Name: MPI Simulator CyberMotion: יישום Simulator תנועה חדשנית לחקר האינטגרציה נתיב רב חושיים בשלושה ממדים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-05-10T12:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 46 s
Description: חקור ניווט מסלולים בתלת ממד באמצעות סימולטור תנועה רובוטי עם שישה מעדים חופשיים. השיטה מאפשרת שליטה בקלט חזותי ווסטיבולרי ומספקת תובנות חדשות לתפיסת תנועה עצמית במוח האנושי.

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

MPI פוסט דוקטורט מלגות ל MB-C ו-TM, קוריאה NRF (R31-2008-000-10008-0) ל HHB. הודות קרל Beykirch, מיכאל Kerger &amp; יואכים Tesch לקבלת סיוע טכני הדיון המדעי.

1. KUKA Roboter בע"מ <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סימולטור CyberMotion MPI מורכבת רובוט שש משותפת סדרתי בתצורת 3-2-1 (איור 1). היא מבוססת על מסחר KUKA Robocoaster (שונה KR-500 רובוט תעשייתי עם מטען 500 ק"ג). השינויים הפיזיים מבנה השליטה תוכנה המאפשרת לנו התקנה ניסיונית גמישה ובטוחה בעבר תיאר, כולל סימולטור של מהירות תנועה ומגבלות תאוצה, ועל העיכובים ותפקוד העברה של מערכת 9. שינויים של ההתקנה הקודמת זה מוגדרים להלן. </li></ol><img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/3436/3436fig1.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="איור 1"> באיור 1. ייצוג גרפי של מרחב Simulator הנוכחית MPI CyberMotion עבודה. <ol start="2" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פרופילים תנועה מורכבים המשלבים תנועות צדדיים עם סיבובים אפשריים עם סימולטור CyberMotion MPI. צירים 1, 4 ו - 6 של CA n לסובב ברציפות. 4 זוגות של חומרה סוף מפסיק גבול ציר 2, 3 ו -5 בשני הכיוונים. הטווח המרבי של תנועות לינאריות תלויה מאוד על המיקום שממנו התנועה מתחילה. החומרה הנוכחית סוף מפסיק של סימולטור CyberMotion MPI מוצגים בטבלה 1. <table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> ציר </td><td> טווח [מעלות] </td><td> מקס. מהירות [מעלות / s] </td></tr><tr><td> ציר 1 </td><td> רציף </td><td> 69 </td></tr><tr><td> ציר 2 </td><td> -128 ל -48 </td><td> 57 </td></tr><tr><td> ציר 3 </td><td> -45 עד 92 </td><td> 69 </td></tr><tr><td> ציר 4 </td><td> רציף </td><td> 76 </td></tr><tr><td> ציר 5 </td><td> -58 עד 58 </td><td> 76 </td></tr><tr><td> ציר 6 </td><td> רציף </td><td> 120 </td></tr></tbody></table></li></ol>NT "&gt; לוח 1. מפרט טכני שוטפות של סימולטור CyberMotion MPI. <ol start="3" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני כל ניסוי מתבצע על סימולטור CyberMotion MPI, כל מסלול תנועה ניסיוני עובר שלב בדיקות במחשב סימולציה KUKA (PC Office). "מחשב משרדי" הוא מוצר מיוחד נמכר על ידי KUKA המדמה את זרוע הרובוט אמיתי וכולל את מערכת ההפעלה זהה המסך פריסת השליטה כמו רובוט אמיתי. סקירה סכמטית של מערכת השליטה Simulator CyberMotion MPI עבור תצורת פתוח הלולאה מוצגת באיור 2. </li></ol><img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/3436/3436fig2.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="איור 2"> איור 2. סקירה סכמטית של מערכת פתוחה לולאה השליטה Simulator CyberMotion MPI. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/3436/3436fig2large.jpg" target="_blank">לחץ כאן דמות גדולה</a> . <ol start="4" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> את פרטי הביקורת שלtructure ניתן למצוא כאן 9. בקיצור, עבור תצורה פתוחה לולאה כמו שהיה פעם בניסוי הנוכחי, מסלולים הם מתוכנתים מראש על ידי המרת מסלולים קלט בקואורדינטות קרטזיות את זוויות שטח משותפים באמצעות קינמטיקה ההופכי (איור 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערכת בקרת MPI קורא האלה במרווחים הרצויים זווית משותפת ושולחת אותם למערכת בקרת KUKA לבצע תנועות ציר דרך זרמים רכב. ערכים משותפים מזהה נשלחים מערכת הבקרה KUKA הקובע את העמדות הנוכחיות זווית משותפת בקצב הפנימי של 12ms, אשר בתורו לגרום תוספת משותפת הבא יש לקרוא מקובץ על ידי מערכת הבקרה MPI, כמו גם לכתוב משותף הנוכחי עמדות זווית בדיסק. תקשורת בין MPI ו KUKA מערכות בקרת היא על ידי חיבור Ethernet באמצעות KUKA-RSI פרוטוקול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במושב racecar (מיקום RECARO פולני) מצויד 5 נקודות חגורת בטיחות המערכת (Schroth) מצורף WHI מארזפרק כוללת הדום. המארז הוא רכוב על מקורבות של זרוע רובוט (איור 3 א). ניסויים גם אפשרי על ידי המשתתפים ישיבה בתוך התא הסגור (איור 3 ב). </li></ol><img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/3436/3436fig3.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="איור 3"> איור 3. Simulator MPI ההתקנה CyberMotion. א) תצורה עבור הניסוי הנוכחי עם תצוגת LCD. ב) תצורת לניסויים הדורשים תא סגור עם מסך תחזית מול סטריאו. ג) היטל החזית מונו התצוגה. ד) ראש רכוב התצוגה. <ol start="7" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כמו הניסוי מתבצע בחשיכה, מצלמות אינפרא אדום לאפשר מעקב ויזואלי מחדר הבקרה. </li></ol> 2. ראיה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תצורות להדמיה מרובות אפשרי עם סימולטור CyberMotion MPI כולל LCD, מערכת סטריאו או מונו הקרנת הקדמי, מציג ראש רכוב (איור 3). עבור הנוכחירמזים חזותיים הניסוי כדי תנועה עצמית מסופקים על ידי תצוגת LCD (איור 3 א) ממוקם 50 ס"מ מול הפקחים שהיו שנבדקו אחרת בחושך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצגת ויזואלית נוצר באמצעות Virtools 4.1 תוכנה כלל אקראי, שדה נקודה מוגבלת בזמן החיים. קוביות הארכת שמונה יחידות וירטואליות קדימה, ימינה, שמאלה, כלפי מעלה וכלפי מטה מנקודת המבט של המשתתפים (כלומר, 16 x 16 x 8 יחידות בגודל) היה מלא 200,000 חלקיקים גודל זהות המורכב עיגולים לבנים 0.02 יחידות בקוטר מול רקע שחור. הנקודות חולקו באופן אקראי על פני שטח (התפלגות הומוגנית במרחב). התנועה ביחידות וירטואליות היה לשנותם כדי להתאים 1-1 בתנועה פיזית (1 יחידת וירטואלית = 1 מטר פיזית). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כל חלקיק הוצגה למשך שתי שניות לפני ההיעלמות ומיד מופיע שוב במיקום אקראי במרחב. לפיכך מחצית הנקודות שלהם השתנההמיקום בתוך 2 1. בין נקודות במרחק של 0.085 ו - 4 יחידות הוצגו בפני המשתתפים (זוויות ראייה המתאימים: 13 מעלות ו -0.3 מעלות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התנועה בתוך השדה נקודה היה מסונכרן עם תנועה פיזית על ידי קבלת מסלולי תנועה ממחשב הבקרה MPI מועברת על ידי חיבור Ethernet באמצעות פרוטוקול UDP. בעת מעבר דרך שדה נקודה המספר הממוצע של נקודות נשאר קבוע כל התנועות. תצוגה זו סיפקה לא בקנה מידה גודל מוחלט, אבל זרימת הראייה פרלקסה תנועה כנקודות היו כדורים בעלי גודל קבוע, מסתכל על פי המרחק קטן יחסית לצופה שלהם. </li></ol> 3. עיצוב ניסיוני <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 16 משתתפים, שהיו תמימים להתנסות למעט מחבר אחד (MB-C), לבש מבטל רעשים אוזניות מצויד במיקרופון כדי לאפשר תקשורת דו כיוונית עם הנסיין. רעש שמיעתי נוסף נוגן ללא הרף דרך headpho נס לרעש מסכת נוספת מיוצר על ידי רובוט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המשתתפים השתמשו ג'ויסטיק בנוי מותאם אישית מצויד כפתורים תגובה עם הנתונים המועברים על ידי חיבור Ethernet באמצעות פרוטוקול UDP. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הזווית של שני פלחי התנועה היה או 45 מעלות או 90 מעלות. תנועות מטוסים, אופקיים sagittal ו חזיתית כללה: קדימה, ימינה (FR) או ימינה, קדימה (RF), כלפי מטה קדימה (DF) או קדימה כלפי מטה (FD), וכלפי מטה, ימינה (DR) או ימינה, כלפי מטה (RD) תנועות בהתאמה (איור 4 א). </li></ol><img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/3436/3436fig4.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="איור 4"> איור 4. נוהל. א) Schematic ייצוג של מסלולי השתמשו בניסוי. ב) מידע חושי סיפק לכל סוג המסלול נבדק. ג) הצבעה משימה משמש לציון מקור שבו המשתתפים חשבו שהם עברה.rge.jpg "target =" _blank "&gt; לחץ כאן דמות גדולה. <ol start="4" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מידע חושי היה לטפל על ידי מתן חזותית (זרימת הראייה, שדה כוכבים מוגבלת לכל החיים), שיווי המשקל, kinaesthetic (תנועה פסיבית עצמי בעיניים עצומות), או רמזים חזותיים שיווי המשקל והתנועה, kinaesthetic (איור 4 ב). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מסלולי התנועה מורכבת משני אורכי (קטע 1: 0.4 מ ', 2: 1 מ'; ± 0.24 m / s 2 האצת שיא; איור 4 ב). מסלולי כלל התרגום בלבד. אין סיבובים של המשתתפים עלה. כדי להפחית הפרעות תנועה אפשרית לפני כל ניסוי ולוודא כי מערכת שיווי המשקל נבדק החל ממצב יציב, הפסקה של 15 קדמה כל המסלול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משקיפים הצביע חזרה מוצאם על ידי הזזת החץ היה על גבי הסמל הציג על המסך (איור 4C). התנועה של החץ היה מוגבל למישור מסלול ונשלט על ידי tהוא ג'ויסטיק. הסמל הוצג מנקודות מבט הקדמיות, sagittal ואופקיים. משקיפים הורשו להשתמש נקודות מבט או לכל לענות. כיוון התחלתי של החץ היה אקראי על פני ניסויים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כל משימה מצביע נדרש המשתתפים נפשית להפוך את נקודת המבט שלהם מצביע אגוצנטרי לייצוג exocentric, המשתתפים קיבלו הוראות כיצד להצביע חזרה מוצאם ביחס אישי לפני תרגול וניסויים הניסוי. למשתתפים נאמר כי הצבעה צריכה להיעשות כאילו היו סמל הגוף שלהם. המשתתפים קיבלו הוראה ואז להצביע על מטרות פיזיות יחסית עצמית בשיטת המדידה exocentric. לדוגמה, המשתתפים קיבלו הוראה להצביע על הג'ויסטיק מונח על הברכיים שלהם בחצי הדרך בינם לבין המסך, אשר נדרשים המשתתפים להצביע על החץ קדימה ולמטה ביחס אישי. כל המשתתפים היו מסוגלים לבצע פעולות אלהמשימות מבלי להביע בלבול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כל תנאי הניסוי חזר על עצמו 3 פעמים והציג בסדר אקראי. שגיאה חתום זמן התגובה נותחו כמו משתנים תלויים ב 2 3 נפרדים (מטוס) * 2 (זווית) * 3 (שיטת) חזר אמצעים ANOVA. זמני תגובה של אחד המשתתפים מהוות מקרה קיצוני קיצוני הוסרו בניתוח. </li></ol> 4. נציג תוצאות תוצאות שגיאה חתומות התמוטט על פני שיטות וזוויות כמו תופעות עיקריות משמעותיים נמצאו גורמים אלה. ציור 5a מראה את ההשפעה העיקרית משמעותית של תנועת המטוס (F (2,30) = 7.0, p = 0.003), שם צופים בהערכת גודל הזווית ( נתונים ממוצעים פחות ° 0) לתנועה במישור האופקי (-8.9 °, 1.8 SE). ב המשקיפים המטוס הקדמיות היו בסבירות גבוהה יותר בממוצע להפריז בהערכת גודל הזווית (5.3 °, SE 2.6), בעוד שאין הטיה כזו במישור sagittal (-0.7 °, 3.7 SE). ש"שההשפעות העיקריות של איל זווית לערוץ לא היו משמעותיים, זווית נמצאה משמעותית אינטראקציה עם המטוס (F (2,30) = 11.1, p &lt;0.001) כך מגזים במישור הקדמי היה גדול יותר עבור תנועות דרך 45 מעלות (7.9 ° , se 2.6) מאשר דרך 90 מעלות (2.8 מעלות, SE 2.7), תוך התאמה כזו נעדר עבור מטוסים אחרים. בנוסף, שיטת נמצאה אינטראקציה משמעותית עם זווית (F (2,30) = 4.7, p = 0.017) כך ממעיט בהערכת המידע של שיווי המשקל לבד התנועות באמצעות 90 ° היה גדול יותר באופן משמעותי (-4.3 °, SE 2.1) לעומת חזותית (-2.0 °, SE 2.4) ומידע שיווי המשקל ויזואלית בשילוב (2.3 °, SE 2.2) התנאים, ואילו סתירות כאלה נעדרו לתנועות באמצעות 45 °. לא משמעותי בין השפעת הנושאים היה לטעות חתם (F (1,15) = 0.7, p = 0.432). איור 5 ב 'מראה את השעה תוצאות התגובה. היה ההשפעה העיקרית משמעותילערוץ (F (2,28) = 22.6, p &lt;0.001), שם צופים הגיב האיטי ביותר כאשר לענות על סמך המידע שיווי המשקל, kinaesthetic בלבד (11.0 S, SE 1.0) לעומת חזותית (9.3 S, SE 0.8) ומשולבים (9.0 ים, SE 0.8) התנאים. היה גם אפקט עיקרי משמעותי של המטוס (F (2,28) = 7.5, p = 0.002), שם צופים הגיב האיטי ביותר כאשר עבר במישור האופקי (10.4 S, SE 1.0) לעומת sagittal (9.4 S, SE 0.8 ) ואת הקדמיות (9.4 S, SE 0.9) מטוסים. לא היתה השפעה משמעותית הראשי של זווית קטע או כל האינטראקציות. משמעותי בין השפעת נושאים נמצא על זמן התגובה (F (1,14) = 129.1, p &lt;0.001). <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/3436/3436fig5.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="איור 5"> איור 5. תוצאות. השגיאה) חתמה התמוטט על שיטת על המטוסים שנבדקו. ב) זמן תגובה התמוטט על פני מטוסים התנועה את שיטותנבדק. ברים שגיאה הם + / - 1 SEM

<ol><li>Loomis, J. M., Klatzky, R. L., Golledge, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Navigating+without+vision%3A+Basic+and+applied+research%5BTitle%5D)+AND+%22Optometry+and+Vision+Science%22%5BJournal%5D)">Navigating without vision: Basic and applied research.</a> Optometry and Vision Science. 78, 282-289 (2001).</li>
<li>Vidal, M., Amorim, M. A., Berthoz, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Navigating+in+a+virtual+three-dimensional+maze%3A+how+do+egocentric+and+allocentric+reference+frames+interact%5BTitle%5D)+AND+%22Cognitive+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Navigating in a virtual three-dimensional maze: how do egocentric and allocentric reference frames interact.</a> Cognitive Brain Research. 19, 244-258 (2004).</li>
<li>Vidal, M., Amorim, M. A., McIntyre, J., Berthoz, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+perception+of+visually+presented+yaw+and+pitch+turns%3A+Assessing+the+contribution+of+motion%2C+static%2C+and+cognitive+cues%5BTitle%5D)+AND+%22Perception+%26+Psychophysics%22%5BJournal%5D)">The perception of visually presented yaw and pitch turns: Assessing the contribution of motion, static, and cognitive cues.</a> Perception & Psychophysics. 68, 1338-1350 (2006).</li>
<li>Loomis, J. M., Klatzky, R. K., Philbeck, J. W., Golledge, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessing+auditory+distance+perception+using+perceptually+directed+action%5BTitle%5D)+AND+%22Perception+%26+Psychophysics%22%5BJournal%5D)">Assessing auditory distance perception using perceptually directed action.</a> Perception & Psychophysics. 60, 966-980 (1998).</li>
<li>Loomis, J. M., Klatzky, R. L., Golledge, R. G., Cicinelli, J. G., Pellegrino, J. W., Fry, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nonvisual+navigation+by+blind+and+sighted%3A+Assessment+of+path+integration+ability%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Experimental+Psychology+General%22%5BJournal%5D)">Nonvisual navigation by blind and sighted: Assessment of path integration ability.</a> Journal of Experimental Psychology General. 122, 73-91 (1993).</li>
<li>Bakker, N. H., Werkhoven, P. J., Passenier, P. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+proprioceptive+and+visual+feedback+on+geographical+orientation+in+virtual+environments%5BTitle%5D)+AND+%22Presence%22%5BJournal%5D)">The effects of proprioceptive and visual feedback on geographical orientation in virtual environments.</a> Presence. 8, 36-53 (1999).</li>
<li>Kearns, M. J., Warren, W. H., Duchon, A. P., Tarr, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Path+integration+from+optic+flow+and+body+senses+in+a+homing+task%5BTitle%5D)+AND+%22Perception%22%5BJournal%5D)">Path integration from optic flow and body senses in a homing task.</a> Perception. 31, 349-374 (2002).</li>
<li>Study of a novel motion platform for flight simulators using an anthropomorphic robot. Pollini, L., Innocenti, M., Petrone, A. Proceedings of the AIAA Modeling and Simulation Technologies Conference and Exhibit, Keystone, Colorado AIAA, , 2006-6360 (2006).</li>
<li>Teufel, H. J., Nusseck, H. -G., Beykirch, K. A., Butler, J. S., Kerger, M., Bulthoff, H. H. <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+%22%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, Hilton Head, South Carolina AIAA, , 2007-6476 (2007).</li>
<li>Gärling, T., Böök, A., Lindberg, E., Arce, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Is+elevation+encoded+in+cognitive+maps%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Environmental+Psychology%22%5BJournal%5D)">Is elevation encoded in cognitive maps.</a> Journal of Environmental Psychology. 10, 341-351 (1990).</li>
<li>Montello, D. R., Pick, H. L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrating+knowledge+of+vertically+aligned+large-scale+spaces%5BTitle%5D)+AND+%22Environment+and+Behaviour%22%5BJournal%5D)">Integrating knowledge of vertically aligned large-scale spaces.</a> Environment and Behaviour. 25, 457-483 (1993).</li>
<li>Correia, M. J., Hixson, W. C., Niven, J. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+predictive+equations+for+subjective+judgments+of+vertical+and+horizon+in+a+force+field%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+oto-laryngologica+Supplementum%22%5BJournal%5D)">On predictive equations for subjective judgments of vertical and horizon in a force field.</a> Acta oto-laryngologica Supplementum. 230, 3(1968).</li>
<li>Barnett-Cowan, M., Harris, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perceived+timing+of+vestibular+stimulation+relative+to+touch%2C+light+and+sound%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Perceived timing of vestibular stimulation relative to touch, light and sound.</a> Experimental Brain Research. 198, 221-231 (2009).</li>
<li>Barnett-Cowan, M., Harris, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal+processing+of+active+and+passive+head+movement%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Temporal processing of active and passive head movement.</a> Experimental Brain Research. 214, 27-35 (2011).</li>
<li>Sanders, M. C., Chang, N. N., Hiss, M. M., Uchanski, R. M., Hullar, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal+binding+of+auditory+and+rotational+stimuli%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Temporal binding of auditory and rotational stimuli.</a> Experimental Brain Research. 210, 539-547 (2011).</li>
<li>Barnett-Cowan, M., Raeder, S. M., Bulthoff, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Persistent+perceptual+delay+for+head+movement+onset+relative+to+auditory+stimuli+of+different+duration+and+rise+times%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Persistent perceptual delay for head movement onset relative to auditory stimuli of different duration and rise times.</a> Experimental Brain Research. , Forthcoming (2012).</li>
</ol>

אין ניגוד עניינים הצהיר.

שילוב נתיב הוקם גם האמצעים הננקטים לפתור שבו הצופה מקורו אבל נוטה ממעיט בהערכת של 1 זווית עברה עד 5. התוצאות שלנו מראות את זה לתנועה translational אבל רק בתוך המישור האופקי. ב המטוסים אנכיים המשתתפים נוטים להעריך יתר על המידה זווית עבר דרך או אין הטיה כלל. תוצאות אלה עשויות להסביר מדוע אומדני העלאת חצו יתר השטח נוטים להגזים 10 וגם למה ניווט מרחבית בין הקומות השונות של הבניין הוא עני 11. תוצאות אלה עשויות גם להיות קשור סימטריות הידועים בשיעור היחסי של שקיק כדי utricule קולטנים (~ 0.58) 12. זמן תגובה איטי יותר המבוסס על מידע שיווי המשקל, kinaesthetic בלבד לעומת כאשר מידע חזותי קיים עולה כי ייתכנו עיכובים נוספים הקשורים בניסיון לקבוע מקור של 1 על פי רמזים אינרציה בלבד, אשריכול להתייחס מחקרים אחרונים מראים כי תפיסת שיווי המשקל הוא איטי בהשוואה לחושים אחרים 13-16. בסך הכל התוצאות שלנו מראים כי אסטרטגיות חלופיות לקביעת מקור של 1 ניתן להשתמש בעת מעבר אנכי אשר עשוי להתייחס לעובדה כי בני האדם בתוך התנועה ניסיון בעיקר במישור האופקי. יתר על כן, בעוד תרגומים עוקבים מנוסים לעתים נדירות הם מתרחשים בדרך כלל במישור sagittal - שם שגיאות הן מינימליות - למשל כאשר אנו ללכת לכיוון המדרגות הנעות ולהמשיך הלאה. בעוד שלאחר הניסוי ראיונות לא משקפים אסטרטגיות שונות בין המטוסים, ניסויים צריך לחקור את האפשרות הזאת. ניסויים עם מסלולים באמצעות מעלות נוספות של חופש, שבילים ארוכים יותר, עם גוף יחסית חוקיים שונה הכבידה, כמו גם באמצעות שדות גדולים של נוף אשר ניתן כיום עם סימולטור CyberMotion MPI מתוכננים להמשיך לחקור שילוב ביצועים נתיב בשלושה ממדים.

<a href="http://www.kuka-robotics.com/en/products/industrial_robots/heavy/kr500_2/start.htm" target="_blank">KUKA KR 500 Heavy Duty רובוט תעשייתי</a> <a href="http://www.kuka-robotics.com/en/products/controllers/kcp/start.htm" target="_blank">KUKA KCP KUKA לוח בקרה</a> <a href="http://www.kuka-robotics.com/en/products/controllers/kr_c2_ed05/start.htm" target="_blank">KUKA KR C2 edition2005</a> <a href="http://www.kuka-robotics.com/en/products/controllers/kmc/start.htm" target="_blank">KUKA KUKA Motion Control</a> <a href="http://www.motorsportseats.com/recaro/pole_position.html" target="_blank">RECARO הקוטב סיאט מיקום</a> <a href="http://www.schrothracing.com/store/Competition/profi/profi-II" target="_blank">Schroth האנדורו חגורה</a> Dell 24 &quot;1920x1200 תצוגת LCD (שדה יעילמבט רעולי פנים אל 1200 x 1200) <a href="http://www.virtools.com" target="_blank">Virtools 4.1</a> ג&#39;ויסטיק בנוי מותאם אישית עם UDP תקשורת

mpi simulator cybermotion: יישום simulator תנועה חדשנית לחקר האינטגרציה נתיב רב חושיים בשלושה ממדים

MPI CyberMotion Simulator: Implementation of a Novel Motion Simulator to Investigate Multisensory Path Integration in Three Dimensions

שילוב השביל הוא תהליך שבו עצמי בתנועה משולב לאורך זמן על מנת לקבל הערכה לגבי המיקום הנוכחי של האדם ביחס לנקודת המוצא 1. בני אדם יכולים לעשות אינטגרציה נתיב מבוסס אך ורק על 2-3 חזותי, שמיעתי 4, או רמזים אינרציה 5. עם זאת, עם רמזים רבים בהווה, רמזים אינרציה - kinaesthetic במיוחד - נראה לשלוט 6-7. בהיעדר חזון, בני אדם נוטים להפריז בהערכת מרחקים קצרים (פחות מ 5 מ &#39;) וזוויות מפנה (&lt;30 °), אבל אלה כבר לזלזל 5. תנועה במרחב הפיזי ולכן לא נראה להיות מיוצג באופן מדויק על ידי המוח. עבודה נרחבת נעשה על הערכת אינטגרציה נתיב במישור האופקי, אבל מעט מאוד ידוע על תנועה אנכית (ראה 3 לתנועה וירטואלי מחזון בלבד). אחת הסיבות לכך היא כי סימולטורים תנועה מסורתיים יש מגוון קטן של תנועה restricטד בעיקר במישור האופקי. כאן אנו מנצלים את סימולטור תנועה 8-9 עם מגוון גדול של התנועה כדי להעריך האם שילוב נתיב דומה בין מטוסים אופקיים ואנכיים. התרומות היחסיות של אינרציה רמזים חזותיים עבור ניווט נתיב נבדקו גם. 16 צופים ישבה זקופה במושב רכוב על מקורבות של הזרוע שונה KUKA רובוט דמוי אדם. מידע חושי היה לטפל על ידי מתן רמזים חזותיים Motion (אופטי הזרימה, תחום מוגבל כוכב לכל החיים), שיווי המשקל, kinaesthetic (תנועה פסיבית עצמי בעיניים עצומות), או ויזואלית שיווי המשקל, kinaesthetic. מסלולי תנועה בין, מישורים אופקיים sagittal ו חזיתית מורכבת משני אורכי (קטע 1: 0.4 מ &#39;, 2: 1 מ&#39;; ± 0.24 m / s 2 האצת השיא). זווית בין שני פלחי היה או 45 מעלות או 90 מעלות. משקיפים הצביע חזרה מוצאם על ידי הזזת החץ היה על גבי הסמל האישי המוצג screen. משקיפים נטו להמעיט בגודל זווית התנועה במישור האופקי לעומת המטוסים אנכיים. ב המשקיפים המטוס חזיתית נטו יותר להעריך גודל הזווית בזמן שאין הטיה כזו במישור sagittal. לבסוף, צופים הגיב לאט יותר כאשר לענות על סמך המידע שיווי המשקל, kinaesthetic לבד. שילוב נתיב האנושי מבוסס על מידע שיווי המשקל, kinaesthetic לבד ולכן לוקח זמן רב יותר כאשר המידע החזותי קיים. זה מצביע עולה בקנה אחד עם הערכת יתר להמעיט ו 1 זווית עברה דרך של מטוסים אופקי ואנכי בהתאמה, עולה כי ייצוג עצבי של תנועה עצמית בחלל היא לא סימטרית אשר עשוי להתייחס לעובדה כי בני האדם בתנועה ניסיון בעיקר בתוך אופקי למטוס.

הדרך היעילה להשגת תובנות לגבי האופן שבו בני אדם לנווט את עצמם בשלושה ממדים מתואר. השיטה מנצלת את סימולטור תנועה מסוגל לנוע משקיפים בדרכים בלתי ניתנות להשגה על ידי סימולטורים מסורתיים. תוצאות מאשרים כי התנועה במישור האופקי זוכים להערכה, ואילו תנועה אנכית זכה להערכה מופרזת.

MPI Simulator CyberMotion: יישום Simulator תנועה חדשנית לחקר האינטגרציה נתיב רב חושיים בשלושה ממדים

אינטגרציית נתיב (Path integration) היא תהליך שבו תנועה עצמית מלווה באינטגרציה לאורך זמן כדי להשיג הערכה של מיקומו הנוכחי של הפרט ביחס לנקודת המוצא 1. ...

המטרה הכללית של הניסוי הבא היא למדוד ניווט במסלול בתלת-ממד תוך בקרה על הקלט החושי הוויזואלי והווסטיבולרי של המשתתף. הדבר מושג באמצעות כיסא רובוטי משופר בעל שש דרגות חופש המעורר את המערכת הווסטיבולרית של המשתתף היושב בכיסא. המשתתף צופה בשדה כוכבים וירטואלי; על ידי הזזת הכיסא הרובוטי ושינוי סימולטני של שדה הכוכבים, המערכת מספקת למשתתף רמזים ויזואליים וווסטיבולריים.המשתתפים מספקים משוב על ניווט במסלול על ידי הדיוק והמהירות שבהם הם יכולים להצביע חזרה על נקודת ההתחלה הזכורה. התוצאות מראות כי הערכה לא מדויקת של תנועת העצמי תלויה במישור התנועה ובזווית שבה הם הונעו. היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות, כגון פלטפורמות תנועה, הוא שלסימולטור ה-MPI Cyber Motion יש מרחב עבודה גדול המסוגל להניע צופים בממדים שונים, ובמיוחד כלפי מטה.שיטה זו יכולה לספק תשובות לשאלות מפתח בתחום מדעי המוח, כגון השאלה האם המוח מייצג באופן שווה תנועה עצמית בממדים שונים. הרעיון לניסויים אלו עלה לנו ממחקרו של עמיתנו Manuel Vidal, אשר הניע אנשים דרך מבוכים וירטואליים באמצעות הצגה חזותית בלבד.כאן הוא מצא כי הניווט במרחב נפגע כאשר ה-MACES כוללים רכיב אנכי. ההשלכות של טכניקה זו נשתרות אל עבר אבחון של דיסאורינטציה מרחבית, מכיוון שהן מספקות נקודת ייחוס לניווט במסלול במוח תקין. סימולטור התנועה NPI Cyber מורכב מרובוט סדרתי בעל שישה מפרקים בתצורת 3, 2, 1.המערכת מבוססת על רובוט תעשייתי בעל כושר נשיאה של 500 kilogram כדי להפוך את הרובוט לבטוח לניסויים. בוצעו שינויים הן בחומרה והן בתוכנה, המאפשרים הגדרות תנועה מורכבות המשלבות תנועות לצדדים יחד עם סיבובים, באמצעות סימולטור התנועה MPI cyber.צירים אחד, ארבעה ושש יכולים להסתובב באופן רציף; ארבעה זוגות של רכיבי חומרה ומעצורי קצה מגבילים את צירים שתיים, שלוש וחמש בשני הכיוונים. הטווח המקסימלי של תנועות ליניאריות תלוי במידה רבה במיקום ממנו מתחילה התנועה. לפני ביצוע ניסויים כלשהם, כל מסלול תנועה ניסויי חייב לעבור שלב בדיקה.המסלולים מתוכננים באמצעות מחשב משרדי שתוכנן על ידי KUKA להגדרת סימולטור תנועת הסייבר של ה-MPI. בתצורת לולאה פתוחה זו, המסלולים מוזנים בקואורדינטות קרטזיות ומומרים לזוויות של מרחב המפרקים באמצעות קינמטיקה הפוכה בכל 12 מילישניות. מיקומי זוויות המפרקים הנוכחיים מועברים ממערכת הבקרה לסימולטור תנועת הסייבר של ה-MPI באמצעות חיבור אתרנט, שם הם נקראים באופן מדורג ונרשמים לדיסק ברובוט.מושב רכב מרוץ המצויד במערכת חגורת בטיחות בעלת חמש נקודות מעגון מחובר לשילדה, הכוללת משענת לרגל. השילדה מורכבת על פלנג' (flange) של זרוע הרובוט. על המשתתפים להרכיב אוזניות מסננות רעשים, המצוידות במיקרופון לתקשורת דו-כיוונית עם הנסיין.עליהם להיות גם תמימים לגבי מערך הניסוי. רעש רציף מושמע דרך האוזניות, אשר ממסך את רעש הרובוט. ניסויים אפשריים גם על ידי השבת המשתתפים בתוך תא סגור, כאשר הניסוי מבוצע בחשיכה.מצלמות אינפרא-אדום מאפשרות ניטור חזותי מחדר הבקרה. ניתן להשתמש בתצורות ויזואליזציה מגוונות, כולל מסך LCD, הקרנה קדמית סטריאופונית, הקרנה קדמית מונופונית או תצוגה המורכבת על הראש. בניסוי זה, רמזים חזותיים לתנועה עצמית מסופקים באמצעות תצוגת LCD, הממוקמת 50 סנטימטרים לפני הצופים כדי להעביר רמזים חזותיים.התוכנה מציגה למשתתף מרחב OID וירטואלי הממולא ב-200,000 נקודות. כל נקודה במרחב מצוירת כעיגול לבן על רקע שחור. המסך מציג נקודות התואמות לזוויות ראייה של 13 עד 0.3 מעלות.נקודות אלו נמצאות במרחק של 0.085 ו-4 יחידות וירטואליות מהמשתתף. תנועת השדה הווירטואלי מסונכרנת עם תנועה פיזית באמצעות מסלולי תנועה ממחשב הבקרה של ה-MPI כדי ליצור פאראלקסה בין זרימה אופטית לתנועה.הנקודות שנמצאות עמוק יותר בשדה הראייה מצוירות כקטנות יותר, ללא קשר לתנועות המשתתף. כל נקודה מוצגת למשך שתי שניות באופן אסינכרוני לפני שהיא משובצת מחדש באופן אקראי. לפיכך, סך של מאה אלף נקודות נעות בכל שנייה.ג'ויסטיק שנבנה בהתאמה אישית ומצויד בכפתורי תגובה מאפשר למשתתפים להעביר נתונים באמצעות חיבור ethernet למערכת הבקרה. ניתן להפעיל מניפולציה על המידע החושי על ידי מתן רמזים חזותיים בלבד משדה כוכבים המדמה זמן חיים מוגבל; רמזים וסטיבולריים-קינסטטיים בלבד מהתנועה הפסיבית של הגוף כאשר עיני המשתתף סגורות; או את שני סוגי הרמזים כאשר עיני המשתתף פתוחות.בניסוי זה, מסלולי התנועה consisted של שני אורכי מקטעים. הראשון הוא 0.4 meters, והשני הוא one meter. הזווית בין כל שני מקטעי תנועה מועברת כ-45 degrees או 90 degrees.לדוגמה, תנועה במישור ההוריזונטלי מורכבת או מתנועה קדימה וימינה ב-90 מעלות, תנועה ימינה ב-45 מעלות, תנועה קדימה ב-90 מעלות או תנועה ימינה וקדימה ב-45 מעלות. סוגים אלה של תנועות מבוצעים גם במישורי הסגיטלי והפרונטלי. מסלולי התנועה מיושמים כהזזות ללא סיבוב.לאחר כל מסלול מתבצעת רצף מיקום מחדש, ולאחריו הפסקה של 15 שניות כדי להפחית הפרעות אפשריות מתנועה לפני כל ניסוי, וכדי להבטיח שמערכת הווסטיבולרית נבדקת ממצב יציב. כדי לספק משוב על התנועה שהם תופסים, המשתתפים מזיזים חץ באמצעות ג'ויסטיק כדי לציין את תנועתם ביחס לנקודת המוצא שלהם. נקודת המוצא מוצגת כאוואטאר משלוש נקודות מבט, והחץ ממוקם תמיד באופן אקראי לפני הכיוונון וטרם תחילת הניסויים. חיוני לאמן את המשתתף להשתמש במערכת המשוב באופן מדויק.הם צריכים להיות מסוגלים להפנות את החץ לעבר אובייקטים בסביבתם, כגון הג'ויסטיק המונח על חיקם במהלך הניסוי. תנועת הג'ויסטיק מוגבלת למישור המסלול, והמשתתפים יכולים להשתמש בכל אחת מנקודות התצפית או בכולן בעת איסוף הנתונים. כל תנאי ניסויי חוזר שלוש פעמים ומוצג בסדר אקראי.נתונים מ-16 המשתתפים נותחו. נתוני קיצון חריגים הוצאו מהניתוח; למודליות ולזווית לא הייתה השפעה מובהקת על התנועה המוערכת. עם זאת, המשתתפים העריכו בחסר את גודל זווית התנועה במישור ההוריזונטלי בכמעט תשע מעלות, והעריכו ביתר את גודל הזווית במישור הפרונטלי בכשבע מעלות.נמצא כי גורם הזווית השפיע באופן מובהק עם גורם המישור הפרונטלי, כך שהערכות-יתר היו גדולות יותר עבור תנועות של 45 מעלות מאשר עבור תנועות של 90 מעלות. בנוסף, נמצא כי המודליות השפיעה באופן מובהק עם הזווית, כך שהערכות-חסר המבוססות על מידע וסטיבולרי בלבד עבור תנועות של 90 מעלות היו גדולות באופן מובהק בהשוואה לתנאים הוויזואליים והמשולבים. פערים כאלו לא נצפו בתנועות של 45 מעלות.נמצא כי זמן התגובה היה איטי באופן מובהק כאשר המשוב ניתן על בסיס רמזים קינסטטיים וסטיבולריים בלבד, בהשוואה לתנאים חזותיים ומאוחדים. המשתתפים היו גם איטיים באופן מובהק כאשר הונעו במישור האופקי בהשוואה למישורים אחרים. תוצאות אלו מפתיעות מאוד שכן הן מרמזות על כך שהייצוג של המרחב במוח אינו סימטרי בין הממדים השונים.ידוע כבר זמן מה שבני אדם נוטים להמעיט בערכו של התנועה שלהם במישור האופקי; כאן, בפעם הראשונה, אנו מראים כי אין זה המצב במימד האנכי. בעתיד, נוכל להשתמש בשיטות אלו כדי לבנות נתיבים בכל שלושת הממדים, כולל נתיבים מעוקלים. הדבר יאפשר לנו לענות על שאלות נוספות, כגון כיצד המוח מסוגל לשלב תנועה בין מישורים שונים, וכן כיצד הוא מנווט בפניות.

mpi-cybermotion-simulator-implementation-novel-motion-simulator-to

Research

JoVE Journal

Neuroscience

מדעי המוח

לאחרונה, כמות עצומה של לקוחות פוטנציאליים הגיעו זמין עבור אדם רובוט מערכות אינטראקטיביות. במאמר זה אנו המתאר את השילוב של מכשיר רובוטי חדש עם תוכנות קוד פתוח שיכולות להפוך במהירות ספריה אפשרי של פונקציונליות אינטראקטיבית. לאחר מכן מתאר יישום קליני עבור יישום neurorehabilitation.

לתחושה / שיקום גרפי: שילוב רובוט לתוך ספריית סביבה וירטואלית וליישם אותו שבץ תרפיה

יושמה מערכת חישובית חדשה הכוללת סימולציה של דינמיקה מולקולרית מואצת GPU והדמיה, ניתוח ומניפולציה של ננו-מבנים בתלת מימד/VR, המייצגת גישה חדשה לקידום מחקר חומרים ולקידום חקירה חדשנית ושיטות חלופיות ללמידה על מבני חומרים עם ממדים בלתי נראים לעין האנושית.

רומן 3D / VR הסביבה אינטראקטיבית לMD סימולציות, ויזואליזציה וניתוח

גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי, אלקטרומיוגרפיה ולכידת תנועה תלת מימדית הן טכניקות לא פולשניות נפוצות לחקירת תפקוד עצבי-שרירי בבני אדם. במאמר זה, אנו מתארים פרוטוקול הדוגם באופן סינכרוני נתונים שנוצרו על ידי כל שלושת הכלים הללו יחד עם התוספת הייחודית של הצגת גירוי מציאות מדומה ומשוב.

הגדרה רב-תכליתית ללימוד אדם בקרת מנוע באמצעות גירוי מגנטי Transcranial, Electromyography, לכידת תנועה, ומציאות וירטואלית

השימוש בגירוי מגנטי טרנס-גולגולתי (TMS) לחקר בקרה מוטורית אנושית דורש שילוב של מערכות איסוף נתונים כדי לשלוט בהעברת TMS ובו זמנית לתעד התנהגות אנושית. כתב היד הנוכחי מספק מתודולוגיה מפורטת לשילוב מערכות איסוף נתונים לצורך חקירת תנועה אנושית באמצעות TMS.

שילוב מערכות נתונים רכישה מרובות לחקר פלט corticospinal ורב-קטע ביומכניקה

אנו מציגים פרוטוקול להחלת גירויים חזותיים קלקל במהלך משימת העברת אובייקט. באופן ספציפי, במהלך העברות בלוקים, ביצוע כאשר היד מוסתרת, מצגת וירטואלית של הבלוק מראה מופעים אקראיים של טיפות בלוק שווא. הפרוטוקול גם מתאר הוספת משוב vibrotactile ישוש בעת ביצוע משימה מוטורית.

החלת גירויים חזותיים קלקל במהלך העברת האובייקט עם משוב Vibro מישוש

ווילקון הינו הפלטפורמה החדשנית, החופשית והפתוחה לעיצוב משחקי וידאו אשר מדמה באופן לא פולשני אופני הרים לאורך שביל תלול, מתפתל ומהמורות. הוא מכיל רכיבים המציגים בקרת sensorimotor אנושי (עיכוב, קוונטיזציה, רעש, הפרעה, ולולאות משוב מרובות) ומאפשר לחוקרים ללמוד את הארכיטקטורה שכבתית בשליטה sensorimotor.

גלגלים: בקרת גלגל המשחקים מבוססי פלטפורמת המשחק ללמוד Sensorimotor האדם בקרת

הסיבוב הפיזי המבוקר של צופה אנושי רצוי עבור יישומים ניסיוניים, פנאי וחינוכיים מסוימים. מאמר זה מתווה שיטה להמרת כיסא מסתובב במשרד למדיום לסיבוב פיזי מבוקר בסביבת מציאות מדומה.

סיבוב מבוקר של משקיפים אנושיים בסביבת מציאות מדומה

לדימוי מוטורי בסביבת מציאות מדומה יש יישומים רחבים במערכות ממשק מוח-מחשב. כתב יד זה מתאר את השימוש באווטארים דיגיטליים מותאמים אישית הדומים למשתתפים המבצעים תנועות שדמיין המשתתף בסביבת מציאות מדומה כדי לשפר את הטבילה ואת תחושת הבעלות על הגוף.

ביצועי דימויים מוטוריים באמצעות תאומים דיגיטליים מגולמים בסביבת ממשק מוח-מחשב התומכת במציאות מדומה

שיטה כללית, התואמת ל-FAIR, מוצגת לחוקרים מומחים בתחום המעוניינים לשלב כלי סימולציה ועיבוד נתונים בתהליכי עבודה אוטומטיים לניסויים וירטואליים תלת-ממדיים. דוגמה לנייטרוניקה מדגימה הקמת מופע מקומי של Galaxy, עטיפת OpenMC וכלי המרת קבצים, הפעלת זרימות עבודה מ-Omniverse, והצגת הפלטים התלת-ממדיים המומרים.

שילוב זרימות עבודה אוטומטיות של סימולציה עם ויזואליזציה תלת-ממדית לניסויים וירטואליים במטאברס

הגישה מינים השוואתי מאפשר מדעני מוח התנהגותיים לחקור הנוירוביולוגי גורמים שונים הקשורים התנהגויות מסוימות כאל מאפיין של הדגם בעל חיים מסוים. ניצול טבעי ההבדלים בהתנהגות בין מינים קרובים, טכניקה זו אינה דורשת טכניקות פולשניות כדי לתפעל את הביטוי של התנהגות.

באמצעות גישה המינים השוואתי לחקירת לנוירוביולוגיה התגובות של אבי האב

חקור ניווט מסלולים בתלת ממד באמצעות סימולטור תנועה רובוטי עם שישה מעדים חופשיים. השיטה מאפשרת שליטה בקלט חזותי ווסטיבולרי ומספקת תובנות חדשות לתפיסת תנועה עצמית במוח האנושי.

MPI Simulator CyberMotion: יישום Simulator תנועה חדשנית לחקר האינטגרציה נתיב רב חושיים בשלושה ממדים

גלה סרטונים נוספים