MPI سيبرموتيون محاكي: تنفيذ جهاز محاكاة الحركة الرواية المعنية بالتحقيق في مسار التكامل متعدد الحواس في ثلاثة أبعاد

الهدف العام من التجربة التالية هو قياس التنقل في المسار في ثلاثة أبعاد مع التحكم في المدخلات الحسية البصرية والدهليزية للمشارك. يتم تحقيق ذلك باستخدام كرسي آلي معدل بست درجات من الحرية يحفز النظام الدهليزي الجالس على الكرسي. مناظر المشاركين لمجال النجوم الافتراضي من خلال تحريك الكرسي الآلي وتغيير مجال النجوم في نفس الوقت ، يوفر النظام إشارات بصرية ودهليزية للمشارك.

يقدم المشاركون ملاحظات التنقل في المسار من خلال الدقة والسرعة التي يمكنهم من خلالها الإشارة إلى موضع البداية الذي تم تذكره. تظهر النتائج أن التقدير غير الدقيق للحركة الذاتية يعتمد على مستوى الحركة والزاوية التي يتم من خلالها تحريكها. الميزة الرئيسية لهذه التقنية على الأساليب الحالية مثل منصات الحركة هي أن محاكي MPI Cyber Motion لديه مساحة عمل كبيرة قادرة على تحريك المراقبين في أبعاد مختلفة ، خاصة إلى أسفل.

يمكن لهذه الطريقة الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال علم الأعصاب ، مثل ما إذا كان الدماغ يمثل الحركة الذاتية بالتساوي في أبعاد مختلفة. لقد حصلنا على فكرة هذه التجارب من دراسة أجراها زميلنا مانويل فيدال. قام بنقل الناس من خلال صولجان افتراضية مع عرض مرئي فقط.

هنا وجد أن التنقل في الطب يضعف عندما تشتمل MACES على مكون رأسي. تمتد الآثار المترتبة على هذه التقنية نحو تشخيص الارتباك المكاني لأنها توفر معيارا للتنقل في المسار في الدماغ الطبيعي. يتكون محفز الحركة NPI Cyber من روبوت تسلسلي بستة مفاصل في تكوين 3 ، 2 ، 1.

يعتمد على روبوت صناعي بحمولة 500 كيلوغرام لجعل الروبوت آمنا للتجريب. يتم إجراء تعديلات على كل من الأجهزة والبرامج ، ومن الممكن إجراء ملفات تعريف الحركة المعقدة التي تجمع بين الحركات الجانبية والتناوب. مع محاكي الحركة الإلكترونية MPI.

يمكن للمحور الأول والرابع والسادس تدوير أربعة أزواج من الأجهزة بشكل مستمر ويحدد المحور الثاني والثالث والخامس في كلا الاتجاهين. يعتمد الحد الأقصى لنطاق الحركات الخطية بشدة على الموضع الذي تبدأ منه الحركة. قبل إجراء أي تجارب ، يجب أن يخضع كل مسار حركة تجريبي لمرحلة اختبار.

تتم برمجة المسارات باستخدام جهاز كمبيوتر مكتبي مصمم من KUKA لتكوين محاكي الحركة السيبرانية MPI. في هذه الحلقة المفتوحة ، يتم وضع مسارات تكوين في إحداثيات ديكارتية ويتم تحويلها إلى زوايا فضاء مشتركة من خلال الحركية العكسية كل 12 مللي ثانية. يتم نقل مواضع زاوية المفصل الحالية من نظام التحكم إلى محاكي الحركة السيبرانية MPI عبر اتصال إيثرنت حيث تتم قراءتها وتسجيلها بشكل تدريجي على القرص على الروبوت.

توصيل مقعد سيارة السباق المجهز بنظام حزام الأمان ذو الخمس نقاط بهيكل يتضمن مسند للقدم. يتم تثبيت الهيكل على شفة ذراع الروبوت. يجب على المشاركين ارتداء سماعات إلغاء الضوضاء ، ومجهزة بميكروفون للتواصل ثنائي الاتجاه مع المجرب.

يجب أن يكونوا أيضا ساذجين تجاه الإعداد التجريبي. يتم تشغيل ضوضاء مستمرة من خلال سماعات الرأس ، والتي تخفي ضوضاء الروبوت. يمكن أيضا إجراء التجارب من خلال جلوس المشاركين داخل مقصورة مغلقة حيث يتم إجراء التجربة في الظلام.

تسمح كاميرات الأشعة تحت الحمراء بالمراقبة البصرية من غرفة التحكم. يمكن إجراء تكوينات تصور متعددة ، بما في ذلك شاشة LCD أو عرض أمامي استريو أو عرض أمامي أحادي أو شاشة مثبتة على الرأس. في هذه التجربة ، يتم توفير إشارات مرئية للحركة الذاتية بواسطة شاشة LCD ، موضوعة 50 سم أمام المراقبين لتقديم إشارات بصرية.

يقدم البرنامج مساحة OID افتراضية مليئة ب 200, 000 نقطة للمشارك.each. في المساحة يتم رسمها كدائرة بيضاء على خلفية سوداء. تعرض الشاشة نقاطا تتوافق مع الزوايا المرئية من 13 إلى 0.3 درجة.

تقع هذه النقاط على مسافة 0.085 وأربعة. الوحدات الافتراضية من المشارك. تتم مزامنة حركة المجال الافتراضي مع الحركة الفيزيائية عبر مسارات الحركة من كمبيوتر التحكم MPI لإنشاء اختلاف المنظر بين التدفق البصري والحركة.

يتم رسم النقاط الأعمق في مجال الرؤية بشكل أصغر بغض النظر عن حركات المشارك.each. يتم عرضها لمدة ثانيتين بشكل غير متزامن قبل إعادة تعيينها عشوائيا. وبالتالي ، يتحرك ما مجموعه مائة ألف نقطة كل ثانية.

تسمح عصا التحكم المصممة خصيصا والمزودة بأزرار الاستجابة للمشاركين بنقل البيانات عن طريق اتصال إيثرنت إلى نظام التحكم. يمكن التلاعب بالمعلومات الحسية من خلال توفير إشارات بصرية فقط من مجال النجوم المحدود مدى الحياة. مجرد إشارات حركية دهليزية من الحركة الذاتية السلبية مع إغلاق عيون المشارك ، أو كلتا الإشارتين بعيون المشارك مفتوحة.

في هذه التجربة ، تألفت مسارات الحركة من طولين من القطعة. الأول 0.4 متر ، والثاني متر واحد. تنتقل زاوية أي مقطعين من الحركة إما 45 درجة أو 90 درجة.

على سبيل المثال ، تتكون الحركة في المستوى الأفقي إما من حركة إلى الأمام إلى اليمين من خلال 90 درجة للأمام ، أو الحركة باتجاه اليمين من خلال 45 درجة لليمين ، أو الحركة الأمامية من خلال 90 درجة أو الحركة إلى الأمام باتجاه اليمين من خلال 45 درجة. يتم تنفيذ هذه الأنواع من الحركات أيضا في المستويين السهمي والأمامي. يتم تسليم المسارات كترجمات بدون دوران.

يتبع كل مسار تسلسل إعادة التموضع ، متبوعا بتوقف مؤقت لمدة 15 ثانية لتقليل أي تداخل محتمل من الحركة قبل كل تجربة ، ولضمان اختبار النظام الدهليزي من حالة مستقرة لتقديم ملاحظات حول حركتهم المتصورة ، يقوم المشاركون بتحريك سهم بعصا التحكم للإشارة إلى حركتهم بالنسبة إلى أصلهم. يتم تقديم الأصل كصورة رمزية من ثلاث وجهات نظر ، ويتم دائما وضع السهم بشكل عشوائي قبل التعديل قبل التجارب. من الضروري تدريب المشارك على استخدام نظام التغذية الراجعة بدقة.

يجب أن يكونوا قادرين على توجيه السهم إلى الأشياء الموجودة في محيطهم ، مثل عصا التحكم التي تستريح على حضنهم أثناء المحاكمة. تقتصر حركة عصا التحكم على مستوى المسار ، ويمكن للمشاركين استخدام أي من وجهات النظر أو جميعها عند جمع البيانات. يتم تكرار كل حالة تجريبية ثلاث مرات ويتم تقديمها بترتيب عشوائي.

تم تحليل البيانات من المشاركين ال 16. واحد. تم إصدار الدرجات الشاذة المتطرفة بشكل أساسي ولم يكن للزاوية أي تأثير كبير على الحركة المقدرة. ومع ذلك ، قلل المشاركون من حجم زاوية الحركة في المستوى الأفقي بنحو تسع درجات وبالغوا في تقدير حجم الزاوية في المستوى الأمامي بحوالي خمس درجات. هنا.

وجد أن عامل الزاوية يتفاعل بشكل كبير مع عامل المستوى الأمامي ، بحيث كانت المبالغة في التقديرات أكبر للحركات عبر 45 درجة من الحركات عبر 90 درجة. بالإضافة إلى ذلك ، وجد أن الطريقة تتفاعل بشكل كبير مع الزاوية بحيث كانت التقليل من التقدير من المعلومات الدهليزية وحدها للحركات عبر 90 درجة أكبر بكثير مقارنة بالظروف المرئية والمشتركة. كانت هذه التناقضات غائبة عن الحركات عبر 45 درجة.

وجد أن وقت الاستجابة أبطأ بكثير عندما تم تقديم التغذية الراجعة على الإشارات الحركية الدهليزية وحدها مقارنة بالظروف البصرية والمشتركة. كان المشاركون أيضا أبطأ بكثير عند تحريكهم في المستوى الأفقي مقارنة بالطائرات الأخرى. هذه النتائج مفاجئة حقا لأنها تشير إلى أن تمثيل الدماغ للفضاء ليس متماثلا عبر الأبعاد.

لقد عرفنا منذ فترة أن الناس يميلون إلى التقليل من شأن حركتهم في المستوى الأفقي هنا لأول مرة، نحن نظهر أن هذا ليس هو الحال في البعد الرأسي. في المستقبل، سنكون قادرين على استخدام هذه الطرق لإنشاء مسارات في جميع الأبعاد الثلاثة، بما في ذلك تلك المنحنية. سيمكننا هذا من الإجابة على أسئلة إضافية مثل كيف يستطيع الدماغ دمج الحركة عبر الطائرات ، وكذلك كيف يتنقل في المنعطفات.