触觉振动工具包和驾驶模拟平台，用于驾驶相关研究
December 18th, 2020
此协议描述了一个驾驶模拟平台和一个触觉振动工具包，用于驾驶相关研究的调查。还提出了一个探索触觉警告有效性的范例实验。
我们的协议为研究人员提供了一个适应性很强的平台和工具，用于研究触觉设备应用的好处和有效性，尤其是对于车载警告系统。这种振动工具包为调查各种与驾驶相关的研究提供了一种安全、廉价且有效的技术。这种方法也可用于进行其他人类行为研究。
该协议为智能可穿戴设备在促进驾驶安全方面的潜在应用提供了见解。要为实验配置驾驶仿真软件，请打开驾驶仿真软件的文件夹、运行时文件夹和 config 文件夹。打开 expconfig。
TXT 文件，并根据实验设计根据需要对驾驶模拟的默认设置进行任何调整。如果实验需要 UDP 数据传输，请配置 UDP 设置，并使用 true 或 false 允许时间戳数据同步到特定的本地网络 IP 地址，通过 enableUDPSendData 选项，以确定是否启用 UDP 进行数据传输。然后，使用指示的命令指定 IP 地址的每个部分，以定义 UDP 传输的 IP 地址。
要设置驾驶模拟器，请将方向盘、三个安装的投影仪和三个投影仪屏幕连接到计算机。将投影仪屏幕放置在离地面 60 厘米、距离仪表化车辆前部 22 厘米的位置 选择选项和显示以设置屏幕分辨率，以匹配启动驾驶模拟软件时的屏幕大小。然后，在配置页面上，选择一个播放器，并按照软件提供的说明校准方向盘、加速器和制动踏板。
要配置振动工具包，请将工具包连接到电源并打开工具包。通过蓝牙将工具包连接到计算机，并完成飞行员皮肤敏感性测试，以定义用于实验的振动频率。然后按照指示的代码将振动频率设置为 70 赫兹，并同步来自仿真软件和振动工具包的制动事件。
进行驾驶模拟实验，在获得知情同意后，帮助参与者调整座椅与踏板的距离，并将靠背设置到舒适的位置。告诉参与者如何作模拟器，包括方向盘、制动踏板和加速踏板，并向参与者展示将用于驾驶模拟的路线图。告诉参与者，他们应该像在现实世界中一样驾驶，同时跟随前车并在车后保持两秒钟的车距，并指示参与者尽快制动，每当前车制动时，即使场景不需要制动响应。
让参与者完成一个 5 分钟的练习，其中包括一组 5 个随机制动器，以学习如何在前车后方保持 2 秒的车距。在练习过程中，如果参与者落后前车 2.25 到 2.5 秒之间，驾驶模拟软件会播放带有女声的提示，说："太远了，请加速"。如果参与者落后前车不到 1.5 秒，驾驶模拟软件将播放带有女声的提示，说，太近，请减速。
当参与者完成练习并可以保持稳定的跟随距离时，必要时随时通知实验者，让参与者知道可以停止研究而不会受到任何处罚。在每个块开始之前，告诉参与者振动工具包的位置，并使用医用胶带帮助参与者戴上工具包。通知参与者，当前车制动时，工具包会振动以警告参与者制动，并让参与者开始第一次试用。
在完成每个模块后，让参与者休息两分钟，以减少任何残留效应。完成所有试验后，让参与者在工具包的每个位置以 1 到 7 的等级表明他们对工具包每个位置的偏好和振动强度，并记录参与者每个日常可穿戴配件的使用率。在这个代表性分析中，驾驶模拟实验在明亮的环境中进行，模拟场景的设计看起来类似于在晴朗的日子里在高速公路上行驶。
使用成对 Bonferroni 校正 T 检验的谈话后分析表明，任务条件之间的制动响应率没有显着的成对比较差异。如图所示，触觉警告的应用可以促进驾驶员在驾驶时对即将到来的危险做出反应，尤其是当警告装置位于驾驶员的手指或手腕上时。有趣的是，虽然参与者感知到寺庙区域的振动水平最高，但对位于寺庙区域的振动工具包的偏好最低。
此外，超过 50% 的参与者在日常生活中佩戴手表的事实表明在现实生活中采用可穿戴振动触觉设备作为警告系统的可行性。研究人员无需执行汽车跟踪任务，而是可以执行影响任务，只需激活协议中的选项即可研究触觉暴力的认知影响
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概述
本协议概述了一个驾驶模拟平台和一个专为驾驶相关研究设计的触觉振动工具包。它强调使用触觉警告来增强驾驶安全。
关键研究组成部分
科学领域
- 驾驶安全
- 触觉警告系统
- 人类行为研究
背景
- 驾驶相关研究对于改善道路安全至关重要。
- 触觉设备可以为驾驶员提供有效的警告。
- 本协议为研究人员提供了一种经济实惠的解决方案。
- 该工具包可以适应各种实验设置。
研究目的
- 调查触觉警告在驾驶场景中的有效性。
- 探索智能可穿戴设备在提高安全性方面的应用。
- 为各种人类行为研究提供一个灵活的平台。
使用的方法
- 驾驶模拟软件配置。
- 利用触觉振动工具包。
- 测试触觉警告的实验设置。
- 分析驾驶员对触觉刺激的反应。
主要结果
- 触觉工具包被证明是一个有效的警告系统。
- 参与者对触觉警告反应积极。
- 该方法适用于各种驾驶相关实验。
- 获得了关于可穿戴设备在安全方面潜力的洞察。
结论
- 触觉警告可以显著提高驾驶安全。
- 该协议为研究人员提供了宝贵的资源。
- 未来的研究可以在这个可适应的平台上进行。
常见问题
Executive Industry Relevance
Quantitative assessment of tactile warning systems in simulated driving environments enables robust evaluation of human response dynamics, supporting early-stage validation of wearable safety technologies. The platform's adaptability and cost-effectiveness facilitate rapid hypothesis testing and cross-paradigm behavioral research, informing translational device development. These capabilities are directly relevant for biopharma teams exploring human factors, neurobehavioral endpoints, or digital biomarker strategies in preclinical and translational research.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables controlled interrogation of sensory-motor response pathways using standardized stimuli and quantitative readouts.
- Supports mechanistic de-risking by isolating the impact of tactile cues on behavioral endpoints.
- Facilitates functional validation of wearable device concepts for neurobehavioral modulation.
Screening & Assay Development
- Provides a reproducible simulation environment for evaluating device-driven behavioral responses.
- Generates quantitative metrics such as brake response time and rate for downstream analysis.
- Supports assay standardization and scalability for multi-condition or multi-location testing.
Translational & Preclinical Research
- Enables alignment of simulated behavioral outputs with real-world device use scenarios.
- Supports continuity from early discovery through preclinical validation of digital or wearable interventions.
- Facilitates risk-adjusted advancement of candidate technologies based on human-relevant endpoints.
Pipeline & Workflow Integration
This simulation and tactile toolkit platform fits within the early discovery to preclinical validation continuum for human factors and neurobehavioral research.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on sensory-motor integration and behavioral response to device-driven cues.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative outputs for comparing device configurations and warning paradigms.
- Analytics: Provides time-stamped, condition-specific behavioral data for statistical analysis and cross-condition comparison.
- Translational Research: Bridges simulated behavioral endpoints with real-world device feasibility and user preference data.
- Enterprise Reuse: Offers a flexible, low-cost platform adaptable to diverse human behavioral and device validation studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in device-driven behavioral outcomes and reduces mechanistic ambiguity.
- Operational Value: Enables standardized, scalable, and reproducible simulation-based studies.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions for wearable or digital intervention development with quantitative human data.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of candidate technologies based on validated behavioral endpoints.
Implementation Considerations
- Requires expertise in human behavioral research and simulation protocol design.
- Needs access to simulation hardware, tactile toolkit, and data acquisition infrastructure.
- Demands cross-team standardization of experimental parameters and data analysis workflows.
- Adaptable across different body locations and warning paradigms with minimal software modification.
- Simulation fidelity may be limited compared to high-end commercial platforms, as noted in the protocol.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:55
Driving Simulation Software Configuration and Driving Simulator Preparation
2:30
Vibrating Toolkit Configuration and Preparation
3:03
Driving Simulation Experiment
5:31
Results: Representative Brake Rate and Time Responses to Vibrotactile Warning Notification
6:40
Conclusion
