Waiting
Login processing...

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

Behavior

Met behulp van een Virtual Reality Walking Simulator om voetgangersgedrag te onderzoeken

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

Dit protocol beschrijft het gebruik van een wandelsimulator die dient als een veilige en ecologisch geldige methode om voetgangersgedrag te bestuderen in aanwezigheid van bewegend verkeer.

Abstract

Om een weg succesvol over te steken, moeten individuen hun bewegingen coördineren met bewegende voertuigen. Deze paper beschrijft het gebruik van een wandelsimulator waarin mensen op een loopband lopen om gaten tussen twee bewegende voertuigen te onderscheppen in een meeslepende virtuele omgeving. Virtual reality zorgt voor een veilig en ecologisch gevarieerd onderzoek naar gap crossing gedrag. Het manipuleren van de initiële startafstand kan het begrip van de snelheidsregulering van een deelnemer bevorderen terwijl het een gat nadert. Het snelheidsprofiel kan worden beoordeeld op verschillende tussenruimtevariabelen, zoals de initiële afstand, de grootte van het voertuig en de grootte van de tussenruimte. Elke loopsimulatie resulteert in een positie/tijdreeks die kan informeren hoe de snelheid anders wordt aangepast, afhankelijk van de hiatenkenmerken. Deze methodologie kan worden gebruikt door onderzoekers onderzoeken van voetgangersgedrag en gedragsdynamiek, terwijl het gebruik van menselijke deelnemers in een veilige en realistische omgeving.

Introduction

Gap crossing, een onderscheppingsgedrag, vereist het verplaatsen van zichzelf in relatie tot een kloof tussen twee bewegende voertuigen1,2,3,4. Gap crossing omvat het waarnemen van tegemoetkomende voertuigen en het controleren van de beweging in relatie tot bewegend verkeer. Dit vereist dat acties precies worden gekoppeld aan waargenomen informatie. Veel eerdere studies hebben onderzocht perceptuele oordeel en gap-crossing gedrag met behulp van kunstmatige wegen, langs de weg simulatoren, en het scherm projectie virtuele omgevingen5,6. Echter, eerdere weg-kruising literatuur heeft een onvolledig begrip van dit gedrag, en de ecologische geldigheid van deze studies is in twijfel getrokken7,8,9.

Dit protocol presenteert een onderzoeksparadigma voor het bestuderen van gap crossing gedrag in virtual reality, waardoor de ecologische geldigheid wordt gemaximaliseerd. Een wandelsimulator wordt gebruikt om de perceptie en acties van gap crossing gedrag te onderzoeken. De simulator biedt een veilige wandelomgeving voor de deelnemers, en de werkelijke lopen in de gesimuleerde omgeving stelt onderzoekers in staat om volledig vast te leggen de wederzijdse relatie tussen waarneming en actie. Personen die daadwerkelijk een weg oversteken is bekend dat de tijdsverschil nauwkeuriger te beoordelen dan degenen die alleen mondeling besluiten om10kruis . De virtuele omgeving is ecologisch geldig en stelt onderzoekers in staat om eenvoudig taakgerelateerde variabelen te wijzigen door de parameters van het programma te wijzigen.

In deze studie wordt de oorspronkelijke startlocatie van een deelnemer gemanipuleerd om de snelheidscontrole te beoordelen terwijl de kloof wordt benaderd. Dit protocol maakt het onderzoek van voetgangers locomotion controle tijdens het onderscheppen van een kloof. Het analyseren van de snelheid van een deelnemer veranderen in de tijd maakt een functionele interpretatie van de snelheid aanpassingen, terwijl hij of zij nadert een kloof.

Bovendien geven de ruimtelijke en temporele kenmerken van onderschepte objecten aan hoe een persoon zich kan bewegen. In een kloof kruising omgeving, het veranderen van de kloof grootte (inter-voertuig afstanden) en voertuig grootte moet invloed hebben op hoe de motorie van een voetganger verandert ook. Dienovereenkomstig zal het manipuleren van de hiaatkenmerken waarschijnlijk snelheidsaanpassingen in het naderende gedrag van de deelnemer veroorzaken. Zo biedt het manipuleren van gap-kenmerken (d.w.z. de grootte van de kloof en de grootte van het voertuig) waardevolle informatie voor het begrijpen van veranderingen in kruisgedrag op basis van verschillende hiatenkenmerken. Deze studie onderzoekt hoe kinderen en jongvolwassenen hun snelheid reguleren bij het overschrijden van hiaten in verschillende oversteekomgevingen. Het profiel van de snelheidsregulering kan worden beoordeeld voor verschillende hiaatoversteekomgevingen met verschillende startlocaties, afstanden tussen voertuigen en voertuigmaten.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Dit experimentele protocol omvat menselijke proefpersonen. De procedure werd goedgekeurd door de Kunsan National University Research Board.

1. Voorbereiding van de uitrusting

OPMERKING: De apparatuur bevat het volgende: een personal computer (PC, 3,3 GHz met 8 GM) met muis, toetsenbord en monitor; Walking Simulator software geïnstalleerd op de desktop-pc; een aangepaste loopband (breedte: 0,67 m, lengte: 1,26 m, hoogte: 1,10 m) uitgerust met leuningen, een riem en een magnetische encoder met een USB-kabel; en een Oculus Rift virtual reality-apparaat (DK1, VS, 1280 x 800 pixels). De apparatuur bevat ook een aangepaste handmatige loopband. De loopband draait via de loopbewegingen van de deelnemers en maakt geen gebruik van een interne motor.

  1. Bereid voldoende ruimte voor de loopband en een nabijgelegen bureau voor de pc. Een foto van de experimentele opstelling wordt getoond in figuur 1A.
  2. Sluit de apparatuur aan zoals aangegeven in figuur 2.
    1. Sluit de magnetische encoder van de loopband aan op de pc via een USB-poort.
    2. Sluit de loopband aan op een krachtbron.
    3. Sluit de headset aan op de pc via DVI/HDMI- en USB-poorten.

2. Voorbereiding van de configuraties van de wandelsimulator

  1. Toegang tot de wandelsimulator directory op de PC en open de "Config" directory.
    OPMERKING: Elke configuratie wordt opgeslagen als een tekstbestand in de "Config" directory met bestandsnamen van "config001", "config002", enz. Hier, 001, 002, etc. zijn de configuratienummers. In stappen 2.2–2.8 wordt beschreven hoe u de configuratiebestanden maakt, zodat ze leesbaar zijn door de simulatorsoftware. Een schema van een kruisingssituatie met twee voertuigen met aanpasbare initiële afstanden wordt weergegeven in figuur 3. Een voorbeeldconfiguratiebestand met de juiste opmaak wordt weergegeven in figuur 4. Sectiekoppen van het configuratiebestand gebruiken vierkante haakjes (bijvoorbeeld '[WALKER]').
  2. Vul de sectie [WALKER] in met de parameter met betrekking tot het startpunt van de deelnemers.
    1. Stel de parameter "Afstand" in, die de startafstand van de deelnemer vanaf het startpunt in meters (m) aangeeft.
  3. Vul de sectie [CAR] in met parameters met betrekking tot het eerste voertuig.
    1. Stel de parameter "Type" (die het type voertuig aangeeft) in op "1" voor sedan, "2" voor bus of "0" om het voertuig te verwijderen.
    2. Stel de parameter "Snelheid" (die de snelheid van het voertuig aangeeft) in op de gewenste waarde in km/h.
    3. Stel de parameter "Afstand" (die de initiële afstand van het voertuig van de oversteekplaats aangeeft) in op de gewenste waarde in meters.
  4. Vul de sectie [SECONDCAR] in met de parameters die verband houden met het tweede voertuig. Parameters zijn identiek aan die van [CAR].
    OPMERKING: In twee-voertuig studies, de kloof wordt gedefinieerd als de lege ruimte tussen de twee voertuigen. De tussenruimte, gedefinieerd als de tijdsduur waarin de kloof zich langs het wandelpad van de deelnemer bevindt, is een functie van de parameters "Afstand", "Snelheid" en "Type" van [CAR] en [SECONDCAR].
  5. Vul de sectie [NEXTCAR] in met parameters met betrekking tot extra voertuigen. De parameters zijn identiek aan die van [CAR].
    OPMERKING: Deze optie kan worden gebruikt om het gedrag van voetgangers binnen de continue verkeersstroom te onderzoeken. Deze optie wordt niet besproken in de sectie representatieve resultaten.
  6. Vul het gedeelte [ROAD] uit, met de parameter voor rijstrookselectie. Stel de parameter "lane" in op "1" om de rijbaan dichter bij de startpositie van de voetganger te gebruiken, of "2" voor de rijstrook verder weg. [OBSTAKEL] geeft de parameters aan die een voertuig dat in de tweede rijstrook rijdt configureren met dezelfde snelheid als het eerste voertuig.
    OPMERKING: Bij het gebruik van de dichtere rijstrook als de primaire rijstrook, kan deze optie worden gebruikt om extra voertuigen op de verdere rijstrook te plaatsen die in dezelfde richting gaat. Daarom kan het worden gebruikt om de impedantie van het zicht van een voertuig door een parallel voertuig te bestuderen. Deze sectie heeft parameters "Type" en "Afstand" met dezelfde definities hierboven beschreven. Deze optie wordt niet besproken in de sectie representatieve resultaten. Alle getoonde resultaten omvatten twee voertuigen rijden in de rijstrook dichter bij de voetganger.
  7. Vul de sectie [SAVE] in, die de parameter met betrekking tot de bemonsteringsfrequentie bevat. Stel de parameter "numberpersecond" in op de gewenste waarde in Hz.
  8. Sla het configuratiebestand op en sluit af.
  9. Herhaal secties 2.2–2.8 voor alle gewenste configuraties en bereid gegevensbladen voor met de lijst met configuraties (in een gerandomiseerde volgorde) die in het experiment moet worden gebruikt.
  10. Bereid drie configuratiebestanden voor die in de praktijkproeven kunnen worden gebruikt.
    OPMERKING: De eerste oefenconfiguratie mag geen voertuigen hebben (d.w.z. alle "Type"-parameters die zijn ingesteld op "0"). De tweede en derde praktijk configuratie bestanden moeten voertuigen hebben. De derde configuratie moet milde kruisomstandigheden hebben. Dezelfde configuratie kan worden gebruikt voor de tweede en derde praktijk proeven, afhankelijk van het experimentele ontwerp.

3. Deelnamescreening en voorbereiding

  1. Rekruteer deelnemers met een normaal of gecorrigeerd-naar-normaal zicht.
    LET OP: Alle deelnemers moeten vrij zijn van alle omstandigheden die normaal lopen voorkomen. Ze moeten vrij zijn van duizeligheid tijdens het lopen, en ze mogen geen geschiedenis van ernstige verkeersongevallen hebben.
  2. Vraag de deelnemer om voor elk experiment een schriftelijk, geïnformeerd toestemmingsformulier te ondertekenen.
  3. Bereid een audio-opname met mondelinge instructies van de taak voor en speel de opname af op de deelnemer.
    OPMERKING: De mondelinge instructies moeten de hieronder beschreven basisprocedure vertellen en eventuele specifieke aanwijzingen geven die vereist zijn door het experimentele ontwerp.
  4. Moedig de deelnemer aan om vragen te stellen over het experiment.
  5. Leid de deelnemer om op de loopband te staan wanneer u klaar bent.
  6. Gebruik de stabiliserende riem tot aan de taille van de deelnemer. Instrueer de deelnemer om de leuningen te allen tijde vast te houden tijdens het experiment.

4. Het uitvoeren van de praktijkproeven

  1. Instrueer de deelnemer om te oefenen lopen op de loopband, met de riem aan, terwijl de leuningen.
  2. Begin met het wandelsimulatorprogramma door dubbel te klikken op het uitvoerbare simulatorprogramma zodra de deelnemer comfortabel op de loopband kan lopen.
    OPMERKING: Het zwart-wit cartoon zebrapad weergegeven in figuur 1B wordt weergegeven tussen het oversteken van proeven. Op dit punt moet het worden weergegeven op het pc-scherm.
  3. Instrueer de deelnemer om de headset te dragen. Geef hulp als dat nodig is. Controleer zowel op comfort als stabiliteit met betrekking tot de kop.
  4. Kalibreer de headset zodat het zwart-wit stripcrosspad goed is afgestemd op het zicht van de deelnemer.
    OPMERKING: Secties 4.5–4.7 beschrijven drie oefenproeven, die zijn ontworpen om de deelnemer geleidelijk te laten wennen aan de simulatoromgeving. Als de deelnemer een proef niet lukt vanwege het misverstand van de instructies, moeten er maximaal twee extra proeven worden uitgevoerd totdat de deelnemer de instructies begrijpt. Extra proeven worden niet uitgevoerd in gevallen van het niet kruisen om andere redenen dan misverstand de regels (bijvoorbeeld als er een botsing optreedt).
  5. Begin aan de eerste oefenzitting.
    LET OP: De eerste praktijk proef moet worden zonder voertuigen voor de deelnemer om te wennen aan het lopen in de virtual reality setting.
    1. Informeer de deelnemer dat de eerste oefenproef zal plaatsvinden zonder voertuigen.
    2. Instrueer de deelnemer om recht vooruit te kijken.
    3. Voer het configuratienummer van de eerste praktijkproef in het tekstvak onder aan het scherm.
    4. Klik op de knop Start onder aan het scherm.
      OPMERKING: Het programma moet de realistische instelling weergeven die in figuur 1C op het scherm is afgebeeld.
    5. Informeer de deelnemer om klaar te zijn bij het horen van "Ready" en om te beginnen met lopen bij het horen van "Go". Geef de verbale aanwijzingen "Ready" en "Go".
  6. Tweede praktijk proef
    LET OP: De tweede praktijkproef moet de voertuigen introduceren zonder te lopen. De richting van de virtual reality view verschuift naarmate het hoofd van de deelnemer wordt gedraaid.
    1. Instrueer de deelnemer aan deze proef, op de verbale cue "Go", om naar links te kijken en tegelijkertijd een kleine stap voorwaarts te zetten, maar niet verder vooruit te lopen. De deelnemer moet in plaats daarvan de voertuigen voorbij zien komen.
    2. Typ het configuratienummer van de tweede proefversie in het tekstvak en klik op 'Start' door de verbale aanwijzingen op te geven.
      LET OP: De voertuigen beginnen te bewegen als de deelnemer begint te bewegen.
  7. Derde training proef
    OPMERKING: De derde praktijkproef moet vergelijkbaar zijn met de experimentele configuraties, maar met milde overschrijdingsvoorwaarden.
    1. Informeer de deelnemer dat 1) de derde praktijk proef zal twee voertuigen die van de linkerkant, en 2) hij / zij moet proberen om de weg tussen de twee voertuigen over te steken.
    2. Voer het derde proefnummer in het tekstvak in door de verbale cue op te geven.
    3. Klik op de knop Start en begin de proef met de verbale aanwijzingen.

5. Virtueel wandelexperiment

  1. Controleer of de deelnemer de experimentele taak begrijpt en deze kan uitvoeren.
  2. Wanneer de deelnemer klaar is, typt u het eerste configuratienummer in het gegevensblad in het tekstvak en klikt u op Start.
  3. Voer de simulatie uit zoals gedaan in de laatste praktijkproef.
    OPMERKING: Aan het einde van elke kruisingsproef toont het programma "S", "F" of "C", afhankelijk van of het resultaat een succesvolle kruising is (d.w.z. de deelnemer kruist naar de andere kant van de straat zonder botsingen), geen kruising (deelnemer steekt niet over naar de andere kant) of een botsing (deelnemer heeft contact met een voertuig), respectievelijk.
  4. Noteren van het resultaat naast het configuratienummer op het gegevensblad.
  5. Herhaal dit voor alle configuraties op het gegevensblad en voltooi het experiment.

6. Gegevensexport en -analyse

  1. Haal de gegevensbestanden op voor analyse. De loopsimulatorsoftware slaat elke run op als spreadsheetbestand in de map 'Gegevens'.
  2. Analyseer gegevens met de gewenste tools. De uitvoergegevens registreert de posities en snelheden van de wandelaar en de voertuigen als een tijdreeks. Gebruik deze gegevens om de bewegingen van deelnemers en de afhankelijkheid van verkeersomstandigheden te analyseren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De wandelsimulator kan worden gebruikt om het zebragedrag te onderzoeken terwijl de initiële afstand van stoeprand tot onderscheppingspunt en de hiaatkenmerken (d.w.z. tussenruimte en voertuiggrootte) wordt gemanipuleerd. De virtuele omgevingsmethode maakt het mogelijk om de kloofkenmerken te manipuleren om te begrijpen hoe dynamisch veranderende kruisingsomgevingen het wegkruisgedrag van kinderen en jonge volwassenen beïnvloeden.

Een gekwantificeerd snelheidsprofiel en kruispositie binnen de kloof die wordt gebruikt om het overstekende gedrag van verschillende voetgangersgroepen te vergelijken. We hebben de tijd van onderschepping (TOI) geedaxeerd als het momentane effect van snelheidsaanpassing op de positie van deelnemers binnen de kloof. Deze representatieve resultaten gebruiken gegevens van 16 jongvolwassenen (gemiddelde leeftijd = 22,75 jaar, SD = 2,56) en 16 kinderen (gemiddelde leeftijd = 12,18 jaar, SD = 0,83). Over het algemeen ondergaan 12-jarige kinderen ontwikkelingsveranderingen in het vermogen om bewegingen te coördineren met bewegende objecten3,4,11,12,13,14, dus het variëren van de initiële afstand bood een mogelijkheid om functionele aanpassing van de naderende snelheid bij kinderen versus jonge volwassenen te vergelijken. De deelnemers werden aangeworven via een universitaire social media posting. Van de aangeworven deelnemers kregen twee jongvolwassenen bewegingsziekte, waarbij de experimenten onmiddellijk werden stopgezet en ze werden uitgesloten van de studie.

Het slagingspercentage was 98,95% onder kinderen en 99,48% onder jongvolwassenen. Alleen succesvolle proeven werden in de analyse opgenomen. Om toegang te krijgen tot de snelheidsgegevens, een 3 x 2 x 2 x 4 (initiële afstand [nabij, tussenliggend, ver]; tussenruimte [3 s, 4 s]; voertuiggrootte [auto, bus]; tijd [3,5 s, 2,5 s, 1,5 s, 0,5 s]) herhaalde maatregelen ANOVA werd uitgevoerd met behulp van initiële afstand, afstandsafstand, voertuiggrootte en tijd als binnen factorvariabelen. Timing gegevens werd geanalyseerd door het uitvoeren van een 3 x 2 x 2 (initiële afstand [nabij, intermediair, ver]; tussenruimte [3 s, 4 s]; voertuig grootte [auto, bus]) herhaalde maatregelen ANOVA met initiële afstand, tussenruimte, en voertuig grootte als binnen factor variabelen. Om de effectgrootte te schatten, werd de gedeeltelijke eta kwadraat (η2p)gebruikt. Voor alle paarswise post-hoc analyses werden de minste vierkante middelen gebruikt.

Effecten van de initiële afstand
Eerst getest was de hypothese dat manipulatie van de initiële afstand van de stoeprand naar het onderscheppingspunt de naderingssnelheid van de deelnemers zou beïnvloeden. De systematische verandering in de initiële afstand beïnvloedde zowel de snelheidsaanpassingen van jongvolwassenen als van kinderen: F(2, 30) = 29,62, p < 0,0001, η2p = .66; en F(2, 30) = 207,32, p < 0,0001, respectievelijk η2p = .93.

Voor jongvolwassenen was de initiële afstand en tijdsinteractie significant: F(6, 90) = 11,88, p < 0,0001, η2p = 0,44. Een eenvoudige effectentest toonde een significant effect van de tijd voor: in de buurt van de eerste afstand, F(3, 45) = 140,34, p < 0,0001, η2p = 0,90; tussenliggende aanvangsafstand, F(3, 45) = 29,93, p < 0,0001, η2p = 0,67; en verre initiële afstand, F(3, 45) = 184,46, p < 0,0001, η2p = 0,93. Uit de post-hocanalyse bleek dat jongvolwassenen tijdens de aanpak in snelheid stegen (p < 0,0001). Echter, toen de initiële afstand kort was, vertraagden de deelnemers (p < 0,0001) aan het begin van de proeven en versnelden ze continu. Dit vertegenwoordigt de functionele aanpassing. De gemiddelde snelheden tijdens de aanpak worden uitgezet tussen leeftijdsgroepen(figuur 5).

Voor kinderen was de initiële afstand en tijdsinteractie ook significant: F(6, 90) = 53,51, p < 0,0001, η2p = 0,78. Dit interactie-effect werd vastgelegd door de drie-weg interactie. De grootte van het voertuig, de initiële afstand en de tijdsinteractie waren aanzienlijk: F(6, 90) = 2,12, p < 0,05, η2p = 0,12. De resultaten geven aan dat de snelheid van kinderen veranderingen veroorzaakt door de eerste afstand werden beïnvloed door de grootte van het voertuig.

Effecten van voertuiggrootte bij kinderen
Getest was vervolgens de hypothese dat manipulatie van de grootte van het voertuig de snelheidsprofielen en de doorlaattijd van kinderen en jonge volwassenen zou beïnvloeden. Het bleek dat bij kinderen, voertuig grootte van invloed op de snelheid profielen en kruising positie veroorzaakt door de eerste afstand.

Bij kinderen was de grootte van het voertuig, de initiële afstand en de tijdsinteractie significant: F(6, 90) = 2,12, p < 0,05, η2p = 0,12. Verdere analyse toonde aan dat, tussen de auto's, de initiële interactie op afstand x tijd significant was, F(6, 90) = 33,55, p < 0,0001, η2p = 0,69. Een eenvoudige effectentest toonde een significant effect van de tijd voor de buurt van de eerste afstand, F(3, 45) = 132,54, p < 0,0001, η2p = 0,90; tussenliggende aanvangsafstand, F(3, 45) = 173,83, p < 0,0001, η2p = 0,92; en verre initiële afstand, F(3, 45) = 272,78, p < 0,0001, η2p = 0,95. Uit een post-hocanalyse bleek dat kinderen de hele aanpak versnelden (p < .0001); echter, toen ze tussen de auto's overstreepten, vertraagden ze aan het begin van de nadering voor de bijna initiële afstand (p < 0,0002),

Wanneer kinderen echter tussen de bussen overslepen, was de initiële afstand en tijdsinteractie ook significant: F(6, 90) = 18,70, p < 0,0001, η2p = 0,55. Een test met eenvoudige effecten toonde een significant effect van de tijd voor de bijna-initiële afstand: F(3, 45) = 124,41, p < 0,0001, η2p = 0,89; tussenliggende aanvangsafstand, F(3, 45) = 132,79, p < 0,0001, η2p = 0,90; en verre initiële afstand, F(3, 45) = 331,16, p < 0,0001, η2p = 0,96. Na de analyse van de post-hoc bleek dat wanneer kinderen tussen de bussen oversleverden, hun snelheden aan het begin van de nadering voor de bijna initiële afstand niet toeneemten of daalden. De gemiddelde snelheden tijdens de aanpak worden in figuur 6in verschillende leeftijdsgroepen uitgezet .

Blijkbaar beïnvloedde de grootte van het voertuig het overstekende gedrag van kinderen zoals veroorzaakt door de eerste afstand. De oversteektijden van de kinderen weekten systematisch af van het gapcenter, afhankelijk van de initiële afstand waarop ze tussen de kleine voertuigen kruisten. Kinderen wijken echter niet af op basis van de initiële afstand toen ze tussen de grote voertuigen doorstreepten.

De grootte van het voertuig ook aanzienlijk van invloed op de overstekende positie van de kinderen binnen de kloof veroorzaakt door de eerste afstand. De grootte van het voertuig en de initiële afstandsinteractie waren aanzienlijk: F(2, 30) = 18.13, p < 0,0001, η2p = 0,55. Een test met eenvoudige effecten toonde een significant effect van de initiële afstand tussen auto's, F(2, 30) = 62,30, p < 0,0001, η2p = 0,81, en tussen bussen, F(2, 30) = 6,15, p < 0,005, η2p = 0,30. Het bleek dat de tijds van kinderen van onderschepping aanzienlijk toegenomen (p < 0,0001) als de initiële afstand toegenomen van de buurt van verre tot verre initiële afstanden. Bij de overtocht tussen bussen waren de onderscheppingstijden van kinderen echter niet significant verschillend tussen de eerste afstanden in de buurt en tussenliggende. De gemiddelde oversteekpositie tijdens de nadering wordt in kaart gebracht tussen leeftijdsgroepen(figuur 7).

Interactie-effecten van voertuiggrootte en tussenruimte bij kinderen
Ten slotte werden de interactie-effecten van voertuiggrootte en tussenruimte bij kinderen onderzocht. De interactie tussen voertuiggrootte en de tussenruimte was aanzienlijk: F(1, 15) = 4,26, p < 0,05, η2p = 0,22. Een test met eenvoudige effecten toonde een significant effect van de grootte van de afstand tussen de auto's: F(1, 15) = 7.42, p < .02, η2p = 0,33; en tussen de bussen, F(1, 15) = 35,93, p < 0,001, η2p = 0,71. Na de analyse van de auto's bleek dat kinderen bij het oversteken tussen de auto's aanzienlijk verder voor het gap center in de 4 s gap dan de 3 s gap (p < 0,01) kruisten. Bij het oversteken tussen de bussen, kinderen ook stak het gat aanzienlijk eerder in de 4 s kloof dan de 3 s kloof (p < 0,0001). Kinderen kruisten de kloof verder voor het gap center in de 4 s kloof dan de 3 s kloof, ongeacht de grootte van het voertuig (Tabel 1).

Figure 1
Figuur 1: Afbeeldingen die het wandelsimulatie-experiment weergeven. (A) Foto van een deelnemer lopen op de loopband en een experimentator het bekijken van de wandelsimulator programma. (B) Afbeelding van het zebrapad van de cartoon dat wordt weergegeven voordat de configuratie wordt geladen. (C) Beeld van de realistische virtuele omgeving waarin de simulatie plaatsvindt. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 2
Figuur 2: Experimenteel installatiediagram. De componenten van de experimentele opstelling en hun verbindingen worden geïllustreerd. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 3
Figuur 3: Diagram van de kruisingssituatie. Afstandsparameters die voor elk experiment kunnen worden geconfigureerd, worden weergegeven. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 4
Figuur 4: Voorbeeld van configuratiebestand. Voorbeeld van een goed opgemaakt configuratietekstbestand voor het simulatieprogramma. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 5
Figuur 5: Velocity afhankelijkheid van de initiële afstand. Gemiddelde snelheden voor elke initiële afstand bij kinderen en jongvolwassenen (nabij, tussenliggend en ver gedefinieerd als 3,5 m, 4,5 m en 5,5 m van het afluisterpunt) als een functie van de tijd voordat het de interceptiepunt wordt bereikt. De naderende snelheid werd gemiddeld in 1 s intervallen (-3,5 s, -2,5 s, -1,5 s, en -0,5 s), tellen achteruit vanaf het onderscheppingspunt. Sterretjes vertegenwoordigen statistisch significante inter-gemiddelde verschillen voor de eerste afstanden op elk timepoint. Een sterretje vertegenwoordigt een inter-gemiddelde verschil, en twee sterretjes vertegenwoordigen twee of meer inter-gemiddelde verschillen. Foutbalken geven SD aan. Dit cijfer is herdrukt met toestemming van Chung et al.15. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 6
Figuur 6: De snelheid van kinderen afhankelijkheid van de initiële afstand op basis van twee verschillende voertuigmaten. De gemiddelde snelheidsprofielen van kinderen voordat ze het onderscheppingspunt voor elke eerste afstand bereiken, worden uitgezet voor auto's (boven) en bussen (onder). De naderingssnelheid werd gemiddeld in 1 s intervallen, die achteruit vanaf het onderscheppingspunt werden geteld. Sterretjes vertegenwoordigen statistisch significante inter-gemiddelde verschillen voor de eerste afstanden op elk timepoint. Een sterretje vertegenwoordigt een inter-gemiddelde verschil, en twee sterretjes vertegenwoordigen twee of meer inter-gemiddelde verschillen. Foutbalken geven SD aan. Dit cijfer werd herdrukt met toestemming van Chung et al.15. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 7
Figuur 7: Effect van de grootte van het voertuig op de TOI van kinderen. Het gemiddelde TOI van de kinderengroep voor elke initiële afstand wordt weergegeven als een functie van voertuiggrootte (auto, bus). TOI verwijst naar de tijdelijke afstand ten opzichte van het gap center op het moment van oversteken, zodanig dat 0,2 s verwijst naar 1,6 m wanneer de snelheid van het voertuig 30 km/h (8,3 m/s) is. Sterretjes vertegenwoordigen statistisch significante verschillen tussen gemiddelde voertuigen op elke eerste afstanden. Een sterretje vertegenwoordigt een inter-gemiddelde verschil, en twee sterretjes vertegenwoordigen twee of meer inter-gemiddelde verschillen. Foutbalken geven SD aan. Dit cijfer werd herdrukt met toestemming van Chung et al.15. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Voertuiggrootte Tussenruimtegrootte
3-s 4-s
Auto 0.06 (0.07) -0.14 (0.07)
Bus 0.12 (0.04) -0.12 (0.04)

Tabel 1: Interactie-effecten van voertuiggrootte en tussenruimte bij kinderen. Kinderen betekenen TOI als functie van voertuiggrootte en tussenruimte Opmerking. Waarden worden gegeven in middelen(Standaardafwijkingen). . Klik hier om deze tabel te downloaden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Eerdere studies hebben gebruikt simulatoren met geprojecteerde schermen16,17, maar dit protocol verbetert de ecologische validiteit via een volledig meeslepende virtuele weergave (dat wil zeggen, 360 graden). Bovendien, waarbij deelnemers op een loopband moeten lopen, kan worden onderzocht hoe kinderen en jongvolwassenen hun acties kalibreren naar een veranderende omgeving. De virtuele scène van dit experimentele ontwerp verandert tegelijkertijd met de bewegingen van de deelnemers en de voertuigen komen op een bepaald moment bij de oversteeklijn van de voetganger aan. Dit voorkomt dat deelnemers hun overschrijdingstijden uitstellen als gevolg van beslissingen of voorbereidingen om te verhuizen. In deze studie, deelnemers zijn al in beweging bij een poging om de weg over te steken6, zodat onderzoekers duidelijk toegang tot de controle van de beweging tijdens het oversteken.

Kritieke stappen omvatten het correct instellen van de parameters om het experimentele ontwerp weer te geven, het stoppen van het experiment wanneer reisziekte optreedt, en het uitvoeren van de praktijkproeven, zodat de deelnemers zich comfortabel voelen met de loopbandomgeving. Een breed scala van verkeersstromen dan die besproken in de resultaten is configureerbaar met de huidige software. De software kan ook gemakkelijk worden uitgebreid met een breder scala van kruising situaties (dat wil zeggen, door het toevoegen van meer rijstroken of meer voertuigtypes).

Het protocol maakt het mogelijk om te onderzoeken hoe kinderen en jongvolwassenen hun bewegingsvrijheid reguleren volgens dynamisch veranderende omgevingen. Met name, systematisch variëren van de oorspronkelijke startlocatie maakt het onderzoek van snelheid aanpassingen bij kinderen en jonge volwassenen. Het protocol maakt het ook mogelijk om te bepalen of veranderingen in de hiaatkenmerken leiden tot specifieke snelheidscontrolepatronen in interceptieve acties. De resultaten tonen aan dat verschillende initiële afstanden en hiaatkenmerken belangrijk zijn voor het identificeren van systematische kruisgedragaanpassingen die de perceptie/actietype controle bij het oversteken van wegen weerspiegelen. De resultaten geven interactie-effecten van initiële afstand en voertuiggrootte bij kinderen aan; met name hun snelheid aanpassingen tijdens het naderen van de interceptie werden beïnvloed door gap kenmerken.

In tegenstelling tot eerdere bevindingen over de zwakke effecten van voertuiggrootte op het overstekende gedrag van volwassenen, bleek uit deze studie dat kinderen hun benaderingssnelheden slecht afpasten aan de initiële afstand wanneer ze van dichtbij een groot voertuig onder ogen zien. De resultaten suggereren dat de mogelijkheid om motorbewegingen fijn af te stemmen met behulp van visuele informatie in complexe interceptietaken onderhevig is aan ontwikkelingsveranderingen. Toekomstig onderzoek moet echter de voertuigtypen en -maten onderscheiden door gebruik te maken van verschillende maten van hetzelfde voertuigtype. Deze instelling zou een nauwkeuriger antwoord mogelijk maken waarvoor visuele informatie wordt gebruikt om kruisacties in een dynamische omgeving te controleren.

Bovendien beantwoordde het manipuleren van de grootte van de kloof en de grootte van het voertuig samen niet aan welke eigenschappen van de dynamische hiaatomgeving de bewegingsmodulatie rechtstreeks beïnvloeden. De bevindingen suggereren dat kinderen de aankomsttijd van een voertuig onderschatten en proberen sneller over te steken voor grote voertuigen. Met name kinderen kruisen de kloof tussen bussen eerder dan verwacht in de 4 s kloof. Dit kan te wijten zijn aan een LV's nauwere afstand in de 4 s kloof. Een beperking van dit ontwerp is dat de effecten van de kloof grootte zijn verward door de effecten van de buitenste randen van een voertuig. Toekomstige experimentele ontwerpen kunnen de grootte van de kloof wijzigen zonder de buitenranden van een voertuig te wijzigen.

In vergelijking met eerder virtual reality-onderzoek biedt het ontwerp van dit experiment een veilige omgeving om kruisgedrag te onderzoeken. Echter, het apparaat veroorzaakt reisziekte bij sommige deelnemers. De literatuur over reisziekte onthult een verband tussen reisziekte en posturale controle, zodat mensen met een slechte balanscontrole moeten worden uitgesloten18,19,20. Bovendien houden de deelnemers de leuningen vast tijdens het lopen, en dit kan een natuurlijke wandelbeweging onderbreken, wat een beperking van de methode kan zijn. Kortom, deze studie draagt bij aan het begrijpen van het overstekende gedrag van kinderen in relatie tot de temporele en ruimtelijke kenmerken van een kloof.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

Het Korea Instituut financierde dit werk voor Advancement of Technology en Het Ministerie van Handel, Industrie en Energie (subsidienummer 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

Gedrag gedrag voetganger verkeersveiligheid virtual reality perceptie actie ecologische psychologie

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

Met behulp van een Virtual Reality Walking Simulator om voetgangersgedrag te onderzoeken
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