סיבוב מבוקר של משקיפים אנושיים בסביבת מציאות מדומה
21 באפריל 2022
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.
כשאתה נע בעולם אתה מקבל אותות חזותיים ושיווי משקל על האופן שבו אתה והאובייקטים סביבך נעים. הגדרה זו מאפשרת לך לתפעל אותות אלה באופן עצמאי. זוהי דרך משתלמת לתנועה מבוקרת של אדם בסביבה אודיו-ויזואלית סוחפת באמצעות חלקים הזמינים בקלות כמו כיסא משרדי.
העצה שלי לכל מערכת הכיסאות הזו היא לגרום לאלקטרוניקה ולמנוע לעבוד כמו שאתם רוצים לפני שאתם מחברים משהו כמו שצריך. התחל על ידי חיבור לוח Arduino למחשב באמצעות כבל USB. תחת התפריט הנפתח של הכלים, בחר את היציאה שאליה מצורף לוח Arduino.
לאחר מכן בחר את הלוח המתאים, ואחריו את המעבד. ודא שהוא תואם ללוח ולמעבד בפועל. כאן, ניתן להדביק את קוד Arduino לדוגמה שסופק.
אמת ושמור את קוד Arduino. לאחר מכן, העלה אותו ללוח Arduino באמצעות לחצן ההעלאה. התחברו והפעילו את תת-המערכת החשמלית.
לאחר מכן, הזיזו את מתג המתג הקטן למצב שבו נורית החיווי LED הקטנה נדלקת, וסובבו את חוגת הפוטנציומטר כדי לוודא שהיא שולטת במהירות ובכיוון של הכיסא. מהירות הכיסא וכיוון הכיסא צריכים להשתנות בהתאם למיקום הפוטנציומטר. לאחר מכן, פתח פרויקט אחדות חדש או קיים.
כדי לייבא את תוסף SteamVR, תחילה, ודא שאתה מחובר לחשבון Unity שלך. לאחר מכן, לחץ על חלון וחנות נכסים כדי לפתוח את חנות הנכסים בדפדפן אינטרנט. חפש את SteamVR.
בחר תוסף SteamVR, ולחץ על, הוסף לנכסים שלי. בחזרה ב- Unity, בחר מנהל חבילות תחת לשונית החלון. בחר את הנכסים שלי.
לאחר מכן, לחץ על ייבוא תחת SteamVR ופעל לפי ההנחיות כדי להשלים את הייבוא. לחץ על קבל הכל כדי לבצע את השינויים התקופתיים ולעקוב אחר ההנחיות. חפש נכס חדש בשם SteamVR בחלון הפרויקט במסך המפקח.
הרחב את תיקיית הנכסים SteamVR, ואחריה טרומיות. גררו את נכס מתקן המצלמה לחלון ההיררכיה כדי לאפשר שימוש באוזניות המציאות המדומה ובבקרים במשחק. הסר את המצלמה הראשית המוגדרת כברירת מחדל מההיררכיה או מהסצנה, מכיוון שהיא תפריע למצלמת SteamVR.
לאחר מכן, חפש את תוסף Ardity באמצעות אותו תהליך המשמש עבור SteamVR. לאחר מכן, צור את האובייקטים הדרושים לניסוי. לשם כך לחצו על אובייקט המשחק ובחרו באובייקט תלת-ממדי.
לדוגמה, הנה מטוס שנקרא רקע שממוקם ברקע של תצוגת המצלמה. ניתן לנעול את הרקע למקומו ביחס לצג המותקן על הראש. כדי להוסיף פונקציונליות לסצנה, לחץ על לחצן הוסף רכיב בחלון המפקח ובחר סקריפט חדש.
התקשר לסקריפט, הגדר משפט. יש להחליף את קוד ברירת המחדל כאן בקוד בקובץ הניסיון של ההתקנה שסופקה. זהו הקוד המינימלי הנדרש כדי לגרום לכיסא לנוע כראוי.
חזור לאחדות. סקריפט גירסת הניסיון החדש של ההתקנה מחובר כעת לאובייקט הרקע. תחת תיקיית הנכסים בחלון הפרוייקט, פתח את התיקיה Ardity, ואחריה את תיקיית הסקריפטים.
גרור את סקריפט הבקר הטורי לאובייקט משחק הרקע בחלון ההירארכיה. גלול מטה את רשימת הרכיבים בחלון המפקח כדי לאתר את סקריפט הבקר הטורי. ודא ששם הנמל ותעריף הלוח תואמים לאלה של תוכנית Arduino.
גרור את אובייקט הרקע מחלון ההירארכיה לתיבת הקלט, לצד מאזין ההודעות בחלון המפקח. לחץ על הוסף רכיב בתחתית חלון המפקח ובחר סקריפט חדש. שם, בקר כיסא התסריט החדש.
ניתן להדביק את סקריפט בקר הכיסא שסופק לתוך קובץ זה. לכל הפחות, יש צורך בפונקציה שהופכת את פעולות המשתמש למספר בין אפס ל-1, 023. לאחר מכן, השתמש בפונקציית ההודעה הטורית של הבקר הטורי כדי לשלוח את המספר ל- Arduino ולשמור את קובץ ה- Script.
בחזרה ב- Unity, גרור את אובייקט התצוגה המותקן על הראש מחלון ההירארכיה לתיבת הקלט שליד הראש. לאחר מכן, גרור את אובייקט הבקר הימני לתיבת הקלט שליד היד. גלול מטה בחלון המפקח כדי למצוא את המשתנים הציבוריים של סקריפט גירסת הניסיון של ההתקנה.
על פי סוג קלט הקוד לדוגמה, שלושה מיועדים לבקר VR, וארבעה מיועדים לבקרת העכבר. כאן, בקר ה-VR נבחר. כאשר אפליקציית SteamVR כבויה, כאשר תלחץ על לחצן ההפעלה ב- Unity בפעם הראשונה תקבל הודעות שגיאה הקשורות לפעולות SteamVR.
בצע את ההנחיות כדי להגדיר פעולות SteamVR. סגור את חלון ההגדרות והתמודד עם כל בקשה אחרת של SteamVR. לבסוף, לחץ על כפתור ההפעלה כדי להתחיל את חוויית המציאות המדומה.
עם הגדרות אלה, המשתמש מסוגל לסובב את הכיסא באמצעות בקר VR. ייצוג סכמטי של פעולות הצופה ושינויי הכיסא והסצנה שהתקבלו במהלך הניסוי מוצג כאן. במצב המקביל, אם הצופה מזיז את הבקר לשמאלו, הכיסא נע גם הוא שמאלה והרקע החזותי נע בכיוון ההפוך, כאילו היה זה סצנה נייחת שכנגדה האדם מסתובב.
במצב לא תואם, הכיסא נע בכיוון ההפוך מה שהופך את תנועת הכיסא לבלתי תואמת בתנועת רקע חזותית. מוצג כאן צילום מסך של אזור הגירוי של התצוגה החזותית. הכתמים הקטנים בעלי הדוגמאות נשארו במקומם כל הזמן, אבל התבניות שבתוכם נעו כאילו כל טלאי הוא חלון לאובייקט הנע הגדול יותר.
הטלאים ששכבו על הטבעת היוו את המטרה, והטלאים האחרים הרכיבו את הרקע. בסרטון לדוגמה זה, המטרה נעה אנכית כלפי מעלה והרקע זז ימינה. הרקע הנע יוצר אשליה של תנועה שמאלה במטרה, מה שגורם לה להיראות כאילו היא נעה כלפי מעלה, ושמאלה.
תנועה אשלייתית זו שמאלה מכונה תנועה מושרית. לטבעת המטרה הייתה רדיוס של חמש מעלות זווית ראייה ואזור הרקע התנדנד ב-20 מעלות על 20 מעלות. עוצמת אפקט התנועה המושרה בתנאי התנועה המקבילים והלא תואמים מיוצגת על ידי הערך של הפרמטר בטא.
התמונה המייצגת מציגה את ערכי הבטא הממוצעים עבור כל צופה בתנאים המקבילים והלא תואמים. כצפוי, אם הצופים הניחו שתנועת הרקע נגרמה על ידי תנועתם שלהם דרך עולם דומם, ערך הבטא הממוצע עבור המצב המקביל קרוב לאחד. למעט צופה אחד, ערך הבטא של כל המשקיפים ירד בתנאי תנועת הכיסא הלא תואמת.
נתונים אלה מצביעים על ירידה בסבירות לראות את תנועת הרקע החזותית כנגרמת על ידי התנועה הפיזית של הצופה. אתה רוצה לוודא שגלגלת הכיסא שלך והגלגלת המנועית שלך מיושרות ממש טוב, ושמתח החגורה טוב. קצת להתגמש בחגורה, אבל לא הרבה.
אתה יכול לשלוט ברמזים החזותיים והשימיעתיים באמצעות האוזניות, ולאחר מכן בנפרד אתה יכול לקבל תנועת גוף נשלטת על ידי מנוע או מופעלת על ידי כף הרגל. יש הרבה עם מה לשחק.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מאמר זה מתאר שיטה להסבת כיסא משרדי מסתובב למדיום לסיבוב פיזי מבוקר בסביבת מציאות מדומה. ההתקנה מאפשרת מניפולציה עצמאית של אותות חזותיים ווסטיבולריים, ומגבירה את חווית הטבילה.
רכיבי מחקר עיקריים
תחום המדע
- מציאות מדומה
- תנועה אנושית
- עיצוב ניסוי
רקע
- סיבוב פיזי מבוקר מועיל ליישומים שונים.
- אותות חזותיים וווסטיבולריים חיוניים לחוויות טבילה.
- ניתן להשתמש ברכיבים זולים ליצירת התקנות יעילות.
- כיסאות משרדיים ניתנים לשימוש חוזר לצרכים ניסיוניים.
מטרת המחקר
- לספק שיטה לתנועה מבוקרת בסביבות וירטואליות.
- לשפר את חווית הטבילה באמצעות מניפולציה עצמאית של אותות.
- לנצל חומרים זמינים למתקנים ניסיוניים.
שיטות ששימשו
- הסבת כיסא משרדי מסתובב למכשיר סיבובי.
- שימוש בלוח Arduino לשליטה אלקטרונית.
- חיבור ה-Arduino למחשב לצורך תכנות.
- בדיקת האלקטרוניקה לפני ההרכבה הסופית.
תוצאות עיקריות
- מניפולציה מוצלחת של אותות חזותיים וווסטיבולריים.
- הוכחת היתכנות השימוש בכיסא משרדי לסיבוב מבוקר.
- הצגת פתרון חסכוני לסביבות טבילה.
- תיאור שלבים להתקנת המערכת ביעילות.
מסקנות
- השיטה מאפשרת שליטה משופרת בהגדרות מציאות מדומה.
- ניצול חומרים נפוצים יכול להוריד את העלויות להתקנות ניסיוניות.
- מניפולציה עצמאית של אותות יכולה לשפר את חווית המשתמש.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
Controlled rotation of human observers in a virtual reality environment enables precise manipulation of multisensory integration, supporting advanced studies of perception and behavior under immersive conditions. This capability is strategically relevant for biopharma R&D teams seeking to model human sensory processing, de-risk translational neuroscience hypotheses, and validate targets related to vestibular and visual integration. The method's accessibility and reproducibility position it as a reusable platform for early discovery and mechanistic de-risking in neurobehavioral research portfolios.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables hypothesis-driven interrogation of multisensory integration mechanisms relevant to CNS target validation.
- Supports functional de-risking of candidate pathways by isolating visual and vestibular contributions to perception.
- Facilitates predictive confidence in translational models of sensory processing disorders.
Screening & Assay Development
- Provides a standardized, reproducible system for generating quantitative behavioral outputs in immersive environments.
- Prepares validated experimental conditions for downstream compound or intervention screening.
- Enables reliable assessment of sensory integration phenotypes for assay development.
Translational & Preclinical Research
- Aligns experimental outputs with disease-relevant sensory processing endpoints for translational continuity.
- Supports risk-adjusted advancement of neurobehavioral models from discovery to preclinical validation.
- Offers mechanistic de-risking for interventions targeting multisensory integration pathways.
Pipeline & Workflow Integration
This method integrates into the discovery-to-preclinical continuum by enabling controlled manipulation and measurement of sensory integration, supporting both early hypothesis testing and translational model validation.
- Discovery Biology: Facilitates independent testing of visual and vestibular signal contributions to behavioral outcomes.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative dependent variable measurements for cross-condition comparisons.
- Analytics: Provides statistical outputs (e.g., beta parameter) to quantify integration effects and inform decision points.
- Translational Research: Bridges discovery findings to preclinical models of sensory processing disorders.
- Enterprise Reuse: Establishes a modular, cost-effective platform adaptable across neurobehavioral research programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in sensory integration studies.
- Operational Value: Standardizes experimental conditions and enhances reproducibility across teams.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions for CNS target portfolios and reduces late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of neurobehavioral targets and models.
Implementation Considerations
- Requires expertise in VR system integration, Arduino programming, and behavioral experiment design.
- Needs access to VR hardware, motorized chair components, and compatible software (Unity, SteamVR, Ardity).
- Demands cross-team standardization of hardware calibration and software configuration.
- Adaptable to various sensory integration paradigms but may require protocol-specific adjustments.
- Physical setup and alignment of chair and motor components are critical for reliable operation.
