Waiting
Login processing...

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

Behavior

Använda en Virtual Reality Walking Simulator för att undersöka Fotgängare Beteende

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

Detta protokoll beskriver användning av en vandrande simulator som fungerar som en säker och ekologiskt giltig metod för att studera fotgängare beteende i närvaro av rörliga trafik.

Abstract

För att korsa en väg framgångsrikt, individer måste samordna sina rörelser med rörliga fordon. Detta dokument beskriver användningen av en vandrande simulator där människor går på ett löpband för att fånga luckor mellan två rörliga fordon i en uppslukande virtuell miljö. Virtuell verklighet möjliggör en säker och ekologiskt varierad undersökning av gap korsning beteende. Att manipulera den inledande startsträckan kan ytterligare förstå en deltagares hastighetsreglering samtidigt som man närmar sig en lucka. Hastighetsprofilen får bedömas för olika mellanrumsövergångsvariabler, till exempel initialavstånd, fordonsstorlek och gapstorlek. Varje gångsimulering resulterar i en positions/tidsserie som kan informera om hur hastigheten justeras olika beroende på spaltegenskaperna. Denna metodik kan användas av forskare som undersöker fotgängare beteende och beteendemässiga dynamik samtidigt anställa mänskliga deltagare i en säker och realistisk inställning.

Introduction

Gap korsning, en interceptive beteende, kräver att flytta sig själv i förhållande till en klyfta mellan två rörliga fordon1,2,3,4. Gap korsning innebär att uppfatta mötande fordon och kontrollera rörelse i förhållande till rörlig trafik. Detta kräver att åtgärder är exakt kopplade till upplevd information. Många tidigare studier har undersökt perceptuell dom och gap-korsning beteende med hjälp av konstgjorda vägar, vägarna simulatorer, och skärm projektion virtuella miljöer5,6. Emellertid, tidigare väg-korsning litteratur har en ofullständig förståelse för detta beteende, och den ekologiska giltigheten av dessa studier har ifrågasatts7,8,9.

Detta protokoll presenterar ett forskningsparadigm för att studera gap crossing beteende i virtuell verklighet, vilket maximerar ekologisk giltighet. En vandrande simulator används för att undersöka uppfattningen och åtgärder gap korsning beteende. Simulatorn ger en säker gångmiljö för deltagarna, och själva promenader i den simulerade miljön gör det möjligt för forskare att fullt ut fånga det ömsesidiga förhållandet mellan perception och handling. Individer som faktiskt korsar en väg är kända för att bedöma tidsgapet mer exakt än de som bara muntligt beslutar att korsa10. Den virtuella miljön är ekologiskt giltig och gör det möjligt för forskare att enkelt ändra uppgiftsrelaterade variabler genom att ändra programmets parametrar.

I denna studie manipuleras en deltagares första startplats för att bedöma hastighetskontrollen samtidigt som den närmar sig klyftan. Detta protokoll tillåter undersökning av fotgängare förflyttning kontroll medan avlyssning en lucka. Analysera en deltagares hastighet förändras över tiden möjliggör en funktionell tolkning av hastighet justeringar medan han eller hon närmar sig en lucka.

Dessutom anger de rumsliga och tidsmässiga egenskaperna hos avlyssnade objekt hur en person kan röra sig. I en gapkorsningsmiljö bör byte av gapstorlek (avstånd mellan fordon) och fordonsstorlek påverka hur en fotgängares förflyttning också förändras. Därför kommer manipulera klyftan egenskaper sannolikt orsaka hastighet justeringar i deltagarens annalkande beteende. Således, manipulera gap egenskaper (dvs, gap storlek och fordonets storlek) ger värdefull information för att förstå korsning beteende förändringar enligt olika gap egenskaper. Denna studie undersöker hur barn och unga vuxna reglerar sin hastighet när de korsar luckor i olika korsningsmiljöer. Hastighetsregleringsprofilen kan bedömas för olika gapkorsningsmiljöer med olika startplatser, avstånd mellan fordon och fordonsstorlekar.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Detta experimentella protokoll involverar mänskliga försökspersoner. Förfarandet godkändes av Kunsan National University Research Board.

1. Beredning av utrustning

OBS: Utrustningen innehåller följande: en persondator (PC, 3,3 GHz med 8 GM) med mus, tangentbord och bildskärm; Walking Simulator programvara installerad på den stationära PC; ett anpassat löpband (bredd: 0,67 m, längd: 1,26 m, höjd: 1,10 m) utrustat med ledstänger, ett bälte, och en magnetisk pulsgivare med en USB-kabel; och en Oculus Rift virtual reality-enhet (DK1, USA, 1280 x 800 pixlar). I utrustningen ingår även ett anpassat manuellt löpband. Löpbandet vänder via deltagarnas gångrörelser och använder ingen intern motor.

  1. Förbered tillräckligt med utrymme för löpbandet och ett skrivbord i närheten för PC:n. Ett fotografi av experimentupplägget visas i bild 1A.
  2. Anslut utrustningen enligt bild 2.
    1. Anslut treadmills magnetiska pulsgivare till PC:n via en USB-port.
    2. Anslut löpbandet till en strömkälla.
    3. Anslut headsetet till PC:n via DVI/HDMI och USB-portar.

2. Beredning av gångsimulatorkonfigurationer

  1. Få tillgång till katalogen walking simulator på PC och öppna "Config" katalogen.
    OBS: Varje konfiguration sparas som en textfil i "Config" katalogen med filnamn på "config001", "config002", etc. Här, 001, 002, etc. är konfigurationsnumren. Steg 2.2–2.8 beskriver hur du skapar konfigurationsfilerna så att de läsbar av simulatorns programvara. En schematisk situation med en korsning med två fordon som visar anpassningsbara inledande avstånd visas i figur 3. En exempelkonfigurationsfil med korrekt formatering visas i bild 4. Avsnittsrubriker i konfigurationsfilen använder hakparenteser (t.ex.
  2. Fyll i avsnittet [WALKER] som innehåller parametern angående deltagarnas utgångspunkt.
    1. Ställ in parametern "Avstånd", som anger startavståndet för deltagaren från startpunkten i meter (m).
  3. Fyll i avsnittet [CAR] som innehåller parametrar angående det första fordonet.
    1. Ställ in parametern "Typ" (som anger fordonstypen) på "1" för sedan, "2" för buss eller "0" för att ta bort fordonet.
    2. Ställ in parametern "Speed" (som anger fordonets hastighet) till önskat värde i km/tim.
    3. Ställ in parametern "Avstånd" (som anger initialt avstånd för fordonet från övergångsstället) till önskat värde i meter.
  4. Fyll i avsnittet [SECONDCAR] som innehåller de parametrar som är relaterade till det andra fordonet. Parametrar är identiska med dem i [CAR].
    OBS: I studier med två fordon definieras mellanrummet som det tomma utrymmet mellan de två fordonen. Gapstorleken, som definieras som den tidslängd under vilken gapet är längs deltagarens promenadväg, är en funktion av parametrarna "Distance", "Speed" och "Type" för [CAR] och [SECONDCAR].
  5. Fyll i avsnittet [NEXTCAR] som innehåller parametrar som har samband med ytterligare fordon. Parametrarna är identiska med dem i [CAR].
    OBS: Detta alternativ kan användas för att undersöka fotgängare beteende inom kontinuerlig trafik flöde. Detta alternativ diskuteras inte i avsnittet om representativa resultat.
  6. Fyll i avsnittet [ROAD], som innehåller parametern för val av körfält. Ställ in parametern "lane" till "1" för att använda körfältet närmare fotgängares utgångsläge, eller "2" för körfältet längre bort. [HINDER] anger de parametrar som konfigurerar ett fordon som färdas i det andra körfältet med samma hastighet som det första fordonet.
    OBS: När du använder det närmare körfältet som primärfilen kan detta alternativ användas för att placera ytterligare fordon på längre körfält som går i samma riktning. Därav kan den användas för att studera impedansen av synen på ett fordon av ett parallellt fordon. Detta avsnitt har parametrarna "Typ" och "Avstånd" med samma definitioner som beskrivs ovan. Detta alternativ diskuteras inte i avsnittet om representativa resultat. Alla resultat som visas innebär två fordon som kör i körfältet närmare fotgängare.
  7. Slutför avsnittet [SAVE], som innehåller parametern som är relaterad till samplingsfrekvensen. Ställ in parametern "numberpersecond" till önskat värde i Hz.
  8. Spara konfigurationsfilen och avsluta.
  9. Upprepa avsnitt 2.2–2.8 för alla önskade konfigurationer och förbereda datablad med listan över konfigurationer (i en randomiserad ordning) som ska användas i experimentet.
  10. Förbered tre konfigurationsfiler som ska användas i övningsförsöken.
    OBS: Den första övningskonfigurationen ska inte ha några fordon (dvs. alla "Typ"-parametrar inställda på "0"). Den andra och tredje övningskonfigurationsfilerna bör ha fordon. Den tredje konfigurationen bör ha överseende passage villkor. Samma konfiguration får användas för den andra och tredje praktiken försök, beroende på den experimentella designen.

3. Deltagande screening och förberedelse

  1. Rekrytera deltagare med normal eller korrigerad till normal syn.
    OBS: Alla deltagare ska vara fria från alla förhållanden som förhindrar normal gång. De bör vara fria från yrsel när de går, och de bör inte ha någon historia av allvarliga trafikolyckor.
  2. Be deltagaren att underteckna ett skriftligt, informerat samtyckesformulär före varje experiment.
  3. Förbered en ljudinspelning med verbala instruktioner av uppgiften och spela upp inspelningen till deltagaren.
    OBS: De verbala anvisningarna bör berätta den grundläggande proceduren som beskrivs nedan och ge några specifika uppmaningar som krävs av den experimentella designen.
  4. Uppmuntra deltagaren att ställa några frågor om experimentet.
  5. Led deltagaren att stå på löpbandet när den är klar.
  6. Utnyttja det stabiliserande bältet till deltagarens midja. Instruera deltagaren att hela tiden hålla i ledstängerna under experimentet.

4. Köra praktiken prövningar

  1. Instruera deltagaren att öva på att gå på löpbandet, med bältet på, medan du håller ledstängerna.
  2. Börja walking simulator programmet genom att dubbelklicka på körbara simulator programmet när deltagaren kan gå på löpbandet bekvämt.
    OBS: Det svarta och vita tecknade övergångsstället som visas i figur 1B visas mellan passageförsök. Vid denna punkt, det ska visas på PC-skärmen.
  3. Instruera deltagaren att bära headsetet. Ge assistans efter behov. Kontrollera om det finns både komfort och stabilitet med avseende på huvudsv svängar.
  4. Kalibrera headsetet så att det svartvita tecknade övergångsstället är korrekt anpassat till deltagarens vy.
    OBS: I avsnitt 4.5–4.7 beskrivs tre övningsförsök, som är utformade för att gradvis låta deltagaren vänja sig vid simulatormiljön. Om deltagaren inte misslyckas med någon prövning på grund av missförstånd av instruktionerna, bör upp till ytterligare två extra försök utföras tills deltagaren förstår instruktionerna. Extra försök utförs inte i fall av underlåtenhet att passera av andra skäl än missförstånd reglerna (t.ex. om en kollision inträffar).
  5. Påbörja den första övningsrättegången.
    OBS: Den första övningsprövningen bör vara utan några fordon för deltagaren att vänja sig vid att gå i den virtuella verkligheten inställningen.
    1. Informera deltagaren om att den första övningsprövningen kommer att ske utan några fordon.
    2. Instruera deltagaren att titta rakt fram.
    3. Ange den första övningsförsöksens konfigurationsnummer i textrutan på skärmens undersida.
    4. Klicka på "Start"-knappen längst ned på skärmen.
      OBS: Programmet ska visa den realistiska inställningen som avbildas i figur 1C på skärmen.
    5. Informera deltagaren att göra sig redo när du hör "Ready" och att börja gå när du hör "Go". Ge de verbala ledtrådarna "Ready" och "Go".
  6. Andra praktiken rättegång
    OBS: Den andra övningsprövningen bör introducera fordonen utan att gå. Riktningen på den virtuella verklighetsvyn skiftar när deltagarens huvud vänds.
    1. Instruera deltagaren i denna rättegång, vid verbala cue "Go", att titta till vänster och samtidigt ta ett litet steg framåt, men inte att gå framåt ytterligare. Deltagaren ska istället se fordonen passera.
    2. Skriv in den andra rättegångens konfigurationsnummer i textrutan och klicka på "Start" genom att tillhandahålla de verbala stackarna.
      OBS: Fordonen börjar röra sig när deltagaren börjar röra sig.
  7. Tredje praktiken rättegång
    OBS: Den tredje övningsstudien bör likna de experimentella konfigurationerna, men med milda korsningsförhållanden.
    1. Informera deltagaren att 1) den tredje praktiken rättegången kommer att innebära två fordon som kommer från vänster sida, och 2) han / hon bör försöka korsa vägen mellan de två fordonen.
    2. Ange det tredje övningsförsöksnumret i textrutan genom att tillhandahålla den verbala stacken.
    3. Klicka på "Start"-knappen och börja rättegången genom att tillhandahålla de verbala ledtrådar.

5. Virtuellt gångexperiment

  1. Bekräfta att deltagaren förstår den experimentella uppgiften och kan utföra den.
  2. När deltagaren är klar skriver du in det första konfigurationsnumret från databladet på textrutan och klickar på "Start".
  3. Utför simuleringen som gjort i den slutliga övningsprövningen.
    OBS: I slutet av varje korsning rättegång, visar programmet "S", "F", eller "C", beroende på om resultatet är en lyckad korsning (dvs. deltagaren korsar till andra sidan av gatan utan kollisioner), ingen korsning (deltagaren inte korsa till andra sidan), eller en kollision (deltagaren har kontakt med ett fordon), respektive.
  4. Registrera resultatet bredvid konfigurationsnumret på databladet.
  5. Upprepa för alla konfigurationer på databladet och slutför experimentet.

6. Dataexport och -analys

  1. Hämta datafilerna för analys. Den vandrande simulator programvara sparar varje kör som ett kalkylblad fil i "Data" mappen.
  2. Analysera data med de verktyg som föredras. Utdata registrerar rollatorns och fordonens positioner och hastigheter som en tidsserie. Använd dessa data för att analysera deltagarens rörelser och beroendet av trafikförhållanden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Den vandrande simulatorn kan användas för att undersöka en fotgängares korsning beteende samtidigt manipulera det ursprungliga avståndet från trottoarkanten till avlyssning punkt och gapet egenskaper (dvs, gap och fordonsstorlekar). Den virtuella miljön metoden gör det möjligt att manipulera gap egenskaper för att förstå hur dynamiskt förändras korsning miljöer påverkar barns och unga vuxna väg-korsning beteenden.

En kvantifierad hastighet profil och korsning position inom gapet används för att jämföra korsningen beteende olika fotgängare grupper. Vi evalutated tid av intercept (TOI) som den momentana effekten av hastighetsjustering på deltagarnas position inom gapet. Dessa representativa resultat använder data från 16 unga vuxna (medelålder = 22,75 år, SD = 2,56) och 16 barn (medelålder = 12,18 år, SD = 0,83). Generellt 12-åriga barn genomgår utvecklingsmässiga förändringar i förmågan att samordna rörelser med rörliga objekt3,4,11,12,13,14, så varierande det ursprungliga avståndet gav en möjlighet att jämföra funktionell justering av närmar hastighet hos barn vs unga vuxna. Deltagarna rekryterades via ett inlägg på sociala medier på universitetet. Av de rekryterade deltagarna upplevde två unga vuxna åksjuka, där experimenten omedelbart stoppades, och de uteslöts från studien.

Framgången var 98,95% bland barn och 99,48% bland unga vuxna. Endast framgångsrika försök ingick i analysen. För att komma åt hastighetsdata, en 3 x 2 x 2 x 4 (initialt avstånd [nära, mellanliggande, långt]; gapstorlek [3 s, 4 s]; fordonets storlek [bil, buss]; tid [3,5 s, 2,5 s, 1,5 s, 0,5 s]) upprepade åtgärder ANOVA utfördes med inledande avstånd, gapstorlek, fordonsstorlek och tid som inom faktor variabler. Tidsdata analyserades genom att utföra en 3 x 2 x 2 (initialavstånd [nära, mellanliggande, långt]; mellanrumsstorlek [3 s, 4 s]; fordonsstorlek [bil, buss]) upprepade åtgärder ANOVA med initialavstånd, gapstorlek och fordonsstorlek som inom faktorvariabler. För att uppskatta effektstorleken användes den partiella eta-kvadrat (η2p). För alla parvis post-hoc analyser användes minst kvadratiska medel.

Effekter av initialt avstånd
Testad först var hypotesen att manipulering av det ursprungliga avståndet från trottoarkanten till avlyssningspunkten skulle påverka deltagarnas tillvägagångssättshastighet. Den systematiska förändringen av initialt avstånd påverkade både unga vuxnas och barns hastighetsjusteringar: F(2, 30) = 29,62, p < 0,0001, η2p = 0,66; och F(2, 30) = 207.32, p < 0.0001, η2p = .93, respektive.

För unga vuxna var den inledande distans- och tidsinteraktionen signifikant: F(6, 90) = 11,88, p < 0,0001, η2p = 0,44. Ett test av enkla effekter visade en signifikant effekt av tid för: nära initialt avstånd, F(3, 45) = 140,34, p < 0,0001, η2p = 0,90; mellanliggande initialt avstånd, F(3, 45) = 29,93, p < 0,0001, η2p = 0,67; och långt inledande avstånd, F(3, 45) = 184,46, p < 0,0001, η2p = 0,93. Det konstaterades från den post-hoc analys som unga vuxna ökade i hastighet under hela inflygningen (p < 0,0001). Men när den ursprungliga sträckan var kort, deltagarna saktade ner (p < 0,0001) i början av försök och påskyndas kontinuerligt. Detta representerar den funktionella justeringen. Medelsterna under inflygningen plottas över åldersgrupper (figur 5).

För barn var initial distans- och tidsinteraktion också signifikant: F(6, 90) = 53,51, p < 0,0001, η2p = 0,78. Denna interaktionseffekt fångades upp av trevägsinteraktionen. Fordonets storlek, initiala avstånd och tidsinteraktion var betydande: F(6, 90) = 2,12, p < 0,05, η2p = 0,12. Resultaten visar att barns hastighet förändringar induceras av det ursprungliga avståndet påverkades av fordonets storlek.

Effekter av fordonsstorlek hos barn
Testad nästa var hypotesen att manipulering av fordonets storlek skulle påverka hastighetsprofiler och passage tid för barn och unga vuxna. Det konstaterades att hos barn, fordonets storlek påverkade hastigheten profiler och korsning position framkallas av den ursprungliga avståndet.

Hos barn var fordonsstorlek, initialt avstånd och tidsinteraktion signifikant: F(6, 90) = 2,12, p < 0,05, η2p = 0,12. Ytterligare analyser visade att mellan bilarna var den initiala distansen x tidsinteraktion betydande, F(6, 90) = 33,55, p < 0,0001, η2p = 0,69. Ett test av enkla effekter visade en signifikant effekt av tid för nära initialt avstånd, F(3, 45) = 132,54, p < 0,0001, η2p = 0,90; mellanliggande initialavstånd, F(3, 45) = 173,83, p < 0,0001, η2p = 0,92; och långt inledande avstånd, F(3, 45) = 272,78, p < 0,0001, η2p = 0,95. Post-hoc-analys visade att barn rusade upp under hela tillvägagångssättet (p < .0001); dock när de korsade mellan bilarna, saktade de ner i början av inflygningen för den nära initiala sträckan (p < 0.0002),

Men när barn korsade mellan bussarna var den inledande distansen och tidsinteraktionen också betydelsefull: F(6, 90) = 18,70, p < 0,0001, η2p = 0,55. Ett test av enkla effekter visade en signifikant effekt av tiden för det nära inledande avståndet: F(3, 45) = 124,41, p < 0,0001, η2p = 0,89; mellanliggande initialt avstånd, F(3, 45) = 132,79, p < 0,0001, η2p = 0,90; och långt inledande avstånd, F(3, 45) = 331,16, p < 0,0001, η2p = 0,96. Post-hoc-analys visade att när barn korsade mellan bussarna, deras hastigheter varken ökade eller minskade i början av tillvägagångssättet för den närmaste initiala avståndet. Medelsterna under tillvägagångssättet plottas över åldersgrupper i figur 6.

Tydligen påverkade fordonets storlek barns korsning beteende som framkallas av första avstånd. Barnens korsningstider avvek systematiskt från mellanrummet centrum beroende på det ursprungliga avståndet då de korsade mellan de små fordonen. Barnen avvek dock inte baserat på det ursprungliga avståndet när de korsade mellan de stora fordonen.

Fordonets storlek påverkade också avsevärt barnens korsningsposition inom det gap som framkallades av ursprungligt avstånd. Fordonets storlek och inledande avstånd interaktion var betydande: F(2, 30) = 18,13, p < 0,0001, η2p = 0,55. Ett test med enkla effekter visade en signifikant effekt av initialt avstånd mellan bilar, F(2, 30) = 62,30, p < 0,0001, η2p = 0,81, och mellan bussarna, F(2, 30) = 6,15, p < 0,005, η2p = 0,30. Det konstaterades att barnens tider av avlyssning ökat betydligt (p < 0,0001) som det ursprungliga avståndet ökade från nära till långt inledande avstånd. När man korsade mellan bussarna var dock barnens tider för avlyssning inte signifikant olika mellan nära och mellanliggande initialavstånd. Medelvärdet för övergångspositionen under inflygningen plottas över åldersgrupper (figur 7).

Interaktionseffekter av fordonsstorlek och gapstorlek hos barn
Slutligen undersöktes interaktionseffekterna av fordonets storlek och gapstorlek hos barn. Fordonets storlek och gap storlek interaktion var betydande: F(1, 15) = 4,26, p < 0,05, η2p = 0,22. Ett test av enkla effekter visade en signifikant effekt av gapstorlek mellan bilarna: F(1, 15) = 7,42, p < .02, η2p = 0,33; och mellan bussarna, F(1, 15) = 35,93, p < 0,001, η2p = 0,71. Post-hoc-analys visade att när man passerar mellan bilarna, korsade barn klyftan betydligt längre före gapet centrum i 4 s gap än 3 s gap (p < 0,01). När man korsar mellan bussarna, barn korsade också klyftan betydligt tidigare i 4 s gap än 3 s gap (p < 0,0001). Barn korsade gapet längre fram i gapet centrum i 4 s gap än 3 s gap, oavsett fordonsstorlek (Tabell 1).

Figure 1
Bild 1: Bilder som föreställer det vandrande simuleringsexperimentet. (A) Fotografi av en deltagare som går på löpbandet och en experimentör som tittar på gångsimulatorprogrammet. (B) Bild av det tecknade övergångsstället som visas innan konfigurationen laddas. (C) Bild av den realistiska virtuella miljö där simuleringen sker. Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.

Figure 2
Bild 2: Experimentellt inställningsdiagram. Komponenterna i experimentuppställningen och deras samband illustreras. Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.

Figure 3
Bild 3: Diagram över korsningssituationen. Avståndsparametrar som kan konfigureras för varje experiment visas. Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.

Figure 4
Bild 4: Exempel på konfigurationsfil. Exempel på en korrekt formaterad konfigurationstextfil för simuleringsprogrammet. Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.

Figure 5
Bild 5: Velocity-beroende på initialt avstånd. Medel hastigheter för varje inledande avstånd hos barn och unga vuxna (nära, mellanliggande, och långt definierade som 3,5 m, 4,5 m, och 5,5 m från avlyssningspunkten) som en funktion av tid innan den når avlyssningspunkten. Den annalkande hastigheten var i genomsnitt i 1 s intervaller (-3,5 s, -2,5 s, -1,5 s och -0,5 s), räkna bakåt från avlyssningspunkten. Asterisker representerar statistiskt signifikanta inter-medelskillnader för initiala avstånd vid varje tidspunkt. En asterisk representerar en inter-mean skillnad, och två asterisker representerar två eller flera inter-menar skillnader. Felstaplar indikerar SD. Denna siffra har tryckts om med tillstånd från Chung et al.15. Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.

Figure 6
Figur 6: Barns hastighetsberoende på initialavstånd baserat på två olika fordonsstorlekar. Barns medelhastighetsprofiler innan de når avlyssningspunkten för varje inledande sträcka ritas för bilar (överst) och bussar (nederst). Inflygningshastigheten var i genomsnitt i 1 s intervaller, räkna bakåt från avlyssning punkten. Asterisker representerar statistiskt signifikanta inter-medelskillnader för initiala avstånd vid varje tidspunkt. En asterisk representerar en inter-mean skillnad, och två asterisker representerar två eller flera inter-menar skillnader. Felstaplar indikerar SD. Denna siffra omtryckts med tillstånd från Chung et al.15. Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.

Figure 7
Bild 7: Effekt av fordonsstorlek på barns TOI. Barngruppens medelvärde TOI för varje inledande sträcka visas som en funktion av fordonsstorlek (bil, buss). TOI ser till det temporal distanserar släktingen till mellanrummen centrerar på ögonblicket av korsningen, sådan att 0.2 s ser till 1.6 M, när medlet som rusas är 30 km/h (8.3 m/s). Asterisker representerar statistiskt signifikanta inter-medelskillnader för fordon vid varje inledande avstånd. En asterisk representerar en inter-mean skillnad, och två asterisker representerar två eller flera inter-menar skillnader. Felstaplar indikerar SD. Denna siffra omtryckts med tillstånd från Chung et al.15. Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.

Fordonsstorlek Gap Storlek
3-s 4-s
Bil 0.06 (0.07) -0.14 (0.07)
Buss 0.12 (0.04) -0.12 (0.04)

Tabell 1: Interaktionseffekter av fordonsstorlek och gapstorlek hos barn. Barn betyder TOI som funktion av fordonets storlek och gapstorlek Obs. Värden anges i medel(Standardavvikelser). . Vänligen klicka här för att ladda ner denna tabell.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Tidigare studier har använt simulatorer med projiceradeskärmar 16,17, men detta protokoll förbättrar ekologisk giltighet via en helt uppslukande virtuell vy (dvs. 360 grader). Dessutom, kräver deltagarna att gå på ett löpband gör det möjligt för undersökning av hur barn och unga vuxna kalibrera sina handlingar till en föränderlig miljö. Denna experimentella design virtuella scen ändras samtidigt med deltagarnas rörelser, och fordonen anländer till fotgängarens övergångslinje vid en viss tidpunkt. Detta hindrar deltagarna från att fördröja sina passagetider på grund av beslut eller förberedelser för att flytta. I denna studie, deltagarna är redan i rörelse när de försöker korsa vägen6, så forskare kan tydligt komma åt kontroll av rörelse medan korsningen.

Kritiska steg inkluderar att korrekt ställa in parametrarna för att återspegla den experimentella designen, stoppa experimentet när åksjuka inträffar och utföra övningsförsök så att deltagarna är bekväma med löpbandsmiljön. Ett brett utbud av trafikflöden utöver de som diskuteras i resultaten är konfigurerbar med den aktuella programvaran. Programvaran kan också lätt utvidgas till att omfatta ett bredare spektrum av korsningssituationer (dvs. genom att lägga till fler körfält eller fler fordonstyper).

Protokollet gör det möjligt att utredningen av hur barn och unga vuxna reglerar sin förflyttning enligt dynamiskt föränderliga miljöer. Specifikt, systematiskt varierande den ursprungliga startplatsen möjliggör undersökning av hastighetsjusteringar hos barn och unga vuxna. Protokollet tillåter också fastställandet av om förändringar i gapegenskaper leder till specifika mönster för hastighetskontroll i interceptiva åtgärder. Resultaten visar att varierande inledande avstånd och gap egenskaper är viktigt för att identifiera systematisk korsning beteende anpassningar som återspeglar uppfattning / åtgärd typ av kontroll i korsning vägar. Resultaten indikerar interaktionseffekter av initialt avstånd och fordonsstorlek hos barn; specifikt påverkades deras hastighetsjusteringar medan de närmade sig avlyssningen av gapegenskaper.

I motsats till tidigare resultat om de svaga effekterna av fordonsstorlek på vuxnas korsning beteenden, fann denna studie att barn dåligt justerat sin strategi hastigheter enligt det ursprungliga avståndet när man vetter mot ett stort fordon från ett nära avstånd. Resultaten tyder på att förmågan att finjustera motoriska rörelser med hjälp av visuell information i komplexa avlyssning uppgifter är föremål för utvecklingsmässiga förändringar. Framtida forskning bör dock differentiera fordonstyper och fordonsstorlekar genom att använda olika storlekar av samma fordonstyp. Den här installationen skulle möjliggöra ett mer exakt svar för vilken visuell information som används för att styra korsningsåtgärder i en dynamisk miljö.

Att manipulera gapstorlek och fordonsstorlek tillsammans svarade inte heller på vilka egenskaper hos den dynamiska gapmiljön som direkt påverkar rörelsemoduleringen. Resultaten tyder på att barn underskattar ett fordons ankomsttid och försöker korsa snabbare framför stora fordon. Noterbart är att barn korsar mellanrummen mellan bussar tidigare än väntat i 4 s gapet. Detta kan bero på en LV: s närmare avstånd i 4 s gapet. En begränsning av denna konstruktion är att gapstorlekens effekter blandas ihop av effekterna av ett fordons ytterkanter. Framtida experimentella mönster kan förändra gapstorleken utan att ändra ett fordons ytterkanter.

Jämfört med tidigare virtuell verklighet forskning, detta experiment design erbjuder en säker miljö för att undersöka korsning beteende. Apparaten orsakar dock åksjuka hos vissa deltagare. Litteraturen om åksjuka avslöjar ett samband mellan åksjuka och postural kontroll, så människor som har dålig balanskontroll bör uteslutas18,19,20. Dessutom håller deltagarna ledstängerna under gång, och detta kan avbryta en naturlig gångrörelse, vilket kan vara en begränsning av metoden. Sammanfattnings nog bidrar denna studie till förståelsen av barns vägkorsningsbeteende i förhållande till en luckas tidsmässiga och rumsliga egenskaper.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har inget att avslöja.

Acknowledgments

Korea Institutet finansierat detta arbete för Advancement of Technology och ministeriet för handel, industri och energi (bidrag nummer 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

Beteende beteende fotgängare trafiksäkerhet virtuell verklighet perception åtgärder ekologisk psykologi

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

Använda en Virtual Reality Walking Simulator för att undersöka Fotgängare Beteende
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