد استخدمت عند إجراء الدراسة النموذجية، في حين تم إدخال نسخة جديدة من مجموعة الأدوات المهتزة في البروتوكول أعلاه. كانت الدراسة تجربة تصميم داخل الموضوع مع موقع التحذير الهزاز كعامل وحيد: الإصبع، المعصم، ظروف التحذير المعبد، وحالة القيادة فقط كتحكم. وتألفت كل حالة من 13 حدثاً عشوائياً للفرامل، مما أسفر عن ما مجموعه 52 تجربة تجريبية. وجرى موازنة ترتيب الشروط مع تصميم المربع اللاتيني وخضع جميع المشاركين للشروط الأربعة أثناء التجربة.
وشملت الدراسة النموذجية أيضا دراسة استقصائية سجلت الموقع المفضل للمشاركين لوضع مجموعة أدوات تهتز وكثافة الاهتزاز المتصورة لكل موقع (أي الإصبع والمعصم والمعبد) مع مقياس من 7 نقاط مثل ارت بعد الانتهاء من جميع التجارب. كما تم تسجيل معدل استخدام الإكسسوارات اليومية القابلة للارتداء (أي، الساعة، النظارات، سماعات الأذن، الخاتم).
بما أنه لم يكن هناك تحليل تلوي سابق كمرجع لتحديد حجم العينة للدراسة المثالية، عند إكمال تحليل الطاقة مع حجم التأثير المتوسط(ηp2 = 0.06)43،44،23 مشاركًا مطلوبًا للوصول إلى 80٪ من الطاقة و 30 مشاركًا مطلوبًا للوصول إلى 90٪ من الطاقة. تم توظيف ما مجموعه 28 مشاركًا لديهم رؤية طبيعية أو مصححة إلى عادية ، ورخصة قيادة صالحة ، وتجربة قيادة لأكثر من عام من مجتمع الحي في جامعة تسينغهوا. وقد استُبعد أربعة مشاركين من تحليل البيانات مع انسحاب أحد المشاركين من الدراسة، ولم يتبع ثلاثة مشاركين التعليمات التجريبية. كما أجري تحليل خارج عن النطاق باستخدام توزيع عادي مع وقف الانتاج كثلاثة انحرافات معيارية عن الوسط. أما المشاركون الـ 24 الباقون (17 ذكراً و7 إناث) الذين أدرجوا في تحليل البيانات فيُدرجون في متوسط عمر يبلغ 23.88 سنة مع انحراف معياري قدره 6.62 سنة، وهو ما يفي بالحد الأدنى المطلوب من حجم العينة (أي 23 مشاركاً). وجرى إعطاء تعليمات بشأن التجربة لكل مشارك، وتم الحصول على استمارة موافقة موقعة من جميع المشاركين لدى وصولهم إلى المختبر. وكان جميع المشاركين على علم بالغرض من هذه التجربة ولم يبلغوا عن أي قلق بعد الانتهاء من تجارب الممارسة قبل بدء التجربة الفعلية.
جرت تجربة محاكاة القيادة في بيئة مشرقة ، مع مشهد محاكاة مصمم يشبه القيادة على الطريق السريع في يوم واضح. ويبين الشكل 5 لقطة شاشة للبيئة المحاكاة التي استخدمت في الدراسة النموذجية. تم تعيينها لتمكين فقط محاكاة السيارة التالية المهمة مع كل محاكمة دائمة 12 دقيقة. تم تعيين السيارة الرائدة للمضي قدما بمعدل سرعة 40 ميلا في الساعة (60.4 كم / ساعة), وحددت الفترة الزمنية للفرامل عشوائية من السيارة الأمامية كما 30 إلى 60 s مع كل مدة الحدث الفرامل من 5 s. وكان متوسط تسارع السيارة الأمامية 0.6 م / الثانية2 الذي ذهب من قبل الإعدادات الافتراضية35.
الشكل 5: لقطة شاشة لبيئة محاكاة القيادة. وقد جرت تجربة محاكاة القيادة في بيئة مشرقة. تضيء مصابيح السيارة الأمامية عندما تضيء فرامل السيارة الأمامية. الجزء السفلي من الشاشة يظهر السائقين والعتاد وسرعة سيارتهم. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
تم تمكين إعدادات الرياح الأمامية والطرامية وتعيينها لتبقى كالإعدادات الافتراضية. الحد الأدنى والحد الأقصى للرياح الأمامية، ومدة الرياح، وقوة الرياح الأمامية كانت 3 s و 13 s و 2 s و 3 s، و 500 N و 1000 N، على التوالي36. الحد الأدنى والحد الأقصى للرياح الجانبية، ومدة الرياح، وقوة الرياح الجانبي 3 s و 8 s و 2 s و 3 s، و 1000 N و 2000 N، على التوالي36.
أظهر تحليل متكرر للمقاييس في اتجاه واحد للتباين (ANOVA) في اتجاه واحد على معدل استجابة الفرامل أن تأثير شروط المهام الأربعة كان كبيرًا، F(3,69) = 3.08، p = 0.049، ηp2 = 0.31. تحليلات ما بعد المخصصة باستخدام pairwise Bonferroni تصحيح t-الاختبارات لم يشير إلى اختلاف كبير مقارنة الزوج الحكيم (كما هو موضح في الشكل 6).
الشكل 6: معدل استجابة الفرامل. متوسط معدل استجابة الفرامل بين المشاركين في كل من الشروط الأربعة (أي الإصبع والمعصم والمعبد والقيادة فقط). تمثل أشرطة الأخطاء الانحرافات المعيارية. وقد تم تعديل هذا الرقم من تشو وآخرون22. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
وقد أسفر تحليل وقت استجابة الفرامل باستخدام ANOVA في اتجاه واحد عن نتائج هامة، F(3,69) = 4.76، p < 0.01، ηp2 = 0.17. عند الانتهاء من اختبار t-bonferroni المصححة بالزوج ، كان وقت استجابة الفرامل المسجلة أقصر بكثير عندما تم تنفيذ المهمة مع مجموعة الأدوات الاهتزازية الموجودة على إصبع المشاركين (M = 1.04 s ، SD = 0.35 s) والمعصم (M = 1.00 s, SD = 0.33 s) بالمقارنة مع حالة القيادة فقط (M = 1.29 s, SD = 0.36 s) مع p = 0.004 و p = 0.008 على التوالي. ومع ذلك، لم يتم العثور على نتيجة هامة عندما كان المشاركون يقودون مع مجموعة الأدوات تهتز تقع على منطقة المعبد بالمقارنة مع حالة القيادة فقط (M = 1.08 s ، SD = 0.50 s) ، p = 0.22. وفيما يتعلق الشكل 7،أشارت النتائج إلى أن تطبيق التحذيرات عن طريق اللمس يمكن أن يسهل ردود فعل السائقين تجاه المخاطر القادمة أثناء القيادة، خاصة عندما يكون جهاز الإنذار موجودًا على إصبع السائق أو معصمه.
الشكل 7: وقت استجابة الفرامل. يعني وقت استجابة الفرامل بالثواني بين المشاركين في ظل كل من الشروط الأربعة (أي الإصبع والمعصم والمعبد والقيادة فقط). تمثل أشرطة الأخطاء الانحرافات المعيارية. وقد تم تعديل هذا الرقم من تشو وآخرون22. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
أظهر تحليل تفضيل موقع التحذير (أي الإصبع والمعصم والمعبد) تأثيرًا كبيرًا، F(2,46) = 7.05، p < 0.01، ηp2 = 0.23. بعد المخصص pairwise Bonferroni تصحيح t-الاختبارات ، لذلك ، كما أجريت. وأشارت النتائج إلى تفضيل كبير للإصبع(M = 4.88، SD = 1.75) والمعصم (M = 4.83، SD = 1.31) من منطقة المعبد (M = 3.13، SD = 2.05) حيث p = 0.03 و p = 0.02 على التوالي. لم يكن هناك فرق كبير بين مواقع الاصبع والمعصم(p = 1.0). وعلاوة على ذلك، تم العثور على تأثير كبير لشدة اهتزاز المشاركين المتصورة للمواقع الثلاثة، F(2,46) = 7.37، p < 0.01، ηp2 = 0.24. رأى المشاركون أعلى مستوى من الاهتزاز في منطقة المعبد. ومع ذلك، أظهر المزيد من التحليل أن مستوى الاهتزاز المتصور كان أقل بكثير فقط من منطقة المعبد (M = 5.75 ، SD = 1.42) عندما كانت مجموعة الأدوات المهتزة موجودة على المعصم (M = 4.17 ، SD = 0.92) ، p < 0.01. عندما كانت مجموعة أدوات الاهتزاز موجودة على الإصبع (M = 4.71 ، SD = 1.63) ، لم تظهر أي فرق كبير مع منطقة المعبد(p = 0.09) ولا المعصم (p = 0.56). ومن المثير للاهتمام ، كما هو مبين في الشكل 8، في حين أن المشاركين في إدراك أعلى مستوى من الاهتزاز في منطقة المعبد ، وتفضيل مجموعة أدوات تهتز ليكون موجودا على منطقة المعبد كان أدنى.
الشكل 8: التصنيفات الذاتية بشأن تفضيل مواقع التحذير وشدة الاهتزازات المتصورة بين المشاركين. يعني موقع التحذير المفضل على مقياس من 1 (الأقل المفضلة) إلى 7 (الأكثر المفضلة) ضد الشدة المتصورة يعني من الاهتزاز على مقياس من 1 (شعور ضعيف) إلى 7 (شعور قوي) لالإصبع والمعصم ومنطقة المعبد من جميع المشاركين. تمثل أشرطة الأخطاء الانحرافات المعيارية. وقد تم تعديل هذا الرقم من تشو وآخرون22. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
وأخيرا، أظهر التحليل بشأن استخدام الإكسسوارات التي يمكن ارتداؤها يوميا (أي، الساعات والنظارات وسماعات الأذن والطوق) بين المشاركين أن أكثر من 50 في المائة من المشاركين ارتدوا ساعة في حياتهم اليومية، مما يشير إلى جدوى اعتماد أجهزة vibrotactile يمكن ارتداؤها كنظام إنذار في الحياة الحقيقية (كما هو موضح في الشكل 9).
الشكل 9: استخدام الإكسسوارات التي يمكن ارتداؤها يومياً بين المشاركين. النسبة المئوية المتوسط من الاستخدام اليومي لكل من الملحقات الأربعة القابلة للارتداء (أي الساعات والنظارات وسماعات الأذن والخواتم). وقد تم تعديل هذا الرقم من تشو وآخرون22. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
مع العديد من الملحقات الذكية القابلة للارتداء مثل الخواتم الذكية والساعات الذكية والنظارات الذكية المتاحة الآن في السوق ، فإن تطبيق التحذيرات اللمسية على الإكسسوارات القابلة للارتداء يقع قاب قوسين أو أدنى. وأكد البحث الحالي فعالية الأجهزة vibrotactile يمكن ارتداؤها كنظام تحذير قيمة في تسهيل السائقين الناشئة الفرامل وقت الاستجابة. تم تخفيض متوسط وقت استجابة الفرامل بمقدار 297 مللي ثانية و251 مللي ثانية و210 مللي ثانية لارتدائها أجهزة vibrotactile على المعصم والإصبع والمعبد ، على التوالي ، بالمقارنة مع عدم ارتداء جهاز تحذير عن طريق اللمس. وأظهرت النتائج الحالية أن التحذيرات تهتز تسليمها على المعصم أنتجت أسرع وقت استجابة الفرامل, مما أدى إلى انخفاض 23٪ في وقت استجابة الفرامل بالمقارنة مع عدم تلقي أي تحذير عن طريق اللمس. ومع ذلك، يمكن أن تؤثر عوامل أخرى مثل الجنس46، سن46،47، والاختلافات الفردية48،49 في حساسية اللمس أيضا على فعالية التحذيرات عن طريق اللمس. ولذلك، يلزم إجراء مزيد من التحريات التي تشمل المزيد من العوامل لتحديد الموقع الأمثل لوضع أجهزة الإنذار عن طريق اللمس. ولم تشر النتائج إلى قيمة تطوير أجهزة vibrotactile يمكن ارتداؤها فحسب، بل اقترحت أيضاً شكلاً بديلاً محتملاً من نظام الإنذار بالتصادم الأمامي عن طريق اللمس أقل تكلفة وأكثر جدوى وناشطة للغاية بالمقارنة مع أنظمة الإنذار الأخرى عن طريق اللمس مثل مقعد الاهتزاز10 أو سترة الاهتزاز50.
ملف ترميز إضافي. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الملف.
ولم يعلن أصحاب البلاغ عن أي إفصاح مالي أو تضارب في المصالح.
يصف هذا البروتوكول منصة محاكاة القيادة ومجموعة أدوات تهتز عن طريق اللمس للتحقيق في البحوث المتعلقة بالقيادة. كما يتم عرض تجربة مثالية لاستكشاف فعالية التحذيرات عن طريق اللمس.
وقد رعت هذا المشروع مؤسسة بيجين للمواهب.
| Logitech G29 | Logitech | 941-000114 | عجلة القيادة والدواسات |
| شاشات جهاز العرض | - | شاشة جهاز العرض لإظهار محاكاة enivronemnt. | |
| العرض التفاعلي Epson CB-700U Laser WUXGA Education Ultra Short Focus | EPSON | V11H878520W | نموذج جهاز العرض لتوليد شاشة المحاكاة. |
| برنامج محاكاة سيارات السباق المفتوح (TORCS) | - | لا شيء | لمحاكاة القيادة. المبدعون الأصليون هم إريك إسبي & إيكوت. وكريستوف جوينو, ونسخة مستخدمة في التجربة تم تعديلها بواسطة Cao, Shi. |
| مجموعة أدوات اللمس | Hao Xing Tech. | لا شيء | يستخدم هذا لبدء تحذيرات للمشاركين. |
| برنامج التوصيل (Python) | - | يستخدم هذا لتوصيل TORCS بمجموعة الأدوات اللمسية لإرسال التعليمات الاهتزازية. | |
| G * قوة | جامعة هاينريش هاين ä ر Dü sseldorf | None | يستخدم هذا البرنامج لحساب العدد المطلوب من المشاركين. |
