方法論記事

バーチャルリアリティ環境における人間の観察者の制御された回転

DOI：

10.3791/63699

⸱

2022年4月21日

 ,  , 
1School of Psychology, University of Western Australia, 2Falco Enterprise

この記事について

サマリー

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

人間の観察者の制御された物理的回転は、特定の実験的、娯楽的、および教育的用途にとって望ましい。本稿では、オフィスの回転椅子をバーチャルリアリティ環境における物理的な回転を制御するための媒体に変換する方法を概説する。

要約

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

バーチャルリアリティ(VR)システムの低コストと可用性は、より自然主義的、多感覚的、没入型条件下での知覚と行動に関する研究の最近の加速を支えてきました。VRシステムの使用から特に恩恵を受けた研究分野の1つは、多感覚の統合、例えば、視覚と前庭の手がかりを統合して自己運動の感覚を生じさせることです。このため、仮想環境における観測者の制御された物理的回転のためのアクセス可能な方法は、有用な革新を表す。本稿では、オフィスの回転椅子の回転を自動化する方法と、その動きをVR体験に統合する方法を提示する。実験例を用いて、このようにして生成された物理的運動が、期待と一致する方法で観察者の視覚経験と統合されることが実証される。動きが視覚刺激と一致する場合は高積分、運動が不整合な場合は低積分。

概要

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

自然条件下では、多くの手がかりが組み合わさって、自己運動の感覚を生み出します1.このような感覚を生み出すことは、多くのレクリエーション、健康、教育VRアプリケーション2、3、4、5の目標であり、手がかりがどのように組み合わさって自己運動の感覚を与えるかを理解することは、神経科学者の長期的な努力でした6,7,8,9,10,11 .自己運動知覚の手がかりの3つの最も重要なクラスは、視覚的、前庭的、および固有受容性1である。3つとも、現実世界での自然な活動的な動きの間に一致して結合し、堅牢で豊かな自己運動の感覚を提供します。手がかりの各クラスの役割を理解し、手がかりがどのように結合するかを理解するた....

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

プロトコル

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

警告: 電気工事は資格のある人が行う必要があります。

1. 機械的なシステムセットアップ手順

  1. メインプーリーをスイベルチェアの上部シャフトに取り付けます。
    1. 上部シャフトを取り外します。
      メモ:これには通常、椅子を横に置き、椅子の基部にあるピンを取り外して、上部シャフトが下部シャフトから滑り落ちるのを防ぐことが含まれます。
    2. プーリーをシャフトに摩擦フィットさせます。
      1. バーニアノギスを使用してシャフトの直径を取得します。旋盤を使用してプーリー穴を穴を開け、シャフトの直径に合わせます。
      2. プーリーをシャフトに固定するネジ穴を作成します。プーリのハブに追加の穴を開けて合計4個にし、直径をネジの直径に合わせます。タップを使用して穴をねじ込み、ねじを使用してプーリーをシャフトに固定できるようにし、ねじをねじのねじに合わせます。
        メモ: ねじを作成できない場合の代替方法は、プーリーのハブと椅子のシャフトを最後までドリルで開け、プーリの正しい配置が決まったら(ステップ 1.4.6 以降)、ボルトを最後まで通すことです。
      3. プーリーを椅子のシャフトにスライドさせます。
      4. ネジをゆるく挿入します(メインプーリとスモールプーリが揃ったら締めます)。
    3. ドライブベルトを....

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

結果

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

この実験例の目的は、物理的な回転 (シーン内の視覚的背景の動きと一致するか一致しないか) の追加が、そのシーン内の移動するターゲットの知覚方向に影響を与えるかどうかを判断することでした。合同運動と不整合な物理的運動との間の差は、背景運動が、参加者の視覚系が背景運動の原因を自己運動にどれだけ容易に割り当てるかに従って、知覚された標的方向に影響を与えるという仮説に基づいて予想された32,33。背景と物理的な動きが一致している場合、より大きな因果関係の感覚が期待され、したがって、視覚的表示における実際の方向から知覚されたターゲット方向のより大きな偏差が期待された。

観察者は、VRコントローラを使用して椅子の回転速度と方向を制御しました。コントローラがHMDの対向方向から左または右に離れるほど、回転速度は速くなります。合同条件では、常に正の垂直運動成分を持つターゲットパターンが垂直方向から右方向に漂っているように見える場合、観測者はコントローラを左に移動します。これにより、.......

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

ディスカッション

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

本稿では、観察者や実験者の制御下でオフィスチェアに自動回転を追加する方法と、その動きを仮想体験に統合するための付随的な方法を提示する。重要なステップには、モーターを椅子に機械的に取り付け、モーターの電源と電気制御を設定し、モーターコントローラーを駆動するようにArduinoとコンピューターを構成することが含まれます。機械的な取り付けステップには、いくつかの特殊な機器とスキルが必要ですが、最も困難なタスクには回避策が提案されています。ハードウェアの可用性に応じて、さらなる変更が必要になる場合があります。

高圧電気工事は、資格のある個人によって完了し、法律で義務付けられている場合は、関連機関によって認定されるべきです。低電圧作業は、経験の限られた人が行うことができます。上記は、同じ機器を使用した場合に再現できる程度に具体的な説明書ですが、異なる機器では手順を少し変更する必要があります。

Arduinoコードは、ここで提案されている特定の電子構成を補完するために提供されています。Arduinoおよびその他のソフトウェアの説明書は、A.......

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

開示事項

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

利益相反はありません。

謝辞

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

この研究は、オーストラリア研究評議会の助成金DP160104211、DP190103474、およびDP190103103の支援を受けました。

....

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
48 V DC電源(モーター)MeanwellRSP-320-48https://www.meanwellaustralia.com.au/products/rsp-320
5 V DC電源(arduino)JaycarMP3295https://www.jaycar.com.au/15w-5v-3a-enclosed-power-supply/p/MP3295?pos=5&queryId=dda344422ab16c6
7f558551ac0acbd40
Open Source用Ardityプラグインhttps://ardity.dwilches.com/
Arduino MEGA 2560JaycarXC4420https://www.jaycar.com.au/duinotech-mega-2560-r3-board-for-arduino/p/XC4420?pos=2&queryId=901771805f4bf6e0
ec31d41601d14dc3
ArduinoソフトウェアArduinohttps://www.arduino.cc/en/software
ベルトモーション ダイナミクスRFTB10010用途に合ったサイズをお選びください。60歯を使用しました。https://www.motiondynamics.com.au/polyurethane-timing-belts-16mm-t-10/
ブラケットボルト(保持モーター)ファスナー工場161260x 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
ブラケットボルト(保持モーターなし)ファスナー工場1612584倍。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
クランプ アングル アイアンオーストラル ライト メタル50004813x 2.
https://www.australwright.com.au/products/stainless-steel/stainless-steel-bar-round-flat-angle-square/ クランプ ボルトファスナー ファクトリー1612654倍。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  
クランプリーフ(ステンレスフラットバー)オーストラルライトメタルズ50004687×8.https://www.australwright.com.au/products/stainless-steel/stainless-steel-bar-round-flat-angle-square/
カバー(アクリル)バニングスウェアハウス1010489https://www.bunnings.com.au/suntuf-900-x-600-x-5mm-grey-acrylic-sheet_p1010489
カバーボルト/ナットバニングスウェアハウス2472924倍。https://www.bunnings.com.au/pinnacle-m3-x-16mm-stainless-steel-hex-head-bolts-and-nuts-12-pack_p0247292
カバーブラケットBunnings Warehouse44061x 4. https://www.bunnings.com.au/zenith-20mm-zinc-plated-angle-bracket-16-pack_p0044061
緊急遮断スイッチJaycarSP0786https://www.jaycar.com.au/latching-emergency-stop-switch/p/SP0786?pos=1&queryId=5abe9876cf78dc3d
d26b9067fbc36f74
ハイブリッドステッピングモーターとドライバーVevor?閉ループステッピングモーターNema 34 12NMサーボモーターハイブリッドドライバー https://vevor.com.au/products/1712oz-in-nema34-closed-loop-stepper-motor-12nm-hybrid-servo-driver-hsc86-kit?variant=33058303311975
IEC主電源コネクタRSコンポーネント811-7213https://au.rs-online.com/web/p/iec-connectors/8117213
計器ケース(ハウジング)JaycarHB6381https://www.jaycar.com.au/abs-instrument-case-with-purge-valve-mpv2/p/HB6381
LEDJaycarZD0205https://www.jaycar.com.au/green-10mm-led-100mcd-round-diffused/p/ZD0205?pos=11&queryId=e596cbd3d71e86
37ab9340cee51175e7&sort=
関連性
メインプーリー (椅子)モーションダイナミクスALTP10020用途に適したサイズを選択してください。歯が多い=回転が遅い。36歯を使用しました。https://www.motiondynamics.com.au/timing-pulleys-t10-16mm.html
モーター取付棒(ステンレスフラットバー)オーストラルライトメタルズ50004687×4
https://www.australwright.com.au/products/stainless-steel/stainless-steel-bar-round-flat-angle-square/ 取付金具(ステンレスフラットバー)オーストラルライトメタルズ500046872倍です。https://www.australwright.com.au/products/stainless-steel/stainless-steel-bar-round-flat-angle-square/
ナットファスナーファクトリー161989×12. https://www.thefastenerfactory.com.au/stainless-steel-hex-nylon-insert-lock-nut-m6-100pc
ON/OFFスイッチJaycarSK0982https://www.jaycar.com.au/dpdt-illuminated-rocker-large-red/p/SK0982?pos=4&queryId=88e0c5abfa682b74
FA631C6D513ABC73&sort=relevance
ポテンショメータJaycarRP8610https://www.jaycar.com.au/10k-ohm-logarithmic-a-single-gang-9mm-potentiometer/p/RP8610?pos=4&queryId=0d1510281ba100d
174b8e3d7f806a020
プーリーネジファスナー工場155856x 5. https://www.thefastenerfactory.com.au/stainless-steel-hex-socket-head-cap-screw-m4-x-25mm-100pc
抵抗 150ΩジェイカーRR2554https://www.jaycar.com.au/150-ohm-1-watt-carbon-film-resistors-pack-of-2/p/RR2554?pos=19&queryId=48c6317c73fd361
a42c835398d282c4a&sort=
関連性
小さなプーリー (モーター)モーションダイナミクスALTP10020用途に適したサイズを選択してください。歯が多い=回転が速い。24歯を使用しました。https://www.motiondynamics.com.au/timing-pulleys-t10-16mm.html
小型トグルスイッチJaycarST0555https://www.jaycar.com.au/sealed-mini-toggle-switch/p/ST0555?pos=14&queryId=066b989a151d83
31885c6cec92fba517&sort=
関連性
SteamソフトウェアValve Corporationhttps://store.steampowered.com/
Valve CorporationのSteamVRプラグイン
https://store.steampowered.com/app/250820/SteamVR/ Unity Technologieshttps://unity3d.com/get-unity/download
VRシステムScorptec99HANW007-00HTC Vive Proとコントローラーとベースステーション。https://www.scorptec.com.au/product/gaming-peripherals/vr/72064-99hanw007-00?gclid=Cj0KCQiA5OuNBhCRARIsA
CgaiqX8NjXZ9F6ilIpVmYEhhanm
GA67xLzllk5EmjuG0gnhu4xmiE
_RwSgaAhn8EALw_wcB
Unity Steam

参考文献

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Campos, J., Bülthoff, H. Multimodal integration during self-motion in virtual reality. The Neural Bases of Multisensory. Murray, M. M., Wallace, M. T. , CRC Press. (2012).
  2. Radianti, J., Majchrzak, T. A., Fromm, J., Wohlgenannt, I. A systematic review of immersi....

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

再版と許可

このJoVE記事のテキストまたは図の再利用許可をリクエスト

許可をリクエスト

タグ

Virtual RealityControlled RotationMultisensory IntegrationVisual Vestibular CuesObserver MotionArduino ControlUnity IntegrationSteamVR PluginInduced MotionHead Mounted Display

関連記事