Name: Rotación controlada de observadores humanos en un entorno de realidad virtual (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-04-21T13:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 11 s
Description: Aprende a convertir una silla de oficina en un dispositivo de rotación controlada para realidad virtual usando Arduino. Este método permite manipular señales visuales y vestibulares de forma independiente para mejorar la experiencia inmersiva.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Este trabajo fue apoyado por las subvenciones del Consejo Australiano de Investigación DP160104211, DP190103474 y DP190103103.

<ol><li>Campos, J., Bülthoff, H. Multimodal integration during self-motion in virtual reality. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCampos%2C+J+%22The+Neural+Bases+of+Multisensory%22">The Neural Bases of Multisensory</a>. Murray, M. M., Wallace, M. T. , CRC Press. (2012).</li>
<li>Radianti, J., Majchrzak, T. A., Fromm, J., Wohlgenannt, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+systematic+review+of+immersive+virtual+reality+applications+for+higher+education%3A+Design+elements%2C+lessons+learned%2C+and+research+agenda%5BTitle%5D)+AND+%22Computers+%26+Education%22%5BJournal%5D)">A systematic review of immersive virtual reality applications for higher education: Design elements, lessons learned, and research agenda.</a> Computers & Education. 147, 103778(2020).</li>
<li>Madshaven, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigating+the+user+experience+of+virtual+reality+rehabilitation+solution+for+biomechatronics+laboratory+and+home+environment%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Virtual+Reality%22%5BJournal%5D)">Investigating the user experience of virtual reality rehabilitation solution for biomechatronics laboratory and home environment.</a> Frontiers in Virtual Reality. 2, 645042(2021).</li>
<li>Fan, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+of+physical+training+motion+simulation+system+based+on+virtual+reality+technology%5BTitle%5D)+AND+%222021+The+13th+International+Conference+on+Computer+Modeling+and+Simulation.+Association+for+Computing+Machinery%22%5BJournal%5D)">Design of physical training motion simulation system based on virtual reality technology.</a> 2021 The 13th International Conference on Computer Modeling and Simulation. Association for Computing Machinery. , 81-86 (2021).</li>
<li>Roettl, J., Terlutter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+same+video+game+in+2D%2C+3D+or+virtual+reality+-+How+does+technology+impact+game+evaluation+and+brand+placements%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">The same video game in 2D, 3D or virtual reality - How does technology impact game evaluation and brand placements.</a> PLoS One. 13 (7), 0200724(2018).</li>
<li>Riecke, B. E., Sigurdarson, S., Milne, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Moving+through+virtual+reality+without+moving%5BTitle%5D)+AND+%22Cognitive+Processing%22%5BJournal%5D)">Moving through virtual reality without moving.</a> Cognitive Processing. 13, Suppl 1 293-297 (2012).</li>
<li>Fauville, G., Queiroz, A. C. M., Woolsey, E. S., Kelly, J. W., Bailenson, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+water+immersion+on+vection+in+virtual+reality%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">The effect of water immersion on vection in virtual reality.</a> Scientific Reports. 11 (1), 1022(2021).</li>
<li>Bernhard, E. R., Jörg, S. -P., Marios, N. A., Markus Von Der, H., Heinrich, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognitive+factors+can+influence+self-motion+perception+%28vection%29+in+virtual+reality%5BTitle%5D)+AND+%22ACM+Transactions+on+Applied+Perception%22%5BJournal%5D)">Cognitive factors can influence self-motion perception (vection) in virtual reality.</a> ACM Transactions on Applied Perception. 3 (3), 194-216 (2006).</li>
<li>Gibson, J. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGibson%2C+JJ+%22The+perception+of+the+visual+world%22">The perception of the visual world</a>. , Houghton Mifflin. (1950).</li>
<li>Angelaki, D. E., Gu, Y., Deangelis, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visual+and+vestibular+cue+integration+for+heading+perception+in+extrastriate+visual+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Visual and vestibular cue integration for heading perception in extrastriate visual cortex.</a> Journal of Physiology. 589, Pt 4 825-833 (2011).</li>
<li>Badcock, D., Palmisano, S., May, J. G. Vision and virtual environments. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBadcock%2C+D+%22Handbook+of+Virtual+Environments%3A+Design%2C+Implementation%2C+and+Applications%22">Handbook of Virtual Environments: Design, Implementation, and Applications</a>. Hale, K. S., Stanney, K. M. , CRC Press. 39-85 (2014).</li>
<li>Kaliuzhna, M., Prsa, M., Gale, S., Lee, S. J., Blanke, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Learning+to+integrate+contradictory+multisensory+self-motion+cue+pairings%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vision%22%5BJournal%5D)">Learning to integrate contradictory multisensory self-motion cue pairings.</a> Journal of Vision. 15 (1), (2015).</li>
<li>Wilkie, R. M., Wann, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+visual+and+nonvisual+information+in+the+control+of+locomotion%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Experimental+Psychology%3A+Human+Perception+and+Performance%22%5BJournal%5D)">The role of visual and nonvisual information in the control of locomotion.</a> Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 31 (5), 901-911 (2005).</li>
<li>Sinha, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perception+of+self+motion+during+and+after+passive+rotation+of+the+body+around+an+earth-vertical+axis%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Perception of self motion during and after passive rotation of the body around an earth-vertical axis.</a> Progress in Brain Research. 171, 277-281 (2008).</li>
<li>Tremblay, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biases+in+the+perception+of+self-motion+during+whole-body+acceleration+and+deceleration%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Integrative+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Biases in the perception of self-motion during whole-body acceleration and deceleration.</a> Frontiers in Integrative Neuroscience. 7, 90(2013).</li>
<li>Nooij, S. A. E., Bockisch, C. J., Bülthoff, H. H., Straumann, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beyond+sensory+conflict%3A+The+role+of+beliefs+and+perception+in+motion+sickness%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Beyond sensory conflict: The role of beliefs and perception in motion sickness.</a> PLoS One. 16 (1), 0245295(2021).</li>
<li>Harris, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulating+self-motion+I%3A+Cues+for+the+perception+of+motion%5BTitle%5D)+AND+%22Virtual+Reality%22%5BJournal%5D)">Simulating self-motion I: Cues for the perception of motion.</a> Virtual Reality. 6 (2), 75-85 (2002).</li>
<li>Carr, H. A., Hardy, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Some+factors+in+the+perception+of+relative+motion%3A+A+preliminary+experiment%5BTitle%5D)+AND+%22Psychological+Review%22%5BJournal%5D)">Some factors in the perception of relative motion: A preliminary experiment.</a> Psychological Review. 27, 24-37 (1920).</li>
<li>Reinhardt-Rutland, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Induced+movement+in+the+visual+modality%3A+An+overview%5BTitle%5D)+AND+%22Psychological+Bulletin%22%5BJournal%5D)">Induced movement in the visual modality: An overview.</a> Psychological Bulletin. 103, 57-71 (1988).</li>
<li>Zivotofsky, A. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tracking+of+illusory+target+motion%3A+Differences+between+gaze+and+head+responses%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Research%22%5BJournal%5D)">Tracking of illusory target motion: Differences between gaze and head responses.</a> Vision Research. 35 (21), 3029-3035 (1995).</li>
<li>Farrell-Whelan, M., Wenderoth, P., Wiese, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+of+the+angular+function+of+a+Duncker-type+induced+motion+illusion%5BTitle%5D)+AND+%22Perception%22%5BJournal%5D)">Studies of the angular function of a Duncker-type induced motion illusion.</a> Perception. 41 (6), 733-746 (2012).</li>
<li>Warren, P. A., Rushton, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optic+flow+processing+for+the+assessment+of+object+movement+during+ego+movement%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">Optic flow processing for the assessment of object movement during ego movement.</a> Current Biology. 19 (18), 1555-1560 (2009).</li>
<li>Fajen, B. R., Matthis, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visual+and+non-visual+contributions+to+the+perception+of+object+motion+during+self-motion%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Visual and non-visual contributions to the perception of object motion during self-motion.</a> PLoS One. 8 (2), 55446(2013).</li>
<li>Duminduwardena, U. C., Cohen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+the+Schaire+Internet+Chair+with+a+mobile+device%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+CIT%3A+The+Fourth+International+Conference+on+Computer+and+Information+Technology%22%5BJournal%5D)">Controlling the Schaire Internet Chair with a mobile device.</a> Proceedings CIT: The Fourth International Conference on Computer and Information Technology. , Wuhan, China. 215-220 (2004).</li>
<li>Ashiri, M., Lithgow, B., Mansouri, B., Moussavi, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+between+vestibular+responses+to+a+physical+and+virtual+reality+rotating+chair%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+11th+Augmented+Human+International+Conference%22%5BJournal%5D)">Comparison between vestibular responses to a physical and virtual reality rotating chair.</a> Proceedings of the 11th Augmented Human International Conference. , Association for Computing Machinery. Winnipeg, Manitoba, Canada. (2020).</li>
<li>Koenig, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+multiaxis+rotating+chair+for+oculomotor+and+vestibular+function+testing+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Neuro-ophthalmology%22%5BJournal%5D)">A new multiaxis rotating chair for oculomotor and vestibular function testing in humans.</a> Neuro-ophthalmology. 16 (3), 157-162 (1996).</li>
<li>Mowrey, D., Clayson, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motion+sickness%2C+ginger%2C+and+psychophysics%5BTitle%5D)+AND+%22The+Lancet%22%5BJournal%5D)">Motion sickness, ginger, and psychophysics.</a> The Lancet. 319 (8273), 655-657 (1982).</li>
<li>Sanmugananthan, P., Nguyen, N., Murphy, B., Hossieni, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+development+of+a+rotating+chair+to+measure+the+cervico-ocular+reflex%5BTitle%5D)+AND+%22Cureus%22%5BJournal%5D)">Design and development of a rotating chair to measure the cervico-ocular reflex.</a> Cureus. 13 (10), 19099(2021).</li>
<li>Gugenheimer, J., Wolf, D., Haas, G., Krebs, S., Rukzio, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SwiVRChair%3A+a+motorized+swivel+chair+to+nudge+users%27+orientation+for+360+degree+storytelling+in+virtual+reality.+1996-2000%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+2016+CHI+Conference+on+Human+Factors+in+Computing+Systems%22%5BJournal%5D)">SwiVRChair: a motorized swivel chair to nudge users' orientation for 360 degree storytelling in virtual reality. 1996-2000.</a> Proceedings of the 2016 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems. , Association for Computing Machinery. San Jose, California, USA. (2016).</li>
<li>Roto VR Ltd. Roto VR Chair. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.rotovr.com/">https://www.rotovr.com/</a> (2021).</li>
<li>Yaw VR Ltd. Yaw Motion Simulator. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.yawvr.com/">https://www.yawvr.com/</a> (2021).</li>
<li>Warren, P. A., Rushton, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perception+of+object+trajectory%3A+Parsing+retinal+motion+into+self+and+object+movement+components%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vision%22%5BJournal%5D)">Perception of object trajectory: Parsing retinal motion into self and object movement components.</a> Journal of Vision. 7 (11), 1-21 (2007).</li>
<li>Bonnen, K., Burge, J., Yates, J., Pillow, J., Cormack, L. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+psychophysics%3A+Target-tracking+to+measure+visual+sensitivity%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%3A+JoVE%22%5BJournal%5D)">Continuous psychophysics: Target-tracking to measure visual sensitivity.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (3), (2015).</li>
<li>SimXperience. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.simxperience.com/">https://www.simxperience.com/</a> (2021).</li>
<li>Harris, L. R., Jenkin, M., Zikovitz, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visual+and+non-visual+cues+in+the+perception+of+linear+self-motion%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Visual and non-visual cues in the perception of linear self-motion.</a> Experimental Brain Research. 135, 12-21 (2000).</li>
<li>DOF Reality Motion Simulators. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.dofreality.com/">https://www.dofreality.com/</a> (2021).</li>
<li>Next Level Racing. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://nextlevelracing.com/">https://nextlevelracing.com/</a> (2022).</li>
<li>Motion Systems. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://motionsystems.eu/">https://motionsystems.eu/</a> (2022).</li>
<li>Redbird Flight Simulations. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://simulators.redbirdflight.com/">https://simulators.redbirdflight.com/</a> (2022).</li>
<li>Teufel, H. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MPI+motion+simulator%3A+development+and+analysis+of+a+novel+motion+simulator%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+AIAA+Modeling+and+Simulation+Technologies+Conference+and+Exhibit+%28AIAA+2007%29%22%5BJournal%5D)">MPI motion simulator: development and analysis of a novel motion simulator.</a> Proceedings of the AIAA Modeling and Simulation Technologies Conference and Exhibit (AIAA 2007). , Hilton Head, South Carolina. (2007).</li>
</ol>

No hay conflictos de intereses.

Este documento presenta un método para agregar rotación automatizada a una silla de oficina bajo el control de un observador o experimentador, y un método acompañante para integrar ese movimiento en una experiencia virtual. Los pasos críticos incluyen la fijación mecánica del motor a la silla, la configuración de la alimentación y el control eléctrico del motor, luego la configuración del Arduino y la computadora para impulsar el controlador del motor. El paso de fijación mecánica requiere algunos equipos y habilidades e...

Muchas señales se combinan en condiciones naturales para producir una sensación de automovimiento1. Producir tal sentido es un objetivo en muchas aplicaciones de realidad virtual recreativas, de salud y educativas 2,3,4,5, y simplemente comprender cómo se combinan las señales para dar una sensación de automovimiento ha sido un esfuerzo a largo plazo de los neurocientíficos 6,7,8,9,10,11 . Las tres clases más importantes de señales para la percepción del automovimiento son visuales, vestibulares y propioceptivas1. Los tres se combinan de manera congruente durante el movimiento activo natural en el mundo real para proporcionar una sensación robusta y rica de automovimiento. Para comprender el papel de cada clase de señales y tener una idea de cómo se combinan las señales, los investigadores tradicionalmente han privado a los observadores experimentales de una o más señales y / o han colocado señales en conflicto entre sí 1,12. Por ejemplo, para proporcionar señales vestibulares rotacionales en ausencia de señales propioceptivas, un observador puede ser girado pasivamente por una silla motorizada 13,14,15,16. Se ha demostrado que tal movimiento pasivo proporciona señales muy convincentes para el automovimiento17. Las señales visuales controladas proporcionadas por un auricular VR pueden ser congruentes o incongruentes con el movimiento de la silla o ausentes por completo. Las señales propioceptivas se pueden agregar haciendo que el observador gire la silla bajo su propio poder, por ejemplo, empujando la silla con los pies.
Aquí se presenta un método para convertir una silla giratoria de oficina en un medio para rotar físicamente el cuerpo de un observador e integrar ese movimiento en una experiencia virtual visual (y potencialmente auditiva). La rotación de la silla puede estar bajo el control del observador, un programa de computadora u otra persona como el experimentador. La rotación controlada por el observador puede ser pasiva haciendo que la rotación impulsada por el motor sea una función de la posición del controlador de mano del observador o activa apagando la silla y haciendo que el observador gire la silla ellos mismos.
También se presenta una aplicación psicofísica para este sistema de silla / VR. Esta aplicación de ejemplo destaca la utilidad de la rotación pasiva controlada de un observador para comprender cómo interactúan las señales de automovimiento para producir experiencias perceptivas generales. El objetivo específico era obtener información sobre un movimiento inducido por la ilusión visual estudiado durante mucho tiempo18,19. En el movimiento inducido, un objetivo estacionario o en movimiento es perceptualmente "rechazado" lejos de un fondo en movimiento. Por ejemplo, si un punto objetivo rojo se mueve verticalmente hacia arriba contra un campo de puntos azules que se mueve hacia la derecha, el punto objetivo parecerá moverse hacia arriba, como se esperaba, pero también hacia la izquierda, lejos de la dirección del fondo móvil20,21. El objetivo era probar si la repulsión es el resultado de interpretar el movimiento de fondo como causado por el automovimiento22,23.
Si este es el caso, entonces la adición de rotación física que sea consistente con el movimiento visual de fondo debería conducir a una sensación más fuerte de que el movimiento de fondo se debe a la autorrotación a través de un entorno estacionario. Esto, a su vez, debería conducir a una mayor tendencia a restar el movimiento de fondo del movimiento objetivo para obtener el movimiento del objetivo en relación con el mundo estacionario23. Esta mayor tendencia a restar resultaría en una mayor repulsión percibida del objetivo. Se agregó una autorrotación física que era consistente o inconsistente con el movimiento de fondo para probar esto. El sistema presentado aquí permitió el control preciso del movimiento físico y el movimiento visual correspondiente para probar esta hipótesis. En el ejemplo, el movimiento de la silla estaba bajo el control directo del observador utilizando el controlador de mano del sistema VR.
Aunque hay muchos ejemplos de sillas giratorias motorizadas para diversas aplicaciones de realidad virtual en la literatura 24,25,26,27,28,29, los autores desconocen un conjunto conciso de instrucciones para hacer una silla de este tipo e integrarla en una experiencia interactiva de realidad virtual. Hay instrucciones limitadas disponibles para el SwiVRChair29, que es similar en estructura al que se presenta aquí pero que está diseñado con un propósito diferente en mente, es decir, ser impulsado por un programa informático para mejorar la inmersión en un entorno de realidad virtual, donde el movimiento de la silla puede ser anulado por el usuario colocando los pies en el suelo. Dado el gasto desillas disponibles comercialmente 30,31, hacer una "interna" puede ser una opción más viable para algunos investigadores. Para aquellos en esta situación, el protocolo a continuación debe ser de utilidad.
Descripción general del sistema El protocolo consiste en instrucciones para convertir una silla de oficina en una silla giratoria accionada eléctricamente e integrar el movimiento de la silla en una experiencia de realidad virtual. Todo el sistema, una vez completado, se compone de cuatro partes: los subsistemas mecánico, eléctrico, de software y de realidad virtual. Una fotografía del sistema completo se muestra en la Figura 1. El sistema mostrado fue el utilizado en el experimento de ejemplo.
El trabajo del subsistema mecánico es girar físicamente el eje superior de una silla giratoria a través de un motor. Consiste en una silla de oficina a la que se unen dos cosas: una polea fijada al eje giratorio superior de la silla de oficina y un marco de montaje ajustable unido a la parte fija inferior del eje. Un motor paso a paso eléctrico está unido al soporte, que tiene una polea unida a su eje que se alinea con la polea en el eje superior de la silla de oficina. Una correa acopla la polea del motor a la polea de la silla, lo que permite que el motor haga girar la silla.
El subsistema eléctrico proporciona energía al motor y permite el control electrónico del motor. Consiste en un controlador de motor, una fuente de alimentación para el motor, una placa Arduino para interconectar el controlador con una computadora y una fuente de alimentación para el Arduino (opcional). Una placa Arduino es una placa pequeña popular entre los aficionados y fabricantes profesionales de cualquier cosa electrónica, que contiene un microprocesador programable, controladores, pines de entrada y salida, y (en algunos modelos) un puerto USB (requerido aquí). Todos los componentes eléctricos están alojados en una caja con aislamiento eléctrico modificada a medida. Como se requiere alimentación de red para el transformador que proporciona energía al motor y para la fuente de alimentación Arduino (opcional), y como el motor requiere altos voltajes de funcionamiento, todo menos el trabajo electrónico de bajo voltaje (pasos de protocolo 2.5 a 2.10 a continuación) debe ser realizado por una persona calificada.
El subsistema de software consiste en el software Arduino para programar el Arduino, el software Unity para crear el entorno VR, el software Steam para conducir el sistema VR y Ardity, un complemento de Unity que permite a Unity comunicarse con la placa Arduino. Este software se instaló en una computadora portátil Gygabyte Sabre 15WV8 que ejecuta Microsoft Windows 10 Enterprise para el experimento de ejemplo (Figura 1).
El sistema VR consiste en una pantalla montada en la cabeza (HMD), un controlador de mano y estaciones base para determinar la posición y orientación del HMD y el controlador en el espacio. El sistema VR utilizado para este proyecto fue el HTC Vive Pro (Figura 1).
A continuación se describe el procedimiento para combinar estos componentes para lograr una experiencia virtual que incorpore la rotación física (experimento o de otro tipo) con el movimiento de la silla controlado por el observador a través del controlador de mano o por el anfitrión / experimentador a través de un mouse de computadora o un potenciómetro. La parte final del protocolo consiste en los pasos necesarios para iniciar la experiencia de realidad virtual. Tenga en cuenta que el método para codificar Unity para permitir ensayos y recopilación de datos está más allá del alcance de este manuscrito. Algunos pasos, particularmente para el subsistema mecánico, requieren cierto equipo de taller y un cierto nivel de habilidad. En principio, los métodos presentados pueden ajustarse para adaptarse a la disponibilidad de esos recursos. Se ofrecen alternativas para algunos de los pasos más técnicos.

<table><tbody><tr><td>Fuente de alimentación de 48 V CC (motor)</td><td>Meanwell</td><td>RSP-320-48</td><td>https://www.meanwellaustralia.com.au/products/rsp-320</td></tr><tr><td>fuente de alimentación de 5 V CC (arduino)</td><td>Jaycar</td><td>MP3295</td><td>https://www.jaycar.com.au/15w-5v-3a-enclosed-power-supply/p/MP3295?pos=5&queryId=dda344422ab16c6 7f558551ac0acbd40</td></tr><tr><td>Complemento de Ardity para Unity</td><td>Open Source</td><td></td><td>https://ardity.dwilches.com/</td></tr> <tr><td>Arduino MEGA 2560</td><td>Jaycar</td><td>XC4420</td><td>https://www.jaycar.com.au/duinotech-mega-2560-r3-board-for-arduino/p/XC4420?pos=2&queryId=901771805f4bf6e0 ec31d41601d14dc3</td></tr><tr><td>Arduino software</td><td>Arduino</td><td></td><td>https://www.arduino.cc/en/software</td></tr><tr><td>Belt</td><td>Motion Dynamics</td><td>RFTB10010</td><td>Elija un tamaño que se adapte a la aplicación. Utilizamos 60 dientes. https://www.motiondynamics.com.au/polyurethane-timing-belts-16mm-t-10/</td></tr> <tr><td>Pernos de soporte (motor de sujeción)</td><td>The Fastner Factory</td><td>161260</td><td>x 4. https://www.thefastenerfactory.com.au/bolts-and-nuts/all-stainless-bolts/stainless-button-socket-head-cap-screws/stainless-steel-button-socket-head-cap-screw-m6-x-35mm-100pc</td></tr><tr><td>Pernos de soporte (motor de sujeción)</td><td>The Fastner Factory</td><td>161258</td><td>x 4. https://www.thefastenerfactory.com.au/bolts-and-nuts/all-stainless-bolts/stainless-button-socket-head-cap-screws/stainless-steel-button-socket-head-cap-screw-m6-x-25mm-100pc</td></tr><tr><td>Ángulo de abrazadera Hierro</td><td>Austral Wright Metals</td><td>50004813</td><td>x 2. https://www.australwright.com.au/products/stainless-steel/stainless-steel-bar-round-flat-angle-square/</td></tr> <tr><td>Pernos de abrazadera</td><td>The Fastner Factory 161265</td><td></td><td>x 4. https://www.thefastenerfactory.com.au/bolts-and-nuts/all-stainless-bolts/stainless-button-socket-head-cap-screws/stainless-steel-button-socket-head-cap-screw-m6-x-70mm-100pc&nbsp;&nbsp;</td></tr><tr><td>Hojas de abrazadera (barra plana de acero inoxidable)</td><td>Austral Wright Metals</td><td>50004687</td><td>x 8. https://www.australwright.com.au/products/stainless-steel/stainless-steel-bar-round-flat-angle-square/</td></tr> <tr><td>Cubierta (acrílica)</td><td>Almacén de Bunnings</td><td>1010489</td><td>https://www.bunnings.com.au/suntuf-900-x-600-x-5mm-grey-acrylic-sheet_p1010489</td></tr><tr><td>Pernos/tuercas de cubierta</td><td>Bunnings Warehouse</td><td>247292</td><td>x 4. https://www.bunnings.com.au/pinnacle-m3-x-16mm-stainless-steel-hex-head-bolts-and-nuts-12-pack_p0247292</td></tr><tr><td>Soportes de cubierta</td><td>Bunnings Warehouse</td><td>44061</td><td>x 4. https://www.bunnings.com.au/zenith-20mm-zinc-plated-angle-bracket-16-pack_p0044061</td></tr><tr><td>Interruptor de apagado de emergencia</td><td>Jaycar</td><td>SP0786</td><td>https://www.jaycar.com.au/latching-emergency-stop-switch/p/SP0786?pos=1&queryId=5abe9876cf78dc3d d26b9067fbc36f74</td></tr><tr><td>¿Motor paso a paso híbrido y controlador</td><td>Vevor</td><td>?</td><td>Motor paso a paso de circuito cerrado Nema 34 12NM Servomotor Controlador híbrido https://vevor.com.au/products/1712oz-in-nema34-closed-loop-stepper-motor-12nm-hybrid-servo-driver-hsc86-kit?variant=33058303311975</td></tr><tr><td>Conector de alimentación de red IEC</td><td>Componentes RS</td><td>811-7213</td><td>https://au.rs-online.com/web/p/iec-connectors/8117213</td></tr><tr><td>Caja de instrumentos (carcasa)</td><td>Jaycar</td><td>HB6381</td><td></td></tr><tr><td>https://www.jaycar.com.au/abs-instrument-case-with-purge-valve-mpv2/p/HB6381 LED</td><td>Jaycar</td><td>ZD0205</td><td>https://www.jaycar.com.au/green-10mm-led-100mcd-round-diffused/p/ZD0205?pos=11&queryId=e596cbd3d71e86 37ab9340cee51175e7& sort= relevancia</td></tr><tr><td>Polea principal (silla)</td><td>Dinámica de movimiento</td><td>ALTP10020</td><td>Elija un tamaño que se adapte a la aplicación. Más dientes = rotación más lenta. Utilizamos 36 dientes. https://www.motiondynamics.com.au/timing-pulleys-t10-16mm.html</td></tr><tr><td>Barras de fijación del motor (barra plana de acero inoxidable)</td><td>Austral Wright Metals</td><td>50004687</td><td>x 4. https://www.australwright.com.au/products/stainless-steel/stainless-steel-bar-round-flat-angle-square/</td></tr> <tr><td>Soportes de montaje (barra plana de acero inoxidable)</td><td>Austral Wright Metals</td><td>50004687</td><td>x 2. https://www.australwright.com.au/products/stainless-steel/stainless-steel-bar-round-flat-angle-square/</td></tr> <tr><td>Tuercas</td><td>The Fastner Factory</td><td>161989</td><td>x 12. https://www.thefastenerfactory.com.au/stainless-steel-hex-nylon-insert-lock-nut-m6-100pc</td></tr><tr><td>Interruptor de encendido/apagado</td><td>Jaycar</td><td>SK0982</td><td>https://www.jaycar.com.au/dpdt-illuminated-rocker-large-red/p/SK0982?pos=4&queryId=88e0c5abfa682b74 FA631C6D513ABC73& sort=relevancia</td></tr><tr><td>Potenciómetro</td><td>Jaycar</td><td>RP8610</td><td>https://www.jaycar.com.au/10k-ohm-logarithmic-a-single-gang-9mm-potentiometer/p/RP8610?pos=4&queryId=0d1510281ba100d 174b8e3d7f806a020</td></tr><tr><td>Tornillos de polea</td><td>The Fastner Factory</td><td>155856</td><td>x 5. Resistencia https://www.thefastenerfactory.com.au/stainless-steel-hex-socket-head-cap-screw-m4-x-25mm-100pc</td></tr><tr><td>150 Ohm</td><td>Jaycar</td><td>RR2554</td><td>https://www.jaycar.com.au/150-ohm-1-watt-carbon-film-resistors-pack-of-2/p/RR2554?pos=19&queryId=48c6317c73fd361 a42c835398d282c4a& sort= relevancia</td></tr><tr><td>Polea pequeña (motor)</td><td>Dinámica de movimiento</td><td>ALTP10020</td><td>Elija un tamaño que se adapte a la aplicación. Más dientes = rotación más rápida. Utilizamos 24 dientes. https://www.motiondynamics.com.au/timing-pulleys-t10-16mm.html</td></tr><tr><td>Interruptor de palanca pequeño</td><td>Jaycar</td><td>ST0555</td><td>https://www.jaycar.com.au/sealed-mini-toggle-switch/p/ST0555?pos=14&queryId=066b989a151d83 31885c6cec92fba517& sort= relevancia</td></tr><tr><td>Software de vapor</td><td>Valve Corporation</td><td></td><td>https://store.steampowered.com/</td></tr> <tr><td>SteamVR plugin para Steam</td><td>Valve Corporation</td><td></td><td>https://store.steampowered.com/app/250820/SteamVR/</td></tr> <tr><td>Unity software</td><td>Unity Technologies</td><td></td><td></td></tr><tr><td>https://unity3d.com/get-unity/download sistema de realidad virtual</td><td>Scorptec</td><td>99HANW007-00</td><td>HTC Vive Pro con mandos y estaciones base. https://www.scorptec.com.au/product/gaming-peripherals/vr/72064-99hanw007-00?gclid=Cj0KCQiA5OuNBhCRARIsA CgaiqX8NjXZ9F6ilIpVmYEhhanm GA67xLzllk5EmjuG0gnhu4xmiE _RwSgaAhn8EALw_wcB</td></tr></tbody></table>

rotación controlada de observadores humanos en un entorno de realidad virtual

Controlled Rotation of Human Observers in a Virtual Reality Environment

El bajo costo y la disponibilidad de los sistemas de Realidad Virtual (VR) han apoyado una reciente aceleración de la investigación sobre la percepción y el comportamiento en condiciones más naturalistas, multisensoriales e inmersivas. Un área de investigación que se ha beneficiado particularmente del uso de sistemas de realidad virtual es la integración multisensorial, por ejemplo, la integración de señales visuales y vestibulares para dar lugar a una sensación de automovimiento. Por esta razón, un método accesible para la rotación física controlada de un observador en un entorno virtual representa una innovación útil. Este documento presenta un método para automatizar la rotación de una silla giratoria de oficina junto con un método para integrar ese movimiento en una experiencia de realidad virtual. Utilizando un experimento de ejemplo, se demuestra que el movimiento físico, así producido, se integra con la experiencia visual de un observador de una manera consistente con las expectativas; alta integración cuando el movimiento es congruente con el estímulo visual y baja integración cuando el movimiento es incongruente.

El objetivo del experimento de ejemplo fue determinar si la adición de rotación física, ya sea congruente o incongruente con el movimiento visual de fondo en una escena, afectaba la dirección percibida de un objetivo en movimiento en esa escena. Se esperaba una diferencia entre el movimiento físico congruente e incongruente basado en la hipótesis de que el movimiento de fondo afecta la dirección del objetivo percibido de acuerdo con la facilidad con que el sistema visual de un participante asigna la causa del movimiento ...

La rotación física controlada de un observador humano es deseable para ciertas aplicaciones experimentales, recreativas y educativas. Este documento describe un método para convertir una silla giratoria de oficina en un medio para la rotación física controlada en un entorno de realidad virtual.

Rotación controlada de observadores humanos en un entorno de realidad virtual

The low cost and availability of Virtual Reality (VR) systems have supported a recent acceleration of research into perception and behavior under more ...

Cuando te mueves por el mundo, obtienes señales visuales y vestibulares sobre cómo te mueven tú y los objetos que te rodean. Esta configuración le permite manipular esas señales de forma independiente. Esta es una forma asequible de controlar el movimiento de una persona en un entorno audiovisual inmersivo utilizando piezas que están fácilmente disponibles como una silla de oficina.Mi consejo para todo este sistema de sillas es hacer que la electrónica y el motor funcionen de la manera que desea antes de armar cualquier cosa correctamente. Comience conectando la placa Arduino a la computadora usando un cable USB. En el menú desplegable herramientas, seleccione el puerto al que está conectada la placa Arduino.A continuación, seleccione la placa adecuada, seguida del procesador. Asegúrese de que coincida con la placa y el procesador reales. Aquí, el código Arduino de ejemplo proporcionado se puede pegar.Verifique y guarde el código de Arduino. Luego, cárguelo en la placa Arduino usando el botón de carga. Enchufe y encienda el subsistema eléctrico.Luego, mueva el pequeño interruptor de palanca a una posición donde se encienda la pequeña luz indicadora LED y gire el dial del potenciómetro para asegurarse de que controla la velocidad y la dirección de la silla. La velocidad y la dirección de la silla deben variar con la posición del potenciómetro. A continuación, abre un proyecto de Unity nuevo o existente.Para importar el complemento SteamVR, primero, asegúrate de haber iniciado sesión en tu cuenta de Unity. Luego, haga clic en la ventana y la tienda de activos para abrir la tienda de activos en un navegador web. Busca SteamVR.Seleccione el complemento SteamVR y haga clic en Agregar a mis activos. De vuelta en Unity, selecciona administrador de paquetes en la pestaña de la ventana. Seleccione mis activos.Luego, haga clic en importar en SteamVR y siga las instrucciones para completar la importación. Haga clic en aceptar todo para realizar los cambios de configuración y siga las indicaciones. Busque un nuevo activo llamado SteamVR en la ventana del proyecto en la pantalla del inspector.Expanda la carpeta de activos de SteamVR, seguida de prefabricados. Arrastre el activo de la plataforma de la cámara a la ventana de jerarquía para permitir el uso de los auriculares y controladores vr en el juego. Elimine la cámara principal predeterminada de la jerarquía o escena, ya que interferirá con la cámara SteamVR.A continuación, busque el complemento Ardity utilizando el mismo proceso utilizado para SteamVR. A continuación, cree los objetos necesarios para el experimento. Para hacer esto, haga clic en el objeto del juego y seleccione el objeto 3D.Por ejemplo, aquí hay un plano llamado fondo que se coloca en el fondo de la vista de la cámara. El fondo se puede bloquear en su posición en relación con la pantalla montada en la cabeza. Para agregar funcionalidad a la escena, haga clic en el botón Agregar componente en la ventana del inspector y seleccione nuevo script.Llame al script, prueba de configuración. El código predeterminado aquí debe reemplazarse con el código en el archivo de prueba de instalación proporcionado. Es el código mínimo requerido para que la silla se mueva correctamente.Vuelve a Unity. El nuevo script de prueba de instalación ahora está adjunto al objeto de fondo. En la carpeta assets de la ventana del proyecto, abra la carpeta Ardity, seguida de la carpeta scripts.Arrastre el script del controlador serie al objeto de juego en segundo plano en la ventana de jerarquía. Desplácese hacia abajo en la lista de componentes de la ventana del inspector para localizar el script del controlador serie. Asegúrese de que el nombre del puerto y la tarifa de la placa coincidan con los del programa Arduino.Arrastre el objeto de fondo desde la ventana de jerarquía hasta el cuadro de entrada, junto al detector de mensajes en la ventana del inspector. Haga clic en agregar componente en la parte inferior de la ventana del inspector y seleccione nuevo script. Nombre, el nuevo controlador de silla de script.El script del controlador de silla proporcionado se puede pegar en este archivo. Como mínimo, se necesita una función que convierta las acciones del usuario en un número entre cero y 1.023. Luego, use la función de mensaje serie de envío de puntos del controlador serie para enviar el número al Arduino y guarde el script.De vuelta en Unity, arrastra el objeto de visualización montado en la cabeza desde la ventana de jerarquía hasta el cuadro de entrada situado junto al cabezal. A continuación, arrastre el objeto controlador derecho al cuadro de entrada situado junto a la mano. Desplácese hacia abajo en la ventana del inspector para encontrar las variables públicas del script de prueba de configuración.De acuerdo con el tipo de entrada de código de muestra, tres es para el controlador vr y cuatro es para el control del mouse. Aquí, se está seleccionando el controlador VR. Con la aplicación SteamVR desactivada, cuando presiones el botón de reproducción en Unity por primera vez, recibirás mensajes de error relacionados con las acciones de SteamVR.Sigue las indicaciones para configurar las acciones de SteamVR. Cierre la ventana de configuración y trate con cualquier otro mensaje de SteamVR. Finalmente, presione el botón de reproducción para comenzar la experiencia de realidad virtual.Con estos ajustes, el usuario puede girar la silla utilizando el controlador VR. Aquí se muestra una representación esquemática de las acciones del observador y los cambios de silla y escena resultantes durante el experimento. En la condición congruente, si el observador mueve el controlador hacia su izquierda, la silla también se mueve hacia la izquierda y el fondo visual se mueve en la dirección opuesta, como si fuera una escena estacionaria contra la cual la persona está girando.En la condición incongruente, la silla se mueve en la dirección opuesta haciendo que el movimiento de la silla sea incongruente con un movimiento visual de fondo. Aquí se muestra una captura de pantalla del área de estímulo de la pantalla visual. Los pequeños parches estampados permanecieron en su lugar todo el tiempo, pero los patrones dentro de ellos se movieron como si cada parche fuera una ventana hacia el objeto en movimiento más grande.Los parches que yacían en el anillo comprendían el objetivo, y los otros parches formaban el fondo. En este video de ejemplo, el objetivo se mueve verticalmente hacia arriba y el fondo se mueve hacia la derecha. El fondo en movimiento crea una ilusión de movimiento hacia la izquierda en el objetivo, haciendo que parezca moverse hacia arriba y hacia la izquierda.Este movimiento ilusorio hacia la izquierda se conoce como movimiento inducido. El anillo objetivo tenía un radio de cinco grados de ángulo visual y el área de fondo subtendida 20 grados por 20 grados. La fuerza del efecto de movimiento inducido bajo las condiciones de movimiento congruente e incongruente se representa por el valor del parámetro beta.La imagen representativa muestra los valores beta medios para cada observador en las condiciones congruentes e incongruentes. Como era de esperar, si los observadores asumieran que el movimiento de fondo fue causado por su propio movimiento a través de un mundo inmóvil, el valor beta promedio para la condición congruente es cercano a uno. A excepción de un observador, el valor beta de todos los observadores disminuyó en la condición de movimiento de silla incongruente.Estos datos indican una menor probabilidad de ver el movimiento visual de fondo como causado por el movimiento físico del observador. Desea asegurarse de que la polea de su silla y la polea de su motor estén realmente bien alineadas, y que la tensión de la correa sea buena. Un poco de flexión en el cinturón, pero no mucho.Puede controlar las señales visuales y auditivas usando los auriculares, y luego por separado puede tener un movimiento corporal controlado por el motor o impulsado por el pie. Hay mucho con lo que jugar.

controlled-rotation-human-observers-virtual-reality

Research

Investigación

JoVE Journal

Behavior

Comportamiento

Una forma eficiente de obtener una idea de cómo los seres humanos se navega en tres dimensiones se describe. El método se aprovecha de un simulador de movimiento capaz de mover los observadores de manera inalcanzables por los simuladores tradicionales. Los resultados confirman que el movimiento en el plano horizontal se subestima, mientras que el movimiento vertical está sobreestimada.

MPI CyberMotion Simulator: Implementación de un simulador de movimiento Novela encargado de investigar la integración multisensorial ruta en tres dimensiones

Se describe un método para medir los reflejos oculares vestibulo tridimensionales (3D VOR) en humanos utilizando un período de seis grados de libertad (6DF) simulador de movimiento. La ganancia y la desalineación de la VOR angular 3D proporcionan una medida directa de la calidad de la función vestibular. Se proporcionan datos representativos sobre los sujetos...

Tridimensional vestibular Ocular Pruebas Reflex Con un Seis Grados de Plataforma Movimiento Libertad

A continuación, describimos virtual mano y paradigmas ilusión de cara virtual que se pueden utilizar para estudiar relacionado con el cuerpo autopercepción / -representacion. Ya se han utilizado en varios estudios para demostrar que, en condiciones específicas, una mano o la cara virtual se pueden incorporar en la representación del cuerpo de uno, lo que sugiere que las representaciones del cuerpo son más bien flexible.

Creando ilusiones virtual a mano y Virtual-cara de investigar las auto-representación

Se describe una configuración basada en novela de realidad virtual que aprovecha el control voluntario de la mano para mejorar el rendimiento del motor-habilidad en otra parte (no entrenados). Esto se logra proporcionando retroalimentación sensorial basada en el movimiento en tiempo real como si la mano no entrenado se está moviendo. Este nuevo enfoque puede ser utilizado para mejorar la rehabilitación de pacientes con hemiparesia unilateral.

Uso de realidad Virtual para transferir Motor habilidad conocimiento de un lado a otro

Hemos diseñado una prueba de realidad virtual para evaluar las actividades instrumentales de la vida diaria (AIVD) con un sistema de captura de movimiento. Proponemos un análisis cinemático detallado para interpretar al participante varios movimientos, incluyendo la trayectoria, distancia móvil y hora de finalización para evaluar capacidades de AIVD.

Medición de la cinemática de los movimientos diarios de vida con sistemas de captura de movimiento en la realidad Virtual

Este artículo describe un método para llevar a cabo experimentos de varios usuarios en la toma de decisiones y navegación mediante un laboratorio de cómputo en red.

Una instalación de realidad Virtual Desktop en red para la decisión de la ciencia y experimentos de navegación con múltiples participantes

Mientras que investigaciones previas sobre la autoconciencia corporal asumieron que los movimientos de auto y de otro origen eran perceptuosamente distinguibles, este protocolo les permite ser ambiguos en una mano virtual con movimientos leves involuntarios. Esto nos permite observar la experiencia de uno formado por SoO y soa de otros productos, en lugar de la ausencia de SoA.

Mano virtual con movimiento ambiguo entre el yo y otro origen: sentido de propiedad y agencia 'producida por otros'

Se construyó un nuevo simulador de vuelo de realidad virtual, que permite una evaluación eficiente y de bajo costo del rendimiento de vuelo y los patrones de movimiento ocular. También proporciona una herramienta de investigación de alto potencial para la ergonomía y otras investigaciones.

Evaluación del rendimiento de vuelo y los patrones de movimiento ocular mediante un simulador de vuelo de realidad virtual

Hemos desarrollado un método simple, personalizable y eficiente para registrar datos procesuales cuantitativos de tareas espaciales interactivas y mapear estos datos de rotación con datos de seguimiento ocular.

Mapeo tridimensional de la rotación de objetos virtuales interactivos con datos de seguimiento ocular

La metodología exploró las contribuciones visuales y vestibulares a la estabilización de la mirada durante las rotaciones optocinéticas y de todo el cuerpo. Las estimulaciones se llevaron a cabo a través de ensayos visuales, vestibulares y visuovestibulares. La ganancia de movimiento ocular torsional y las frecuencias de nistagmo sirvieron como indicadores para la transmisión subcortical de información de movimiento sensorial específica hacia la respuesta reflexiva del tronco encefálico para...

Uso del seguimiento ocular para evaluar la importancia relativa de la entrada visual y vestibular para el procesamiento del movimiento subcortical en el plano de balanceo

Aprende a convertir una silla de oficina en un dispositivo de rotación controlada para realidad virtual usando Arduino. Este método permite manipular señales visuales y vestibulares de forma independiente para mejorar la experiencia inmersiva.

Rotación controlada de observadores humanos en un entorno de realidad virtual

Explorar más videos