Name: MPI CyberMotion Simulator: Implementazione di un simulatore di movimento Novel per Indagare lintegrazione multisensoriale Percorso in tre dimensioni (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-05-10T12:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 46 s
Description: Esplora la navigazione tridimensionale con il simulatore MPI CyberMotion per studiare l'integrazione visivo-vestibolare. Questo metodo robotico a sei gradi di libertà rivela come il cervello percepisce il movimento orizzontale e verticale.

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MPI Postdoc di assegni per MB-C e TM; coreano NRF (R31-2008-000-10008-0) a HHB. Grazie a Karl Beykirch, Michael Kerger &amp; Joachim Tesch per l&#39;assistenza tecnica e la discussione scientifica.

1. KUKA Roboter GmbH <ol><li> Il simulatore CyberMotion MPI consiste di sei giunto robot seriale in una configurazione 3-2-1 (Figura 1). Si basa sul commerciale KUKA Robocoaster (uno modificato KR-500 robot industriale con un carico 500 kg). Le modifiche fisiche e la struttura di controllo software necessari per avere una configurazione flessibile e sicuro sperimentale sono stati precedentemente descritti, anche la velocità del simulatore di movimento e dei limiti di accelerazione, ed i ritardi e la funzione di trasferimento del sistema 9. Modifiche di questa configurazione precedente vengono di seguito definiti. </li></ol><img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/3436/3436fig1.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 1"> Figura 1. Rappresentazione grafica della corrente spazio di lavoro CyberMotion Simulator MPI. <ol start="2"><li> Profili di movimento complessi che combinano i movimenti laterali con rotazioni sono possibili con il Simulatore CyberMotion MPI. Assi 1, 4 e 6 ca n ruotare in modo continuo. 4 coppie di hardware dei finecorsa limite asse 2, 3 e 5 in entrambe le direzioni. La portata massima di movimenti lineari è fortemente dipendente dalla posizione dalla quale ha inizio la circolazione. L'hardware corrente fine-corsa del simulatore CyberMotion MPI sono mostrati nella Tabella 1. <table border="1"><tbody><tr><td> Asse </td><td> Gamma [deg] </td><td> Max. velocità [deg / s] </td></tr><tr><td> Asse 1 </td><td> Continuo </td><td> 69 </td></tr><tr><td> Asse 2 </td><td> Da -128 a -48 </td><td> 57 </td></tr><tr><td> Asse 3 </td><td> Da -45 a 92 </td><td> 69 </td></tr><tr><td> Asse 4 </td><td> Continuo </td><td> 76 </td></tr><tr><td> Asse 5 </td><td> Da -58 a 58 </td><td> 76 </td></tr><tr><td> Asse 6 </td><td> Continuo </td><td> 120 </td></tr></tbody></table></li></ol>NT "&gt; Tabella 1. specifiche tecniche attuali del Simulator CyberMotion MPI. <ol start="3"><li> Prima di qualsiasi esperimento eseguito sulla Simulator CyberMotion MPI, ogni traiettoria di movimento sperimentale, subisce una fase di test su un PC di simulazione KUKA (PC Office). Il "PC Office" è un prodotto venduto da KUKA che simula il braccio vero e proprio robot e include il sistema operativo e lo schermo identico layout di controllo come il robot reale. Una panoramica schematica del sistema di controllo del simulatore CyberMotion MPI per una configurazione ad anello aperto viene mostrato nella Figura 2. </li></ol><img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/3436/3436fig2.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 2"> Figura 2. Schema del sistema a ciclo aperto di controllo del simulatore CyberMotion MPI. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/3436/3436fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per ingrandire la figura</a> . <ol start="4"><li> I dettagli della s controllo dellatruttura possono essere trovate qui 9. In breve, per una configurazione ad anello aperto come quello utilizzato nell'esperimento corrente, traiettorie sono pre-programmati convertendo traiettorie di ingresso in coordinate cartesiane di angoli spaziali comuni grazie alla cinematica inversa (Figura 2). </li><li> Il sistema di controllo MPI legge in questi incrementi angolari desiderati comuni e invia questi al sistema di controllo KUKA per eseguire movimenti degli assi tramite correnti del motore. I valori comuni resolver vengono inviati al sistema di controllo KUKA che determina le posizioni attuali angolo comuni ad un tasso interno di 12ms, che a sua volta innescare il successivo incremento giunto da leggere dal file dal sistema di controllo MPI così come scrivere l'articolazione attuale posizioni angolari su disco. La comunicazione tra il MPI e KUKA sistemi di controllo è quello di una connessione Ethernet utilizzando il protocollo di KUKA-RSI. </li><li> Un sedile da corsa (RECARO Pole Position), dotato di 5 punti Cintura di sicurezza del sistema (Schroth) è collegato a un telaio WHIch comprende un poggiapiedi. Il telaio è montato sulla flangia del braccio del robot (Figura 3a). Gli esperimenti sono anche possibili partecipanti sedili all'interno di una cabina chiusa (Figura 3b). </li></ol><img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/3436/3436fig3.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 3"> Figura 3. Installazione CyberMotion MPI Simulator. a) per l'esperimento di configurazione corrente con display LCD. b) Configurazione per esperimenti che richiedono una cabina chiusa con display frontale stereo proiezione. c) proiezione frontale del display mono. d) Capo display montato. <ol start="7"><li> Come viene eseguito l'esperimento al buio, le telecamere ad infrarossi permettono il controllo visivo dalla sala di controllo. </li></ol> 2. Visualizzazione <ol><li> Configurazioni di visualizzazione multiple sono possibili con il simulatore CyberMotion MPI tra LCD, stereo o mono proiezione frontale, e display montati la testa (Figura 3). Per la correnteesperimento segnali visivi per auto-moto sono forniti da un display LCD (figura 3a) posta a 50 cm di distanza degli osservatori che sono stati testati altrimenti al buio. </li><li> La presentazione visiva è stata generata utilizzando il software Virtools 4,1 e consisteva di uno casuale, tempo di vita limitato dot-campo. Un cuboide estende otto unità virtuali al fronte, destra, sinistra, verso l'alto e verso il basso dal punto di vista del partecipante (cioè, 16 x 16 x 8 unità) è stata riempita con particelle di dimensioni uguali 200.000 costituiti da cerchi bianchi 0,02 unità di diametro fronte di uno sfondo nero. I punti sono stati casualmente distribuiti attraverso lo spazio (distribuzione di probabilità omogenea nello spazio). Il movimento in unità virtuali è scalata a corrispondere 1 a 1 con il movimento fisico (1 unità virtuale = 1 metro fisico). </li><li> Ogni particella è stato mostrato per due secondi prima di sparire e subito mostrando di nuovo in una posizione casuale nello spazio. Così metà dei punti cambiatoposizione entro un secondo. Dots una distanza compresa fra 0,085 e 4 unità sono state esposte ai partecipanti (corrispondenti angoli di visuale: 13 ° e 0,3 °). </li><li> Il movimento nel campo dot è stato sincronizzato con il movimento fisico ricevendo traiettorie di movimento dal computer di controllo MPI trasmesso da una connessione Ethernet utilizzando il protocollo UDP. Quando si sposta attraverso il dot-campo il numero medio di puntini rimasta costante per tutti i movimenti. Questo display non ha fornito alcuna scala assoluta grandezza, ma il flusso ottico e parallasse di movimento come punti erano sfere con una dimensione fissa, guardando più piccoli in base alla loro distanza rispetto all'osservatore. </li></ol> 3. Experimental Design <ol><li> 16 partecipanti, che erano naïve per l'esperimento con l'eccezione di un autore (MB-C), portavano a cancellazione di rumore cuffie dotate di un microfono per consentire una comunicazione bidirezionale con lo sperimentatore. Uditivi del rumore aggiuntivo è stato continuamente giocato attraverso il headpho nes al rumore maschera supplementare prodotta dal robot. </li><li> I partecipanti usato un joystick personalizzato costruito dotato di pulsanti di risposta con i dati trasmessi da una connessione Ethernet utilizzando il protocollo UDP. </li><li> L'angolo dei due segmenti di circolazione era o 45 ° o 90 °. I movimenti orizzontali, nei piani sagittale e frontale composto da: forward-destra (FR) o verso destra, in avanti (RF), verso il basso in avanti (DF) o in avanti, verso il basso (FD), e verso il basso-destra (CD) o verso destra, verso il basso (RD) i movimenti rispettivamente (Figura 4a). </li></ol><img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/3436/3436fig4.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 4"> Figura 4. Procedura. a) Rappresentazione schematica delle traiettorie utilizzate nell'esperimento. b) L'informazione sensoriale previsto per ogni tipo di traiettoria testato. c) Indicando compito usato per indicare l'origine di cui i partecipanti pensato che si erano trasferiti da.rge.jpg "target =" _blank "&gt; Clicca qui per ingrandire la figura. <ol start="4"><li> Informazioni sensoriali è stato manipolato, fornendo visiva (flusso ottico, campo stellare durata limitata), vestibolare-cinestetica (movimento autonomo passiva con gli occhi chiusi), o segnali di movimento visivo e vestibolare-cinestetica (Figura 4b). </li><li> Traiettorie del movimento era costituito da due lunghezze di segmento (1: 0,4 m, 2 °: 1 m; ± 0,24 m / s 2 accelerazione di picco, la figura 4b). Traiettorie consisteva di traduzione solo. Non rotazioni dei partecipanti verificato. Per ridurre la possibilità di interferenze di movimento prima di ogni processo e garantire che il sistema vestibolare è stato testato a partire da uno stato stazionario, a 15 s di pausa preceduto ogni traiettoria. </li><li> Gli osservatori indicò la loro origine, spostando una freccia che è stato sovrapposto un avatar presentato sullo schermo (Fig. 4c). Il movimento della freccia è stato costretto a piano la traiettoria e controllato da tha joystick. L'avatar è stato presentato da punti di vista frontale, sagittale e orizzontale. Gli osservatori hanno permesso di usare o tutti i punti di vista per rispondere. L'orientamento iniziale della freccia è stato randomizzato nei trial. </li><li> Come il compito richiesto ai partecipanti che punta a trasformare il loro punto di vista mentale che punta da una egocentrica ad una rappresentazione esocentrica, i partecipanti hanno ricevuto istruzioni su come puntare di nuovo alla loro origine con riferimento alla prima avatar pratica e prove sperimentali. I partecipanti hanno detto che punta dovrebbe essere come se l'avatar fosse proprio corpo. I partecipanti sono stati quindi istruiti per puntare agli obiettivi fisici relativi al sé con la tecnica esocentrica misura. Ad esempio, i partecipanti sono stati istruiti per puntare al joystick appoggiato sulle gambe a metà strada tra loro e lo schermo, che ha richiesto ai partecipanti di puntare la freccia avanti e in basso rispetto al avatar. Tutti i partecipanti erano in grado di eseguire questecompiti senza esprimere confusione. </li><li> Ogni condizione sperimentale è stato ripetuto 3 volte e presentati in ordine casuale. Firmato errori e tempi di risposta sono stati analizzati come variabili dipendenti in due separati 3 (piano) * 2 (angolo) * 3 (modalità) ANOVA a misure ripetute. I tempi di risposta da un partecipante outlier estremo sono stati rimossi da analisi. </li></ol> 4. Risultati rappresentativi Risultati di errore firmati sono crollati tra le modalità e gli angoli come principali effetti significativi sono stati trovati per questi fattori. Figura 5a mostra l'effetto principale significativo del piano di movimento (F (2,30) = 7.0, p = 0,003) in cui gli osservatori sottovalutato dimensioni angolo ( dati medi inferiori a 0 °) per il movimento nel piano orizzontale (-8,9 °, se 1,8). Negli osservatori piano frontale erano più propensi a sopravvalutare in media dimensione angolo (5,3 °, se 2.6), mentre non c'era una simile parzialità nel piano sagittale (-0,7 °, SE 3.7). While effetti principali di angolo e modalità non erano significative, angolo è risultata significativamente interagire con piano (F (2,30) = 11,1, p &lt;0,001) in modo tale che sopravvaluta sul piano frontale erano più grandi per i movimenti di 45 ° (7,9 ° , se 2.6) che attraverso 90 ° (2,8 °, se 2.7), mentre una simile discrepanza era assente per gli altri piani. Inoltre, è stato trovato modalità di interagire significativamente con angolo (F (2,30) = 4.7, p = 0,017) in modo tale che sottostima di informazioni vestibolari solo per i movimenti di 90 ° erano significativamente più grandi (-4,3 °, se 2.1) rispetto al la visuale (-2,0 °, SE 2.4) e le informazioni vestibolari e visive combinato (2,3 °, se 2.2) condizioni, mentre tali discrepanze erano assenti per i movimenti fino a 45 °. Nessun effetto significativo tra i soggetti è stato firmato per l'errore (F (1,15) = 0.7, p = 0,432). Figura 5b mostra i risultati tempo di risposta. C'è stato un significativo effetto principale dimodalità (F (2,28) = 22.6, p &lt;0,001) dove gli osservatori hanno risposto più lento quando si risponde sulla base di vestibolo-cinestetica sola informazione (11,0 s, se 1,0) rispetto a quello visivo (9,3 s, se 0,8) e combinato (9,0 S, SE 0,8) condizioni. C'è stato anche un significativo effetto principale del piano (F (2,28) = 7.5, p = 0,002) dove gli osservatori hanno risposto più lento quando viene spostato sul piano orizzontale (10,4 s, se 1.0) rispetto al sagittale (9,4 s, se 0,8 ) e frontali (9,4 s, se 0,9) aerei. Non c'era alcun effetto significativo principale di angolo di segmento o di eventuali interazioni. Un effetto significativo tra soggetti è stato trovato per tempo di risposta (F (1,14) = 129,1, p &lt;0,001). <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/3436/3436fig5.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 5"> Figura 5. Risultati. a) errore Firmato crollato attraverso modalità per gli aerei testati. b) Tempo di risposta piani crollato in movimento per le modalitàtestato. Le barre di errore è + / - 1 sem

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</ol>

Non ci sono conflitti di interesse dichiarati.

L&#39;integrazione del percorso è stato ben definito come un mezzo utilizzato per risolvere in cui un osservatore origine, ma è incline a sottostime di un angolo si è spostato a 5. I nostri risultati mostrano questo per il movimento traslatorio, ma solo nel piano orizzontale. Nei piani verticali partecipanti hanno più probabilità di sovrastimare l&#39;angolo spostato attraverso o non hanno alcuna polarizzazione affatto. Questi risultati possono spiegare perché le stime di elevazione attraversato-over terreno tendono ad essere esagerate 10 e anche il motivo per la navigazione spaziale tra diversi piani di un edificio è scarsa 11. Questi risultati possono anche essere collegati a asimmetrie noti nella proporzione relativa al sacculo utricule recettori (~ 0,58) 12. Tempo di risposta più lento in base a vestibolo-cinestetica informazioni solo rispetto a quando l&#39;informazione visiva è presente suggerisce che ci possono essere ulteriori ritardi legati al tentativo di determinare l&#39;origine proprio in base a segnali inerziali, che da solapossono riguardare studi recenti mostrano che la percezione vestibolare è lento rispetto agli altri sensi 13-16. Nel complesso i nostri risultati suggeriscono che le strategie alternative per determinare l&#39;origine proprio può essere utilizzato quando si muove verticalmente che possono riguardare il fatto che l&#39;esperienza umani movimento principalmente all&#39;interno del piano orizzontale. Inoltre, mentre le traduzioni sequenziali sono raramente sperimentato si verificano più spesso nel piano sagittale - in cui gli errori sono minimi - come quando ci dirigiamo verso e passare una scala mobile. Mentre post-esperimento interviste non riflettono differenti strategie tra i piani, gli esperimenti devono esplorare questa possibilità. Esperimenti con traiettorie con gradi di libertà, percorsi più lunghi, con il relativo corpo in modo diverso orientato alla gravità, oltre ad utilizzare campi più grandi di vista, che sono ora possibile con il simulatore CyberMotion MPI sono previste per approfondire l&#39;integrazione delle prestazioni percorso in tre dimensioni.

<a href="http://www.kuka-robotics.com/en/products/industrial_robots/heavy/kr500_2/start.htm" target="_blank">KUKA KR 500 Heavy Duty Industrial Robot</a> <a href="http://www.kuka-robotics.com/en/products/controllers/kcp/start.htm" target="_blank">KCP KUKA KUKA Control Panel</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 Pole Position sedile</a> <a href="http://www.schrothracing.com/store/Competition/profi/profi-II" target="_blank">Schroth Enduro Belt</a> Dell 24 &quot;1920x1200 lcd display (campo effettivodi vista mascherata per 1200 x 1200) <a href="http://www.virtools.com" target="_blank">Virtools 4,1</a> Personalizzato joystick costruito con comunicazione UDP

mpi cybermotion simulator: implementazione di un simulatore di movimento novel per indagare l&#39;integrazione multisensoriale percorso in tre dimensioni

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

Path integrazione è un processo in cui è integrato auto-movimento nel tempo per ottenere una stima della propria posizione corrente rispetto ad un punto di partenza 1. Gli esseri umani possono fare il percorso di integrazione basata esclusivamente sul 2-3 visiva, uditiva 4 o 5 segnali inerziali. Tuttavia, con spunti più attuali, spunti inerziali - in particolare cinestetica - sembrano dominare 6-7. In assenza di visione, gli esseri umani tendono a sovrastimare le distanze brevi (&lt;5 m) e angoli di tornitura (&lt;30 °), ma sottovalutano quelle più lunghe 5. Il movimento attraverso lo spazio fisico pertanto non sembra essere accuratamente rappresentato dal cervello. Un&#39;ampia attività è stata effettuata sulla valutazione percorso di integrazione nel piano orizzontale, ma poco è noto riguardo movimento verticale (vedi punto 3 per il movimento virtuale dalla visione da solo). Una ragione di ciò è che i simulatori di movimento tradizionali hanno una piccola gamma di movimento restrizioniTed principalmente al piano orizzontale. Qui ci avvaliamo di un simulatore motion 8-9 con una vasta gamma di movimenti per valutare se l&#39;integrazione percorso è simile tra piani orizzontali e verticali. I contributi relativi dei segnali inerziali e visivi per il percorso di navigazione sono stati valutati. 16 osservatori a sedere in una sede montato sulla flangia di un braccio di robot antropomorfo KUKA modificato. Informazioni sensoriali è stato manipolato, fornendo spunti visivi in ​​movimento (flusso ottico, campo stellare durata limitata), vestibolare-cinestetica (movimento autonomo passiva con gli occhi chiusi), o visivo e vestibolare-cinestetica. Traiettorie di movimento in orizzontale, piano sagittale e frontale composto da due lunghezze di segmento (1: 0,4 m, 2 °: 1 m; ± 0,24 m / s 2 accelerazione di picco). L&#39;angolo delle due segmenti era o 45 ° o 90 °. Gli osservatori indicò la loro origine, spostando una freccia che è stato sovrapposto un avatar presentato sul scheren. Osservatori erano più probabili a sottostimare dimensione angolo per il movimento nel piano orizzontale rispetto ai piani verticali. Negli osservatori piano frontale erano più propensi a sopravvalutare le dimensioni angolo, mentre non vi era alcuna distorsione tale nel piano sagittale. Infine, gli osservatori hanno risposto più lentamente quando si risponde sulla base di vestibolo-cinestetica le informazioni da solo. Percorso di integrazione umana basata sulla vestibolo-cinestetica sola informazione assume quindi più rispetto a quando le informazioni visive è presente. Questo è coerente con puntamento sottovalutare e sovrastima del solo angolo è mossa attraverso sui piani orizzontale e verticale, rispettivamente, suggerisce che la rappresentazione neurale di auto-movimento attraverso lo spazio non è simmetrica, che può riferirsi al fatto che l&#39;esperienza umani movimento prevalentemente all&#39;interno piano orizzontale.

Un modo efficace per ottenere informazioni sul modo in cui gli esseri umani stessi navigare in tre dimensioni è descritto. Il metodo si avvale di un simulatore di movimento in grado di muoversi osservatori in modi irraggiungibili dai simulatori tradizionali. I risultati confermano che il movimento nel piano orizzontale è sottostimato, mentre il movimento verticale è sovrastimato.

MPI CyberMotion Simulator: Implementazione di un simulatore di movimento Novel per Indagare l&#39;integrazione multisensoriale Percorso in tre dimensioni

L'integrazione del percorso è un processo in cui il movimento proprio viene integrato nel tempo per ottenere una stima della propria posizione attuale rispetto a un punto di partenza 1. ...

L'obiettivo generale del seguente esperimento è misurare la navigazione del percorso in tre dimensioni controllando simultaneamente gli input sensoriali visivi e vestibolari del partecipante. Questo viene ottenuto utilizzando una sedia robotica modificata con sei gradi di libertà, che stimola il sistema vestibolare del soggetto seduto sulla sedia. Il partecipante osserva un campo stellare virtuale. Muovendo la sedia robotica e alterando contemporaneamente il campo stellare, il sistema fornisce al partecipante stimoli visivi e vestibolari.I partecipanti forniscono un feedback sulla navigazione percorsa attraverso l'accuratezza e la velocità con cui riescono a indicare nuovamente la posizione iniziale ricordata. I risultati mostrano che la stima inaccurata del movimento autopercettivo dipende dal piano di movimento e dall'angolo attraverso cui i soggetti vengono spostati. Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti, come le piattaforme mobili, è che il simulatore MPI Cyber Motion dispone di un'ampia area operativa in grado di muovere gli osservatori in diverse dimensioni, in particolare verso il basso.Questo metodo può rispondere a domande fondamentali nel campo delle neuroscienze, ad esempio se il cervello rappresenti in modo equivalente il movimento del sé in diverse dimensioni. L'idea per questi esperimenti ci è venuta da uno studio del nostro collega Manuel Vidal. Egli ha spostato delle persone attraverso mazze virtuali utilizzando esclusivamente una presentazione visiva.Qui ha scoperto che la navigazione spaziale è compromessa quando il MACES include una componente verticale. Le implicazioni di questa tecnica riguardano la diagnosi della disorientamento spaziale, poiché forniscono un punto di riferimento per la navigazione del percorso nel cervello normale. Lo stimolatore NPI Cyber motion è costituito da un robot seriale a sei giunti in una configurazione 3, 2, 1.Si basa su un robot industriale con un carico utile di 500 chilogrammi, reso sicuro per gli esperimenti. Sono state apportate modifiche sia all'hardware che al software; sono possibili profili di movimento complessi che combinano movimenti laterali con rotazioni. Con il simulatore di movimento cyber MPI.L'asse uno, quattro e sei può ruotare in modo continuo; quattro coppie di componenti hardware e finecorsa limitano gli assi due, tre e cinque in entrambe le direzioni. L'escursione massima dei movimenti lineari dipende fortemente dalla posizione da cui ha inizio il movimento. Prima di eseguire qualsiasi esperimento, ogni traiettoria di movimento sperimentale deve essere sottoposta a una fase di prova.Le traiettorie sono programmate utilizzando un PC da ufficio progettato da KUKA per configurare il simulatore di movimento MPI. In questa configurazione ad anello aperto, le traiettorie sono inserite in coordinate cartesiane e convertite in angoli dello spazio articolare tramite cinematica inversa ogni 12 millisecondi. Le posizioni angolari attuali delle articolazioni vengono trasmesse dal sistema di controllo al simulatore di movimento MPI attraverso una connessione ethernet, dove vengono lette e registrate progressivamente su disco nel robot.Un sedile da auto da corsa dotato di un sistema di cintura di sicurezza a cinque punti è fissato a un telaio, che include un poggiapiedi. Il telaio è montato sul braccio flangiato del robot. I partecipanti devono indossare cuffie con cancellazione attiva del rumore, dotate di microfono per la comunicazione bidirezionale con l'operatore.Dovrebbero inoltre essere ignari della configurazione sperimentale. Un rumore continuo viene trasmesso attraverso le cuffie, mascherando il rumore del robot. Gli esperimenti possono essere effettuati anche posizionando i partecipanti all'interno di una cabina chiusa, poiché l'esperimento viene svolto al buio.Le telecamere a infrarossi consentono il monitoraggio visivo dalla sala di controllo. Sono possibili diverse configurazioni di visualizzazione, tra cui uno schermo LCD, una proiezione frontale stereoscopica, una proiezione frontale monoculare o un display indossabile. In questo esperimento, gli indizi visivi del movimento autopercettivo sono forniti da un display LCD, posizionato a 50 centimetri davanti agli osservatori per trasmettere stimoli visivi.Il software presenta a ciascun partecipante uno spazio virtuale di OID riempito con 200.000 punti. Ogni punto nello spazio è rappresentato come un cerchio bianco su sfondo nero. Sullo schermo vengono visualizzati punti corrispondenti ad angoli visivi compresi tra 13 e 0,3 gradi.Questi punti si trovano a una distanza di 0,085 e quattro unità virtuali dal partecipante. Il movimento del campo virtuale è sincronizzato con il movimento fisico tramite traiettorie di movimento provenienti dal computer di controllo MPI, al fine di creare un parallasse tra il flusso ottico e il movimento.I punti più in profondità nel campo visivo vengono disegnati più piccoli indipendentemente dai movimenti del partecipante. Ogni punto viene mostrato per due secondi in modo asincrono prima di essere riassegnato casualmente. In questo modo, un totale di centomila punti si muove ogni secondo.Un joystick appositamente costruito, dotato di pulsanti di risposta, consente ai partecipanti di trasmettere dati al sistema di controllo tramite connessione ethernet. Le informazioni sensoriali possono essere manipolate fornendo soltanto indicazioni visive provenienti dal campo stellare a vita limitata, oppure soltanto indicazioni vestibolocinestetiche derivanti dal movimento passivo del sé con gli occhi del partecipante chiusi, oppure entrambe le indicazioni con gli occhi del partecipante aperti.In questo esperimento, le traiettorie di movimento erano costituite da due segmenti di lunghezza. Il primo è di 0,4 metri, e il secondo è di un metro. L'angolo tra due segmenti di movimento viene trasmesso come 45 gradi o 90 gradi.Ad esempio, il movimento nel piano orizzontale consiste in un movimento in avanti verso destra di 90 gradi, un movimento verso destra di 45 gradi, un movimento in avanti di 90 gradi oppure un movimento verso destra in avanti di 45 gradi. Questi tipi di movimento vengono eseguiti anche nei piani sagittale e frontale. Le traiettorie vengono eseguite come traslazioni senza rotazione.Ogni traiettoria è seguita da una sequenza di riposizionamento, seguita da una pausa di 15 secondi per ridurre eventuali interferenze dovute al movimento precedente ogni prova, e per assicurare che il sistema vestibolare venga testato a partire da uno stato stazionario. Per fornire un riscontro sulla loro percezione del movimento, i partecipanti spostano una freccia mediante un joystick per indicare il proprio spostamento rispetto all'origine. L'origine viene presentata come un avatar visto da tre punti di osservazione diversi, e la freccia viene sempre posizionata casualmente prima dell'aggiustamento, antecedente alle prove. È fondamentale addestrare il partecipante a utilizzare con precisione il sistema di riscontro.Dovrebbero essere in grado di puntare la freccia verso oggetti presenti nell'ambiente circostante, ad esempio il joystick appoggiato sulle loro gambe durante la prova. Il movimento del joystick è vincolato al piano della traiettoria e i partecipanti possono utilizzare uno o più punti di vista durante la raccolta dei dati. Ogni condizione sperimentale viene ripetuta tre volte e presentata in ordine casuale.I dati dei 16 partecipanti sono stati analizzati. Uno. I punteggi estremi sono stati eliminati; la modalità e l'angolo non hanno avuto alcun effetto significativo sulla stima del movimento. Tuttavia, i partecipanti hanno sottostimato l'ampiezza dell'angolo di movimento nel piano orizzontale di quasi nove gradi e sovrastimato l'ampiezza dell'angolo nel piano frontale di circa cinque gradi. Qui.È stato riscontrato che il fattore angolo interagisce in modo significativo con il fattore del piano frontale, in modo tale che le sovrastime siano maggiori per movimenti effettuati attraverso 45 gradi rispetto ai movimenti attraverso 90 gradi. Inoltre, è stato osservato che la modalità interagisce in modo significativo con l'angolo, tale per cui le sottostime derivanti esclusivamente dall'informazione vestibolare per movimenti attraverso 90 gradi sono significativamente maggiori rispetto alle condizioni visiva e combinata. Tali discrepanze risultano assenti per movimenti effettuati attraverso 45 gradi.Il tempo di risposta si è rivelato significativamente più lento quando il feedback era fornito esclusivamente in base ai segnali cinestetici vestibolari, rispetto alle condizioni visiva e combinata. I partecipanti sono stati inoltre significativamente più lenti quando spostati nel piano orizzontale rispetto agli altri piani. Questi risultati sono davvero sorprendenti, poiché suggeriscono che la rappresentazione dello spazio da parte del cervello non è simmetrica tra le diverse dimensioni.Sappiamo da tempo che le persone tendono a sottostimare il proprio movimento nel piano orizzontale; per la prima volta qui mostriamo che ciò non avviene nella dimensione verticale. In futuro, potremo utilizzare questi metodi per costruire traiettorie in tutte e tre le dimensioni, inclusi percorsi curvilinei. Ciò ci permetterà di rispondere ad ulteriori domande, come ad esempio come il cervello riesce a integrare il movimento tra diversi piani e come gestisce le svolte.

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