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Behavior

Utilizzo di un simulatore di camminata in realtà virtuale per indagare sul comportamento dei pedoni

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

Questo protocollo descrive l'uso di un simulatore di camminata che funge da metodo sicuro ed ecologicamente valido per studiare il comportamento dei pedoni in presenza di traffico in movimento.

Abstract

Per attraversare una strada con successo, gli individui devono coordinare i loro movimenti con i veicoli in movimento. Questo documento descrive l'uso di un simulatore di camminata in cui le persone camminano su un tapis roulant per intercettare gli spazi tra due veicoli in movimento in un ambiente virtuale immersivo. La realtà virtuale consente un'indagine sicura ed ecologicamente varia sul comportamento di gap crossing. Manipolare la distanza iniziale di partenza può promuovere la comprensione della regolazione della velocità di un partecipante mentre si avvicina a un divario. Il profilo di velocità può essere valutato per varie variabili di gap crossing, come la distanza iniziale, le dimensioni del veicolo e la dimensione dello spazio. Ogni simulazione di camminata si traduce in una serie posizione/tempo in grado di informare il modo in cui la velocità viene regolata in modo diverso a seconda delle caratteristiche dello spazio. Questa metodologia può essere utilizzata dai ricercatori che studiano il comportamento pedonale e le dinamiche comportamentali impiegando partecipanti umani in un ambiente sicuro e realistico.

Introduction

Il passaggio a distanza, un comportamento intercettivo, richiede lo spostamento in relazione a uno spazio tra due veicoli inmovimento 1,2,3,4. Il passaggio a distanza comporta la percepimento dei veicoli in arrivo e il controllo del movimento in relazione allo spostamento del traffico. Ciò richiede che le azioni siano accoppiate con precisione con le informazioni percepite. Molti studi precedenti hanno esaminato il giudizio percettivo e il comportamento di gap-crossing utilizzando strade artificiali, simulatori stradali e ambienti virtuali di proiezione delloschermo 5,6. Tuttavia, la precedente letteratura sull'attraversamento della strada ha una comprensione incompleta di questo comportamento e la validità ecologica di questi studi è statamessa in discussione 7,8,9.

Questo protocollo presenta un paradigma di ricerca per studiare il comportamento di gap crossing nella realtà virtuale, massimizzando così la validità ecologica. Un simulatore di camminata viene utilizzato per esaminare la percezione e le azioni del comportamento di gap crossing. Il simulatore fornisce un ambiente di camminata sicuro per i partecipanti e la camminata effettiva nell'ambiente simulato consente ai ricercatori di catturare completamente la relazione reciproca tra percezione e azione. Gli individui che effettivamente attraversano una strada sono noti per giudicare il divario di tempo in modo più accurato rispetto a coloro che decidono solo verbalmente diattraversare 10. L'ambiente virtuale è ecologicamente valido e consente ai ricercatori di cambiare facilmente le variabili relative alle attività alterando i parametri del programma.

In questo studio, la posizione iniziale iniziale di partenza di un partecipante viene manipolata per valutare il controllo della velocità mentre si avvicina allo spazio. Questo protocollo consente l'indagine sul controllo della locomozione pedonale intercettando un varco. L'analisi della velocità di un partecipante che cambia nel tempo consente un'interpretazione funzionale delle regolazioni della velocità mentre si avvicina a uno spazio.

Inoltre, le caratteristiche spaziali e temporali degli oggetti intercettati specificano come una persona può muoversi. In un ambiente di passaggio a distanza, il cambiamento delle dimensioni dello spazio (distanze tra veicoli) e delle dimensioni del veicolo dovrebbe influire sul modo in cui cambia anche la locomozione di un pedone. Di conseguenza, la manipolazione delle caratteristiche dello spazio causerà probabilmente regolazioni della velocità nel comportamento di avvicinamento del partecipante. Pertanto, la manipolazione delle caratteristiche dello spazio (ad esempio, le dimensioni dello spazio e le dimensioni del veicolo) fornisce informazioni preziose per comprendere i cambiamenti del comportamento di attraversamento in base alle varie caratteristiche di gap. Questo studio esamina come i bambini e i giovani adulti regolano la loro velocità quando attraversano le lacune in vari ambienti di attraversamento. Il profilo di regolazione della velocità può essere valutato per vari ambienti di gap crossing con diverse posizioni di partenza, distanze tra veicoli e dimensioni del veicolo.

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Protocol

Questo protocollo sperimentale coinvolge soggetti umani. La procedura è stata approvata dal Kunsan National University Research Board.

1. Preparazione delle attrezzature

NOTA: L'apparecchiatura include quanto segue: un personal computer (PC, 3,3 GHz con 8 GM) con mouse, tastiera e monitor; Software Walking Simulator installato sul PC desktop; un tapis roulant personalizzato (larghezza: 0,67 m, lunghezza: 1,26 m, altezza: 1,10 m) dotato di corrimano, cintura e codificatore magnetico con cavo USB; e un dispositivo di realtà virtuale Oculus Rift (DK1, Stati Uniti, 1280 x 800 pixel). L'attrezzatura include anche un tapis roulant manuale personalizzato. Il tapis roulant gira attraverso i movimenti a piedi dei partecipanti e non utilizza un motore interno.

  1. Preparare spazio sufficiente per il tapis roulant e una scrivania vicina per il PC. Una fotografia della configurazione sperimentale è mostrata nella figura 1A.
  2. Collegare l'apparecchiatura come illustrato nella figura 2.
    1. Collega l'encoder magnetico del tapis roulant al PC tramite una porta USB.
    2. Collegare il tapis roulant a una fonte di alimentazione.
    3. Collegare le cuffie al PC tramite porte DVI/HDMI e USB.

2. Preparazione di configurazioni di simulatori di camminata

  1. Accedere alla directory del simulatore di camminata sul PC e aprire la directory "Config".
    NOTA: ogni configurazione viene salvata come file di testo nella directory "Config" con nomi di file "config001", "config002", ecc. Ecco, 001.002, ecc. ci sono i numeri di configurazione. I passaggi da 2.2 a 2.8 descrivono come creare i file di configurazione in modo che siano leggibili dal software del simulatore. Nella figura 3 è riportato uno schema di una situazione di attraversamento a due veicoli che mostra distanze iniziali personalizzabili. Un file di configurazione di esempio con formattazione corretta è illustrato nella figura 4. Le intestazioni di sezione del file di configurazione utilizzano parentesi quadre (ad esempio, "[WALKER]").
  2. Completate la sezione [WALKER] contenente il parametro relativo al punto di partenza dei partecipanti.
    1. Impostare il parametro "Distanza", che indica la distanza iniziale del partecipante dal punto iniziale in metri (m).
  3. Completare la sezione [CAR] contenente i parametri relativi al primo veicolo.
    1. Impostare il parametro "Type" (che indica il tipo di veicolo) su "1" per la berlina, "2" per bus o "0" per rimuovere il veicolo.
    2. Impostare il parametro "Speed" (che indica la velocità del veicolo) sul valore desiderato in km/h.
    3. Impostare il parametro "Distanza" (che indica la distanza iniziale del veicolo dal punto di attraversamento) sul valore desiderato in metri.
  4. Completare la sezione [SECONDCAR] contenente i parametri relativi al secondo veicolo. I parametri sono identici a quelli di [CAR].
    NOTA: Negli studi a due veicoli, lo spazio è definito come lo spazio vuoto tra i due veicoli. La dimensione dello spazio, definita come il periodo di tempo durante il quale lo spazio si trova lungo il percorso a piedi del partecipante, è una funzione dei parametri "Distanza", "Velocità" e "Tipo" di [CAR] e [SECONDCAR].
  5. Completare la sezione [NEXTCAR] contenente i parametri relativi ai veicoli aggiuntivi. I parametri sono identici a quelli di [CAR].
    NOTA: questa opzione può essere utilizzata per indagare il comportamento dei pedoni all'interno del flusso di traffico continuo. Questa opzione non viene discussa nella sezione dei risultati rappresentativi.
  6. Completate la sezione [ROAD], contenente il parametro per la selezione della corsia. Impostare il parametro "corsia" su "1" per utilizzare la corsia più vicina alla posizione di partenza del pedone o "2" per la corsia più lontana. [OBSTACLE] indica i parametri che configurano un veicolo che viaggia nella seconda corsia alla stessa velocità del primo veicolo.
    NOTA: Quando si utilizza la corsia più vicina come corsia principale, questa opzione può essere utilizzata per posizionare veicoli aggiuntivi sulla corsia più lontana andando nella stessa direzione. Pertanto, può essere utilizzato per studiare l'impedenza della vista di un veicolo da parte di un veicolo parallelo. Questa sezione contiene i parametri "Tipo" e "Distanza" con le stesse definizioni sopra descritte. Questa opzione non viene discussa nella sezione dei risultati rappresentativi. Tutti i risultati mostrati coinvolgono due veicoli che guidano nella corsia più vicina al pedone.
  7. Completare la sezione [SAVE], che contiene il parametro relativo alla frequenza di campionamento. Impostare il parametro "numberpersecond" sul valore desiderato in Hz.
  8. Salvare il file di configurazione e uscire.
  9. Ripetere le sezioni 2.2-2.8 per tutte le configurazioni desiderate e preparare schede tecniche con l'elenco delle configurazioni (in ordine casuale) da utilizzare nell'esperimento.
  10. Preparare tre file di configurazione da utilizzare nelle prove di esercitazione.
    NOTA: la prima configurazione di pratica non dovrebbe avere veicoli (ad esempio, tutti i parametri "Type" impostati su "0"). Il secondo e il terzo file di configurazione della pratica dovrebbero avere veicoli. La terza configurazione dovrebbe avere condizioni di attraversamento indulgenti. La stessa configurazione può essere utilizzata per la seconda e la terza prova pratica, a seconda della progettazione sperimentale.

3. Screening e preparazione della partecipazione

  1. Recluta i partecipanti con una visione normale o corretta alla normalità.
    NOTA: Tutti i partecipanti devono essere liberi da qualsiasi condizione che impedisca la normale camminata. Dovrebbero essere liberi da vertigini mentre camminano e non dovrebbero avere alcuna storia di gravi incidenti stradali.
  2. Chiedi al partecipante di firmare un modulo di consenso scritto e informato prima di ogni esperimento.
  3. Preparare una registrazione audio con le istruzioni verbali dell'attività e riprodurre la registrazione al partecipante.
    NOTA: Le istruzioni verbali devono narrare la procedura di base descritta di seguito e fornire eventuali richieste specifiche richieste dal progetto sperimentale.
  4. Incoraggia il partecipante a porre domande sull'esperimento.
  5. Portare il partecipante a stare sul tapis roulant quando è pronto.
  6. Sfrutta la cintura stabilizzante fino alla vita del partecipante. Istruisci il partecipante a tenere sempre i corrimano durante l'esperimento.

4. Esecuzione delle prove di esercitazione

  1. Istruisci il partecipante a esercitarsi a camminare sul tapis roulant, con la cintura ad acqua, tenendo premuti i corrimano.
  2. Inizia il programma del simulatore di camminata facendo doppio clic sul programma del simulatore eseguibile una volta che il partecipante è in grado di camminare comodamente sul tapis roulant.
    NOTA: il passaggio pedonale dei cartoni animati in bianco e nero mostrato nella figura 1B viene visualizzato tra una prova e l'altro. A questo punto, dovrebbe essere visualizzato sullo schermo del PC.
  3. Istruisi il partecipante a indossare le cuffie. Fornire assistenza in base alle esigenze. Verificare sia il comfort che la stabilità rispetto ai giri della testa.
  4. Calibrare le cuffie in modo che il marciapiede dei cartoni animati in bianco e nero sia allineato correttamente alla vista del partecipante.
    NOTA: Le sezioni 4.5-4.7 descrivono tre prove di pratica, progettate per consentire gradualmente al partecipante di abituarsi all'ambiente del simulatore. Se il partecipante non supera qualsiasi prova a causa di un malinteso delle istruzioni, devono essere eseguite fino a altre due prove extra fino a quando il partecipante non comprende le istruzioni. Le prove extra non vengono eseguite in caso di mancata incrocio per motivi diversi da fraintendimento delle regole (ad esempio, in caso di collisione).
  5. Inizia la prima prova di pratica.
    NOTA: La prima prova di pratica dovrebbe essere senza veicoli per il partecipante per abituarsi a camminare nell'ambiente della realtà virtuale.
    1. Informa il partecipante che la prima prova di pratica si verificherà senza veicoli.
    2. Istruisi il partecipante a guardare dritto avanti.
    3. Immettere il numero di configurazione della prima prova pratica nella casella di testo nella parte inferiore dello schermo.
    4. Fare clic sul pulsante "Start" nella parte inferiore dello schermo.
      NOTA: il programma dovrebbe visualizzare l'impostazione realistica illustrata nella figura 1C sullo schermo.
    5. Informare il partecipante di prepararsi quando si sente "Pronto" e di iniziare a camminare quando si sente "Vai". Dai gli spunti verbali "Ready" e "Go".
  6. Prova di seconda pratica
    NOTA: La seconda prova di pratica dovrebbe introdurre i veicoli senza camminare. La direzione della vista della realtà virtuale cambia man mano che la testa del partecipante viene capovolta.
    1. Istruisi il partecipante a questa prova, allo spunto verbale "Vai", a guardare a sinistra e contemporaneamente a fare un piccolo passo avanti, ma a non andare oltre. Il partecipante dovrebbe invece guardare i veicoli passare.
    2. Digitare il numero di configurazione della seconda versione di valutazione nella casella di testo e fare clic su "Start" fornendo i segnali verbali.
      NOTA: I veicoli iniziano a muoversi quando il partecipante inizia a muoversi.
  7. Terza prova pratica
    NOTA: La terza prova di pratica dovrebbe essere simile alle configurazioni sperimentali, ma con condizioni di attraversamento indulgenti.
    1. Informare il partecipante che 1) la terza prova di pratica coinvolgerà due veicoli provenienti dal lato sinistro e 2) dovrebbe tentare di attraversare la strada tra i due veicoli.
    2. Immettere il numero di prova della terza esercitazione nella casella di testo fornendo il segnale verbale.
    3. Fare clic sul pulsante "Start" e iniziare la prova fornendo i segnali verbali.

5. Esperimento di camminata virtuale

  1. Verificare che il partecipante comprenda l'attività sperimentale ed è in grado di eseguirla.
  2. Quando il partecipante è pronto, digitare il primo numero di configurazione dalla scheda tecnica nella casella di testo e fare clic su "Avvia".
  3. Eseguire la simulazione come fatto nella prova di esercitazione finale.
    NOTA: Al termine di ogni prova di attraversamento, il programma visualizza "S", "F" o "C", a seconda che il risultato sia un attraversamento riuscito (cioè, il partecipante attraversa l'altro lato della strada senza collisioni), nessun incrocio (il partecipante non attraversa l'altro lato) o una collisione (il partecipante ha contatti con un veicolo), rispettivamente.
  4. Registrare il risultato accanto al numero di configurazione nella scheda tecnica.
  5. Ripetere per tutte le configurazioni nella scheda tecnica e completare l'esperimento.

6. Esportazione e analisi dei dati

  1. Recuperare i file di dati per l'analisi. Il software del simulatore di camminata salva ogni esecuzione come file di foglio di calcolo nella cartella "Dati".
  2. Analizzare i dati con gli strumenti preferiti. I dati di output registrano le posizioni e le velocità del deambulatore e dei veicoli come serie temporali. Utilizzare questi dati per analizzare i movimenti dei partecipanti e la dipendenza dalle condizioni del traffico.

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Representative Results

Il simulatore di camminata può essere utilizzato per esaminare il comportamento di attraversamento di un pedone manipolando la distanza iniziale dal marciapiede al punto di intercettazione e le caratteristiche dello spazio (ad esempio, gap e dimensioni del veicolo). Il metodo dell'ambiente virtuale consente la manipolazione delle caratteristiche del gap per comprendere in che modo il cambiamento dinamico degli ambienti di attraversamento influisce sui comportamenti di attraversamento stradale di bambini e giovani adulti.

Un profilo di velocità quantificato e una posizione di attraversamento all'interno dello spazio utilizzato per confrontare il comportamento di attraversamento di vari gruppi pedonali. Abbiamo valutato il tempo di intercettazione (TOI) come effetto istantaneo della regolazione della velocità sulla posizione dei partecipanti all'interno del divario. Questi risultati rappresentativi utilizzano i dati di 16 giovani adulti (età media = 22,75 anni, SD = 2,56) e 16 bambini (età media = 12,18 anni, SD = 0,83). Generalmente, i bambini di 12 anni subiscono cambiamenti di sviluppo nella capacità di coordinare i movimenti con gli oggetti inmovimento 3,4,11,12,13,14, quindi variare la distanza iniziale ha fornito l'opportunità di confrontare la regolazione funzionale della velocità di avvicinamento nei bambini rispetto ai giovani adulti. I partecipanti sono stati reclutati tramite un post sui social media universitari. Dei partecipanti reclutati, due giovani adulti hanno subito una cinetosi, in cui gli esperimenti sono stati immediatamente interrotti, e sono stati esclusi dallo studio.

Il tasso di successo è stato del 98,95% tra i bambini e del 99,48% tra i giovani adulti. Nell'analisi sono state incluse solo le prove di successo. Per accedere ai dati sulla velocità, un 3 x 2 x 2 x 4 (distanza iniziale [vicino, intermedio, lontano]; dimensione dello spazio [3 s, 4 s]; dimensione del veicolo [auto, autobus]; tempo [3,5 s, 2,5 s, 1,5 s, 0,5 s]) misure ripetute ANOVA è stato eseguito utilizzando la distanza iniziale, la dimensione dello spazio, la dimensione del veicolo e il tempo come all'interno delle variabili fattoriche. I dati di temporizzazione sono stati analizzati eseguendo un 3 x 2 x 2 (distanza iniziale [vicino, intermedio, lontano]; dimensione dello spazio [3 s, 4 s]; dimensione del veicolo [auto, autobus]) misure ripetute ANOVA con distanza iniziale, dimensione dello spazio e dimensione del veicolo come all'interno delle variabili fattoriche. Per stimare la dimensione dell'effetto, è stato utilizzato l'eta parziale al η2p). Per tutte le analisi post-hoc a coppie, sono stati utilizzati mezzi meno quadrati.

Effetti della distanza iniziale
Testata per prima è stata l'ipotesi che la manipolazione della distanza iniziale dal marciapiede al punto di intercettazione avrebbe influenzato la velocità di avvicinamento dei partecipanti. Il cambiamento sistematico della distanza iniziale ha influenzato sia gli aggiustamenti di velocità dei giovani adulti che di bambini: F(2, 30) = 29,62, p < 0,0001, η2p = .66; e F(2, 30) = 207,32, p < 0,0001, η2p = .93, rispettivamente.

Per i giovani adulti, l'interazione iniziale tra distanza e tempo è stata significativa: F(6, 90) = 11,88, p < 0,0001, η2p = 0,44. Un semplice test degli effetti ha mostrato un effetto significativo del tempo per: distanza iniziale vicina, F(3, 45) = 140,34, p < 0,0001, η2p = 0,90; distanza iniziale intermedia, F(3, 45) = 29,93, p < 0,0001, η2p = 0,67; e lontano distanza iniziale, F(3, 45) = 184,46, p < 0,0001, η2p = 0,93. Dall'analisi post-hoc è stato rilevato che i giovani adulti sono aumentati di velocità durante tutto l'approccio (p < 0,0001). Tuttavia, quando la distanza iniziale era breve, i partecipanti rallentarono (p < 0,0001) all'inizio delle prove e accelerato continuamente. Questo rappresenta la regolazione funzionale. Le velocità media durante l'approccio sono tracciate tra le fasce d'età(figura 5).

Per i bambini, anche l'interazione iniziale tra distanza e tempo è stata significativa: F(6, 90) = 53,51, p < 0,0001, η2p = 0,78. Questo effetto di interazione è stato acquisito dall'interazione a tre. Le dimensioni del veicolo, la distanza iniziale e l'interazione nel tempo erano significative: F(6, 90) = 2,12, p < 0,05, η2p = 0,12. I risultati indicano che i cambiamenti di velocità dei bambini indotti dalla distanza iniziale sono stati influenzati dalle dimensioni del veicolo.

Effetti delle dimensioni del veicolo nei bambini
Successivamente è stata testata l'ipotesi che la manipolazione delle dimensioni del veicolo avrebbe influito sui profili di velocità e sul tempo di attraversamento di bambini e giovani adulti. Si è constatato che nei bambini le dimensioni del veicolo influenzavano i profili di velocità e la posizione di attraversamento indotta dalla distanza iniziale.

Nei bambini, le dimensioni del veicolo, la distanza iniziale e l'interazione nel tempo erano significative: F(6, 90) = 2,12, p < 0,05, η2p = 0,12. Ulteriori analisi hanno rivelato che, tra le auto, la distanza iniziale x interazione di tempo era significativa, F(6, 90) = 33,55, p < 0,0001, η2p = 0,69. Un semplice test degli effetti ha mostrato un effetto significativo del tempo per la distanza quasi iniziale, F(3, 45) = 132,54, p < 0,0001, η2p = 0,90; distanza iniziale intermedia, F(3, 45) = 173,83, p < 0,0001, η2p = 0,92; e lontano distanza iniziale, F(3, 45) = 272,78, p < 0,0001, η2p = 0,95. L'analisi post-hoc ha mostrato che i bambini hanno accelerato durante tutto l'approccio (p < .0001); tuttavia, quando hanno attraversato tra le auto, hanno rallentato all'inizio dell'avvicinamento per la distanza iniziale vicina (p < 0,0002),

Tuttavia, quando i bambini attraversavano gli autobus, anche la distanza iniziale e l'interazione nel tempo erano significative: F(6, 90) = 18,70, p < 0,0001, η2p = 0,55. Una semplice prova di effetti ha mostrato un effetto significativo del tempo per la distanza iniziale vicina: F(3, 45) = 124,41, p < 0,0001, η2p = 0,89; distanza iniziale intermedia, F(3, 45) = 132,79, p < 0,0001, η2p = 0,90; e lontano distanza iniziale, F(3, 45) = 331,16, p < 0,0001, η2p = 0,96. L'analisi post-hoc ha mostrato che quando i bambini attraversavano gli autobus, le loro velocità non aumentavano né diminuivano all'inizio dell'approccio per la distanza iniziale vicina. Le velocità media durante l'approccio sono tracciate tra le fasce d'età nella figura 6.

Evidentemente, le dimensioni del veicolo hanno influenzato il comportamento di attraversamento dei bambini indotto dalla distanza iniziale. I tempi di attraversamento dei bambini deviavano sistematicamente dal centro gap a seconda della distanza iniziale alla quale attraversavano tra i piccoli veicoli. Tuttavia, i bambini non si sono deviati in base alla distanza iniziale quando hanno attraversato tra i veicoli di grandi dimensioni.

Le dimensioni del veicolo hanno anche influenzato in modo significativo la posizione di attraversamento dei bambini all'interno dello spazio indotto dalla distanza iniziale. Le dimensioni del veicolo e l'interazione iniziale della distanza erano significative: F(2, 30) = 18,13, p < 0,0001, η2p = 0,55. Un semplice test degli effetti ha mostrato un effetto significativo della distanza iniziale tra le automobili, F(2, 30) = 62,30, p < 0,0001, η2p = 0,81, e tra autobus, F(2, 30) = 6,15, p < 0,005, η2p = 0,30. Si è scoperto che i tempi di intercettazione dei bambini aumentarono significativamente (p < 0,0001) poiché la distanza iniziale aumentava da distanze iniziali vicine a lontane. Tuttavia, durante l'attraversamento tra gli autobus, i tempi di intercettazione dei bambini non erano significativamente diversi tra le distanze iniziali vicine e intermedie. La posizione media di attraversamento durante l'avvicinamento è tracciata tra le fasce d'età(figura 7).

Effetti di interazione delle dimensioni del veicolo e delle dimensioni dello spazio nei bambini
Infine, sono stati esaminati gli effetti di interazione delle dimensioni del veicolo e delle dimensioni dello spazio nei bambini. L'interazione tra dimensioni del veicolo e dimensioni dello spazio è stata significativa: F(1, 15) = 4,26, p < 0,05, η2p = 0,22. Una semplice prova di effetti ha mostrato un effetto significativo della dimensione dello spazio tra le automobili: F(1, 15) = 7,42, p < .02, η2p = 0,33; e tra gli autobus, F(1, 15) = 35,93, p < 0,001, η2p = 0,71. L'analisi post-hoc ha mostrato che durante l'attraversamento tra le auto, i bambini hanno attraversato il divario molto più avanti rispetto al gap center nel gap di 4 s rispetto al gap di 3 s (p < 0,01). Durante l'attraversamento tra gli autobus, i bambini hanno anche attraversato il divario significativamente prima nel divario di 4 s rispetto al divario di 3 s (p & lt; 0,0001). I bambini hanno superato il divario più avanti rispetto al centro gap nel gap di 4 s rispetto allo spazio di 3 s, indipendentemente dalle dimensioni del veicolo(Tabella 1).

Figure 1
Figura 1: Immagini raffiguranti l'esperimento di simulazione di camminata. (A) Fotografia di un partecipante che cammina sul tapis roulant e di uno sperimentatore che visualizza il programma del simulatore di camminata. (B) Immagine del marciapiede del cartone animato visualizzato prima del caricamento della configurazione. (C) Immagine dell'ambiente virtuale realistico in cui avviene la simulazione. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2: Diagramma di configurazione sperimentale. Vengono illustrati i componenti della configurazione sperimentale e le loro connessioni. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Figura 3: Schema della situazione di attraversamento. Vengono visualizzati i parametri di distanza che possono essere configurati per ogni esperimento. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4: Esempio di file di configurazione. Esempio di file di testo di configurazione formattato correttamente per il programma di simulazione. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 5
Figura 5: Dipendenza dalla velocità dalla distanza iniziale. Velocità medie per ogni distanza iniziale nei bambini e nei giovani adulti (vicini, intermedi e ben definiti come 3,5 m, 4,5 m e 5,5 m dal punto di intercettazione) in funzione del tempo prima di raggiungere il punto di intercettazione. La velocità di avvicinamento è stata mediamente di 1 s intervalli (-3,5 s, -2,5 s, -1,5 s e -0,5 s), contando all'indietro dal punto di intercettazione. Gli asterischi rappresentano differenze inter-medie statisticamente significative per le distanze iniziali in ogni punto di tempo. Un asterisco rappresenta una differenza inter-media e due asterischi rappresentano due o più differenze inter-media. Le barre di errore indicano SD. Questa cifra è stata ristampata con il permesso di Chung etal. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 6
Figura 6: Dipendenza della velocità dei bambini dalla distanza iniziale in base a due diverse dimensioni del veicolo. I profili di velocità media dei bambini prima di raggiungere il punto di intercettazione per ogni distanza iniziale vengono tracciati per auto (in alto) e autobus (in basso). La velocità di avvicinamento è stata mediata in intervalli di 1 s, contando all'indietro dal punto di intercettazione. Gli asterischi rappresentano differenze inter-medie statisticamente significative per le distanze iniziali in ogni punto di tempo. Un asterisco rappresenta una differenza inter-media e due asterischi rappresentano due o più differenze inter-media. Le barre di errore indicano SD. Questa cifra fu ristampata con il permesso di Chung etal. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 7
Figura 7: Effetto delle dimensioni del veicolo sulla TOI dei bambini. Il TOI medio del gruppo di bambini per ogni distanza iniziale è indicato in funzione delle dimensioni del veicolo (auto, autobus). Toi si riferisce alla distanza temporale rispetto al centro gap al momento dell'attraversamento, tale che 0,2 s si riferisce a 1,6 m quando la velocità del veicolo è di 30 km/h (8,3 m/s). Gli asterischi rappresentano differenze inter-medie statisticamente significative per i veicoli ad ogni distanza iniziale. Un asterisco rappresenta una differenza inter-media e due asterischi rappresentano due o più differenze inter-media. Le barre di errore indicano SD. Questa cifra fu ristampata con il permesso di Chung etal. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Dimensioni del veicolo Dimensione gap
3-s 4-s
Auto 0.06 (0.07) -0.14 (0.07)
Bus 0.12 (0.04) -0.12 (0.04)

Tabella 1: Effetti di interazione delle dimensioni del veicolo e delle dimensioni dello spazio nei bambini. Toi medio per bambini in funzione delle dimensioni del veicolo e della dimensione dello spazio Note. I valori sono indicati in mezzi (deviazioni standard). . Clicca qui per scaricare questa tabella.

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Discussion

Studi precedenti hanno utilizzato simulatori con schermiproiettati 16,17, ma questo protocollo migliora la validità ecologica attraverso una vista virtuale completamente immersiva (cioè 360 gradi). Inoltre, richiedere ai partecipanti di camminare su un tapis roulant consente l'esame di come bambini e giovani adulti calibrano le loro azioni in un ambiente che cambia. La scena virtuale di questo progetto sperimentale cambia contemporaneamente ai movimenti dei partecipanti e i veicoli arrivano alla linea di attraversamento del pedone in un determinato momento. Ciò impedisce ai partecipanti di ritardare i tempi di attraversamento a causa di decisioni o preparativi per muoversi. In questo studio, i partecipanti sono già in movimento quando tentano di attraversare la strada6, in modo che i ricercatori possano chiaramente accedere al controllo della locomozione durante l'attraversamento.

I passaggi critici includono la corretta impostazione dei parametri per riflettere il progetto sperimentale, l'arresto dell'esperimento quando si verifica la cinetosi e l'esecuzione delle prove di pratica in modo che i partecipanti si sentiano a proprio agio con l'ambiente del tapis roulant. Una vasta gamma di flussi di traffico oltre a quelli discussi nei risultati è configurabile con il software corrente. Il software può anche essere facilmente esteso per includere una gamma più ampia di situazioni di attraversamento (ad esempio, aggiungendo più corsie o più tipi di veicoli).

Il protocollo consente di investigare come bambini e giovani adulti regolano la loro locomozione in base agli ambienti che cambiano dinamicamente. Nello specifico, variare sistematicamente la posizione iniziale di partenza consente l'esame delle regolazioni della velocità nei bambini e nei giovani adulti. Il protocollo consente anche di determinare se i cambiamenti nelle caratteristiche del gap portano a specifici modelli di controllo della velocità nelle azioni intercettive. I risultati dimostrano che distanze iniziali variabili e caratteristiche di gap sono importanti per identificare adattamenti sistematici del comportamento di attraversamento che riflettono il tipo di percezione / azione del controllo nell'attraversamento delle strade. I risultati indicano gli effetti di interazione della distanza iniziale e delle dimensioni del veicolo nei bambini; in particolare, le loro regolazioni della velocità mentre si avvicinavano all'intercettazione erano influenzate dalle caratteristiche del gap.

In contrasto con i precedenti risultati sui deboli effetti delle dimensioni del veicolo sui comportamenti di attraversamento degli adulti, questo studio ha scoperto che i bambini hanno mal regolato le loro velocità di avvicinamento in base alla distanza iniziale quando affrontano un veicolo di grandi dimensioni da una distanza ravvicinata. I risultati suggeriscono che la capacità di ottimizzare finemente i movimenti motori utilizzando informazioni visive in attività di intercettazione complesse è soggetta a cambiamenti di sviluppo. Tuttavia, le ricerche future dovrebbero differenziare i tipi e le dimensioni dei veicoli utilizzando varie dimensioni dello stesso tipo di veicolo. Questa configurazione consentirebbe una risposta più accurata per la quale le informazioni visive vengono utilizzate per controllare le azioni di attraversamento in un ambiente dinamico.

Inoltre, manipolare insieme le dimensioni dello spazio e le dimensioni del veicolo non ha risposto a quali proprietà dell'ambiente gap dinamico influenzano direttamente la modulazione del movimento. I risultati suggeriscono che i bambini sottovalutano l'orario di arrivo di un veicolo e tentano di attraversare più rapidamente davanti ai veicoli di grandi dimensioni. In particolare, i bambini attraversano gli intervalli tra gli autobus prima del previsto nel divario delle 4 s. Ciò può essere dovuto alla distanza più vicina di un LV nello spazio di 4 s. Una limitazione di questo design è che gli effetti della dimensione dello spazio sono confusi dagli effetti dei bordi esterni di un veicolo. I futuri progetti sperimentali possono alterare le dimensioni dello spazio senza alterare i bordi esterni di un veicolo.

Rispetto alla precedente ricerca sulla realtà virtuale, il design di questo esperimento offre un ambiente sicuro per indagare sul comportamento di attraversamento. Tuttavia, l'apparecchio causa cinetosi in alcuni partecipanti. La letteratura sulla cinetosi rivela una relazione tra cinetosi e controllo posturale, per cui le persone che hanno uno scarso controllodell'equilibrio dovrebbero essere escluse 18,19,20. Inoltre, i partecipanti tengono i corrimano durante la camminata, e questo può interrompere un movimento naturale della camminata, che può essere una limitazione del metodo. In sintesi, questo studio contribuisce alla comprensione del comportamento di attraversamento stradale dei bambini in relazione alle caratteristiche temporali e spaziali di un gap.

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Disclosures

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Acknowledgments

Il Korea Institute ha finanziato questo lavoro per il progresso della tecnologia e il Ministero del Commercio, dell'Industria e dell'Energia (sovvenzione numero 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

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Tags

Comportamento Numero 160 comportamento pedonale sicurezza del traffico realtà virtuale percezione azione psicologia ecologica

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

Utilizzo di un simulatore di camminata in realtà virtuale per indagare sul comportamento dei pedoni
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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).

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