Waiting
Login processing...

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

Behavior

שימוש בסימולטור הליכה של מציאות מדומה כדי לחקור התנהגות הולכי רגל

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

פרוטוקול זה מתאר שימוש בסימולטור הליכה המשמש כשיטה בטוחה ותקפה מבחינה אקולוגית לחקר התנהגות הולכי רגל בנוכחות תנועה נעה.

Abstract

כדי לחצות כביש בהצלחה, אנשים חייבים לתאם את תנועותיהם עם כלי רכב נעים. מאמר זה מתאר שימוש בסימולטור הליכה שבו אנשים הולכים על הליכון כדי ליירט פערים בין שני כלי רכב נעים בסביבה וירטואלית סוחפת. מציאות מדומה מאפשרת חקירה בטוחה ומגוונת מבחינה אקולוגית של התנהגות מעבר פערים. מניפולציה של מרחק ההתחלה הראשוני יכול לקדם את ההבנה של ויסות המהירות של המשתתף תוך התקרבות לפער. ניתן להעריך את פרופיל המהירות עבור משתני מעבר פער שונים, כגון מרחק ראשוני, גודל הרכב וגודל הפער. כל הדמיית הליכה גורמת לסדרת מיקום/זמן שיכולה ליידע כיצד מהירות מותאמת באופן שונה בהתאם למאפייני הפער. מתודולוגיה זו יכולה לשמש חוקרים החוקרים התנהגות הולכי רגל ודינמיקה התנהגותית תוך העסקת משתתפים אנושיים בסביבה בטוחה ומציאותית.

Introduction

מעבר גאפ, התנהגות מיירטת, דורש תנועה עצמית ביחס לפער בין שני כלירכב נעים 1,2,3,4. מעבר גאפ כרוך בתפיסת כלי רכב מתקרבים ושליטה בתנועה ביחס לתנועה הנעה. זה דורש פעולות להיות בדיוק בשילוב עם מידע נתפס. מחקרים קודמים רבים בחנו שיקול דעת תפיסתי והתנהגות חוצת פערים באמצעות כבישים מלאכותיים, סימולטורים בצד הדרך וסביבות וירטואליות הקרנתמסך 5,6. עם זאת, לספרות הקודמת של מעברי הכבישים יש הבנה לא מלאה של התנהגות זו, והתקפותם האקולוגית של מחקריםאלה נחקרה 7,8,9.

פרוטוקול זה מציג פרדיגמת מחקר לחקר התנהגות מעבר פערים במציאות מדומה, ובכך למקסם את התוקף האקולוגי. סימולטור הליכה משמש כדי לבחון את התפיסה והפעולות של התנהגות מעבר פער. הסימולטור מספק סביבת הליכה בטוחה למשתתפים, וההליכה בפועל בסביבה המדומה מאפשרת לחוקרים ללכוד באופן מלא את הקשר ההדדי בין תפיסה לפעולה. ידוע שאנשים שלמעשה חוצים כביש שופטים את פער הזמן בצורה מדויקת יותר מאלה שמחליטים בעל פה לחצותרק 10. הסביבה הווירטואלית תקפה מבחינה אקולוגית ומאפשרת לחוקרים לשנות בקלות משתנים הקשורים למשימה על-ידי שינוי הפרמטרים של התוכנית.

במחקר זה, מיקום ההתחלה הראשוני של המשתתף הוא מניפולציה כדי להעריך את בקרת המהירות תוך התקרבות הפער. פרוטוקול זה מאפשר חקירה של בקרת תנועה להולכי רגל תוך יירוט פער. ניתוח המהירות של המשתתף משתנה לאורך זמן מאפשר פרשנות פונקציונלית של התאמות מהירות בזמן שהוא או היא מתקרבים לפער.

בנוסף, המאפיינים המרחביים והזמניים של עצמים שיורטו מציינים כיצד אדם יכול לנוע. בסביבת מעבר פער, שינוי גודל הפער (מרחקים בין כלי רכב) וגודל הרכב אמורים להשפיע על האופן שבו הקטר של הולך הרגל משתנה גם כן. בהתאם לכך, מניפולציה במאפייני הפער תגרום ככל הנראה להתאמות מהירות בהתנהגות המתקרבת של המשתתף. לפיכך, מניפולציה במאפייני הפער (כלומר, גודל הפער וגודל הרכב) מספקת מידע רב ערך להבנת שינויי התנהגות המעבר בהתאם למאפייני פער שונים. מחקר זה בוחן כיצד ילדים וצעירים מווסתים את מהירותם בעת חציית פערים בסביבות מעבר שונות. ניתן להעריך את פרופיל ויסות המהירות עבור סביבות שונות של מעבר פערים עם מיקומי התחלה שונים, מרחקים בין כלי רכב וגדלים של כלי רכב.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

הפרוטוקול הניסיוני הזה כולל נושאים אנושיים. ההליך אושר על ידי מועצת המחקר הלאומית של אוניברסיטת קונסאן.

1. הכנת ציוד

הערה: הציוד כולל את האפשרויות הבאות: מחשב אישי (מחשב, 3.3 GHz עם 8 GM) עם עכבר, לוח מקשים וצג; תוכנת סימולטור הליכה מותקנת במחשב השולחני; הליכון מותאם אישית (רוחב: 0.67 מ', אורך: 1.26 מ', גובה: 1.10 מ') המצויד במעקות, חגורה ומקודד מגנטי עם כבל USB; והתקן מציאות מדומה של Oculus Rift (DK1, ארה"ב, 1280 x 800 פיקסלים). הציוד כולל גם הליכון ידני מותאם אישית. ההליכון פונה דרך תנועות ההליכה של המשתתפים ואינו משתמש במנוע פנימי.

  1. הכן מספיק מקום להליכון ולשולחן עבודה סמוך למחשב. תמונה של ההתקנה הניסיונית מוצגת באות 1A.
  2. חבר את הציוד כפי ש המוצג באות 2.
    1. חבר את המקודד המגנטי של ההליכון למחשב באמצעות יציאת USB.
    2. חבר את ההליכון למקור כוח.
    3. חבר את האוזנייה למחשב באמצעות יציאות DVI/HDMI ו-USB.

2. הכנת תצורות סימולטור הליכה

  1. גש למדריך סימולטור ההליכה במחשב ופתח את הספריה "Config".
    הערה: כל תצורה נשמרת כקובץ טקסט במדריך "Config" עם שמות קבצים של "config001", "config002" וכו '. כאן, 001, 002 וכו' הם מספרי התצורה. שלבים 2.2-2.8 מתארים כיצד ליצור את קבצי התצורה כך שהם קריאים על-ידי תוכנת סימולטור. תרשים של מצב חצייה של שני כלי רכב המציג מרחקים ראשוניים הניתנים להתאמה אישית מוצג באות 3. קובץ תצורה לדוגמה עם עיצוב מתאים מוצג באיון 4. כותרות מקטעים של קובץ התצורה משתמשות בסוגריים מרובעים (לדוגמה, "[WALKER]").
  2. השלם את המקטע [WALKER] המכיל את הפרמטר לגבי נקודת ההתחלה של המשתתפים.
    1. הגדר את הפרמטר "מרחק", המציין את מרחק ההתחלה של המשתתף מנקודת ההתחלה במטרים (m).
  3. השלם את המקטע [CAR] המכיל פרמטרים לגבי הרכב הראשון.
    1. הגדר את הפרמטר "Type" (המציין את סוג הרכב) כ- "1" עבור סדאן, "2" לאוטובוס או "0" כדי להסיר את הרכב.
    2. הגדר את הפרמטר "Speed" (המציין את מהירות הרכב) לערך הרצוי ב-km/h.
    3. הגדר את הפרמטר "מרחק" (המציין את המרחק הראשוני של הרכב מנקודת המעבר) לערך הרצוי במטרים.
  4. השלם את המקטע [SECONDCAR] המכיל את הפרמטרים הקשורים לרכב השני. הפרמטרים זהים לאלה של [CAR].
    הערה: במחקרים של שני כלי רכב, הפער מוגדר כמרחב הריק בין שני כלי הרכב. גודל הפער, המוגדר כמשך הזמן שבמהלכו הפער הוא לאורך שביל ההליכה של המשתתף, הוא פונקציה של הפרמטרים "מרחק", "מהירות" ו-"Type" של [CAR] ו- [SECONDCAR].
  5. השלם את המקטע [NEXTCAR] המכיל פרמטרים הקשורים לכלי רכב נוספים. הפרמטרים זהים לאלה של [CAR].
    הערה: ניתן להשתמש באפשרות זו כדי לחקור התנהגות הולכי רגל בתוך זרימת תנועה רציפה. אפשרות זו אינה נידונה במקטע התוצאות המייצגות.
  6. השלם את המקטע [ROAD], המכיל את הפרמטר עבור בחירת נתיב. הגדר את הפרמטר "נתיב" ל- "1" כדי להשתמש בנתיב קרוב יותר למיקום ההתחלה של הולכי הרגל, או "2" עבור הנתיב רחוק יותר. [מכשול] מציין את הפרמטרים המגדירים רכב הנוסע בנתיב השני באותה מהירות כמו הרכב הראשון.
    הערה: בעת שימוש בנתיב הקרוב יותר כנתיב הראשי, ניתן להשתמש באפשרות זו כדי למקם כלי רכב נוספים בנתיב הרחוק יותר הולכים באותו כיוון. לפיכך, ניתן להשתמש בו כדי ללמוד את המכשול של התצוגה של רכב על ידי רכב מקביל. סעיף זה כולל פרמטרים "סוג" ו-"מרחק" עם אותן הגדרות המתוארות לעיל. אפשרות זו אינה נידונה במקטע התוצאות המייצגות. כל התוצאות המוצגות כוללות שני כלי רכב שנסעו בנתיב קרוב יותר להולכי הרגל.
  7. השלם את המקטע [SAVE], המכיל את הפרמטר הקשור לתדירות הדגימה. הגדר את הפרמטר "numberpersecond" לערך הרצוי ב- Hz.
  8. שמור את קובץ התצורה וצא.
  9. חזור על סעיפים 2.2-2.8 עבור כל התצורות הרצויות והכן גליונות נתונים עם רשימת התצורות (בסדר אקראי) לשימוש בניסוי.
  10. הכן שלושה קבצי תצורה לשימוש בניסויים בפועל.
    הערה: תצורת התרגול הראשונה לא צריכה להיות כלי רכב (כלומר, כל הפרמטרים "סוג" מוגדרים כ- "0"). קבצי התצורה של התרגול השני והשלישי צריכים להיות כלי רכב. לתצורה השלישית צריכים להיות תנאי מעבר מקלים. ניתן להשתמש באותה תצורה עבור ניסויי התרגול השני והשלישי, בהתאם לעיצוב הניסיוני.

3. הקרנת השתתפות והכנה

  1. לגייס משתתפים עם ראייה רגילה או מתוקנת לנורמלי.
    הערה: כל המשתתפים צריכים להיות חופשיים מכל תנאי המונע הליכה רגילה. הם צריכים להיות חופשיים מכל סחרחורת בזמן הליכה, ולא צריך להיות להם כל היסטוריה של תאונות דרכים חמורות.
  2. בקשו מהמשתתפים לחתום על טופס הסכמה כתוב ומעודכן לפני כל ניסוי.
  3. הכן הקלטת שמע עם הוראות מילוליות של המשימה והשמע את ההקלטה למשתתף.
    הערה: ההוראות המילוליות אמורות לתאר את ההליך הבסיסי המתואר להלן ולתת את כל ההנחיות הספציפיות הנדרשות על-ידי העיצוב הניסיוני.
  4. עודד את המשתתף לשאול שאלות על הניסוי.
  5. הובל את המשתתף לעמוד על ההליכון כאשר יהיה מוכן.
  6. רתמו את חגורת הייצוב למותניים של המשתתף. הנחה את המשתתף להחזיק את המעקות בכל עת במהלך הניסוי.

4. הפעלת מנהגי התרגול

  1. הנחה את המשתתף להתאמן בהליכה על ההליכון, עם החגורה תוך כדי החזקת המעקות.
  2. התחל את תוכנית סימולטור הליכה על ידי לחיצה כפולה על תוכנית סימולטור ההפעלה ברגע המשתתף הוא מסוגל ללכת על ההליכון בנוחות.
    הערה: מעבר החצייה המצויר בשחור-לבן המוצג באות 1B מוצג בין ניסויים חוצי גבולות. בשלב זה, יש להציג אותו במסך המחשב.
  3. הנחה את המשתתף לענוד את האוזנייה האלחוטית. תן סיוע כצריך. בדוק גם נוחות וגם יציבות ביחס לפניות ראש.
  4. כיול האוזנייה האלחוטית כך שמעבר החצייה המצויר בשחור-לבן יהיה מיושר כראוי עם תצוגת המשתתף.
    הערה: סעיפים 4.5-4.7 מתארים שלושה ניסויי תרגול, שנועדו לאפשר בהדרגה למשתתף להתרגל לסביבת הסימולטור. אם המשתתף נכשל בכל ניסוי עקב אי הבנה של ההוראות, עד שני ניסויים נוספים יש לבצע עד המשתתף מבין את ההוראות. ניסויים נוספים אינם מבוצעים במקרים של אי-הצלבה מסיבות שאינן אי הבנה של הכללים (לדוגמה, אם מתרחשת התנגשות).
  5. התחל את משפט האימון הראשון.
    הערה: ניסוי התרגול הראשון צריך להיות ללא כלי רכב עבור המשתתף להתרגל ללכת בהגדרת מציאות מדומה.
    1. הודע למשתתף כי ניסוי האימון הראשון יתרחש ללא כלי רכב.
    2. הנחה את המשתתף להסתכל ישר קדימה.
    3. הזן את מספר התצורה של ניסיון התרגול הראשון בתיבת הטקסט בתחתית המסך.
    4. לחץ על לחצן "התחל" בתחתית המסך.
      הערה: התוכנית צריכה להציג את ההגדרה הריאלית המתוארת באות 1C על המסך.
    5. הודע למשתתף להתכונן בעת שמיעת "מוכן" ולהתחיל ללכת בעת שמיעת "קדימה". תן את הרמזים המילוליים "מוכן" ו"קדימה".
  6. ניסוי אימון שני
    הערה: משפט התרגול השני אמור להציג את כלי הרכב ללא הליכה. כיוון תצוגת המציאות המדומה משתנה ככל שראש המשתתף מתהפך.
    1. הנחה את המשתתף במשפט זה, בסימן המילולי "Go", להסתכל שמאלה ובמקביל לקחת צעד קטן קדימה, אך לא ללכת קדימה. המשתתף צריך במקום לצפות בכלי הרכב חולפים על ידי.
    2. הקלד את מספר התצורה של הניסיון השני בתיבת הטקסט ולחץ על "התחל" על-ידי מתן הרמזים המילוליים.
      הערה: כלי הרכב מתחילים לנוע כאשר המשתתף מתחיל לנוע.
  7. ניסוי אימון שלישי
    הערה: ניסוי התרגול השלישי צריך להיות דומה לתצורות הניסוייות, אך בתנאי מעבר מקלים.
    1. הודע למשתתף כי 1) ניסוי האימון השלישי יכלול שני כלי רכב המגיעים מצד שמאל, ו-2) עליהם לנסות לחצות את הכביש בין שני כלי הרכב.
    2. הזן את מספר הניסיון השלישי של התרגול בתיבת הטקסט על-ידי מתן הסימן המילולי.
    3. לחץ על לחצן "התחל" והתחל את הניסיון על-ידי מתן הרמזים המילוליים.

5. ניסוי הליכה וירטואלית

  1. ודא שהמשתתף מבין את המשימה הניסיונית ומצליח לבצע אותה.
  2. כאשר המשתתף מוכן, הקלד את מספר התצורה הראשון מגליון הנתונים בתיבת הטקסט ולחץ על "התחל".
  3. בצע את הסימולציה כפי שנעשה בניסוי האימון הסופי.
    הערה: בסוף כל ניסוי מעבר, התוכנית מציגה "S", "F" או "C", תלוי אם התוצאה היא מעבר מוצלח (כלומר, המשתתף חוצה לצד השני של הרחוב ללא התנגשויות), ללא מעבר (המשתתף אינו חוצה לצד השני), או התנגשות (למשתתף יש קשר עם רכב), בהתאמה.
  4. רטוט את התוצאה לצד מספר התצורה בליון הנתונים.
  5. חזור על הפעולה עבור כל התצורות בגיליון הנתונים והשלם את הניסוי.

6. ייצוא וניתוח נתונים

  1. אחזר את קבצי הנתונים לצורך ניתוח. תוכנת סימולטור הליכה שומרת כל הפעלה כקובץ גיליון אלקטרוני בתיקיה "נתונים".
  2. נתח נתונים באמצעות הכלים המועדפים. נתוני התפוקה מתעדים את העמדות והמהירות של ההליכון וכלי הרכב כסדרת זמן. השתמש בנתונים אלה כדי לנתח תנועות משתתפים ואת התלות בתנאי התנועה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

סימולטור ההליכה יכול לשמש כדי לבחון את התנהגות המעבר של הולך רגל תוך מניפולציה על המרחק הראשוני מהמדרכה לנקודת יירוט ואת מאפייני הפער (כלומר, פער וגדלים של כלי רכב). שיטת הסביבה הווירטואלית מאפשרת מניפולציה של מאפייני הפער כדי להבין כיצד סביבות מעבר משתנות באופן דינמי משפיעות על התנהגויות של ילדים וצעירים חוצי כבישים.

פרופיל מהירות מכמת ועמדת חצייה בתוך הפער המשמשים להשוואת התנהגות המעבר של קבוצות הולכי רגל שונות. אנו מאדה את זמן היירוט (TOI) כהשפעה מיידית של התאמת מהירות על מיקום המשתתפים בתוך הפער. תוצאות מייצגות אלה משתמשות בנתונים מ-16 צעירים (גיל ממוצע = 22.75 שנים, SD = 2.56) ו-16 ילדים (גיל ממוצע = 12.18 שנים, SD = 0.83). בדרך כלל, ילדים בני 12 עוברים שינויים התפתחותיים ביכולת לתאם תנועותעם עצמים נעים 3,4,11,12,13,14, כך שהמרחק הראשוני סיפק הזדמנות להשוות את ההתאמה הפונקציונלית של מהירות מתקרבת אצל ילדים לעומת צעירים. המשתתפים גויסו באמצעות פרסום ברשתות החברתיות של האוניברסיטה. מבין המשתתפים המגויסים, שני צעירים חוו מחלת תנועה, שבה הופסקו הניסויים מיד, והם לא נכללו במחקר.

שיעור ההצלחה היה 98.95% בקרב ילדים ו-99.48% בקרב צעירים. רק ניסויים מוצלחים נכללו בניתוח. כדי לגשת לנתוני המהירות, 3 x 2 x 2 x 4 (מרחק ראשוני [קרוב, ביניים, רחוק]; גודל רווח [3 s, 4 s]; גודל הרכב [מכונית, אוטובוס]; זמן [3.5 s, 2.5 s, 1.5 s, 0.5 s]) אמצעים חוזרים ANOVA בוצע באמצעות מרחק ראשוני, גודל הפער, גודל הרכב, וזמן כמשתנים בתוך גורם. נתוני התזמון נותחו על ידי ביצוע 3 x 2 x 2 (מרחק ראשוני [קרוב, ביניים, רחוק]; גודל רווח [3 s, 4 s]; גודל הרכב [מכונית, אוטובוס]) חוזר על אמצעים ANOVA עם מרחק ראשוני, גודל פער, וגודל הרכב כמו בתוך משתני פקטור. כדי להעריך את גודל האפקט, נעשה שימוש ב- eta החלקי בריבוע (η2p). עבור כל ניתוחים שלאחר הוק pairwise, אמצעים מרובעים לפחות שימשו.

השפעות של מרחק התחלתי
שנבדקה ראשונה הייתה ההשערה שמניפולציה של המרחק הראשוני מהמדרכה לנקודת יירוט תשפיע על מהירות הגישה של המשתתפים. השינוי השיטתי במרחק הראשוני השפיע הן על התאמות המהירות של צעירים והן על מהירות ילדים: F(2, 30) = 29.62, p < 0.0001, η2p = .66; ו- F(2, 30) = 207.32, p < 0.0001, η2p = .93, בהתאמה.

עבור צעירים, האינטראקציה הראשונית בין המרחק והזמן הייתה משמעותית: F(6, 90) = 11.88, p < 0.0001, η2p = 0.44. בדיקת אפקטים פשוטה הראתה השפעה משמעותית של זמן עבור: מרחק קרוב, F(3, 45) = 140.34, p < 0.0001, η2p = 0.90; מרחק התחלתי ביניים, F(3, 45) = 29.93, p < 0.0001, η2p = 0.67; ומרחק התחלתי רחוק, F(3, 45) = 184.46, p < 0.0001, η2p = 0.93. מניתוח שלאחר ההוק נמצא כי צעירים הגדילו את המהירות לאורך כל הגישה (p < 0.0001). עם זאת, כאשר המרחק הראשוני היה קצר, המשתתפים האטו (p < 0.0001) בתחילת הניסויים והאטו ברציפות. הדבר מייצג את ההתאמה הפונקציונלית. המהירויות הממוצעות במהלך הגישה מתווים על פני קבוצות גיל (איור 5).

עבור ילדים, האינטראקציה הראשונית בין המרחק והזמן הייתה משמעותית גם היא: F(6, 90) = 53.51, p < 0.0001, η2p = 0.78. אפקט אינטראקציה זה נתפס על-ידי האינטראקציה בשלושה דרך. גודל הרכב, המרחק הראשוני והאינטראקציה בזמן היו משמעותיים: F(6, 90) = 2.12, p < 0.05, η2p = 0.12. התוצאות מצביעות על כך ששינויי המהירות של ילדים שנגרמו על ידי המרחק הראשוני הושפעו מגודל הרכב.

השפעות גודל הרכב בילדים
לאחר מכן נבדקה ההשערה כי מניפולציה בגודל הרכב תשפיע על פרופילי המהירות ועל זמן המעבר של ילדים וצעירים. נמצא כי בילדים, גודל הרכב השפיע על פרופילי המהירות ועל מיקום המעבר המושרה על ידי המרחק הראשוני.

בילדים, גודל הרכב, המרחק הראשוני ואינטראקציית הזמן היו משמעותיים: F(6, 90) = 2.12, p < 0.05, η2p = 0.12. ניתוח נוסף גילה כי, בין המכוניות, האינטראקציה הראשונית x זמן המרחק היה משמעותי, F(6, 90) = 33.55, p < 0.0001, η2p = 0.69. בדיקת אפקטים פשוטה הראתה השפעה משמעותית של זמן למרחק התחלתי קרוב, F(3, 45) = 132.54, p < 0.0001, η2p = 0.90; מרחק התחלתי ביניים, F(3, 45) = 173.83, p < 0.0001, η2p = 0.92; ומרחק התחלתי רחוק, F(3, 45) = 272.78, p < 0.0001, η2p = 0.95. ניתוח שלאחר ההוק הראה כי ילדים האיץ לאורך כל הגישה (p < .0001); עם זאת, כאשר הם חצו בין המכוניות, הם האטו בתחילת הגישה למרחק הראשוני הקרוב (p < 0.0002),

עם זאת, כאשר ילדים חצו בין האוטובוסים, האינטראקציה הראשונית בין המרחק והזמן הייתה משמעותית גם: F(6, 90) = 18.70, p < 0.0001, η2p = 0.55. בדיקת אפקטים פשוטה הראתה השפעה משמעותית של זמן עבור המרחק ה הראשוני הקרוב: F(3, 45) = 124.41, p < 0.0001, η2p = 0.89; מרחק התחלתי ביניים, F(3, 45) = 132.79, p < 0.0001, η2p = 0.90; ומרחק ראשוני רחוק, F(3, 45) = 331.16, p < 0.0001, η2p = 0.96. ניתוח שלאחר ההוק הראה כי כאשר ילדים חצו בין האוטובוסים, המהירויות שלהם לא גדלו ולא ירדו בתחילת הגישה למרחק הראשוני הקרוב. המהירויות הממוצעות במהלך הגישה מתווות על פני קבוצות גיל באות 6.

ככל הנראה, גודל הרכב השפיע על התנהגות המעבר של ילדים כפי שנגרם על ידי מרחק ראשוני. זמני המעבר של הילדים סטו באופן שיטתי ממרכז הפער, בהתאם למרחק הראשוני שבו הם חצו בין כלי הרכב הקטנים. עם זאת, ילדים לא סטו בהתבסס על המרחק הראשוני כאשר הם חצו בין כלי הרכב הגדולים.

גודל הרכב השפיע באופן משמעותי גם על עמדת המעבר של הילדים בתוך הפער הנובע ממרחק ראשוני. גודל הרכב ואינטראקציית המרחק הראשונית היו משמעותיים: F(2, 30) = 18.13, p < 0.0001, η2p = 0.55. בדיקת אפקטים פשוטה הראתה השפעה משמעותית של מרחק ראשוני בין מכוניות, F(2, 30) = 62.30, p < 0.0001, η2p = 0.81, ובין אוטובוסים, F(2, 30) = 6.15, p < 0.005, η2p = 0.30. נמצא כי זמני היירוט של הילדים גדלו באופן משמעותי (p < 0.0001) ככל שהבמרחק הראשוני גדל ממרחקים קרובים עד ראשוניים. עם זאת, בעת מעבר בין אוטובוסים, זמני היירוט של הילדים לא היו שונים באופן משמעותי בין מרחקים ראשוניים קרובים ובינוניים. עמדת המעבר הממוצעת במהלך הגישה מתווה על פני קבוצות גיל (איור 7).

השפעות אינטראקציה של גודל הרכב וגודל הפער בילדים
לבסוף, נבחנו השפעות האינטראקציה של גודל הרכב וגודל הפער בילדים. האינטראקציה בגודל הרכב ובגודל הפער הייתה משמעותית: F(1, 15) = 4.26, p < 0.05, η2p = 0.22. בדיקת אפקטים פשוטה הראתה השפעה משמעותית של גודל הפער בין המכוניות: F(1, 15) = 7.42, p < .02, η2p = 0.33; ובין האוטובוסים, F(1, 15) = 35.93, p < 0.001, η2p = 0.71. מניתוח שלאחר ההוק עלה כי בעת מעבר בין המכוניות, הילדים חצו את הפער עוד יותר לפני מרכז הפער בפער של 4 שניות מאשר הפער של 3 s (p < 0.01). בעת המעבר בין האוטובוסים, הילדים גם חצו את הפער באופן משמעותי מוקדם יותר בפער של 4 ס' מאשר הפער של 3 s (p < 0.0001). הילדים חצו את הפער עוד יותר לפני מרכז הפער בפער של 4 שניות מהפער של 3, ללא קשר לגודל הרכב(טבלה 1).

Figure 1
איור 1: תמונות המתארות את ניסוי הסימולציה ההליכה. (א)תצלום של משתתף הולך על ההליכון ומתנסה צופה בתוכנית סימולטור הליכה. (ב)תמונה של מעבר החצייה המצויר המוצג לפני טעינת התצורה. (ג)תמונה של הסביבה הווירטואלית הריאלית שבה מתרחשת הסימולציה. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 2
איור 2: דיאגרמת התקנה ניסיונית. הרכיבים של ההתקנה הניסיונית והחיבורים שלהם מאוירים. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 3
איור 3: דיאגרמה של מצב המעבר. פרמטרי מרחק שניתן לקבוע את תצורתם עבור כל ניסוי מוצגים. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 4
איור 4: דוגמה לקובץ תצורה. דוגמה לקובץ טקסט תצורה מעוצב כראוי עבור תוכנית ההדמיה. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 5
איור 5: תלות במהירות במרחק הראשוני. ממוצעים לכל מרחק ראשוני אצל ילדים וצעירים (קרוב, בינוני ומוגדרים רחוק כ-3.5 מ', 4.5 מ' ו-5.5 מ' מנקודת היירוט) כפונקציה של זמן לפני ההגעה לנקודת היירוט. המהירות המתקרבת הושקעה בממוצע במרווחי זמן של 1 s (-3.5 שניות, -2.5 שניות, -1.5 שניות ו- -0.5 שניות), בספירה לאחור מנקודת היירוט. כוכביות מייצגות הבדלים בין-ממוצעים משמעותיים סטטיסטית עבור מרחקים ראשוניים בכל נקודת זמן. כוכבית אחת מייצגת הבדל בין-ממוצע אחד, ושתי כוכביות מייצגות שני הבדלים בין-ממוצעים או יותר. קווי שגיאה מציינים SD. נתון זה הודפס מחדש באישור צ'ונג ואח'15. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 6
איור 6: תלות במהירות הילדים במרחק הראשוני בהתבסס על שני גדלים שונים של כלי רכב. פרופילי מהירות ממוצעים של ילדים לפני ההגעה לנקודת היירוט עבור כל מרחק ראשוני מתווים עבור מכוניות (למעלה) ואוטובוסים (למטה). מהירות הגישה הייתה ממוצעת למרווחי זמן של 1, ספירה לאחור מנקודת היירוט. כוכביות מייצגות הבדלים בין-ממוצעים משמעותיים סטטיסטית עבור מרחקים ראשוניים בכל נקודת זמן. כוכבית אחת מייצגת הבדל בין-ממוצע אחד, ושתי כוכביות מייצגות שני הבדלים בין-ממוצעים או יותר. קווי שגיאה מציינים SD. נתון זה הודפס מחדש באישור צ'ונג ואח'15. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 7
איור 7: השפעת גודל הרכב על TOI של ילדים. TOI הממוצע של קבוצת הילדים עבור כל מרחק ראשוני מוצג כפונקציה של גודל הרכב (מכונית, אוטובוס). TOI מתייחס למרחק הזמני ביחס למרכז הפער ברגע המעבר, כך 0.2 s מתייחס 1.6 מ ' כאשר מהירות הרכב היא 30 קילומטר / שעה (8.3 m / s). כוכביות מייצגות הבדלים בין-ממוצעים משמעותיים סטטיסטית עבור כלי רכב בכל מרחק ראשוני. כוכבית אחת מייצגת הבדל בין-ממוצע אחד, ושתי כוכביות מייצגות שני הבדלים בין-ממוצעים או יותר. קווי שגיאה מציינים SD. נתון זה הודפס מחדש באישור צ'ונג ואח'15. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.

גודל רכב גודל רווח
3-s 4-s
המכונית 0.06 (0.07) -0.14 (0.07)
אוטובוס 0.12 (0.04) -0.12 (0.04)

טבלה 1: השפעות אינטראקציה של גודל הרכב וגודל הפער בילדים. TOI ממוצע של ילדים כפונקציה של גודל הרכב וגודל פער הערה. ערכים ניתנים אמצעי (סטיות תקן). . אנא לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

מחקרים קודמים השתמשו בסימולטוריםעם מסכים מוקרנים 16,17, אבל פרוטוקול זה משפר את התוקף האקולוגי באמצעות תצוגה וירטואלית סוחפת לחלוטין (כלומר, 360 מעלות). בנוסף, דרישת המשתתפים ללכת על הליכון מאפשרת בחינה של האופן שבו ילדים וצעירים מכוילים את מעשיהם לסביבה משתנה. הסצינה הווירטואלית של תכנון ניסיוני זה משתנה בו זמנית עם תנועות המשתתפים, וכלי הרכב מגיעים לקו המעבר של הולכי הרגל בנקודת זמן מסוימת. הדבר מונע מהמשתתפים לעכב את זמני המעבר שלהם בשל החלטות או הכנות למעבר. במחקר זה, המשתתפים כבר בתנועה בעת ניסיון לחצות את הכביש 6 , כך החוקרים יכוליםבבירורלגשת לשליטה של תנועה בעת חציית.

השלבים הקריטיים כוללים הגדרה נכונה של הפרמטרים כדי לשקף את העיצוב הניסיוני, עצירת הניסוי כאשר מתרחשת מחלת תנועה, וביצוע ניסויי התרגול כך שהמשתתפים מרגישים בנוח עם סביבת ההליכון. מגוון רחב של תזרימי תנועה מעבר לאלה שנדונו בתוצאות ניתן להגדרה עם התוכנה הנוכחית. התוכנה יכולה גם להיות מורחבת בקלות כדי לכלול מגוון רחב יותר של מצבי חצייה (כלומר, על ידי הוספת נתיבים נוספים או סוגי רכב נוספים).

הפרוטוקול מאפשר חקירה של האופן שבו ילדים וצעירים מווסתים את הקטר שלהם בהתאם לסביבות המשתנות באופן דינמי. באופן ספציפי, שינוי שיטתי של מיקום ההתחלה הראשונית מאפשר בדיקה של התאמות מהירות אצל ילדים ומבוגרים צעירים. הפרוטוקול גם מאפשר את הקביעה אם שינויים במאפייני הפער מובילים לדפוסי בקרת מהירות ספציפיים בפעולות יירוט. התוצאות מוכיחות כי מרחקים ראשוניים שונים ומאפייני פער חשובים לזיהוי התאמות התנהגות חצייה שיטתיות המשקפות את סוג התפיסה/פעולה של שליטה במעברי חצייה. התוצאות מצביעות על השפעות אינטראקציה של המרחק הראשוני וגודל הרכב בילדים; באופן ספציפי, התאמות המהירות שלהם תוך כדי התקרבות ליירוט הושפעו מאפייני הפער.

בניגוד לממצאים קודמים על ההשפעות החלשות של גודל הרכב על התנהגויות המעבר של מבוגרים, מחקר זה מצא כי ילדים לא התאימו כראוי את מהירות הגישה שלהם בהתאם למרחק הראשוני כאשר פונים לרכב גדול ממרחק קרוב. התוצאות מצביעות על כך שהיכולת לכוונן תנועות מוטוריות באמצעות מידע חזותי במשימות יירוט מורכבות כפופה לשינויים התפתחותיים. עם זאת, מחקר עתידי צריך להבדיל סוגי רכב וגדלים באמצעות גדלים שונים של אותו סוג הרכב. הגדרה זו תאפשר תשובה מדויקת יותר שעבורה נעשה שימוש במידע חזותי כדי לשלוט בפעולות מעבר בסביבה דינאמית.

יתר על כן, מניפולציה גודל הפער וגודל הרכב יחד לא ענה אילו מאפיינים של סביבת הפער הדינמי להשפיע ישירות אפנון תנועה. הממצאים מצביעים על כך שילדים ממעיטים בזמן ההגעה של רכב ומנסים לחצות מהר יותר מול כלי רכב גדולים. יש לכך במיוחד ילדים חוצים את הפערים בין האוטובוסים מוקדם מהצפוי בפער של 4. ייתכן שהסיבה לכך היא המרחק הקרוב יותר של LV בפער של 4 s. מגבלה אחת של עיצוב זה היא כי ההשפעות של גודל הפער מבולבלים על ידי ההשפעות של הקצוות החיצוניים של הרכב. עיצובים ניסיוניים עתידיים עשויים לשנות את גודל הפער מבלי לשנות את הקצוות החיצוניים של הרכב.

בהשוואה למחקרי מציאות מדומה קודמים, העיצוב של ניסוי זה מציע סביבה בטוחה לחקור את התנהגות המעבר. עם זאת, ההתלתעה גורמת למחלת תנועה בחלק מהמשתתפים. הספרות על מחלת תנועה חושפת קשר בין מחלת תנועה ובקרה יציבה, כך אנשים שיש להם שליטה איזון לקוי צריך להיותלא כולל 18,19,20. בנוסף, המשתתפים מחזיקים את המעקות במהלך ההליכה, וזה עלול להפריע לתנועה הליכה טבעית, אשר עשויה להיות מגבלה של השיטה. לסיכום, מחקר זה תורם להבנת התנהגות המעבר של ילדים ביחס למאפיינים הזמניים והמרחביים של הפער.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

לסופרים אין מה לחשוף.

Acknowledgments

מכון קוריאה מימן עבודה זו לקידום הטכנולוגיה ומשרד המסחר, התעשייה והאנרגיה (מענק מספר 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

התנהגות גיליון 160 התנהגות הולכי רגל בטיחות תנועה מציאות מדומה תפיסה פעולה פסיכולוגיה אקולוגית

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

שימוש בסימולטור הליכה של מציאות מדומה כדי לחקור התנהגות הולכי רגל
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