1. KUKA Roboter GmbH MPI CyberMotion Simulator består av en sex-led seriell robot i en 3-2-1 konfiguration (figur 1). Det är baserat på den kommersiella KUKA Robocoaster (en modifierad KR-500 industrirobot med en 500 kg nyttolast). De fysiska ändringar och programvaran kontrollstruktur som behövs för att ha en flexibel och säker experimentuppställning har tidigare beskrivits, bland annat motion simulator s hastighet och begränsningar acceleration, och förseningar och överföringsfunktion av systemet 9. Modifieringar av denna tidigare konfiguration definieras nedan. Figur 1. Grafisk representation av strömresponsen MPI CyberMotion simulatorn arbetsyta. Komplexa rörelseprofiler som kombinerar laterala rörelser med vridningar är möjligt med MPI CyberMotion Simulator. Axlarna 1, 4 och 6 ca n Vrid kontinuerligt. 4 par av hårdvara slutet stannar gräns axel 2, 3 och 5 i båda riktningarna. Den maximala räckvidden av linjära rörelser är starkt beroende av den position från vilken rörelsen börjar. Den aktuella hårdvaran slutet stoppar i MPI CyberMotion simulatorn visas i tabell 1. Axel Range [deg] Max. hastighet [deg / s] Axel 1 Kontinuerlig 69 Axel 2 -128 Till -48 57 Axel 3 -45 Till 92 69 Axel 4 Kontinuerlig 76 Axis 5 -58 Till 58 76 Axis 6 Kontinuerlig 120 nt "> Tabell 1. Aktuella tekniska specifikationerna för MPI CyberMotion Simulator. Innan något experiment utförs på MPI CyberMotion Simulator, genomgår varje experimentell rörelsebanan en testfas på en KUKA simulering PC (Office PC). "Office PC" är en speciell produkt som säljs av KUKA som simulerar den verkliga robotarmen och omfattar identiska operativsystemet och skärmen för kontroll layout som den verkliga roboten. En schematisk översikt av styrsystemet i MPI CyberMotion simulator för ett öppen slinga-konfiguration visas i figur 2. Figur 2. Schematisk översikt av öppen slinga-system i MPI CyberMotion simulatorn. klicka här för större figur . Detaljerna i kontrollgruppen structure finns här 9. I korthet, en öppen slinga konfiguration, som används i den aktuella experimentet banor är förprogrammerade genom att omvandla input banor i kartesiska koordinater till gemensamma utrymmen synpunkter genom omvänd kinematik (figur 2). MPI Styrsystemet läser i dessa önskade gemensamma vinkel steg och skickar dessa till KUKA styrsystemet att utföra axelrörelser via motorströmmar. Ledresolvem värden skickas till KUKA styrsystemet som bestämmer den nuvarande gemensamma vinkelpositioner med en internränta 12 ms, vilket i sin tur utlösa nästa gemensamma steg att läsas in från filen genom MPI styrsystemet samt skriva den nuvarande gemensamma vinkelpositioner till disk. Kommunikationen mellan MPI och KUKA kontrollsystem är att en Ethernet-anslutning med KUKA-RSI protokollet. En racerbil säte (RECARO Pole Position) utrustad med en 5-punkts säkerhetsbälte system (Schroth) är monterade på ett underrede which ingår ett fotstöd. Chassit är monterad på flänsen hos robotarmen (figur 3a). Experiment är också möjlig genom säten deltagare i en sluten hytt (figur 3b). Figur 3. MPI CyberMotion Simulator setup. a) konfiguration för aktuell experimentera med LCD-display. b) Konfiguration för experiment som kräver en sluten hytt med främre projektion stereo display. c) Första prognosen mono display. d) huvudmonterad display. Eftersom experimentet utförs i mörker, infraröda kameror kan visuell övervakning från kontrollrummet. 2. Visualisering Flera visualisering konfigurationer är möjliga med MPI CyberMotion Simulator, inklusive LCD, stereo eller mono fram, och huvud monterade displayer (Figur 3). För den nuvarandeexperiment visuella ledtrådar till själva rörelsen tillhandahålls av en LCD-display (figur 3a) placeras 50 cm framför de observatörer som var i övrigt testades i mörkret. Den visuella presentationen genererades med användning av Virtools 4,1 mjukvara och bestod av en slumpmässig, begränsad livslängd dot-fältet. En kub utvidga åtta virtuella enheter till fronten, höger, vänster, uppåt och nedåt från synvinkel deltagaren (dvs. 16 x 16 x 8 enheter i storlek) fylldes med 200.000 lika stora partiklar som består av vita cirklar 0,02 enheter i diameter framför en svart bakgrund. Prickarna slumpmässigt fördelade över utrymmet (homogen sannolikhetsfördelning i utrymmet). Rörelse i virtuella enheter var skalas för att motsvara 1 till 1 med fysisk rörelse (1 virtuella enhet = 1 fysiskt meter). Varje partikel visades i två sekunder innan försvinna och omedelbart visa upp igen på en slumpmässig plats i utrymmet. Således hälften av prickar ändrat sinaposition inom en sekund. Dots mellan ett avstånd av 0,085 och 4 enheter visas för deltagarna (motsvarande visuella vinklar: 13 ° och 0,3 °). Rörlighet inom pricken området var synkroniserad med fysisk rörelse genom att ta emot rörelsebanor från MPI styrdatorn överförs av en Ethernet-anslutning med hjälp av UDP-protokollet. När du flyttar genom dot-fältet genomsnittliga antalet prickar stannade konstant för alla rörelser. Denna display förutsatt att ingen absoluta storlek skala, men optik flöde och rörelse parallax som punkter var sfärer med en fast storlek, ser mindre beroende på avståndet i förhållande till betraktaren. 3. Experimentell design 16 deltagare, som var naiva för experimentet, med undantag för en författare (MB-C), hade brusreducerande hörlurar som är utrustade med en mikrofon för att tillåta två-vägs kommunikation med försöksledaren. Ytterligare auditiva ljud kontinuerligt spelas via headpho nes till ytterligare mask ljud som alstras av roboten. Deltagarna använde en specialbyggd joystick utrustad med svar knappar med uppgifter som överförs av en Ethernet-anslutning med hjälp av UDP-protokollet. Vinkeln för de två rörelser segmenten var antingen 45 ° eller 90 °. Rörelser i de horisontella och sagittal och främre plan bestod av: framåt åt höger (FR) eller åt höger framåt (RF), nedåt-framåt (DF) eller framåt-nedåt (FD), och nedåt-höger (DR) eller åt höger, nedåt (RD) rörelser respektive (Figur 4a). Figur 4. Arbetsordningen. A) Schematisk representation av banor som används i experimentet. b) Sensorisk information för varje testad bana typ. c) som pekar uppgift används för att ange ursprung där deltagarna tyckte att de hade flyttat från.rge.jpg "target =" _blank "> Klicka här för större bild. Sensorisk information manipuleras genom att visuellt (optisk flöde begränsad livslängd stjärnan området), vestibulära-kinestetiska (passiv själv rörelse med slutna ögon) eller visuella och vestibulära-kinestetiska signaler rörelse (figur 4b). Movement banor bestod av två segmentlängder (1: a: 0,4 m, 2: a: 1 m; ± 0,24 m / s 2 toppacceleration, Figur 4b). Banor bestod av översättningen bara. Inga rotationer av deltagarna inträffade. För att minska eventuella störningar från rörelse före varje försök och se till att det vestibulära systemet testades med utgångspunkt från ett stabilt tillstånd, föregås en 15 s paus varje bana. Observatörer pekade tillbaka till sitt ursprung genom att flytta en pil som ovanpå en avatar presenteras på skärmen (Figur 4c). Förflyttning av pilen var tvungen att banan är plan och styrs av tHan joystick. Avatar presenterades från frontal, sagittal och horisontell synpunkter. Observatörer fick använda några eller alla synpunkter för att svara. Utgångspunkten orientering pilen var randomiserade mellan studier. Som pekar uppgiften krävs deltagarna att mentalt förändra sin pekar perspektiv från ett egocentriskt till ett exocentric representation, fick deltagarna information om hur du peka tillbaka till sitt ursprung med hänvisning till avatar innan praxis och experimentella studier. Deltagarna fick höra att peka bör göras som om avatar var deras egen kropp. Deltagarna fick sedan i uppdrag att peka på fysiska mål i förhållande till sig själv med hjälp av exocentric mätteknik. Till exempel fick deltagarna i uppdrag att peka på joysticken vilande på sina knä halvvägs mellan sig och skärmen, vilket krävde deltagarna att peka på pilen framåt och nedåt i förhållande till avatar. Alla deltagare kunde utföra dessauppgifter utan att uttrycka förvirring. Varje experimentbetingelse upprepades 3 gånger och presenteras i slumpvis ordning. Signerad fel och svarstid analyserades som beroende variabler i två separata 3 (plan) * 2 (vinkel) * 3 (modalitet) upprepade mätningar ANOVA. Svarstiderna från en extrem avvikande deltagare togs bort från analysen. 4. Representativa resultat Signerade fel resultat rasade över hur och vinklar eftersom inga signifikanta huvudeffekter hittades för dessa faktorer. Figur 5a visar signifikant huvudeffekt rörlighet plan (F (2,30) = 7,0, p = 0,003) Om observatören underskattas vinkeln storlek ( Genomsnittliga data är mindre än 0 °) för rörelse i horisontalplanet (-8,9 °, SE 1,8). I frontalplanet observatörerna var mer benägna i genomsnitt överskatta vinkeln storlek (5,3 °, SE 2,6), medan det fanns ingen sådan bias i sagittalplanet (-0,7 °, SE 3,7). While viktigaste effekterna av vinkel och modalitet inte var betydande, var vinkeln fann signifikant interagera med plan (F (2,30) = 11,1, p <0,001) så att överskattningar i frontalplanet var större för rörelser till 45 ° (7,9 ° , SE 2,6) än genom 90 ° (2,8 °, SE 2,7), medan en sådan avvikelse inte var närvarande för de andra planen. Dessutom modalitet visade sig signifikant samverkar med vinkeln (F (2,30) = 4,7, p = 0,017), så att underskattningar från vestibulära informationen enbart för rörelse genom 90 ° var signifikant större (-4,3 °, SE 2,1) jämfört med den visuella (-2,0 °, SE 2,4) och vestibulära och visuell information kombineras (2,3 °, SE 2,2) förhållanden, medan sådana skillnader var frånvarande för rörelser genom 45 °. Ingen signifikant mellan ämnen effekten var för undertecknad fel (F (1,15) = 0,7, p = 0,432). Figur 5b visar resultaten respons tid. Det fanns en signifikant huvudeffekt avmodalitet (F (2,28) = 22,6, p <0,001) Om observatören svarade långsammaste när de svarar på grundval av vestibulär-kinestetiska information på egen hand (11,0 s, SE 1,0) jämfört med den visuella (9,3 s, se 0,8) och kombinerad (9,0 S, Se 0,8) förhållanden. Det fanns också en signifikant huvudeffekt av flygplan (F (2,28) = 7,5, p = 0,002) Om observatören svarade långsammast när de flyttas i det horisontella planet (10,4 s, SE 1,0) jämfört med sagittala (9,4 s, se 0,8 ) och de främre (9,4 S, Se 0,9) plan. Det fanns ingen signifikant huvudeffekt av segmentets vinkel eller eventuella interaktioner. En signifikant mellan individer effekt påträffades för svarstid (F (1,14) = 129,1, p <0,001). Figur 5. Resultat. a) Signerad fel kollapsade över modaliteten för de testade plan. b) Svarstid kollapsade hela rörelsen plan för formernatestas. Felstaplar är + / – 1 SEM