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Behavior

Uso de un simulador de caminata de realidad virtual para investigar el comportamiento de los peatones

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

Este protocolo describe el uso de un simulador de caminar que sirve como un método seguro y ecológicamente válido para estudiar el comportamiento de los peatones en presencia de tráfico en movimiento.

Abstract

Para cruzar una carretera con éxito, los individuos deben coordinar sus movimientos con vehículos en movimiento. Este artículo describe el uso de un simulador de caminar en el que las personas caminan en una cinta de correr para interceptar huecos entre dos vehículos en movimiento en un entorno virtual inmersivo. La realidad virtual permite una investigación segura y ecológicamente variada del comportamiento de cruce de brechas. Manipular la distancia inicial de inicio puede promover la comprensión de la regulación de velocidad de un participante mientras se acerca a un hueco. El perfil de velocidad se puede evaluar para varias variables de cruce de huecos, como la distancia inicial, el tamaño del vehículo y el tamaño de la brecha. Cada simulación de marcha da como resultado una serie de posición/tiempo que puede informar cómo se ajusta la velocidad de forma diferente en función de las características del hueco. Esta metodología puede ser utilizada por investigadores que investigan el comportamiento de los peatones y la dinámica conductual mientras emplean a participantes humanos en un entorno seguro y realista.

Introduction

El cruce de brechas, un comportamiento interceptivo, requiere moverse en relación con una brecha entre dos vehículos en movimiento1,2,3,4. El cruce de brechas implica percibir los vehículos que se aproximan y controlar el movimiento en relación con el tránsito del tráfico. Esto requiere que las acciones se combinen con precisión con la información percibida. Muchos estudios anteriores han examinado el juicio perceptivo y el comportamiento de cruce de brechas utilizando carreteras artificiales, simuladores de carretera y entornos virtuales de proyección de pantalla5,6. Sin embargo, la literatura anterior de cruce de carreteras tiene una comprensión incompleta de este comportamiento, y la validez ecológica de estos estudios ha sido cuestionada7,8,9.

Este protocolo presenta un paradigma de investigación para estudiar el comportamiento de cruce de brechas en realidad virtual, maximizando así la validez ecológica. Un simulador de caminar se utiliza para examinar la percepción y las acciones del comportamiento de cruce de brechas. El simulador proporciona un entorno de caminar seguro para los participantes, y la marcha real en el entorno simulado permite a los investigadores capturar completamente la relación recíproca entre la percepción y la acción. Las personas que realmente cruzan una carretera son conocidos por juzgar la brecha de tiempo con mayor precisión que aquellos que sólo verbalmente deciden cruzar10. El entorno virtual es ecológicamente válido y permite a los investigadores cambiar fácilmente las variables relacionadas con las tareas mediante la alteración de los parámetros del programa.

En este estudio, la ubicación inicial inicial de inicio de un participante se manipula para evaluar el control de velocidad mientras se acerca a la brecha. Este protocolo permite la investigación del control de la locomoción peatonal mientras se intercepta una brecha. El análisis de la velocidad de un participante cambiando con el tiempo permite una interpretación funcional de los ajustes de velocidad mientras se acerca a una brecha.

Además, las características espaciales y temporales de los objetos interceptados especifican cómo se puede mover una persona. En un entorno de cruce de brechas, el cambio del tamaño de la brecha (distancias entre vehículos) y el tamaño del vehículo debe afectar a cómo cambia también la locomoción de un peatón. En consecuencia, la manipulación de las características de la brecha probablemente causará ajustes de velocidad en el comportamiento de aproximación del participante. Por lo tanto, la manipulación de las características de la brecha (es decir, el tamaño de la brecha y el tamaño del vehículo) proporciona información valiosa para comprender los cambios de comportamiento del cruce de acuerdo con diversas características de la brecha. Este estudio examina cómo los niños y los adultos jóvenes regulan su velocidad al cruzar brechas en varios entornos de cruce. El perfil de regulación de velocidad se puede evaluar para varios entornos de cruce de brechas con diferentes ubicaciones de partida, distancias entre vehículos y tamaños de vehículos.

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Protocol

Este protocolo experimental involucra a sujetos humanos. El procedimiento fue aprobado por la Junta de Investigación de la Universidad Nacional de Kunsan.

1. Preparación de equipos

NOTA: El equipo incluye lo siguiente: un ordenador personal (PC, 3,3 GHz con 8 GM) con ratón, teclado y monitor; Walking Simulator software instalado en el PC de escritorio; una cinta de correr personalizada (ancho: 0,67 m, longitud: 1,26 m, altura: 1,10 m) equipada con pasamanos, una correa y un codificador magnético con un cable USB; y un dispositivo de realidad virtual Oculus Rift (DK1, EE. UU., 1280 x 800 píxeles). El equipo también incluye una cinta de correr manual personalizada. La cinta de correr gira a través de los movimientos de marcha de los participantes y no utiliza un motor interno.

  1. Prepare suficiente espacio para la cinta de correr y un escritorio cercano para el PC. En la Figura 1Ase muestra una fotografía de la configuración experimental.
  2. Conecte el equipo tal y como se muestra en de la figura 2.
    1. Conecte el codificador magnético de la cinta de correr al PC a través de un puerto USB.
    2. Conecte la cinta de correr a una fuente de alimentación.
    3. Conecte los auriculares al PC a través de los puertos DVI/HDMI y USB.

2. Preparación de configuraciones de simulador de caminar

  1. Acceda al directorio del simulador de caminata en el PC y abra el directorio "Config".
    NOTA: Cada configuración se guarda como un archivo de texto en el directorio "Config" con nombres de archivo de "config001", "config002", etc. Aquí, 001, 002, etc. están los números de configuración. Los pasos 2.2–2.8 describen cómo crear los archivos de configuración para que sean legibles por el software del simulador. En la Figura 3se muestra un esquema de una situación de cruce de dos vehículos que muestra distancias iniciales personalizables. En la Figura 4se muestra un archivo de configuración de ejemplo con el formato adecuado. Los encabezados de sección del archivo de configuración utilizan corchetes (por ejemplo, "[WALKER]").
  2. Complete la sección [WALKER] que contiene el parámetro relativo al punto de partida de los participantes.
    1. Establezca el parámetro "Distancia", que indica la distancia inicial del participante desde el punto de partida en metros (m).
  3. Complete la sección [CAR] que contiene los parámetros relativos al primer vehículo.
    1. Establezca el parámetro "Tipo" (que indica el tipo de vehículo) en "1" para el sedán, "2" para el autobús o "0" para retirar el vehículo.
    2. Establezca el parámetro "Velocidad" (que indica la velocidad del vehículo) en el valor deseado en km/h.
    3. Establezca el parámetro "Distancia" (que indica la distancia inicial del vehículo desde el punto de cruce) hasta el valor deseado en metros.
  4. Complete la sección [SECONDCAR] que contiene los parámetros relacionados con el segundo vehículo. Los parámetros son idénticos a los de [CAR].
    NOTA: En estudios de dos vehículos, la brecha se define como el espacio vacío entre los dos vehículos. El tamaño del hueco, definido como el período de tiempo durante el cual el espacio está a lo largo del sendero del participante, es una función de los parámetros "Distancia", "Velocidad" y "Tipo" de [CAR] y [SECONDCAR].
  5. Complete la sección [NEXTCAR] que contiene parámetros relacionados con vehículos adicionales. Los parámetros son idénticos a los de [CAR].
    NOTA: Esta opción se puede utilizar para investigar el comportamiento de los peatones dentro del flujo de tráfico continuo. Esta opción no se discute en la sección de resultados representativos.
  6. Complete la sección [ROAD], que contiene el parámetro para la selección de carriles. Establezca el parámetro "carril" en "1" para utilizar el carril más cerca de la posición inicial del peatón, o "2" para el carril más lejos. [OBSTACLE] indica los parámetros que configuran un vehículo que viaja en el segundo carril a la misma velocidad que el primer vehículo.
    NOTA: Cuando se utiliza el carril más cercano como carril principal, esta opción se puede utilizar para colocar vehículos adicionales en el carril más lejano que va en la misma dirección. Por lo tanto, se puede utilizar para estudiar la impedancia de la vista de un vehículo por un vehículo paralelo. Esta sección tiene los parámetros "Tipo" y "Distancia" con las mismas definiciones descritas anteriormente. Esta opción no se discute en la sección de resultados representativos. Todos los resultados mostrados involucran dos vehículos que circulan por el carril más cerca del peatón.
  7. Complete la sección [SAVE], que contiene el parámetro relacionado con la frecuencia de muestreo. Establezca el parámetro "numberpersecond" en el valor deseado en Hz.
  8. Guarde el archivo de configuración y salga.
  9. Repita las secciones 2.2–2.8 para todas las configuraciones deseadas y prepare las hojas de datos con la lista de configuraciones (en un orden aleatorio) que se utilizará en el experimento.
  10. Prepare tres archivos de configuración que se utilizarán en las pruebas de práctica.
    NOTA: La primera configuración de práctica no debe tener vehículos (es decir, todos los parámetros "Tipo" establecidos en "0"). Los archivos de configuración de la segunda y tercera práctica deben tener vehículos. La tercera configuración debe tener condiciones de cruce indulgentes. La misma configuración se puede utilizar para el segundo y tercer ensayo de práctica, dependiendo del diseño experimental.

3. Examen y preparación de la participación

  1. Reclutar participantes con visión normal o corregida a normal.
    NOTA: Todos los participantes deben estar libres de cualquier condición que impida el caminar normal. Deben estar libres de cualquier mareo mientras caminan, y no deben tener ningún antecedente de accidentes de tráfico graves.
  2. Pida al participante que firme un formulario de consentimiento informado y por escrito antes de cada experimento.
  3. Prepare una grabación de audio con instrucciones verbales de la tarea y reproduzca la grabación al participante.
    NOTA: Las instrucciones verbales deben narrar el procedimiento básico descrito a continuación y dar cualquier indicación específica requerida por el diseño experimental.
  4. Anime al participante a hacer cualquier pregunta sobre el experimento.
  5. Lleve al participante a pararse en la cinta de correr cuando esté listo.
  6. Aproveche el cinturón estabilizador hasta la cintura del participante. Indique al participante que sostenga los pasamanos en todo momento durante el experimento.

4. Ejecutar los ensayos de práctica

  1. Indique al participante que practique caminar en la cinta de correr, con el cinturón puesto, mientras sostiene los pasamanos.
  2. Comience el programa de simulador de caminar haciendo doble clic en el programa de simulador ejecutable una vez que el participante es capaz de caminar en la cinta de correr cómodamente.
    NOTA: El paso de peatones de dibujos animados en blanco y negro que se muestra en la Figura 1B se muestra entre las pruebas de cruce. En este punto, debe mostrarse en la pantalla del PC.
  3. Indique al participante que use los auriculares. Prestar asistencia según sea necesario. Compruebe la comodidad y la estabilidad con respecto a los giros de cabeza.
  4. Calibre los auriculares para que el paso de peatones de dibujos animados en blanco y negro esté correctamente alineado con la vista del participante.
    NOTA: Las Secciones 4.5–4.7 describen tres ensayos de práctica, que están diseñados para permitir gradualmente que el participante se acostumbre al entorno del simulador. Si el participante falla en cualquier ensayo debido a un malentendido de las instrucciones, se deben realizar hasta dos pruebas adicionales hasta que el participante entienda las instrucciones. Los ensayos adicionales no se realizan en casos de no cruzar por razones distintas a la incomprensión de las reglas (por ejemplo, si se produce una colisión).
  5. Comience el primer ensayo de práctica.
    NOTA: La primera prueba de práctica debe ser sin ningún vehículo para que el participante se acostumbre a caminar en el entorno de realidad virtual.
    1. Informar al participante que el primer ensayo de práctica se llevará a producir sin ningún tipo de vehículo.
    2. Indique al participante que mire hacia adelante.
    3. Introduzca el número de configuración de la primera prueba de práctica en el cuadro de texto de la parte inferior de la pantalla.
    4. Haga clic en el botón "Inicio" en la parte inferior de la pantalla.
      NOTA: El programa debe mostrar la configuración realista representada en la Figura 1C en la pantalla.
    5. Informe al participante que se prepare al escuchar "Listo" y que comience a caminar al escuchar "Ir". Dé las señales verbales "Listo" y "Ir".
  6. Segundo ensayo de práctica
    NOTA: El segundo ensayo de práctica debe introducir los vehículos sin caminar. La dirección de la vista de realidad virtual cambia a medida que se gira la cabeza del participante.
    1. Instruya al participante en este juicio, en la señal verbal "Go", que mire a la izquierda y al mismo tiempo de dar un pequeño paso adelante, pero no caminar más hacia adelante. En su lugar, el participante debe ver pasar los vehículos.
    2. Escriba el número de configuración de la segunda prueba en el cuadro de texto y haga clic en "Iniciar" proporcionando las señales verbales.
      NOTA: Los vehículos comienzan a moverse a medida que el participante comienza a moverse.
  7. Tercer ensayo de práctica
    NOTA: El tercer ensayo de práctica debe ser similar a las configuraciones experimentales, pero con condiciones de cruce indulgentes.
    1. Informar al participante que 1) el tercer ensayo de práctica implicará dos vehículos procedentes del lado izquierdo, y 2) debe intentar cruzar la carretera entre los dos vehículos.
    2. Introduzca el tercer número de prueba de práctica en el cuadro de texto proporcionando la indicación verbal.
    3. Haga clic en el botón "Inicio" y comience la prueba proporcionando las señales verbales.

5. Experimento virtual para caminar

  1. Confirme que el participante entiende la tarea experimental y es capaz de realizarla.
  2. Cuando el participante esté listo, escriba el primer número de configuración de la hoja de datos en el cuadro de texto y haga clic en "Iniciar".
  3. Realice la simulación como se hace en el ensayo de práctica final.
    NOTA: Al final de cada prueba de cruce, el programa muestra "S", "F" o "C", dependiendo de si el resultado es un cruce exitoso (es decir, el participante cruza al otro lado de la calle sin colisiones), sin cruce (el participante no cruza al otro lado) o una colisión (el participante tiene contacto con un vehículo), respectivamente.
  4. Registre el resultado junto al número de configuración en la hoja de datos.
  5. Repita el proceso para todas las configuraciones de la hoja de datos y complete el experimento.

6. Exportación y análisis de datos

  1. Recupere los archivos de datos para su análisis. El software simulador de caminata guarda cada ejecución como un archivo de hoja de cálculo en la carpeta "Datos".
  2. Analice los datos con las herramientas preferidas. Los datos de salida registran las posiciones y velocidades del andador y los vehículos como una serie temporal. Utilice estos datos para analizar los movimientos de los participantes y la dependencia de las condiciones del tráfico.

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Representative Results

El simulador de caminar se puede utilizar para examinar el comportamiento de cruce de un peatón mientras manipula la distancia inicial desde el bordillo hasta el punto de interceptación y las características de la brecha (es decir, hueco y tamaños de vehículo). El método de entorno virtual permite la manipulación de las características de la brecha para comprender cómo los entornos de cruce dinámicamente cambiantes afectan los comportamientos de cruce de caminos de niños y adultos jóvenes.

Un perfil de velocidad cuantificado y posición de cruce dentro de la brecha utilizada para comparar el comportamiento de cruce de varios grupos peatonales. Evaluamos el tiempo de interceptación (TOI) como el efecto instantáneo del ajuste de velocidad en la posición de los participantes dentro de la brecha. Estos resultados representativos utilizan datos de 16 adultos jóvenes (edad media 22,75 años, SD 2,56) y 16 niños (edad media de 12,18 años, SD 0,83). Generalmente, los niños de 12 años experimentan cambios en el desarrollo en la capacidad de coordinar movimientos con objetos en movimiento3,4,11,12,13 ,14,por lo que la variación de la distancia inicial proporcionó una oportunidad para comparar el ajuste funcional de la velocidad de aproximación en niños frente a adultos jóvenes. Los participantes fueron reclutados a través de un puesto en las redes sociales de la universidad. De los participantes reclutados, dos jóvenes adultos experimentaron mareos por movimiento, en los que los experimentos fueron inmediatamente detenidos, y fueron excluidos del estudio.

La tasa de éxito fue del 98,95% entre los niños y del 99,48% entre los adultos jóvenes. Sólo se incluyeron ensayos exitosos en el análisis. Para acceder a los datos de velocidad, un 3 x 2 x 2 x 4 (distancia inicial [cerca, intermedio, lejano]; tamaño de la brecha [3 s, 4 s]; tamaño del vehículo [coche, autobús]; tiempo [3.5 s, 2.5 s, 1.5 s, 0.5 s]) medidas repetidas ANOVA se realizó utilizando la distancia inicial, el tamaño del espacio, el tamaño del vehículo y el tiempo como variables. Los datos de temporización se analizaron realizando un 3 x 2 x 2 (distancia inicial [cerca, intermedio, lejano]; tamaño de la brecha [3 s, 4 s]; tamaño del vehículo [coche, autobús]) medidas repetidas ANOVA con distancia inicial, tamaño de hueco y tamaño del vehículo como dentro de las variables de factor. Para estimar el tamaño del efecto, se utilizó la eta parcial al cuadrado (η2p). Para todos los análisis post-hoc en pares, se utilizaron medios mínimos cuadrados.

Efectos de la distancia inicial
Probado primero fue la hipótesis de que la manipulación de la distancia inicial desde el bordillo hasta el punto de interceptación afectaría la velocidad de aproximación de los participantes. El cambio sistemático en la distancia inicial afectó tanto a los ajustes de velocidad de los adultos jóvenes como de los niños: F(2, 30) a 29,62, p < 0,0001, η2p a .66; y F(2, 30) a 207.32, p < 0.0001, η2p a .93, respectivamente.

Para los adultos jóvenes, la distancia inicial y la interacción del tiempo fue significativa: F(6, 90) a 11,88, p < 0,0001, η2p a 0,44. Una prueba de efectos simples mostró un efecto significativo del tiempo para: cerca de la distancia inicial, F(3, 45) a 140.34, p < 0.0001, η2p a 0.90; distancia inicial intermedia, F(3, 45) a 29,93, p < 0,0001, η2p a 0,67; y la distancia inicial lejana, F(3, 45) a 184,46, p < 0,0001, η2p a 0,93. Se encontró a partir del análisis post-hoc que los adultos jóvenes aumentaron en velocidad durante todo el enfoque (p < 0.0001). Sin embargo, cuando la distancia inicial era corta, los participantes se ralentizaron (p < 0.0001) al comienzo de las pruebas y aceleraron continuamente. Esto representa el ajuste funcional. Las velocidades medias durante el enfoque se trazan en todos los grupos de edad (Figura 5).

Para los niños, la distancia inicial y la interacción temporal también fueron significativas: F(6, 90) a 53,51, p < 0,0001, η2p a 0,78. Este efecto de interacción fue capturado por la interacción de tres vías. El tamaño del vehículo, la distancia inicial y la interacción del tiempo fueron significativos: F(6, 90) a 2.12, p < 0.05, η2p a 0.12. Los resultados indican que los cambios de velocidad de los niños inducidos por la distancia inicial se vieron afectados por el tamaño del vehículo.

Efectos del tamaño del vehículo en niños
A continuación se probó la hipótesis de que la manipulación del tamaño del vehículo afectaría los perfiles de velocidad y el tiempo de cruce de niños y adultos jóvenes. Se encontró que en los niños, el tamaño del vehículo afectaba a los perfiles de velocidad y la posición de cruce inducida por la distancia inicial.

En los niños, el tamaño del vehículo, la distancia inicial y la interacción del tiempo fueron significativos: F(6, 90) a 2,12, p < 0,05, η2p a 0,12. Un análisis posterior reveló que, entre los coches, la distancia inicial x la interacción del tiempo fue significativa, F(6, 90) a 33,55, p < 0,0001, η2p a 0,69. Una prueba de efectos simples mostró un efecto significativo del tiempo para la distancia inicial cercana, F(3, 45) a 132.54, p < 0.0001, η2p a 0.90; distancia inicial intermedia, F(3, 45) a 173,83, p < 0,0001, η2p a 0,92; y la distancia inicial lejana, F(3, 45) a 272,78, p < 0,0001, η2p a 0,95. El análisis post-hoc mostró que los niños aceleraron durante todo el enfoque (p < .0001); sin embargo, cuando cruzaron entre los coches, se desaceleraron al principio del enfoque para la distancia inicial cercana (p < 0.0002),

Sin embargo, cuando los niños cruzaban entre los autobuses, la distancia inicial y la interacción del tiempo también fueron significativas: F(6, 90) a 18,70, p < 0,0001, η2p a 0,55. Una prueba de efectos simples mostró un efecto significativo del tiempo para la distancia inicial cercana: F(3, 45) a 124.41, p < 0.0001, η2p a 0.89; distancia inicial intermedia, F(3, 45) a 132,79, p < 0,0001, η2p a 0,90; y la distancia inicial lejana, F(3, 45) a 331.16, p < 0.0001, η2p a 0,96. El análisis post-hoc mostró que cuando los niños cruzaban entre los autobuses, sus velocidades no aumentaban ni disminuía al principio del enfoque para la distancia inicial cercana. Las velocidades medias durante el enfoque se trazan en todos los grupos de edad en la Figura 6.

Evidentemente, el tamaño del vehículo influyó en el comportamiento de cruce de los niños como se induce por la distancia inicial. Los tiempos de cruce de los niños se desviaron sistemáticamente del centro de la brecha dependiendo de la distancia inicial a la que cruzaron entre los vehículos pequeños. Sin embargo, los niños no se desviaron en función de la distancia inicial cuando cruzaron entre los vehículos grandes.

El tamaño del vehículo también afectó significativamente la posición de cruce de los niños dentro de la brecha inducida por la distancia inicial. El tamaño del vehículo y la interacción de la distancia inicial fueron significativos: F(2, 30) a 18,13, p < 0,0001, η2p a 0,55. Una simple prueba de efectos mostró un efecto significativo de la distancia inicial entre los coches, F(2, 30) a 62,30, p < 0,0001, η2p a 0,81, y entre autobuses, F(2, 30) a 6,15, p < 0,005, η2p a 0,30. Se encontró que los tiempos de interceptación de los niños aumentaron significativamente (p < 0.0001) a medida que la distancia inicial aumentaba de distancias casi más iniciales. Sin embargo, al cruzar entre autobuses, los tiempos de interceptación de los niños no eran significativamente diferentes entre las distancias iniciales cercanas e intermedias. La posición media de cruce durante el enfoque se traza en todos los grupos de edad (Figura 7).

Efectos de interacción del tamaño del vehículo y el tamaño de la brecha en los niños
Por último, se examinaron los efectos de interacción del tamaño del vehículo y el tamaño de la brecha en los niños. La interacción entre el tamaño del vehículo y el tamaño de la brecha fue significativa: F(1, 15) a 4,26, p < 0,05, η2p a 0,22. Una prueba de efectos simples mostró un efecto significativo del tamaño de la brecha entre los coches: F(1, 15) a 7.42, p < .02, η2p a 0.33; y entre los autobuses, F(1, 15) a 35,93, p < 0,011, η2p a 0,71. El análisis post-hoc mostró que al cruzar entre los coches, los niños cruzaron la brecha significativamente más por delante del centro de brecha en la brecha de 4 s que la brecha de 3 s (p < 0.01). Al cruzar entre los autobuses, los niños también cruzaron la brecha significativamente antes en la brecha de 4 s que la brecha de 3 s (p < 0.0001). Los niños cruzaron la brecha más por delante del centro de la brecha en el espacio de 4 s que el espacio de 3 s, independientemente del tamaño del vehículo (Tabla 1).

Figure 1
Figura 1: Imágenes que representan el experimento de simulación de caminar. (A) Fotografía de un participante caminando en la cinta de correr y un experimentador viendo el programa de simulador de caminar. (B) Imagen del paso de referencia de dibujos animados que se muestra antes de cargar la configuración. (C) Imagen del entorno virtual realista en el que tiene lugar la simulación. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2: Diagrama de configuración experimental. Se ilustran los componentes de la configuración experimental y sus conexiones. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 3
Figura 3: Diagrama de la situación del cruce. Se muestran los parámetros de distancia que se pueden configurar para cada experimento. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 4
Figura 4: Ejemplo de archivo de configuración. Ejemplo de un archivo de texto de configuración con el formato correcto para el programa de simulación. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 5
Figura 5: Dependencia de la velocidad en la distancia inicial. Velocidades medias para cada distancia inicial en niños y adultos jóvenes (cerca, intermedio y muy definido como 3,5 m, 4,5 m y 5,5 m desde el punto de intercepción) en función del tiempo antes de llegar al punto de intercepción. La velocidad de aproximación se promedió en intervalos de 1 s (-3,5 s, -2,5 s, -1,5 s y -0,5 s), contando hacia atrás desde el punto de interceptación. Los asteriscos representan diferencias inter-media estadísticamente significativas para las distancias iniciales en cada punto de tiempo. Un asterisco representa una diferencia entre medias y dos asteriscos representan dos o más diferencias entre medias. Las barras de error indican SD. Esta cifra ha sido reimpresa con permiso de Chung et al.15. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 6
Figura 6: Dependencia de velocidad de los niños en la distancia inicial basada en dos tamaños de vehículos diferentes. Los perfiles de velocidad media de los niños antes de llegar al punto de intercepción para cada distancia inicial se trazan para los coches (arriba) y los autobuses (abajo). La velocidad de aproximación se promedió en intervalos de 1 s, contando hacia atrás desde el punto de intercepción. Los asteriscos representan diferencias inter-media estadísticamente significativas para las distancias iniciales en cada punto de tiempo. Un asterisco representa una diferencia entre medias y dos asteriscos representan dos o más diferencias entre medias. Las barras de error indican SD. Esta cifra fue reimpresa con permiso de Chung et al.15. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 7
Figura 7: Efecto del tamaño del vehículo en el TOI de los niños. El TOI medio del grupo de niños para cada distancia inicial se muestra en función del tamaño del vehículo (coche, autobús). TOI se refiere a la distancia temporal en relación con el centro de la brecha en el momento del cruce, de modo que 0,2 s se refiere a 1,6 m cuando la velocidad del vehículo es de 30 km/h (8,3 m/s). Los asteriscos representan diferencias inter-media estadísticamente significativas para los vehículos en cada distancia inicial. Un asterisco representa una diferencia entre medias y dos asteriscos representan dos o más diferencias entre medias. Las barras de error indican SD. Esta cifra fue reimpresa con permiso de Chung et al.15. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Tamaño del vehículo Tamaño de la brecha
3-s 4-s
Coche 0.06 (0.07) -0.14 (0.07)
Autobús 0.12 (0.04) -0.12 (0.04)

Tabla 1: Efectos de interacción del tamaño del vehículo y el tamaño de la brecha en los niños. TOI significa de los niños en función del tamaño del vehículo y tamaño de la brecha Nota. Los valores se indican en means(Desviaciones estándar). . Haga clic aquí para descargar esta tabla.

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Discussion

Estudios previos han utilizado simuladores con pantallas proyectadas16,17,pero este protocolo mejora la validez ecológica a través de una vista virtual totalmente inmersiva (es decir, 360 grados). Además, exigir a los participantes que caminen en una cinta de correr permite examinar cómo los niños y los adultos jóvenes calibran sus acciones a un entorno cambiante. La escena virtual de este diseño experimental cambia simultáneamente con los movimientos de los participantes, y los vehículos llegan a la línea de cruce del peatón en un punto específico en el tiempo. Esto evita que los participantes reamen sus tiempos de cruce debido a decisiones o preparativos para moverse. En este estudio, los participantes ya están en movimiento al intentar cruzar la carretera6,por lo que los investigadores pueden acceder claramente al control de la locomoción durante el cruce.

Los pasos críticos incluyen establecer correctamente los parámetros para reflejar el diseño experimental, detener el experimento cuando se produce un mareo por movimiento y realizar los ensayos de práctica para que los participantes se sientan cómodos con el entorno de la cinta de correr. Una amplia gama de flujos de tráfico más allá de los discutidos en los resultados es configurable con el software actual. El software también se puede ampliar fácilmente para incluir una gama más amplia de situaciones de cruce (es decir, mediante la adición de más carriles o más tipos de vehículos).

El protocolo permite investigar cómo los niños y los adultos jóvenes regulan su locomoción de acuerdo con entornos dinámicamente cambiantes. Específicamente, la variación sistemática de la ubicación inicial permite el examen de los ajustes de velocidad en niños y adultos jóvenes. El protocolo también permite determinar si los cambios en las características de la brecha conducen a patrones de control de velocidad específicos en las acciones interceptivas. Los resultados demuestran que las diferentes distancias iniciales y características de brecha son importantes para identificar adaptaciones sistemáticas de comportamiento de cruce que reflejen el tipo de percepción/acción de control en el cruce de carreteras. Los resultados indican efectos de interacción de la distancia inicial y el tamaño del vehículo en niños; específicamente, sus ajustes de velocidad al acercarse a la interceptación se vieron afectados por las características de la brecha.

En contraste con los hallazgos anteriores sobre los efectos débiles del tamaño del vehículo en los comportamientos de cruce de adultos, este estudio encontró que los niños ajustaron mal sus velocidades de aproximación de acuerdo con la distancia inicial cuando se enfrentan a un vehículo grande desde una distancia cercana. Los resultados sugieren que la capacidad de ajustar finamente los movimientos motores utilizando información visual en tareas complejas de interceptación está sujeta a cambios en el desarrollo. Sin embargo, la investigación futura debe diferenciar los tipos y tamaños de los vehículos utilizando varios tamaños del mismo tipo de vehículo. Esta configuración permitiría una respuesta más precisa para la que se utiliza la información visual para controlar las acciones de cruce en un entorno dinámico.

Además, la manipulación conjunta del tamaño de la brecha y el tamaño del vehículo no respondieron a qué propiedades del entorno de brecha dinámica influyen directamente en la modulación del movimiento. Los hallazgos sugieren que los niños subestiman la hora de llegada de un vehículo e intentan cruzar más rápidamente frente a los vehículos grandes. En particular, los niños cruzan las brechas entre los autobuses antes de lo esperado en la brecha de los 4 s. Esto puede deberse a la distancia más cercana de un LV en la brecha de 4 s. Una limitación de este diseño es que los efectos del tamaño de la brecha se confunden con los efectos de los bordes exteriores de un vehículo. Los diseños experimentales futuros pueden alterar el tamaño de la brecha sin alterar los bordes exteriores de un vehículo.

En comparación con investigaciones de realidad virtual anteriores, el diseño de este experimento ofrece un entorno seguro para investigar el comportamiento de cruce. Sin embargo, el aparato causa mareos por movimiento en algunos participantes. La literatura sobre el mareo por movimiento revela una relación entre el mareo por movimiento y el control postural, por lo que las personas que tienen un mal control del equilibrio deben ser excluidas18,19,20. Además, los participantes sostienen los pasamanos durante la caminata, y esto puede interrumpir un movimiento natural de caminar, que puede ser una limitación del método. En resumen, este estudio contribuye a la comprensión del comportamiento de cruce de caminos de los niños en relación con las características temporales y espaciales de una brecha.

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Disclosures

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgments

El Instituto de Corea financió esta labor para el Avance de la Tecnología y el Ministerio de Comercio, Industria y Energía (número de subvención 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

Comportamiento Número 160 comportamiento peatón seguridad del tráfico realidad virtual percepción acción psicología ecológica

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

Uso de un simulador de caminata de realidad virtual para investigar el comportamiento de los peatones
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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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