Waiting
Login processing...

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

Behavior

Использование виртуальной реальности Walking Simulator для расследования поведения пешеходов

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

Этот протокол описывает использование тренажера для ходьбы, который служит безопасным и экологически действительным методом для изучения поведения пешеходов в присутствии движущихся перевозок.

Abstract

Чтобы успешно перейти дорогу, люди должны координировать свои передвижения с помощью движущихся транспортных средств. В этой статье описывается использование тренажера для ходьбы, в котором люди ходят по беговой дорожке, чтобы перехватить зазоры между двумя движущихся транспортных средств в захватывающей виртуальной среде. Виртуальная реальность позволяет безопасно и экологически разнообразное исследование разрыва пересечения поведения. Манипулирование начальным стартовым расстоянием может еще больше понять скоростное регулирование участника при приближении к зазору. Профиль скорости может быть оценен по различным переменным пересечения зазора, таким как начальное расстояние, размер транспортного средства и размер разрыва. Каждая симуляция ходьбы приводит к ряду позиций/времени, которые могут сообщить, как скорость регулируется по-разному в зависимости от характеристик зазора. Эта методология может быть использована исследователями, исследуя поведение пешеходов и поведенческую динамику при использовании человеческих участников в безопасной и реалистичной обстановке.

Introduction

Gap пересечения, перехватное поведение, требует перемещения себя по отношению к разрыву между двумя движущихсятранспортных средств 1,2,3,4. Пересечение зазора включает в себя восприятие встречных транспортных средств и контроль движения по отношению к движению транспорта. Это требует, чтобы действия были точно соединены с воспринимаемой информацией. Многие предыдущие исследования изучили восприятия суждения и разрыв пересечения поведения с использованием искусственных дорог, придорожных тренажеров, и проекция экранавиртуальной среде 5,6. Тем не менее, предыдущая литература о пересечении дорог имеет неполное понимание такого поведения, и экологическая обоснованностьэтих исследований была допрошена 7,8,9.

Этот протокол представляет собой исследовательскую парадигму для изучения разрыва пересечения поведения в виртуальной реальности, тем самым максимизируя экологическую действительность. Ходьба симулятор используется для изучения восприятия и действия разрыв пересечения поведения. Тренажер обеспечивает безопасную среду ходьбы для участников, а фактическая ходьба в смоделированной среде позволяет исследователям в полной мере зафиксировать взаимную связь между восприятием и действием. Лица, которые на самом деле пересекают дорогу, как известно, судить о разрыве во времени более точно, чем те, кто только устно решили пересечь10. Виртуальная среда является экологически обоснованной и позволяет исследователям легко изменять связанные с задачей переменные, изменяя параметры программы.

В этом исследовании, начальное исходное местоположение участника манипулируют для оценки контроля скорости при приближении к разрыву. Этот протокол позволяет изутовить управление движением пешеходов при перехвате зазора. Анализ изменяющейся скорости участника с течением времени позволяет функциональную интерпретацию корректировок скорости, когда он или она приближается к разрыву.

Кроме того, пространственные и временные характеристики перехваченных объектов определяют, как человек может двигаться. В условиях пересечения зазора изменение размера зазора (расстояния между транспортными средствами) и размера транспортного средства должно повлиять на то, как меняется движение пешехода. Соответственно, манипулирование характеристиками разрыва, скорее всего, вызовет корректировку скорости в приближающемся поведении участника. Таким образом, манипулирование характеристиками разрыва (т.е. размером разрыва и размером транспортного средства) предоставляет ценную информацию для понимания изменений поведения пересечения в соответствии с различными характеристиками разрыва. В этом исследовании рассматривается вопрос о том, как дети и молодые взрослые регулируют свою скорость при пересечении пробелов в различных условиях пересечения границы. Профиль регулировки скорости можно оценить для различных сред пересечения зазора с различными стартовыми точками, расстояниями между транспортными средствами и размерами транспортных средств.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Этот экспериментальный протокол включает в себя человеческих субъектов. Процедура была одобрена Научно-исследовательским советом Кунсанского национального университета.

1. Подготовка оборудования

ПРИМЕЧАНИЕ: Оборудование включает в себя следующее: персональный компьютер (PC, 3,3 ГГц с 8 ГМ) с мышью, клавиатурой и монитором; Программное обеспечение Walking Simulator, установленное на настольном ПК; индивидуальная беговая дорожка (ширина: 0,67 м, длина: 1,26 м, высота: 1,10 м), оснащенная поручнями, ремнем и магнитным энкодером с USB-кабелем; и устройство виртуальной реальности Oculus Rift (DK1, США, 1280 x 800 пикселей). Оборудование также включает в себя индивидуальный ручной беговой дорожке. Беговая дорожка поворачивается через ходячие движения участников и не использует внутренний двигатель.

  1. Подготовь достаточно места для беговой дорожки и соседнего стола для ПК. Фотография экспериментальной установки показана на рисунке 1A.
  2. Подключите оборудование, как показано на рисунке 2.
    1. Подключите магнитный кодер беговой дорожки к компьютеру через порт USB.
    2. Подключите беговую дорожку к источнику питания.
    3. Подключите гарнитуру к ПК через DVI/HDMI и USB-порты.

2. Подготовка конфигураций тренажеров для ходьбы

  1. Доступ к ходьбе симулятор каталога на ПК и открыть "Config" каталог.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Каждая конфигурация сохраняется в качестве текстового файла в каталоге "Config" с именами файлов "config001", "config002" и т.д. Здесь, 001, 002 и т.д. являются номера конфигурации. Шаги 2.2-2.8 описывают, как создать файлы конфигурации, чтобы они были читаемы программным обеспечением симулятора. Схема ситуации пересечения двух транспортных средств, показывающая настраиваемые начальные расстояния, показана на рисунке 3. Файл конфигурации примера с правильным форматированием отображается на рисунке 4. Заголовки разделов файла конфигурации используют квадратные скобки (например, «WALKER»).
  2. Завершите раздел «WALKER», содержащий параметр, касающийся отправной точки участников.
    1. Установите параметр "Расстояние", который указывает стартовое расстояние участника от отправной точки в метрах (м).
  3. Завершите раздел «ЦАР», содержащий параметры, касающиеся первого транспортного средства.
    1. Установите параметр "Тип" (который указывает тип транспортного средства) на "1" для седана, "2" для автобуса, или "0" для удаления транспортного средства.
    2. Установите параметр "Скорость" (который указывает скорость транспортного средства) до нужного значения в км/ч.
    3. Установите параметр "Расстояние" (который указывает начальное расстояние транспортного средства от пункта пересечения) до нужного значения в метрах.
  4. Завершите раздел «SECONDCAR», содержащий параметры, связанные со вторым транспортным средством. Параметры идентичны параметрам «CAR».
    ПРИМЕЧАНИЕ: В двух транспортных средствах, разрыв определяется как пустое пространство между двумя транспортными средствами. Размер зазора, определяемый как продолжительность времени, в течение которого зазор находится вдоль пешеходной дорожки участника, является функцией параметров «Расстояние», «Скорость» и «Тип» (CAR) и «SECONDCAR».
  5. Заполню раздел «NEXTCAR», содержащий параметры, связанные с дополнительными транспортными средствами. Параметры идентичны параметрам «CAR».
    ПРИМЕЧАНИЕ: Эта опция может быть использована для исследования поведения пешеходов в непрерывном транспортном потоке. Этот вариант не обсуждается в разделе репрезентативных результатов.
  6. Заполномоть раздел «ROAD», содержащий параметр выбора полосы движения. Установите параметр "полоса" до "1", чтобы использовать полосу ближе к стартовому положению пешехода, или "2" для полосы дальше. «OBSTACLE» указывает параметры, которые настраивают транспортное средство, путешествуя по второй полосе на той же скорости, что и первое транспортное средство.
    ПРИМЕЧАНИЕ: При использовании более тесной полосы движения в качестве основной полосы движения, эта опция может быть использована для места дополнительных транспортных средств на дальше полосу движения в том же направлении. Таким образом, он может быть использован для изучения неуступляемого вида транспортного средства параллельным транспортным средством. Этот раздел имеет параметры "Тип" и "Расстояние" с теми же определениями, описанными выше. Этот вариант не обсуждается в разделе репрезентативных результатов. Все результаты показали участие двух транспортных средств, движущихся по полосе ближе к пешеходу.
  7. Завершите раздел «SAVE», который содержит параметр, связанный с частотой выборки. Установите параметр "числоперсекунды" до нужного значения в Гц.
  8. Сохранить файл конфигурации и выйти.
  9. Повторите разделы 2.2-2.8 для всех желаемых конфигураций и подготовьте листы данных со списком конфигураций (в рандомизированном порядке), которые будут использоваться в эксперименте.
  10. Подготовьте три файла конфигурации, которые будут использоваться в практических испытаниях.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Первая конфигурация практики не должна иметь транспортных средств (т.е. все параметры "Тип", установленные на "0"). Во втором и третьем файлах конфигурации практики должны быть транспортные средства. Третья конфигурация должна иметь мягкие условия пересечения. Такая же конфигурация может использоваться для второго и третьего практических испытаний, в зависимости от экспериментального проектирования.

3. Скрининг и подготовка к участию

  1. Набирать участников с нормальным или исправленным к нормальному зрению.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Все участники должны быть свободны от любых условий, которые препятствуют нормальной ходьбе. Они должны быть свободны от каких-либо головокружение во время ходьбы, и они не должны иметь никакой истории серьезных дорожно-транспортных происшествий.
  2. Попросите участника подписать письменную, информированную форму согласия перед каждым экспериментом.
  3. Подготовь аудиозапись с устными инструкциями по задаче и воспроизведение записи участнику.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Устные инструкции должны рассказать основную процедуру, описанную ниже, и дать какие-либо конкретные подсказки, требуемые экспериментальным дизайном.
  4. Поощряйте участника задавать любые вопросы об эксперименте.
  5. Повейте участника стоять на беговой дорожке, когда он будет готов.
  6. Прижмите стабилизирующий ремень к талии участника. Поручить участнику держать поручни в течение всего времени во время эксперимента.

4. Запуск практических испытаний

  1. Поручите участнику попрактиковаться в ходьбе по беговой дорожке, с ременьом, держа поручни.
  2. Начните программу симулятора ходьбы, дважды нажав на программу симулятора, как только участник сможет комфортно ходить по беговой дорожке.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Черно-белый мультфильм пешеходный переход показано на рисунке 1B отображается между пересечения испытаний. На этом этапе он должен быть показан на экране ПК.
  3. Поручите участнику надеть гарнитуру. Оказание помощи по мере необходимости. Проверьте как комфорт, так и стабильность в отношении поворотов головы.
  4. Калибруйте гарнитуру так, чтобы черно-белый мультяшный пешеходный переход был правильно выровнен с видом участника.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Разделы 4.5-4.7 описывают три практических испытания, которые призваны постепенно позволить участнику привыкнуть к среде симулятора. Если участник не справляется с каким-либо судебным разбирательством из-за непонимания инструкций, необходимо продать еще два дополнительных испытания до тех пор, пока участник не поймет инструкции. Дополнительные испытания не проводятся в случаях не пересечения по причинам, не поменьше, чем непонимание правил (например, в случае столкновения).
  5. Начните первое практическое испытание.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Первое испытание практики должно быть без каких-либо транспортных средств для участника, чтобы привыкнуть к ходьбе в виртуальной реальности настройки.
    1. Сообщите участнику, что первое практическое испытание будет происходить без каких-либо транспортных средств.
    2. Поручите участнику смотреть прямо вперед.
    3. Введите номер конфигурации первой практики в текстовом поле в нижней части экрана.
    4. Нажмите кнопку "Начать" в нижней части экрана.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Программа должна отображать реалистичную настройку, изображенную на рисунке 1С на экране.
    5. Сообщите участнику, чтобы подготовиться, услышав "Готов" и начать ходить, услышав "Go". Дайте словесные сигналы "Готов" и "Иди".
  6. Второе практическое испытание
    ПРИМЕЧАНИЕ: Второе испытание практики должно ввести транспортные средства без ходьбы. Направление зрения виртуальной реальности меняется по мере того, как голова участника поменяется.
    1. Поручить участнику этого процесса, на словесный сигнал "Go", смотреть влево и одновременно сделать небольшой шаг вперед, но не идти вперед дальше. Вместо этого участник должен наблюдать за транспортными средствами, проехав мимо.
    2. Ввените номер конфигурации второй пробной версии в текстовое поле и нажмите кнопку "Начать", предоставив устные сигналы.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Транспортные средства начинают двигаться по мере того, как участник начинает движение.
  7. Третий практический процесс
    ПРИМЕЧАНИЕ: Третье практическое испытание должно быть похоже на экспериментальные конфигурации, но с мягкими условиями пересечения.
    1. Сообщите участнику, что 1) третье практическое испытание будет включать два транспортных средства, и ближайшие с левой стороны, и 2) он / она должны попытаться пересечь дорогу между двумя транспортными средствами.
    2. Введите третий номер пробной практики в текстовом поле, предоставив устный сигнал.
    3. Нажмите кнопку "Начать" и начните судебное разбирательство, предоставив устные сигналы.

5. Виртуальный эксперимент ходьбы

  1. Подтвердите, что участник понимает экспериментальную задачу и способен ее выполнить.
  2. Когда участник будет готов, ввените первый номер конфигурации из листа данных на текстовом поле и нажмите кнопку "Начать".
  3. Выполните моделирование, как это было сделано в заключительном практическом испытании.
    ПРИМЕЧАНИЕ: В конце каждого испытания пересечения, программа отображает "S", "F", или "C", в зависимости от того, является ли результат успешного пересечения (т.е. участник пересекает другую сторону улицы без столкновений), не переход (участник не пересекает другую сторону), или столкновения (участник имеет контакт с транспортным средством), соответственно.
  4. Завехать результат рядом с номером конфигурации на листе данных.
  5. Повторите для всех конфигураций на листе данных и завершить эксперимент.

6. Экспорт и анализ данных

  1. Извлекаем файлы данных для анализа. Программное обеспечение симулятора ходьбы экономит каждый запуск в качестве файла электронной таблицы в папке "Данные".
  2. Анализ данных с помощью предпочтительных инструментов. Выходные данные засовывят позиции и скорости ходока и транспортных средств в качестве часовой серии. Используйте эти данные для анализа движений участников и зависимости от условий дорожного движения.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Тренажер для ходьбы может быть использован для изучения поведения пешехода при манипулировании первоначальным расстоянием от бордюра до точки перехвата и характеристиками зазора (т.е. разрывом и размерами транспортного средства). Метод виртуальной среды позволяет манипулировать характеристиками зазора, чтобы понять, как динамически изменяющиеся условия пересечения влияют на поведение детей и молодых людей на пересечении дорог.

Количественный профиль скорости и положение пересечения в пределах зазора, используемого для сравнения поведения пересечения различных групп пешеходов. Мы evalutated время перехвата (TOI) как мгновенное влияние регулировки скорости на положение участников в пределах разрыва. В этих репрезентативных результатах используются данные 16 молодых людей (средний возраст - 22,75 года, SD - 2,56) и 16 детей (средний возраст - 12,18 года, SD - 0,83). Как правило, 12-летние дети претерпевает изменения в развитии в способности координировать движенияс движущихся объектов 3,4,11,12,13,14, поэтому изменение начального расстояния предоставило возможность сравнить функциональную регулировку приближающейся скорости у детей по сравнению с молодыми взрослыми. Участники были набраны через университетский пост в социальных сетях. Из набранных участников двое молодых людей испытывали укачивание, при котором эксперименты были немедленно прекращены, и они были исключены из исследования.

Показатель успеха составил 98,95% среди детей и 99,48% среди молодых людей. В анализ были включены только успешные испытания. Для доступа к данным о скорости, 3 х 2 х 2 х 4 (начальное расстояние (близкое, промежуточное, далекое); размер зазора 3 с, 4 с; размер транспортного средства (автомобиль, автобус); время 3,5 с, 2,5 с, 1,5 с, 0,5 с) повторные измерения ANOVA выполнялись с использованием начального расстояния, размера разрыва, размера транспортного средства и времени в качестве переменных факторов. Данные о сроках были проанализированы при выполнении 3 x 2 x 2 (начальное расстояние (близкое, промежуточное, далекое); размер зазора (3 с, 4 с); размер транспортного средства (автомобиль, автобус)) повторили измерения ANOVA с первоначальным расстоянием, размером разрыва и размером транспортного средства в качестве переменных фактора. Для оценки размера эффекта использовалась частичная эта в квадрате (η2р). Для всех парных пост-специальных анализов использовались наименее квадратные средства.

Последствия начального расстояния
Впервые была проверена гипотеза о том, что манипуляция первоначальным расстоянием от бордюра до точки перехвата повлияет на скорость приближения участников. Систематическое изменение начального расстояния повлияло как на регулировку скорости молодых взрослых, так и на скорость детей: F (2, 30) - 29,62, p lt; 0.0001, η2p и .66; и F (2, 30) 207,32, р-л; 0,0001, η2п. и 0,93, соответственно.

Для молодых взрослых, начальное расстояние и время взаимодействия было значительным: F (6, 90) 11,88, р Lt; 0,0001, η2р и 0,44. Простой тест эффектов показал значительный эффект времени для: вблизи начального расстояния, F (3, 45) 140,34, p lt; 0.0001, η2p и 0.90; промежуточное начальное расстояние, F(3, 45) - 29,93, стр. 0,0001, η2п. 0,67; и далекое начальное расстояние, F(3, 45) 184.46, p lt; 0.0001, η2p и 0.93. В ходе пост-специального анализа было установлено, что молодые люди увеличивали скорость на протяжении всего подхода (p lt; 0.0001). Однако, когда начальная дистанция была короткой, участники замедлились (p lt; 0.0001) в начале испытаний и ускорились непрерывно. Это представляет собой функциональную регулировку. Средние скорости во время подхода построены в разных возрастных группах(рисунок 5).

Для детей, начальное расстояние и время взаимодействия также имеет важное значение: F (6, 90) 53,51, p lt; 0,0001, η2п. и 0,78. Этот эффект взаимодействия был захвачен в результате трехготовного взаимодействия. Размер транспортного средства, начальное расстояние и взаимодействие времени были значительными: F(6, 90) 2,12, p lt; 0,05, η2п. 0,12. Результаты показывают, что изменения скорости детей, вызванные первоначальным расстоянием, были затронуты размером транспортного средства.

Влияние размера транспортного средства на детей
Далее была выдвинута гипотеза о том, что манипуляции с размером транспортного средства повлияют на профили скорости и время пересечения детей и молодых взрослых. Было установлено, что у детей размер транспортного средства влияет на профили скорости и положение пересечения, вызванное первоначальным расстоянием.

У детей размер транспортного средства, начальное расстояние и время взаимодействия были значительными: F (6, 90) 2,12, p lt; 0,05, η2п. 0,12. Дальнейший анализ показал, что между автомобилями, начальное расстояние х время взаимодействия было значительным, F (6, 90) 33,55, р lt; 0,0001, η2п. 0,69. Простой тест эффектов показал значительный эффект времени для почти начального расстояния, F(3, 45) и 132,54, p lt; 0.0001, η2p и 0.90; промежуточное начальное расстояние, F(3, 45) 173,83, стр. 0,0001, η2п. и 0,92; и далекое начальное расстояние, F (3, 45) 272,78, стр. 0,0001, η2п. 0,95. Пост-специальный анализ показал, что дети ускорились на протяжении всего подхода (p lt; .0001); однако, когда они пересекли между автомобилями, они замедлились в начале подхода на почти начальное расстояние (p lt; 0.0002),

Однако, когда дети пересекались между автобусами, начальное расстояние и время взаимодействия также были значительными: F (6, 90) 18,70, p lt; 0.0001, η2p и 0.55. Простой тест эффектов показал значительный эффект времени для ближнего начального расстояния: F(3, 45) и 124.41, p lt; 0.0001, η2p и 0.89; промежуточное начальное расстояние, F(3, 45) - 132,79, стр. 0,0001, η2 . 0,90; и далекое начальное расстояние, F(3, 45) 331.16, p lt; 0.0001, η2p и 0.96. Пост-специальный анализ показал, что, когда дети пересекались между автобусами, их скорость не увеличивалась и не снижалась в начале подхода на почти начальное расстояние. Средние скорости во время подхода построены в разных возрастных группах на рисунке 6.

Очевидно, что размер транспортного средства повлиял на поведение детей при пересечении, вызванное первоначальным расстоянием. Время пересечения детей систематически отклонялось от центра зазора в зависимости от первоначального расстояния, на котором они пересекались между малыми транспортными средствами. Однако дети не отклонялись в зависимости от первоначального расстояния, когда они пересекались между крупными транспортными средствами.

Размер транспортного средства также существенно повлиял на положение детей на пересечении границы в пределах разрыва, вызванного первоначальным расстоянием. Размер транспортного средства и начальное взаимодействие расстояния были значительными: F (2, 30) и 18.13, p lt; 0.0001, η2p и 0.55. Простой тест эффектов показал значительный эффект первоначального расстояния между автомобилями, F (2, 30) и 62,30, p lt; 0.0001, η2p и 0.81, и между автобусами, F (2, 30) и 6.15, p lt; 0.005, η2p 0.30. Было установлено, что время перехвата детей значительно увеличилось (p lt; 0.0001), так как начальное расстояние увеличивалось от ближнего до дальнего начального расстояния. Однако при пересечении между автобусами время перехвата детей существенно не отличалось между ближайшими и промежуточными первоначальными расстояниями. Среднее положение пересечения во время подхода построения в разных возрастных группах(рисунок 7).

Влияние взаимодействия размера транспортного средства и размера разрыва у детей
И наконец, были изучены последствия взаимодействия размеров транспортных средств и размера разрыва у детей. Взаимодействие размера транспортного средства и размера зазора было значительным: F(1, 15) - 4,26, р-л; 0,05, η2п и 0,22. Простой тест эффектов показал значительный эффект разрыва между автомобилями: F(1, 15) 7,42, p lt; .02, η2p и 0.33; и между автобусами, F(1, 15) и 35,93, р-л; 0,001, η2п. 0,71. Пост-специальный анализ показал, что при пересечении между автомобилями, дети пересекли разрыв значительно дальше впереди разрыв центра в 4 с разрывом, чем 3 с разрывом (p lt; 0,01). При пересечении между автобусами, дети также пересекли разрыв значительно раньше в 4 с разрывом, чем 3 с разрывом (p lt; 0.0001). Дети пересекли разрыв дальше впереди разрыва центр в 4 с разрывом, чем 3 с разрывом, независимо от размера транспортного средства(таблица 1).

Figure 1
Рисунок 1: Изображения, изображающие эксперимент по имитации ходьбы. (A)Фотография участника, идущего по беговой дорожке, и экспериментатора, просматривая программу симулятора ходьбы. (B)Изображение мультяшного пешеходного перехода, отображаемого перед загрузкой конфигурации. (C)Изображение реалистичной виртуальной среды, в которой происходит моделирование. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 2
Рисунок 2: Экспериментальная диаграмма установки. Проиллюстрированы компоненты экспериментальной установки и их соединения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 3
Рисунок 3: Диаграмма ситуации пересечения. Отображаются параметры расстояния, которые могут быть настроены для каждого эксперимента. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 4
Рисунок 4: Пример файла конфигурации. Пример правильно отформатированных текстовых файлов конфигурации для программы моделирования. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 5
Рисунок 5: Зависимость скорости от начального расстояния. Средние скорости для каждого начального расстояния у детей и молодых взрослых (около, промежуточные и далеко определяется как 3,5 м, 4,5 м и 5,5 м от точки перехвата) в качестве функции времени до достижения точки перехвата. Приближающаяся скорость была усредняя в интервалах 1 с (-3,5 с, -2,5 с, -1,5 с и -0,5 с), считая назад от точки перехвата. Звездочки представляют собой статистически значимые межзначные различия для начальных расстояний в каждой точке времени. Одна звездочка представляет собой одно среднее различие, а две звездочки представляют собой два или более меж среднего различия. Бары ошибок указывают SD. Эта цифра была перепечатана с разрешения Chung et al.15. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 6
Рисунок 6: Зависимость детей от скорости на первоначальном расстоянии, основанном на двух разных размерах транспортного средства. Профили средних скоростей детей до достижения точки перехвата для каждого начального расстояния построены для автомобилей (вверху) и автобусов (внизу). Скорость подхода была усредовалась в интервалы 1 с, считая назад от точки перехвата. Звездочки представляют собой статистически значимые межзначные различия для начальных расстояний в каждой точке времени. Одна звездочка представляет собой одно среднее различие, а две звездочки представляют собой два или более меж среднего различия. Бары ошибок указывают SD. Эта цифра была перепечатана с разрешения Chung et al.15. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 7
Рисунок 7: Влияние размера транспортного средства на детский TOI. Средний TOI группы детей для каждого начального расстояния отображается как функция размера транспортного средства (автомобиль, автобус). TOI относится к временному расстоянию относительно центра зазора в момент пересечения, таким образом, 0,2 с относится к 1,6 м, когда скорость транспортного средства составляет 30 км/ч (8,3 м/с). Звездочки представляют собой статистически значимые меж среднего различия для транспортных средств на каждом начальном расстоянии. Одна звездочка представляет собой одно среднее различие, а две звездочки представляют собой два или более меж среднего различия. Бары ошибок указывают SD. Эта цифра была перепечатана с разрешения Chung et al.15. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Размер транспортного средства Размер разрыва
3-s 4-с
Автомобилей 0.06 (0.07) -0.14 (0.07)
Автобус 0.12 (0.04) -0.12 (0.04)

Таблица 1: Влияние взаимодействия размера транспортного средства и размера разрыва у детей. Детское среднее TOI как функция размера транспортного средства и размера разрыва Примечание. Значения даются в средствах (Стандартные отклонения). . Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить эту таблицу.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Предыдущие исследования использовали тренажеры с прогнозируемымиэкранами 16,17, но этот протокол улучшает экологическую действительность через полностью захватывающий виртуальный вид (т.е. 360 градусов). Кроме того, требование к участникам ходить по беговой дорожке позволяет изумить, как дети и молодые взрослые калибруют свои действия в меняющейся среде. Виртуальная сцена этого экспериментального дизайна изменяется одновременно с движениями участников, и транспортные средства прибывают на линию пересечения пешехода в определенный момент времени. Это не позволяет участникам затягивать время пересечения из-за решений или подготовки к переезду. В этом исследовании, участники уже в движении при попытке пересечьдорогу 6, так что исследователи могут четко получить доступ к контролю передвижения при пересечении.

Критические шаги включают в себя правильное установление параметров, отражающих экспериментальный дизайн, остановку эксперимента, когда происходит болезнь движения, и выполнение практических испытаний, чтобы участники чувствовали себя комфортно с беговой дорожкой окружающей среды. Широкий спектр транспортных потоков, помимо тех, которые обсуждаются в результатах, настраивается с текущим программным обеспечением. Программное обеспечение также может быть легко расширено, чтобы включить более широкий спектр ситуаций пересечения (т.е. путем добавления большего большего количество полос движения или больше типов транспортных средств).

Протокол позволяет изузнать, как дети и молодые взрослые регулируют свое передвижение в соответствии с динамически меняющейся средой. В частности, систематическое изменение первоначального стартового местоположения позволяет изутовить корректировки скорости у детей и молодых взрослых. Протокол также позволяет определить, приводят ли изменения в характеристиках разрыва к конкретным моделям контроля скорости в перехватах действий. Результаты показывают, что различные начальные расстояния и характеристики разрыва имеют важное значение для выявления систематических адаптаций к поведению пересечения, которые отражают восприятие/действие типа контроля при пересечении дорог. Результаты указывают на влияние взаимодействия начального расстояния и размера транспортного средства у детей; в частности, на их корректировку скорости при приближении к перехвату повлияли характеристики разрыва.

В отличие от предыдущих выводов о слабом воздействии размера транспортного средства на поведение взрослых пересечения, это исследование показало, что дети плохо скорректированы их скорость подхода в соответствии с первоначальным расстоянием при сталкиваются с большим транспортным средством с близкого расстояния. Результаты показывают, что способность тонко настроить движения двигателя с помощью визуальной информации в сложных задачах перехвата подвержена изменениям в развитии. Тем не менее, будущие исследования должны дифференцировать типы и размеры транспортных средств с помощью различных размеров одного и того же типа транспортного средства. Эта настройка позволит получить более точный ответ, для которого визуальная информация используется для управления действиями пересечения в динамической среде.

Кроме того, манипулирование размером разрыва и размером транспортного средства вместе не отвечает на вопрос, какие свойства среды динамического разрыва непосредственно влияют на модуляцию движения. Полученные данные свидетельствуют о том, что дети недооценивают время прибытия транспортного средства и пытаются быстрее пересечь границу перед крупными транспортными средствами. Примечательно, что дети пересекают зазоры между автобусами раньше, чем ожидалось, в 4 с разрывом. Это может быть связано с ближе расстояние LV в 4 с разрывом. Одним из ограничений этой конструкции является то, что эффекты размера разрыва путают с последствиями внешних краев транспортного средства. Будущие экспериментальные проекты могут изменять размер зазора без изменения внешних краев транспортного средства.

По сравнению с предыдущими исследованиями виртуальной реальности, дизайн этого эксперимента предлагает безопасную среду для исследования поведения пересечения. Тем не менее, аппарат вызывает у некоторых участников укачивания. Литература по болезни движения показывает связь между укачивания и постурального контроля, так что люди, которые имеют плохой контроль балансадолжны быть исключены 18,19,20. Кроме того, участники держат поручни во время ходьбы, и это может прервать естественное движение ходьбы, которое может быть ограничением метода. В целом, это исследование способствует пониманию поведения детей при пересечении дорог в связи с временными и пространственными характеристиками разрыва.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторов нечего раскрывать.

Acknowledgments

Корейский институт финансировал эту работу для развития технологий и Министерства торговли, промышленности и энергетики (грант No 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

Поведение выпуск 160 поведение пешеход безопасность дорожного движения виртуальная реальность восприятие действие экологическая психология

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

Использование виртуальной реальности Walking Simulator для расследования поведения пешеходов
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