Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Brug af en Virtual Reality Walking Simulator til at undersøge fodgængeradfærd

Published: June 9, 2020 doi: 10.3791/61116
Automatic Translation
1, 2, 3, 4, 2, 1
1Department of Sport and Exercise Sciences, Kunsan National University, 2Department of Physics and Astronomy, Seoul National University, 3School of Mechanical and Automotive Engineering, Kunsan National University, 4Department of Healthcare Information Technology, Inje University

ERRATUM NOTICE

Summary

Denne protokol beskriver brugen af en vandresimulator, der fungerer som en sikker og økologisk gyldig metode til at studere fodgængeradfærd i nærvær af trafik i bevægelse.

Abstract

For at krydse en vej med succes, skal enkeltpersoner koordinere deres bevægelser med køretøjer i bevægelse. Dette papir beskriver brugen af en vandresimulator, hvor folk går på et løbebånd for at opfange huller mellem to køretøjer i bevægelse i et fordybende virtuelt miljø. Virtual reality giver mulighed for en sikker og økologisk varieret undersøgelse af gap crossing adfærd. Manipulation af den indledende startdistance kan fremme forståelsen af en deltagers hastighedsregulering, mens du nærmer dig et hul. Hastighedsprofilen kan vurderes for forskellige mellemrumskrydsningsvariabler, f.eks. Hver gangsimulering resulterer i en positions-/tidsserie, der kan informere om, hvordan hastigheden justeres forskelligt afhængigt af gabets egenskaber. Denne metode kan bruges af forskere, der undersøger fodgængeradfærd og adfærdsmæssige dynamik, mens ansætte menneskelige deltagere i en sikker og realistisk indstilling.

Introduction

Gap passage, en interceptive adfærd, kræver at flytte sig i forhold til et hul mellem to køretøjeribevægelse1,2,3,4. Gap passage indebærer opfatte modkørende køretøjer og kontrollere bevægelse i forhold til kørende trafik. Dette kræver, at foranstaltninger ne præcist kombineres med opfattede oplysninger. Mange tidligere undersøgelser har undersøgt perceptuel dom og gap-crossing adfærd ved hjælp af kunstige veje, vejene simulatorer, og skærm projektionvirtuelle miljøer 5,6. Men tidligere vejkryds litteratur har en ufuldstændig forståelse af denne adfærd, og den økologiske gyldighed af disse undersøgelser er blevet sat spørgsmålstegn7,8,9.

Denne protokol præsenterer et forskningsparadigme for at studere gap crossing adfærd i virtual reality, og dermed maksimere den økologiske gyldighed. En walking simulator bruges til at undersøge opfattelsen og handlinger gap crossing adfærd. Simulatoren giver et sikkert vandremiljø for deltagerne, og den faktiske gang i det simulerede miljø giver forskerne mulighed for fuldt ud at fange det gensidige forhold mellem perception og handling. Personer, der rent faktisk krydser en vej er kendt for at bedømme tidsforskellen mere præcist end dem, der kun verbalt beslutter atkrydse 10. Det virtuelle miljø er økologisk gyldigt og giver forskerne mulighed for nemt at ændre opgaverelaterede variabler ved at ændre programmets parametre.

I denne undersøgelse manipuleres en deltagers oprindelige startsted til at vurdere hastighedskontrol, mens den nærmer sig hullet. Denne protokol gør det muligt at undersøge fodgængerbevægelseskontrol, mens der opfanges et hul. Analyse af en deltagers hastighed, der ændrer sig over tid, giver mulighed for en funktionel fortolkning af hastighedsjusteringer, mens han eller hun nærmer sig et hul.

Desuden angiver de rumlige og tidsmæssige egenskaber af opsnappede objekter, hvordan en person kan bevæge sig. I et hul passage miljø, bør en ændring af kløften størrelse (inter-køretøj afstande) og køretøjets størrelse påvirke, hvordan en fodgængers bevægelse også ændringer. Derfor vil det sandsynligvis medføre hastighedsjusteringer i deltagerens fortræt funktionsmåde, hvis du manipulerer med gabets egenskaber. Således manipulere hul egenskaber (dvs. gap størrelse og køretøjets størrelse) giver værdifulde oplysninger til at forstå passage adfærdsændringer i henhold til forskellige hul egenskaber. Denne undersøgelse undersøger, hvordan børn og unge voksne regulerer deres hastighed, når de krydser huller i forskellige passage miljøer. Hastighedsreguleringsprofilen kan vurderes for forskellige sporkrydsningsmiljøer med forskellige startsteder, afstande mellem køretøjer og køretøjets størrelser.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Denne eksperimentelle protokol involverer mennesker. Proceduren blev godkendt af Kunsan National University Research Board.

1. Klargøring af udstyr

BEMÆRK: Udstyret indeholder følgende: en pc (PC, 3,3 GHz med 8 GM) med mus, tastatur og skærm; Walking Simulator software installeret på den stationære pc; et tilpasset løbebånd (bredde: 0,67 m, længde: 1,26 m, højde: 1,10 m) udstyret med gelændere, et bælte og en magnetisk koder med et USB-kabel; og en Oculus Rift virtual reality-enhed (DK1, USA, 1280 x 800 pixels). Udstyret indeholder også en tilpasset manuel løbebånd. Løbebåndet drejer via deltagernes gangbevægelser og bruger ikke en intern motor.

  1. Forbered tilstrækkelig plads til løbebåndet og et skrivebord i nærheden til pc'en. Et fotografi af den eksperimentelle opsætning er vist i figur 1A.
  2. Tilslut udstyret som vist i figur 2.
    1. Tilslut løbebåndets magnetiske koder til pc'en via en USB-port.
    2. Tilslut løbebåndet til en strømkilde.
    3. Tilslut headsettet til pc'en via DVI/HDMI- og USB-porte.

2. Udarbejdelse af gangsimulatorkonfigurationer

  1. Få adgang til vandresimulatormappen på pc'en, og åbn mappen "Config".
    BEMÆRK: Hver konfiguration gemmes som en tekstfil i mappen "Config" med filnavne på "config001", "config002" osv. Her, 001, 002, etc. er konfigurationsnumrene. Trin 2.2-2.8 beskriver, hvordan du opretter konfigurationsfilerne, så de kan læses af simulatorsoftwaren. Et skema over en overfartssituation med to køretøjer, der viser de indledende afstande, der kan tilpasses , vises i figur 3. Der vises en eksempelkonfigurationsfil med korrekt formatering i Figur 4. Sektionsoverskrifter i konfigurationsfilen bruger kantede parenteser (f.eks.
  2. Gennemfør afsnittet [WALKER], der indeholder parameteren vedrørende deltagernes startpunkt.
    1. Angiv parameteren "Afstand", som angiver deltagerens startafstand fra startpunktet i meter (m).
  3. Gennemfør afsnittet [CAR], der indeholder parametre vedrørende det første køretøj.
    1. Indstil parameteren "Type" (som angiver køretøjstypen) til "1" for sedan, "2" for bus eller "0" for at fjerne køretøjet.
    2. Indstil parameteren "Hastighed" (som angiver køretøjets hastighed) til den ønskede værdi i km/h.
    3. Indstil parameteren "Afstand" (som angiver køretøjets startafstand fra overgangspunktet) til den ønskede værdi i mål.
  4. Gennemfør afsnittet [SECONDCAR], der indeholder parametrene for det andet køretøj. Parametrene er identiske med [CAR].
    BEMÆRK: I to-køretøj undersøgelser, er kløften defineres som den tomme plads mellem de to køretøjer. Mellemrumsstørrelsen, defineret som den tid, hvor afstanden er langs deltagerens vandresti, er en funktion af parametrene "Distance", "Hastighed" og "Type" i [CAR] og [SECONDCAR].
  5. Gennemfør afsnittet [NEXTCAR], der indeholder parametre i forbindelse med yderligere køretøjer. Parametrene er identiske med [CAR].
    BEMÆRK: Denne indstilling kan bruges til at undersøge fodgængeradfærd inden for kontinuerlig trafikstrøm. Denne indstilling er ikke beskrevet i afsnittet repræsentative resultater.
  6. Gennemfør sektionen [ROAD], der indeholder parameteren for valg af vognbane. Indstil parameteren "lane" til "1" for at bruge banen tættere på fodgængerens udgangsposition, eller "2" for banen længere væk. [FORHINDRING] angiver de parametre, der konfigurerer et køretøj, der kører i den anden vognbane med samme hastighed som det første køretøj.
    BEMÆRK: Når du bruger den tættere vognbane som den primære vognbane, kan denne mulighed bruges til at placere yderligere køretøjer på den længere vognbane, der går i samme retning. Det kan derfor bruges til at undersøge impedansen af et køretøjs syn på et parallelt køretøj. Dette afsnit indeholder parametrene "Type" og "Afstand" med de samme definitioner, der er beskrevet ovenfor. Denne indstilling er ikke beskrevet i afsnittet repræsentative resultater. Alle viste resultater involverer to køretøjer, der kører i vognbanen tættere på fodgængeren.
  7. Udfyld afsnittet [SAVE], som indeholder den parameter, der er relateret til samplingfrekvensen. Indstil parameteren "numberpersecond" til den ønskede værdi i Hz.
  8. Gem konfigurationsfilen, og afslut.
  9. Gentag afsnit 2.2-2.8 for alle ønskede konfigurationer, og forbered dataark med listen over konfigurationer (i en randomiseret rækkefølge), der skal bruges i eksperimentet.
  10. Forbered tre konfigurationsfiler, der skal bruges i øvelsesprøverne.
    BEMÆRK: Den første øvelseskonfiguration bør ikke have nogen køretøjer (dvs. alle "Type"-parametre, der er indstillet til "0"). Den anden og tredje praksis konfiguration filer bør have køretøjer. Den tredje konfiguration bør have lempelige passage betingelser. Den samme konfiguration kan anvendes til anden og tredje praksis forsøg, afhængigt af den eksperimentelle design.

3. Screening og forberedelse af deltagelse

  1. Rekrutt rekruttere deltagere med et normalt eller korrigeret til normalt syn.
    BEMÆRK: Alle deltagere skal være fri for forhold, der forhindrer normal gang. De bør være fri for svimmelhed, mens du går, og de bør ikke have nogen historie af alvorlige trafikulykker.
  2. Bed deltageren om at underskrive en skriftlig, informeret samtykkeformular før hvert eksperiment.
  3. Forbered en lydoptagelse med verbale instruktioner om opgaven, og afspil optagelsen til deltageren.
    BEMÆRK: De mundtlige instruktioner skal fortælle om den grundlæggende procedure, der er beskrevet nedenfor, og give eventuelle specifikke prompter, der kræves af forsøgsdesignet.
  4. Tilskyn deltageren til at stille spørgsmål om eksperimentet.
  5. Led deltageren til at stå på løbebåndet, når den er klar.
  6. Udnyt det stabiliserende bælte til deltagerens talje. Instruer deltageren i at holde gelænderne på alle tidspunkter under eksperimentet.

4. Kørsel af øvelsesforsøg

  1. Bed deltageren i at øve sig i at gå på løbebåndet med bæltet på, mens du holder gelænderene.
  2. Begynd walking simulator program ved at dobbeltklikke på den eksekverbare simulator program, når deltageren er i stand til at gå på løbebåndet komfortabelt.
    BEMÆRK: Den sorte og hvide tegneserie fodgængerovergang vist i figur 1B vises mellem passage forsøg. På dette tidspunkt skal det vises på pc-skærmen.
  3. Instruer deltageren i at bære headsettet. Giv hjælp efter behov. Kontroller for både komfort og stabilitet med hensyn til hovedsving.
  4. Kalibrer headsettet, så den sorte og hvide tegneserieovergås er korrekt justeret med deltagerens visning.
    BEMÆRK: I afsnit 4.5-4.7 beskrives tre øvelsesforsøg, som er designet til gradvist at gøre det muligt for deltageren at vænne sig til simulatormiljøet. Hvis deltageren ikke består nogen prøveperiode på grund af misforståelse af instruktionerne, skal der udføres op til yderligere to ekstra forsøg, indtil deltageren forstår instruktionerne. Der udføres ikke ekstra forsøg i tilfælde af manglende krydsning af andre årsager end misforståelser (f.eks. hvis der opstår en kollision).
  5. Begynd den første øvelse.
    BEMÆRK: Den første øvelse bør være uden køretøjer for deltageren at vænne sig til at gå i virtual reality indstilling.
    1. Informer deltageren om, at den første øvelse vil finde sted uden køretøjer.
    2. Bed deltageren om at se lige ud.
    3. Angiv konfigurationsnummeret for den første øvelse i tekstboksen nederst på skærmen.
    4. Klik på knappen "Start" nederst på skærmen.
      BEMÆRK: Programmet skal vise den realistiske indstilling, der er afbildet i figur 1C på skærmen.
    5. Informer deltageren om at gøre sig klar, når han hører "Klar" og begynder at gå, når du hører "Go". Giv de verbale signaler "Ready" og "Go".
  6. Anden praksis forsøg
    BEMÆRK: Den anden øvelse bør indføre køretøjer uden at gå. Retningen af virtual reality-visningen skifter, efterhånden som deltagerens hoved drejes.
    1. Instruer deltageren i denne retssag, på den verbale cue "Go", at se til venstre og samtidig tage et lille skridt fremad, men ikke at gå videre længere. Deltageren bør i stedet se køretøjerne passere forbi.
    2. Skriv den anden prøves konfigurationsnummer i tekstboksen, og klik på "Start" ved at angive de verbale tegn.
      BEMÆRK: Køretøjerne begynder at bevæge sig, når deltageren begynder at bevæge sig.
  7. Tredje praksis forsøg
    BEMÆRK: Det tredje øvelsesforsøg bør svare til de eksperimentelle konfigurationer, men med lempelige krydsforhold.
    1. Informere deltageren, at 1) den tredje praksis forsøg vil omfatte to køretøjer, der kommer fra venstre side, og 2) han / hun skal forsøge at krydse vejen mellem de to køretøjer.
    2. Indtast det tredje øvelsesnummer i tekstboksen ved at angive den verbale cue.
    3. Klik på knappen "Start", og start prøveperioden ved at angive de verbale signaler.

5. Virtuelt gangeksperiment

  1. Bekræft, at deltageren forstår den eksperimentelle opgave og er i stand til at udføre den.
  2. Når deltageren er klar, skal du skrive det første konfigurationsnummer fra dataarket i tekstboksen og klikke på "Start".
  3. Udfør simuleringen som udført i den endelige øvelse.
    BEMÆRK: Ved afslutningen af hver passage forsøg, viser programmet "S", "F", eller "C", afhængigt af om resultatet er en vellykket passage (dvs. deltageren krydser til den anden side af gaden uden kollisioner), ingen passage (deltager ikke krydser til den anden side), eller en kollision (deltager har kontakt med et køretøj), henholdsvis.
  4. Posten resultatet ud for konfigurationsnummeret på dataarket.
  5. Gentag for alle konfigurationer i dataarket, og udfyld eksperimentet.

6. Eksport og analyse af data

  1. Hent datafilerne til analyse. Gangsimulatorsoftwaren gemmer hver kørsel som en regnearksfil i mappen "Data".
  2. Analysér data med de foretrukne værktøjer. Outputdataene registrerer rollatorens og køretøjernes positioner og hastigheder som en tidsserie. Brug disse data til at analysere deltagerbevægelser og afhængigheden af trafikforhold.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Den walking simulator kan bruges til at undersøge en fodgængers passage adfærd og samtidig manipulere den oprindelige afstand fra bremsen til aflytning punkt og kløften egenskaber (dvs. hul og køretøjets størrelser). Den virtuelle miljømetode gør det muligt at manipulere med gap-karakteristika for at forstå, hvordan dynamisk skiftende passagemiljøer påvirker børns og unge voksnes vejkrydsadfærd.

En kvantificeret hastighedsprofil og overfartsposition inden for det hul, der bruges til at sammenligne forskellige fodgængergruppers overskæringsadfærd. Vi evalutated tidspunkt for skæringspunkt (TOI) som den øjeblikkelige effekt af hastighed justering på deltagernes position inden for hullet. Disse repræsentative resultater bruger data fra 16 unge voksne (gennemsnitsalder = 22,75 år, SD = 2,56) og 16 børn (gennemsnitsalder = 12,18 år, SD = 0,83). Generelt gennemgår 12-årige børn udviklingsmæssige ændringer i evnen til at koordinere bevægelser med bevægelige objekter3,4,11,12,13,14, så varierende den oprindelige afstand gav mulighed for at sammenligne funktionel justering af nærmer hastighed hos børn vs. unge voksne. Deltagerne blev rekrutteret via et opslag på sociale medier. Af de rekrutterede deltagere oplevede to unge voksne køresyge, hvor forsøgene straks blev stoppet, og de blev udelukket fra undersøgelsen.

Succesraten var 98,95% blandt børn og 99,48% blandt unge voksne. Kun vellykkede forsøg blev inkluderet i analysen. For at få adgang til hastighedsdataene, en 3 x 2 x 2 x 4 (indledende afstand [nær, mellemliggende, langt]; mellemrumsstørrelse [3 s, 4 s]; køretøjets størrelse [bil, bus]; tid [3,5 s, 2,5 s, 1,5 s, 0,5 s]) gentagne foranstaltninger ANOVA blev udført ved hjælp af indledende afstand, mellemrum, køretøjets størrelse, og tid som inden for variabler. Timingdata blev analyseret ved at udføre en 3 x 2 x 2 (indledende afstand [nær, mellemliggende, langt]; mellemrumsstørrelse [3 s, 4 s]; køretøjets størrelse [bil, bus]) gentagne foranstaltninger ANOVA med indledende afstand, mellemrumsstørrelse og køretøjets størrelse som inden for faktorvariabler. For at estimere effektstørrelsen blev den delvise eta kvadreret (η2p)anvendt. Til alle parvis post hoc-analyser blev der anvendt mindst kvadratiske midler.

Virkninger af den indledende afstand
Testet først var den hypotese, at manipulation af den oprindelige afstand fra kantstenen til aflytning punkt ville påvirke tilgang hastighed deltagere. Den systematiske ændring i startdistancen påvirkede både unge voksnes og børns hastighedsjusteringer: F(2, 30) = 29,62, p < 0,0001, η2p = 0,66; og F(2, 30) = 207.32, p < 0,0001, η2p = 0,93.

For unge voksne var den indledende afstands- og tidsinteraktion signifikant: F(6, 90) = 11,88, p < 0,0001, η2p = 0,44. En simpel effekttest viste en signifikant effekt af tid for: nær startafstand, F(3, 45) = 140,34, p < 0,0001, η2p = 0,90; mellemliggende startafstand, F(3, 45) = 29,93, p < 0,0001, η2p = 0,67 og langt indledende afstand, F(3, 45) = 184,46, p < 0,0001, η2p = 0,93. Det blev konstateret fra post-hoc-analysen, at unge voksne steg i hastighed gennem hele indflyvningen (p < 0,0001). Men da den oprindelige afstand var kort, deltagerne bremset (p < 0,0001) i begyndelsen af forsøg og drønede op kontinuerligt. Dette repræsenterer den funktionelle justering. De gennemsnitlige hastigheder under indflyvningen afbildes på tværs af aldersgrupper (figur 5).

For børn var den indledende afstands- og tidsinteraktion også signifikant: F(6, 90) = 53,51, p < 0,0001, η2p = 0,78. Denne interaktionseffekt blev opfanget af trevejsinteraktionen. Køretøjets størrelse, startafstand og tidsinteraktion var signifikant: F(6, 90) = 2,12, p < 0,05, η2p = 0,12. Resultaterne viser, at børns hastighedsændringer forårsaget af den oprindelige afstand blev påvirket af køretøjets størrelse.

Virkninger af køretøjets størrelse hos børn
Testet næste var den hypotese, at manipulation af køretøjets størrelse ville påvirke hastighed profiler og overfartstid af børn og unge voksne. Det blev konstateret, at hos børn påvirkede køretøjets størrelse hastighedsprofilerne og overskæringspositionen forårsaget af den oprindelige afstand.

Hos børn var køretøjets størrelse, startafstand og tidsinteraktion signifikant: F(6, 90) = 2,12, p < 0,05, η2p = 0,12. Yderligere analyse viste, at mellem bilerne var den indledende afstand x tidsinteraktion signifikant, F(6, 90) = 33,55, p < 0,0001, η2p = 0,69. En simpel effekttest viste en signifikant effekt af tid for næsten startafstand, F(3, 45) = 132,54, p < 0,0001, η2p = 0,90; mellemliggende startafstand, F(3, 45) = 173,83, p < 0,0001, η2p = 0,92 og langt indledende afstand, F(3, 45) = 272,78, p < 0,0001, η2p = 0,95. Post-hoc-analyse viste, at børn drønede op gennem hele tilgangen (p < 0,0001); men da de krydsede mellem bilerne, de bremset i begyndelsen af den tilgang for den nærmeste indledende afstand (p < 0,0002),

Men når børn krydsede mellem busserne, var den indledende afstands- og tidsinteraktion også signifikant: F(6, 90) = 18,70, p < 0,0001, η2p = 0,55. En simpel effekttest viste en signifikant effekt af tid for den nærmeste startdistance: F(3, 45) = 124,41, p < 0,0001, η2p = 0,89; mellemliggende startafstand, F(3, 45) = 132,79, p < 0,0001, η2p = 0,90 og langt indledende afstand, F(3, 45) = 331,16, p < 0,0001, η2p = 0,96. Post-hoc-analyse viste, at når børn krydsede mellem busserne, deres hastigheder hverken steget eller faldt i begyndelsen af tilgangen til den nærmeste indledende afstand. De gennemsnitlige hastigheder under indflyvningen afbildes på tværs af aldersgrupper i figur 6.

Åbenbart, køretøjets størrelse påvirket børns passage adfærd som induceret af indledende afstand. Børnenes overfartstider afveg systematisk fra mellemrumscentret afhængigt af den oprindelige afstand, hvor de krydsede mellem de små køretøjer. Men børnene ikke afvige baseret på den oprindelige afstand, når de krydsede mellem de store køretøjer.

Køretøjets størrelse påvirkede også i betydelig grad børnenes overfartsposition inden for det hul, der blev forårsaget af den indledende afstand. Køretøjets størrelse og indledende afstandsinteraktion var signifikant: F(2, 30) = 18,13, p < 0,0001, η2p = 0,55. En simpel effekttest viste en signifikant effekt af den indledende afstand mellem biler, F(2, 30) = 62,30, p < 0,0001, η2p = 0,81, og mellem busser, F(2, 30) = 6,15, p < 0,005, η2p = 0,30. Det blev konstateret, at børns aflytningstider steg betydeligt (p < 0,0001), da den oprindelige afstand steg fra nær til fjern indledende afstande. Men når man krydsede mellem busser, var børns aflytningstider ikke væsentligt forskellige mellem nær og mellemliggende indledende afstande. Den gennemsnitlige passage position under indflyvning er plottet på tværs af aldersgrupper (Figur 7).

Interaktionseffekter af køretøjets størrelse og gabstørrelse hos børn
Endelig blev samspillet mellem køretøjets størrelse og gab størrelse hos børn undersøgt. Samspillet mellem køretøjets størrelse og mellemrumsstørrelse var signifikant: F(1, 15) = 4,26, p < 0,05, η2p = 0,22. En simpel effekttest viste en signifikant effekt af mellemrumsstørrelsen mellem bilerne: F(1, 15) = 7,42, p < 0,02, η2p = 0,33; og mellem busserne, F(1, 15) = 35,93, p < 0,001, η2p = 0,71. Post-hoc analyse viste, at når passage mellem bilerne, børn krydsede hullet betydeligt længere foran kløften center i 4 s hul end de 3 s hul (p < 0,01). Ved passage mellem busserne, børn også krydsede kløften betydeligt tidligere i 4 s hul end de 3 s hul (p < 0,0001). Børn krydsede hullet længere foran kløften center i 4 s hul end de 3 s hul, uanset køretøjets størrelse (Tabel 1).

Figure 1
Figur 1: Billeder, der viser gangsimulationseksperimentet. (A) Fotografi af en deltager gå på løbebåndet og en eksperimentator ser walking simulator program. (B)Billede af tegnefilmen crosswalk vises før konfigurationen er indlæst. (C) Billede af det realistiske virtuelle miljø, hvor simuleringen finder sted. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2: Eksperimentelt opsætningsdiagram. Komponenterne i den eksperimentelle opsætning og deres forbindelser er illustreret. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3: Diagram over overfartssituationen. Afstandsparametre, der kan konfigureres for hvert eksperiment, vises. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4: Eksempel på konfigurationsfil. Eksempel på en korrekt formateret konfigurationstekstfil til simuleringsprogrammet. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 5
Figur 5: Hastighed afhængighed af indledende afstand. Gennemsnitlige hastigheder for hver indledende afstand hos børn og unge voksne (nær, mellemliggende og vidt defineret som 3,5 m, 4,5 m og 5,5 m fra aflytningspunktet) som en funktion af tid, før de når aflytningspunktet. Den fortræt hastighed blev i gennemsnit i 1 s intervaller (-3,5 s, -2,5 s, -1,5 s, og -0,5 s), tælle baglæns fra aflytning punkt. Stjerner repræsenterer statistisk signifikante inter-middel forskelle for indledende afstande på hvert tidspunktspunkt. En stjerne repræsenterer en inter-middel forskel, og to stjerner repræsenterer to eller flere inter-middel forskelle. Fejllinjer angiver SD. Dette tal er blevet genoptrykt med tilladelse fra Chung et al.15. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 6
Figur 6: Børns hastighed afhængighed af indledende afstand baseret på to forskellige køretøjsstørrelser. Børns gennemsnitlige hastighedsprofiler, før de når aflytningspunktet for hver indledende afstand, afbildes for biler (øverst) og busser (nederst). Indflyvningshastigheden blev i gennemsnit i 1 s intervaller, tælle baglæns fra aflytning punkt. Stjerner repræsenterer statistisk signifikante inter-middel forskelle for indledende afstande på hvert tidspunktspunkt. En stjerne repræsenterer en inter-middel forskel, og to stjerner repræsenterer to eller flere inter-middel forskelle. Fejllinjer angiver SD. Dette tal blev genoptrykt med tilladelse fra Chung et al.15. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 7
Figur 7: Køretøjets størrelses effekt på børns toi. Børnegruppens gennemsnitlige TOI for hver startdistance vises som en funktion af køretøjets størrelse (bil, bus). TOI henviser til den tidsmæssige afstand i forhold til mellemrum midt på tidspunktet for passage, således at 0,2 s refererer til 1,6 m, når køretøjets hastighed er 30 km / t (8,3 m / s). Stjerner repræsenterer statistisk signifikante forskelle mellem køretøjer ved hver indledende afstande. En stjerne repræsenterer en inter-middel forskel, og to stjerner repræsenterer to eller flere inter-middel forskelle. Fejllinjer angiver SD. Dette tal blev genoptrykt med tilladelse fra Chung et al.15. Klik her for at se en større version af dette tal.

Køretøjets størrelse Mellemrumsstørrelse
3-s 4 s
Bil 0.06 (0.07) -0.14 (0.07)
Bus 0.12 (0.04) -0.12 (0.04)

Tabel 1: Interaktionseffekter af køretøjets størrelse og gabstørrelse hos børn. Børns betyder TOI som funktion af køretøjets størrelse og gap størrelse Note. Værdier angives i midler(standardafvigelser). . Klik her for at downloade denne tabel.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Tidligere undersøgelser har brugt simulatorer med forventedeskærme 16,17, men denne protokol forbedrer den økologiske gyldighed via en fuldt fordybende virtuel visning (dvs. 360 grader). Desuden gør det muligt at undersøge, hvordan børn og unge voksne kalibrerer deres handlinger til et skiftende miljø, hvis deltagerne skal gå på et løbebånd. Dette eksperimentelle design virtuelle scene ændres samtidig med deltagerbevægelser, og køretøjerne ankommer til fodgængerens overfartslinje på et bestemt tidspunkt. Dette forhindrer deltagerne i at forsinke deres overfartstider på grund af beslutninger eller forberedelser til at flytte. I denne undersøgelse er deltagerne allerede i gang, når de forsøger at krydse vejen6, så forskerne tydeligt kan få adgang til kontrol af bevægelse, mens de krydser.

Kritiske trin omfatter korrekt indstilling af parametrene for at afspejle det eksperimentelle design, stoppe eksperimentet, når køresyge opstår, og udføre praksis forsøg, således at deltagerne er komfortable med løbebånd miljø. En bred vifte af trafikstrømme ud over dem, der diskuteres i resultaterne, kan konfigureres med den aktuelle software. Softwaren kan også let udvides til at omfatte en bredere vifte af passage situationer (dvs. ved at tilføje flere baner eller flere køretøjstyper).

Protokollen gør det muligt at undersøge, hvordan børn og unge voksne regulerer deres bevægelse i henhold til dynamisk skiftende miljøer. Specifikt, systematisk varierende den oprindelige start placering giver mulighed for undersøgelse af hastighed justeringer hos børn og unge voksne. Protokollen giver også mulighed for at fastslå, om ændringer i gap egenskaber føre til specifikke hastighed kontrolmønstre i interceptive handlinger. Resultaterne viser, at varierende indledende afstande og gap egenskaber er vigtigt for at identificere systematisk passage adfærd tilpasninger, der afspejler opfattelsen / handling type kontrol i passage veje. Resultaterne indikerer interaktionseffekter af den oprindelige afstand og køretøjets størrelse hos børn; specifikt, deres hastighed justeringer samtidig nærmer aflytning blev påvirket af hul karakteristika.

I modsætning til tidligere resultater om de svage virkninger af køretøjets størrelse på voksnes passage adfærd, denne undersøgelse fandt, at børn dårligt justeret deres tilgang hastigheder i henhold til den oprindelige afstand, når de står over for et stort køretøj fra en tæt afstand. Resultaterne tyder på, at evnen til at finjustere motoriske bevægelser ved hjælp af visuelle oplysninger i komplekse aflytningsopgaver er underlagt udviklingsmæssige ændringer. Den fremtidige forskning bør imidlertid differentiere køretøjstyper og -størrelser ved hjælp af forskellige størrelser af samme køretøjstype. Denne opsætning giver et mere præcist svar, som visuelle oplysninger bruges til at styre overfartshandlinger i et dynamisk miljø.

Desuden svarede manipulation af gabstørrelse og køretøjets størrelse tilsammen ikke på, hvilke egenskaber af det dynamiske hulmiljø der direkte påvirker bevægelsesmoduleringen. Resultaterne tyder på, at børn undervurderer et køretøjs ankomsttid og forsøger at krydse hurtigere foran store køretøjer. Især krydser børn forskellene mellem busserne tidligere end forventet i 4'erens hul. Dette kan skyldes en LV's tættere afstand i 4 s hul. En begrænsning af dette design er, at gabet størrelse virkninger er forvirret af virkningerne af et køretøjs ydre kanter. Fremtidige forsøgsdesign kan ændre gabstørrelsen uden at ændre køretøjets yderkanter.

Sammenlignet med tidligere virtual reality forskning, dette eksperiment design tilbyder et sikkert miljø til at undersøge passage adfærd. Men apparatet forårsager køresyge hos nogle deltagere. Litteraturen om køresyge afslører en sammenhæng mellem køresyge og postural kontrol, så folk, der har dårlig balance kontrol bør udelukkes18,19,20. Derudover holder deltagerne gelændere under gang, og dette kan afbryde en naturlig gangbevægelse, som kan være en begrænsning af metoden. Alt i alt bidrager denne undersøgelse til forståelsen af børns vejovergangsadfærd i forhold til et huls tidsmæssige og rumlige egenskaber.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har intet at afsløre.

Acknowledgments

Korea Institute finansierede dette arbejde for fremme af teknologi og ministeriet for handel, industri og energi (tilskud nummer 10044775).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Customized treadmill Kunsan National University Treadmill built for this study
Desktop PC Multiple companies Standard Desktop PC
Oculus Rift Development Kit Oculus VR, LLC DK1 Virtual reality headset
Walking Simulator Software Kunsan National University Software deloped for this experiment

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Bastin, J., Craig, C., Montagne, G. Prospective strategies underlie the control of interceptive actions. Human Movement Science. 25 (6), 718-732 (2006).
  2. Bastin, J., Fajen, B., Montagne, G. Controlling speed and direction during interception: An affordance-based approach. Experimental Brain Research. 201 (4), 763-780 (2010).
  3. Chardenon, A., Montagne, G., Laurent, M., Bootsma, R. J. A Robust Solution for Dealing With Environmental Changes in Intercepting Moving Balls. Journal of Motor Behavior. 37 (1), 52-64 (2005).
  4. Lenoir, M., Musch, E., Thiery, E., Savelsbergh, G. J. P. Rate of change of angular bearing as the relevant property in a horizontal intercepting task during locomotion. Journal of Motor Behavior. 34 (4), 385-401 (2002).
  5. Oxley, J. A., Ihsen, E., Fildes, B. N., Charlton, J. L., Day, R. H. Crossing roads safely: an experimental study of age differences in gap selection by pedestrians. Accident Analysis & Prevention. 37 (5), 962-971 (2005).
  6. Chihak, B. J., et al. Synchronizing self and object movement: How child and adult cyclists intercept moving gaps in a virtual environment. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 36, 1535-1552 (2010).
  7. te Velde, A. F., van der Kamp, J., Savelsbergh, G. J. Five-to twelve-year-olds' control of movement velocity in a dynamic collision avoidance task. British Journal of Developmental Psychology. 26 (1), 33-50 (2008).
  8. Simpson, G., Johnston, L., Richardson, M. An investigation of road crossing in a virtual environment. Accident Analysis & Prevention. 35 (5), 787-796 (2003).
  9. Lee, D. N., Young, D. S., McLaughlin, C. M. A roadside simulation of road crossing for children. Ergonomics. 27 (12), 1271-1281 (1984).
  10. Oudejans, R. R., Michaels, C. F., van Dort, B., Frissen, E. J. To cross or not to cross: The effect of locomotion on street-crossing behavior. Ecological Psychology. 8 (3), 259-267 (1996).
  11. Grechkin, T. Y., Chihak, B. J., Cremer, J. F., Kearney, J. K., Plumert, J. M. Perceiving and acting on complex affordances: How children and adults bicycle across two lanes of opposing traffic. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 39 (1), 23-36 (2013).
  12. O'Neal, E. E., et al. Changes in perception-action tuning over long time scales: How children and adults perceive and act on dynamic affordances when crossing roads. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 44 (1), 18-26 (2018).
  13. Savelsbergh, G. J. P., Rosengren, K. S., Van der Kamp, J., Verheul, M. H., et al. Catching action development. The development of movement coordination in children. Application in the field of sport, ergonomics and health sciences. Savelsbergh, G. J. P., et al. , Taylor & Francis Group. 191-212 (2003).
  14. Plumert, J. M., Kearney, J. K. Timing Is Almost Everything: How Children Perceive and Act on Dynamic Affordances. Advances in child development and behavior. 55, 173-204 (2018).
  15. Chung, H. C., Choi, G., Azam, M. Effects of Initial Starting Distance and Gap Characteristics on Children’s and Young Adults' Velocity Regulation When Intercepting Moving Gaps. Human Factors. , (2019).
  16. Lobjois, R., Cavallo, V. Age-related differences in street-crossing decisions: The effects of vehicle speed and time constraints on gap selection in an estimation task. Accident Analysis & Prevention. 39 (5), 934-943 (2007).
  17. Lobjois, R., Cavallo, V. The effects of aging on street-crossing behavior: from estimation to actual crossing. Accident Analysis & Prevention. 41 (2), 259-267 (2009).
  18. Yu, Y., Chung, H. C., Hemingway, L., Stoffregen, T. A. Standing body sway in women with and without morning sickness in pregnancy. Gait & Posture. 37 (1), 103-107 (2013).
  19. Stoffregen, T. A., Smart, L. J. Postural instability precedes motion sickness. Brain Research Bulletin. 47 (5), 437-448 (1998).
  20. Stoffregen, T. A., Villard, S., Chen, F. C., Yu, Y. Standing posture on land and at sea. Ecological Psychology. 23 (1), 19-36 (2011).

Tags

Adfærd adfærd fodgænger trafiksikkerhed virtual reality perception handling økologisk psykologi

Erratum

Formal Correction: Erratum: Using a Virtual Reality Walking Simulator to Investigate Pedestrian Behavior
Posted by JoVE Editors on 10/08/2020. Citeable Link.

An erratum was issued for: Using a Virtual Reality Walking Simulator to Investigate Pedestrian Behavior. An affiliation was updated.

The first affiliation was updated from:

Department of Sports Science, Kunsan National University

to:

Department of Sport and Exercise Sciences, Kunsan National University

Brug af en Virtual Reality Walking Simulator til at undersøge fodgængeradfærd
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Chung, H. C., Kim, S. H., Choi, G.,… More

Chung, H. C., Kim, S. H., Choi, G., Kim, J. W., Choi, M. Y., Li, H. Using a Virtual Reality Walking Simulator to Investigate Pedestrian Behavior. J. Vis. Exp. (160), e61116, doi:10.3791/61116 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter