Waiting
Login processing...

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

Behavior

Kontrolleret rotation af menneskelige observatører i et virtual reality-miljø

Published: April 21, 2022 doi: 10.3791/63699
Automatic Translation
1, 2, 1
1School of Psychology, University of Western Australia, 2Falco Enterprise

Summary

Den kontrollerede fysiske rotation af en menneskelig observatør er ønskelig for visse eksperimentelle, rekreative og uddannelsesmæssige anvendelser. Dette papir skitserer en metode til at konvertere en kontordrelestol til et medium til kontrolleret fysisk rotation i et virtual reality-miljø.

Abstract

De lave omkostninger og tilgængeligheden af Virtual Reality (VR) -systemer har understøttet en nylig acceleration af forskning i opfattelse og adfærd under mere naturalistiske, multisensoriske og fordybende forhold. Et forskningsområde, der især har haft gavn af brugen af VR-systemer, er multisensorisk integration, for eksempel integration af visuelle og vestibulære signaler for at give anledning til en følelse af selvbevægelse. Af denne grund repræsenterer en tilgængelig metode til kontrolleret fysisk rotation af en observatør i et virtuelt miljø en nyttig innovation. Dette papir præsenterer en metode til automatisering af rotationen af en kontordrelestol sammen med en metode til at integrere denne bevægelse i en VR-oplevelse. Ved hjælp af et eksempeleksperiment demonstreres det, at den fysiske bevægelse, der således produceres, er integreret med en observatørs visuelle oplevelse på en måde, der er i overensstemmelse med forventningerne; høj integration, når bevægelsen er kongruent med den visuelle stimulus og lav integration, når bevægelsen er inkongruent.

Introduction

Mange signaler kombineres under naturlige forhold for at skabe en følelse af selvbevægelse1. At producere en sådan sans er et mål i mange rekreative, sundhedsmæssige og uddannelsesmæssige VR-applikationer 2,3,4,5, og simpelthen at forstå, hvordan signaler kombineres for at give en følelse af selvbevægelse, har været en langsigtet indsats fra neuroforskere 6,7,8,9,10,11 . De tre vigtigste klasser af signaler til selvbevægelsesopfattelse er visuel, vestibulær og proprioceptiv1. Alle tre kombineres kongruent under naturlig aktiv bevægelse i den virkelige verden for at give en robust og rig følelse af selvbevægelse. For at forstå rollen som hver klasse af signaler og få en fornemmelse af, hvordan signaler kombineres, har forskere traditionelt frataget eksperimentelle observatører et eller flere signaler og / eller placeret signaler i konflikt med hinanden 1,12. For eksempel for at give roterende vestibulære signaler i fravær af proprioceptive signaler kan en observatør drejes passivt af en motoriseret stol 13,14,15,16. En sådan passiv bevægelse har vist sig at give meget overbevisende signaler til selvbevægelse17. Kontrollerede visuelle signaler fra et VR-headset kan være kongruente eller inkongruente med stolens bevægelse eller helt fraværende. Proprioceptive signaler kan tilføjes ved at få observatøren til at dreje stolen ved egen kraft, f.eks. ved at skubbe stolen rundt med fødderne.

Præsenteret her er en metode til at konvertere en kontordrelestol til et medium til fysisk at rotere en observatørs krop og integrere denne bevægelse i en visuel (og potentielt auditiv) virtuel oplevelse. Stolens rotation kan være under kontrol af observatøren, et computerprogram eller en anden person som eksperimentatoren. Observatørstyret rotation kan være passiv ved at gøre den motordrevne rotation til en funktion af positionen for observatørens håndholdte controller eller aktiv ved at slukke stolen og få observatøren til selv at dreje stolen.

Også præsenteret er en psykofysisk applikation til denne stol / VR-system. Dette eksempel på anvendelse fremhæver nytten af en observatørs kontrollerede passive rotation til at forstå, hvordan selvbevægelsessignaler interagerer for at producere overordnede perceptuelle oplevelser. Det specifikke mål var at få indsigt i en længe studeret visuel illusion-induceret bevægelse18,19. I induceret bevægelse "afstødes" et stationært eller bevægeligt mål perceptuelt væk fra en bevægelig baggrund. Hvis en rød mål prik f.eks. bevæger sig lodret opad mod et felt af blå prikker, der bevæger sig til højre, ser målpunktet ud til at bevæge sig opad som forventet, men også til venstre, væk fra retningen af den bevægelige baggrund20,21. Formålet var at teste, om frastødningen er et resultat af at fortolke baggrundsbevægelsen som værende forårsaget af selvbevægelse 22,23.

Hvis dette er tilfældet, bør tilføjelsen af fysisk rotation, der er i overensstemmelse med baggrundens visuelle bevægelse, føre til en stærkere følelse af, at baggrundsbevægelsen skyldes selvrotation gennem et stationært miljø. Dette bør igen føre til en større tendens til at trække baggrundsbevægelsen fra målbevægelsen for at få målbevægelse i forhold til den stationære verden23. Denne øgede tendens til at trække fra ville resultere i større opfattet målafstødning. Fysisk selvrotation, der enten var i overensstemmelse med eller uforenelig med baggrundsbevægelsen, blev tilføjet for at teste dette. Systemet, der præsenteres her, tillod præcis kontrol af fysisk bevægelse og tilsvarende visuel bevægelse for at teste denne hypotese. I eksemplet var stolebevægelsen under direkte kontrol af observatøren ved hjælp af VR-systemets håndholdte controller.

Selvom der er mange eksempler på motoriserede roterende stole til forskellige VR-applikationer i litteraturen 24,25,26,27,28,29, er forfatterne uvidende om et kortfattet sæt instruktioner til at lave en sådan stol og integrere den i en interaktiv VR-oplevelse. Der findes begrænsede instruktioner til SwiVRChair29, som i struktur ligner den, der præsenteres her, men som er designet med et andet formål i tankerne, det vil sige at blive drevet af et computerprogram for at forbedre nedsænkningen i et VR-miljø, hvor stolens bevægelse kan tilsidesættes af brugeren ved at placere fødderne på jorden. I betragtning af udgiften til kommercielt tilgængelige stole 30,31 kan det være en mere levedygtig mulighed for nogle forskere at gøre en "internt". For dem i denne situation bør nedenstående protokol være til nytte.

Oversigt over systemet
Protokollen består af instruktioner til at konvertere en kontorstol til en elektrisk drevet roterende stol og integrere stolebevægelsen i en VR-oplevelse. Hele systemet, når det er færdigt, består af fire dele: de mekaniske, elektriske, software- og VR-delsystemer. Et fotografi af det komplette system er vist i figur 1. Det viste system var det, der blev brugt i eksempeleksperimentet.

Det mekaniske delsystems opgave er fysisk at rotere den øverste aksel på en drejestol via en motor. Den består af en kontorstol, hvortil to ting er fastgjort: en remskive fastgjort til kontorstolens øverste roterende aksel og en justerbar monteringsramme fastgjort til den nederste faste del af akslen. En elektrisk stepmotor er fastgjort til holderen, som har en remskive fastgjort til sin aksel, der linjer op med remskiven på kontorstolens øverste aksel. Et bælte kobler motorremskiven til stoleskiven, så motoren kan dreje stolen.

Det elektriske delsystem leverer strøm til motoren og tillader elektronisk styring af motoren. Den består af en motordriver, en strømforsyning til motoren, et Arduino-kort til grænseflade af føreren med en computer og en strømforsyning til Arduino (valgfrit). Et Arduino-kort er et populært lille bord blandt hobbyister og professionelle producenter af alt elektronisk, som indeholder en programmerbar mikroprocessor, controllere, input- og outputstifter og (i nogle modeller) en USB-port (kræves her). Alle de elektriske komponenter er anbragt i en specialmodificeret elektrisk isoleret kasse. Da der kræves strømforsyning til transformatoren, der leverer strøm til motoren og til den (valgfrie) Arduino-strømforsyning, og da motoren kræver høje driftsspændinger, skal alt undtagen det elektroniske lavspændingsarbejde (protokoltrin 2.5 til 2.10 nedenfor) udføres af en kvalificeret person.

Softwareundersystemet består af Arduino-software til programmering af Arduino, Unity-software til oprettelse af VR-miljøet, Steam-software til kørsel af VR-systemet og Ardity -et Unity -plugin, der gør det muligt for Unity at kommunikere med Arduino -kortet. Denne software blev installeret på en Gygabyte Sabre 15WV8 bærbar computer, der kører Microsoft Windows 10 Enterprise til eksempeleksperimentet (figur 1).

VR-systemet består af et hovedmonteret display (HMD), en håndholdt controller og basestationer til bestemmelse af HMD'ens og controllerens position og orientering i rummet. VR-systemet, der blev brugt til dette projekt, var HTC Vive Pro (figur 1).

Nedenfor beskrives proceduren for at kombinere disse komponenter for at opnå en virtuel oplevelse, der inkorporerer fysisk rotation (eksperiment eller på anden måde) med stolbevægelse styret af observatøren via den håndholdte controller eller af værten / eksperimentatoren via en computermus eller et potentiometer. Den sidste del af protokollen består af de trin, der er nødvendige for at starte VR-oplevelsen. Bemærk, at metoden til kodning af Unity for at muliggøre forsøg og dataindsamling ligger uden for dette manuskripts anvendelsesområde. Nogle trin, især for det mekaniske delsystem, kræver visse værkstedsudstyr og et vist niveau af færdigheder. I princippet kan de præsenterede metoder tilpasses, så de passer til tilgængeligheden af disse ressourcer. Der tilbydes alternativer til nogle af de mere tekniske trin.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ADVARSEL: Elektrisk arbejde skal udføres af en kvalificeret person.

1. Procedure for opsætning af mekanisk system

  1. Fastgør hovedremskiven til drejestolens øverste aksel.
    1. Fjern den øverste aksel.
      BEMÆRK: Dette indebærer typisk at placere stolen på siden og fjerne en stift i bunden af stolen, der forhindrer det øverste skaft i at glide ud af det nederste skaft.
    2. Friktion-tilpas remskiven til akslen.
      1. Brug Vernier kalibre til at opnå diameteren af akslen. Brug en drejebænk til at bore remskivehullet, så det passer til akslens diameter.
      2. Opret gevindhuller til skruer, der fastgør remskiven til akslen. Bor yderligere huller i remskivens nav for at lave i alt 4, der matcher diameteren til skruernes. Træk hullerne ved hjælp af et tryk, så skruer kan bruges til at fastgøre remskiven til akslen, der matcher gevindet til skruernes
        BEMÆRK: Et ALTERNATIV, hvis det ikke er muligt at skabe en gevind, er at bore hele vejen gennem remskivens nav og stolens skaft og køre en bolt hele vejen igennem, når den korrekte placering af remskiven er bestemt (efter trin 1.4.6).
      3. Skub remskiven på stoleskaftet.
      4. Indsæt skruerne løst (stram efter at hovedskiverne og små remskiv er justeret).
    3. Placer drivremmen løst på den øverste stoleaksel (skal passe til hovedremmen og de små remskikker senere).
    4. Fastgør det øverste stoleskaft til stolebunden igen.
  2. Fastgør motorholderen til drejestolens nederste aksel.
    1. Fabriker en justerbar klemme, som motormonteringsbeslagene kan fastgøres til.
      1. Fabriker de to matchende komponenter i klemmen - en til hver side af akslen (skal presses sammen med fire bolte). Se figur 2 for dimensioner.
      2. For hver komponent skal du skære 90 ° vinkeljernet i længden. Fastgør de 4 blade, hvorigennem boltene løber.
      3. Rundt om kanterne på hvert blad (metalstang) for sikkerhed. Bor huller nær enden af hver stang, der er store nok til, at boltene passer igennem. Lav en bøjning på 45° i den rigtige position (scor stangen for at gøre bøjningen mere præcis). Pletsvejs hver stang til vinkeljernbolthullerne udad.
        BEMÆRK: ALTERNATIVT kan bladene boltes på plads, idet du er forsigtig med ikke at forårsage et fremspring, der forhindrer vinkeljernet i at komme i kontakt med stoleskaftet.
    2. Fabriker to motormonteringsbeslag. Se figur 3 for dimensioner. For hvert beslag skal du bore to huller i stangen til fastgørelse til den netop beskrevne klemme. Bøj 90° i den rigtige position (scor stangen for at gøre bøjningen mere præcis).
    3. Fastgør klemmen og monteren på stolens nederste aksel ved at indsætte de 4 bolte gennem klemmekomponenterne og beslagene og tilspænding. Sørg for, at boltene ikke er for stramme, hvis holderen skal justeres for at imødekomme justeringsprocessen i trin 1.4.6.
  3. Fastgør den lille remskive til motorakslen.
    1. Slib nøglen på motorakslen fladt (ikke længere fremspringende).
      BEMÆRK: Dette vil give en plan overflade, mod hvilken remskiveskruen kan strammes for at forhindre glidning af remskiven omkring motorakslen.
    2. Bor hullet i remskiven ud for at matche motorakslens diameter.
    3. Skub remskiven over akslen og stram skruen løst mod den flade overflade på akslen.
  4. Fastgør motoren til motorbeslaget beskrevet ovenfor.
    1. Forbered hver af de 4 motorfastgørelsesstænger ved at bore to huller i de relevante positioner (huller skal være på linje med monteringshullerne i motoren). Se figur 4 for dimensioner.
    2. Hvis det er nødvendigt for frigang, skal du skære en sektion ud af den øverste af de to stænger, så remskiven på motorakslen kan rotere frit (valgfrit).
    3. Placer de fire små dækselbeslag over de fire ydre huller. Brug dem senere til at fastgøre beskyttelsesdækslet over bæltet og remskivene.
    4. Fastgør løst de otte møtrikker og bolte, så der er plads mellem de øverste og nederste stænger til at skubbe monteringsbeslagets stænger mellem dem.
    5. Skub motormonteringsstængerne på beslaget - hver øverste stang over monteringsbeslagets stang og hver nederste nedenunder.
    6. Placer og fastgør motoren.
      1. Flyt hovedremskiven, den lille remskive eller både op og ned, indtil hovedskiven og de små remskikker er vandret justeret. Flyt klemmen, hvis det er nødvendigt.
      2. Placer drivremmen over de små remskivene og hovedremskiven.
      3. Skub motorenheden væk fra stolen, indtil bæltet er stramt.
      4. Spænd de 8 bolte på motorens fastgørelsesstænger for at fastgøre motoren til motorbeslaget.
      5. Spænd klemmeboltene og remskiveskruerne.
  5. Fastgør et dæksel for at forhindre, at noget bliver fanget i remskiven / bæltesystemet.
    1. Bøj siderne af akrylbeskyttelsesdækslet i henhold til figur 5.
      BEMÆRK: Et ALTERNATIV, hvis en akrylbender ikke er tilgængelig, er at bruge en metalplade og pladebender.
    2. Skær en sektion ud, så den passer rundt om stolens skaft i henhold til figur 5.
    3. Bor huller, så de passer til hullerne på de små dækselbeslag.
    4. Brug de små dæksfastgørelsesbolte til at fastgøre dækslet.

2. Procedure for opsætning af elektrisk system

  1. Tilslut tænd/sluk-kontakten og nødlukningskontakten til lysnettet. Brug passende spændings- og strømklasserede kabler til at fastgøre IEC-forbinderen (hanstik til netledningen) til nødsluknings- og tænd/sluk-kontakten i serie (således at afbrydelse af kredsløbet med en af dem vil afbryde strømmen til resten af komponenterne).
    BEMÆRK: Lodning kan være påkrævet.
  2. Tilslut 5 V DC-strømforsyningen til Arduino til tænd/sluk-kontakten (ekstraudstyr).
    BEMÆRK: Lodde- og netkabel kræves.
  3. Tilslut 48 V DC-strømforsyningen til stoleføreren til tænd/sluk-kontakten parallelt med 5 V-strømforsyningen.
    BEMÆRK: Netklassement kabel kræves.
  4. Foretag passende DIP-switchindstillinger for Hybrid stepmotordriveren. For eksempel:
    1. Indstil kontakter 1-4 til henholdsvis ON, OFF, ON og ON for 1.600 impulser pr. omdrejning for stepmotoren (jo højere tallet er, jo finere kontrol, men jo lavere er hætten på rotationshastigheden afhængigt af hvor hurtigt Arduino kan producere impulser).
    2. Skift 5 til OFF for standardrotationsretningen mod uret.
    3. Skift 6 til ON for drive Point Motion (PM) -tilstand i modsætning til rumvektorstyringstilstand (eller feltorienteret kontrol, FOC).
    4. Indstil kontakterne 7 og 8 til OFF og OFF for at matche controlleren med 86-serien 12 NM lukket kredsløbsmotor.
  5. Tilslut Hybrid stepmotordriveren til strømforsyningen og stoledriverkablerne.
    1. Fastgør passende nominelle kabler fra 48 V strømforsyningsudgangsterminalerne til motordriverens strømindgangsstikhus, og indsæt huset.
    2. Tilslut de to motorkabler via deres stikhuse til føreren.
  6. Tilslut Arduino til Hybrid stepper motordriveren.
    1. Brug fastgjorte springledninger til at forbinde PUL+ ("puls" +), DIR+ ("retning" +) og ENA+ ("aktiver" +) terminalerne på motordriverstikket til ben 2, 3 og 5 (pinnumre valgfri, men angivet her som eksempler, der skal bruges overalt) på Arduino.
    2. Brug korte ledninger til at forbinde PUL-, DIR- og ENA-terminalerne på motordriverstikket og en længere fastgjort springledning til at forbinde ENA- til en GND-stift (jord) på Arduino.
    3. Indsæt stikhuset i motordriveren.
  7. Tilslut Arduino til 5 V DC-strømforsyningen (ekstraudstyr). Brug fastgjorte springledninger til at forbinde stifter GND og Vin på Arduino til 5 V-udterminalerne i 5 V-strømforsyningen.
  8. Tilslut potentiometeret til Arduino. Brug fastgjorte springledninger til at forbinde A1 (en "analog in" terminal) GND og 5 V ben på Arduino til de tre terminaler på potentiometeret.
    BEMÆRK: Lodning påkrævet.
  9. Tilslut vippekontakten til Arduino. Tilslut pin 6 og GND på Arduino til de to vippekontaktterminaler ved hjælp af fastgjorte springledninger.
    BEMÆRK: Lodning påkrævet.
  10. Tilslut LED'en til Arduino.
    1. Lodde modstanden til en terminal på LED'en (for at sænke spændingen på LED-kredsløbet).
    2. Fastgør stifter 7 og GND på Arduino til enden af modstanden og den anden LED-terminal ved hjælp af fastgjorte springledninger.
      BEMÆRK: Lodning påkrævet.
  11. Isoler og hus de elektriske/elektroniske komponenter. Se figur 6 for et billede af et færdigt opstaldet system.
    BEMÆRK: Der er mange måder at isolere højspændingskomponenterne i det elektriske system, beskytte de skrøbelige elektroniske komponenter mod skader og indeholde alle disse komponenter i et håndterbart rum. Nedenfor er en foreslået metode.
    1. Bor / skær huller i siden af instrumenthuset til IEC-strømstikket, hovedafbryderen til / fra, de to motorstyrekabler, den lille vippekontakt, LED'en, potentiometeret og USB-porten på Arduino (gør denne stor for at tillade luft at strømme ind i sagen til afkøling).
    2. Fastgør hver af disse komponenter ved hjælp af de passende midler (f.eks. Skruer, bolte, varm limpistol).
    3. Skær ventilationshuller (et over ventilatoren i 48 V strømforsyningen) og et hul til nødafbryderen i låget på sagen; Fastgør derefter ventilationsfiltrene og kontakten.
    4. Fastgør Arduino til bunden af sagen ved hjælp af afstandstræk og skruer. Placer, så USB-porten flugter med USB-porthullet i etuiet.
    5. Fastgør strømforsyningerne 48 V og 5 V og motordriveren til bunden af sagen ved hjælp af velcro og skumblokke.

3. VR-opsætningsprocedure

  1. Konfigurer VR-systemet i henhold til producentens anvisninger.

4. Procedure for opsætning af software

  1. Installer og opsæt Arduino-softwaren.
    1. Download og installer Arduino-programmet i henhold til udviklerens instruktioner.
    2. Tilslut Arduino til computeren ved hjælp af et USB-kabel.
    3. Under rullemenuen Værktøjer skal du vælge den port, som Arduino-kortet er knyttet til.
    4. Under samme menu skal du vælge det relevante kort og processor. Sørg for, at det matcher det kort og den processor, der bruges i afsnit 2 ovenfor, f.eks. "Arduino Mega 2560" -kortet og "ATmega2560" -processoren.
  2. Programmér Arduino-tavlen til at tillade rotation af stolen 1) ved hjælp af potentiometeret og 2) ved hjælp af kommandoer fra computeren via USB.
    1. Skriv koden, der skal uploades til Arduino-processoren.
      BEMÆRK: Eksempelkode fra eksempeleksperimentet er inkluderet i Supplerende fil 1 (filnavn: hybrid_motor_controller.ino).
    2. Vær opmærksom på baudhastigheden (argument til kommandoen Serial.Begin(), f.eks. 9.600.
    3. Gem koden, og upload den til Arduino-kortet ved hjælp af upload-knappen .
  3. Test, at systemet fungerer indtil videre.
    1. Tilslut og tænd for delsystemet Elektrisk.
    2. Svirp den lille vippekontakt til en position, hvor den lille LED-indikatorlampe tændes.
    3. Drej potentiometeret for at sikre, at det styrer stolens hastighed og retning.
  4. Installer og konfigurer Steam og SteamVR i henhold til udviklerens instruktioner.
  5. Installer og konfigurer Unity.
    1. Installer og konfigurer Unity i henhold til udviklerens instruktioner.
    2. Åbn et nyt eller eksisterende Unity-projekt (vælg en type, f.eks. "3D", der passer til applikationen).
    3. Konfigurer SteamVR til brug i projektet.
      1. Åbn aktivlageret (klik på Window | Asset Store).
      2. Søg efter SteamVR, og vælg SteamVR-plugin.
      3. Klik på Føj til aktiver.
      4. I Unity skal du åbne Pakkehåndtering (klik på Window | Pakkehåndtering).
      5. Find SteamVR under fanen Mine aktiver .
      6. Klik på Importer , og følg vejledningen for at fuldføre importen.
      7. Klik på Accepter alle, hvis du bliver bedt om at foretage konfigurationsændringer.
      8. Importer Steam VR-kamerariggen til scenen. Kig efter et nyt aktiv kaldet Steam VR i projektvinduet på inspektørskærmen. Åbn Steam VR | prefabs.
      9. Træk [Camera Rig]-aktivet ind i hierarkiet eller scenevinduet for at tillade brug af VR-headsettet og controllerne i spillet.
      10. Fjern standardhovedkameraet fra hierarkiet eller scenen, da det vil forstyrre SteamVR-kameraet.
  6. Installer og konfigurer Ardity.
    1. Søg efter Ardity i Unity Asset Store, og vælg den til download (trin 4.5.3.2 ovenfor).
    2. Opdater API-kompatibilitetsniveauet.
      1. Åbn Projektindstillinger under menuen Rediger .
      2. Klik på | Andre indstillinger.
      3. Vælg .NET 4.X i rullemenuen for API-kompatibilitetsniveau.
      4. Afslut Indstillinger, og vent på, at fejlmeddelelser forsvinder.
  7. Konfigurer Unity-spilmiljøet.
    BEMÆRK: Følgende minimumstrin kræves for, at brugeren har kontrol over stolen og har stolens bevægelse integreret med deres VR-oplevelse.
    1. Opret de objekter og funktioner, der er nødvendige for den specifikke applikation.
      1. Opret objekter ved at klikke på GameObject og vælge enten 2D-objekt eller 3D-objekt.
      2. Føj funktionalitet til det oprettede objekt ved at klikke på knappen Tilføj komponent i infovinduet for objektet og vælge en af indstillingerne. Vælg Nyt script for at oprette et C#-script, der ligner det i Supplerende fil 3 (filnavn: SetUpTrial.cs).
    2. Importer Serial Controller-scriptet til spillet.
      1. Åbn mappen Ardity under mappen Aktiver i vinduet Projekt | Scripts mappe.
      2. Træk SerialController-scriptet ind i det ønskede spilobjekt i Heirarchy-vinduet , f.eks. Baggrundsspilobjektet .
      3. Klik på objektet, og rul ned på listen over komponenter i inspectorvinduet for at finde SerialController-scriptet .
      4. Sørg for , at portnavnet og Baud-satsen stemmer overens med dem for Arduino-programmet, der er angivet i trin 4.1 og 4.2 ovenfor.
      5. Træk det objekt, som SerialController-scriptet er knyttet til, fra hierarkivinduet til indtastningsfeltet ud for Meddelelseslytter i infovinduet.
    3. Skriv og importer stolecontrollerscriptet til spillet.
      1. Nederst i Inspector-vinduet for det samme spilobjekt skal du klikke på Tilføj komponent og vælge Nyt script. Navngiv det nye script ChairController.
      2. Skriv den kode, der kræves for at tage controller- og musekommandoer og omdanne dem til numre, der skal sendes via USB til Arduino.
        BEMÆRK: Et minimalt eksempel på den krævede kode er inkluderet i Supplerende fil 2 (filnavn: ChairController.cs).
      3. Gem scriptet.
      4. Udfyld de tomme felter i vinduet Inspektør . Træk HMD-objektet fra vinduet Hierarki til indtastningsfeltet ud for Hoved under scriptet Chair Controller i infovinduet . På samme måde skal du trække objektet Controller (højre) ind i feltet ved siden af Hånden.

5. Eksperiment (eller erfaring) procedure

  1. Vælg indtastningsmetoden.
    BEMÆRK: Det medfølgende eksempel ChairController-kode refererer til et script kaldet SetUpTrial , hvor den offentlige heltalsvariabel inputType er indstillet (hvor inputType 3 er VR-controller, og inputType 4 er mus). Dette script/variable arrangement er blevet antaget i nedenstående trin.
  2. Klik på det spilobjekt, som SetUpTrial-scriptet er knyttet til, f.eks. Baggrund.
  3. Rul ned i vinduet Info for at finde de offentlige variabler for SetUpTrial-scriptet .
  4. Indstil inputType til 3 til VR-controller eller 4 til musekontrol.
  5. Tryk på knappen Afspil i Unity for at starte VR-oplevelsen med bevægelse, der styres af controllerne eller musen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Formålet med eksempeleksperimentet var at afgøre, om tilføjelsen af fysisk rotation - enten kongruent eller inkongruent med den visuelle baggrundsbevægelse i en scene - påvirkede den opfattede retning af et bevægeligt mål i den scene. En forskel mellem kongruent og inkongruent fysisk bevægelse blev forventet baseret på hypotesen om, at baggrundsbevægelsen påvirker den opfattede målretning i henhold til, hvor let en deltagers visuelle system tildeler årsagen til baggrundsbevægelse til selvbevægelse32,33. Hvis baggrunden og de fysiske bevægelser var kongruente, forventedes en større følelse af årsagssammenhæng og dermed en større afvigelse af den opfattede målretning fra dens faktiske retning i det visuelle display.

En observatør styrede stolens rotationshastighed og retning ved hjælp af en VR-controller. Jo længere til venstre eller højre controlleren var fra HMD'ens modstående retning, jo større var rotationshastigheden. I den kongruente tilstand, hvis målmønsteret, som altid havde en positiv lodret bevægelseskomponent, syntes at drive til højre for lodret, ville observatøren flytte controlleren til venstre. Dette fik stolen til at rotere til venstre (mod uret) og HMD på observatøren til at rotere mod uret, hvilket fik baggrunden i den visuelle scene til at bevæge sig til højre med den passende hastighed (som om det var en stationær baggrund, som observatøren roterede mod, figur 7A). Denne højre baggrundsbevægelse "frastødte" målet og tilføjede en venstre bevægelseskomponent til den opfattede målbevægelse, som forventet af den inducerede bevægelsesillusion. Målretningen blev styret af computeren, altid opad, men tilfældigt trådte enten med uret eller mod uret af sin nuværende retning med små regelmæssige intervaller (opnå en tilfældig gåtur, startende lodret og spænder over de to øverste kvadranter i det euklidiske rum). Formålet med observatøren var at justere deres egen rotationshastighed og retning og dermed baggrundens hastighed og retning, således at den inducerede bevægelse forårsaget af baggrunden nøjagtigt annullerede enhver venstre eller højre bevægelseskomponent i målet.

I den inkongruente tilstand fik venstre controllerbevægelse stolen til at rotere til højre (med uret) og baggrunden til at bevæge sig mod højre via HMD-rotation med uret (figur 7B). Således forårsagede venstre controllerbevægelse højre baggrundsbevægelse ligesom i den kongruente tilstand, men stolen bevægede sig i modsat retning af, hvad den gjorde i kongruent tilstand, det vil sige, den bevægede sig inkongruent med baggrunden. Højre rotation blev for eksempel ledsaget af højre baggrundsbevægelse, hvilket er uforeneligt med en observatør, der roterer mod en stationær baggrund.

Et skærmbillede af den visuelle stimulus er vist i figur 8. Mønstrene på hvert lille cirkulært stimuluselement bevægede sig med samme hastighed og retning som de andre mønstre af det samme objekt (mål eller baggrund) uden at elementerne selv bevægede sig, som om hvert element var et stationært vindue, hvorigennem man kunne se bevægelsen af et stort underliggende objekt. Dette tillod en følelse af bevægelse uden at målet og baggrunden bevægede sig væk fra displayområdet. Visningsområdet var et fly sat på 8 m væk fra observatøren i den virtuelle scene og låst i position i forhold til HMD. Målelementerne lå på en ring med en radius på 5° synsvinkel, og baggrundselementerne blev spredt tilfældigt over et 20° x 20° område på displayplanet. Målets hastighed blev holdt på 6 ° / s, og dens retning varierede fra -10 ° omkring til 190 ° (dvs. forblev generelt i de to øverste kvadranter i det euklidiske rum). Baggrundsretningen var altid vandret, og hastigheden varierede alt efter, hvor hurtigt observatørens hoved roterede med eller mod uret. De kontinuerligt indsamlede data blev analyseret ved en metode, der tidligere var udviklet i laboratoriet til analyse af kontinuerlige psykofysiske data. Denne metode er en udvidelse af en eksisterende tilgang til analyse af kontinuerlige sporingsdata33.

Styrken af den inducerede bevægelseseffekt under de kongruente og inkongruente bevægelsesbetingelser var repræsenteret af værdien af parameteren β i Eq (1):

Equation 1(1)

Hvor p er en vektor, der repræsenterer den opfattede målhastighed, repræsenterer t den faktiske målhastighed, og b repræsenterer baggrundshastigheden. β styrer, i hvilket omfang baggrundshastigheden trækkes fra målbevægelsen for at producere den opfattede målhastighed. Når en observatør roterer i den virkelige verden, og et mål bevæger sig inden for deres synsfelt, skal baggrundsbevægelsen trækkes helt fra målbevægelsen for at få målbevægelsen i forhold til den stationære verden32. En β værdi på 1 er således befordrende for, at det visuelle system tildeler årsagen til baggrundsbevægelsen fuldstændigt til selvbevægelse, og en lavere værdi indikerer delvis tildeling. Gennemsnittet β værdier for ni observatører for de to betingelser er vist i figur 9.

For alle undtagen en observatør faldt den gennemsnitlige β værdi på grund af stolen, der bevægede sig uforeneligt med den visuelle stimulus (selvom ændringen kun var signifikant for en observatør, t(4) = 13,6, p = 0,000). Dataene blev analyseret med en tovejs ANOVA ved hjælp af observatør og kongruens som de to faktorer. Begge faktorer var signifikante med observatør F (8, 32) = 2.857, p = 0.016 og kongruens F (1, 32) = 8.236, p = 0.007, hvilket indikerer en signifikant forskel mellem observatører og en signifikant effekt af stolens rotationsretning. Den forudsagte gennemsnitlige β værdi for den kongruente tilstand var 1,03 og 0,87 for den inkongruente tilstand. Disse resultater stemmer overens med ovenstående forventninger. En β værdi tæt på 1 for den kongruente tilstand indikerer en parathed til at tildele baggrundsbevægelse til selvbevægelse. En signifikant lavere værdi for den inkongruente tilstand indikerer en formindsket parathed til at gøre det. Dette indikerer igen, at oplevelsen af bevægelse fra stolen matchede forventningerne; stolen var et effektivt middel til at give observatørerne en følelse af fysisk bevægelse på den forventede måde.

Figure 1
Figur 1: Et fotografi af det komplette system. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 2
Figur 2: Klemme til fastgørelse af motor til stolens bund. (A) Hele klemmeenheden. (B) Dimensioner for vinkeljern og blade kombineret. (C) Bladets dimensioner. (D) Vinkeljern dimensioner. Alle dimensioner i mm. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 3
Figur 3: Beslag til fastgørelse af motoren til klemmen. (A) Samling. B) Dimensioner i mm. Forkortelse: dia = diameter. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 4
Figur 4: Fastgørelse af motoren til motorbeslaget. (A) Sådan fastgøres motorens fastgørelsesstænger. (B) Dimensioner på motorfastgørelsesstangen i mm. (C) Sådan fastgøres dæksbeslagene. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 5
Figur 5: Fastgørelse af dækslet. (A) Dæktilbehørsproces. B) Det færdige mekaniske system. (C) Dækdimensioner i mm. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 6
Figur 6: Alle elektriske og elektroniske komponenter i instrumenthuset. Bemærk, at 5 V-strømmen til Arduino er afbrudt på dette billede. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 7
Figur 7: En skematisk repræsentation af observatørens handlinger og den resulterende stol og scene ændres under eksperimentet. (A) Kongruent tilstand: Hvis controlleren blev flyttet mod uret, bevægede stolen sig også mod uret, og den visuelle baggrund bevægede sig i modsat retning, som om det var en stationær scene, som personen roterede imod. (B) Inkongruent tilstand: den samme som den kongruente, bortset fra at stolen bevægede sig i den modsatte retning, hvilket gør stolens bevægelse uforenelig med den visuelle baggrundsbevægelse. I diagrammet roterer observatøren med uret, og scenen roterer yderligere med uret i forhold til observatørens bevægelse, hvilket er uforeneligt med den naturlige oplevelse. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 8
Figur 8: Et skærmbillede af det bevægelsesstimulusholdige område af det visuelle display. Dette 2D-billedplan blev placeret 8 m væk fra observatøren, der besatte et 35 ° x 35 ° område af den visuelle scene i VR-miljøet. Målringen havde en radius på 5° synsvinkel og baggrundsområdet var underordnet 20° x 20°. Forkortelse: VR = virtual reality. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 9
Figur 9: Gennemsnitlige betaværdier for hver observatør under de kongruente og inkongruente forhold. For alle undtagen én observatør faldt beta-værdien for den inkongruente stol/visuelle bevægelsestilstand, hvilket indikerer en nedsat sandsynlighed for at se den visuelle baggrundsbevægelse som værende forårsaget af observatørens fysiske bevægelse. En 2-vejs ANOVA afslørede, at gruppeændringen i beta-værdi var signifikant (se tekst for detaljer). Klik her for at se en større version af denne figur.

Supplerende fil 1: Eksempel på Arduino-kode, hybrid_motor_controller.ino. Klik her for at downloade denne fil.

Supplerende fil 2: Eksempel på Unity C#-script, ChairController.cs. Klik her for at downloade denne fil.

Supplerende fil 3: Eksempel på Unity C #-script, SetUpTrial.cs. Klik her for at downloade denne fil.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Dette papir præsenterer en metode til at tilføje automatiseret rotation til en kontorstol under kontrol af en observatør eller eksperimentator og en ledsagende metode til at integrere denne bevægelse i en virtuel oplevelse. Kritiske trin omfatter mekanisk fastgørelse af motoren til stolen, opsætning af motorens strøm til og elektriske styring og derefter konfiguration af Arduino og computer til at drive motorstyringen. Det mekaniske fastgørelsestrin kræver noget specialudstyr og færdigheder, selvom der er foreslået løsninger til de sværeste opgaver. Yderligere ændringer kan være påkrævet afhængigt af tilgængeligheden af hardware.

Det elektriske højspændingsarbejde skal udføres af en kvalificeret person og, hvis det kræves ved lov, certificeres af det relevante organ. Lavspændingsarbejdet kan udføres af en person med begrænset erfaring. Ovenfor er instruktioner, der er specifikke nok til at tillade reproduktion, hvis det samme udstyr anvendes, men forskelligt udstyr vil kræve små ændringer af proceduren.

Arduino-kode er blevet leveret for at supplere den specifikke elektroniske konfiguration, der foreslås her. Bemærk, at Arduino og andre softwareinstruktioner leverede arbejde med Arduino version 1.8.12, SteamVR version 1.18.7, Unity version 2020.2.7f1 og Ardity version 1. Andre softwareversioner kan kræve ændringer af protokollen.

En begrænsning ved metoden er, at vinkelaccelerationen skal dæmpes. En metode til at gøre dette findes i Arduino-koden. Dette skyldes, at hybridservoen vil forsøge at "indhente" ubesvarede motortrin (hvis friktion eller inerti forhindrer motoren i at accelerere så hurtigt som den er instrueret til), hvilket kan føre til overskridelse og roterende "hoppe". Dæmpning af accelerationskommandoerne, der kommer fra computeren, er en måde at håndtere dette på; dette er den tilgang, der er taget i den angivne eksempelkode. En børstet eller børsteløs DC-motor kan bruges til at afhjælpe dette problem, men disse motorer har en tendens til at have lavt drejningsmoment ved lave hastigheder, hvilket gør rotationskontrol ved lave hastigheder meget vanskelig. Forfatterne prøvede først en børsteløs DC-motor, før de skiftede til hybridstepmotoren.

Der findes alternativer til den tilgang, der præsenteres her. Det er muligt at købe præfabrikerede roterende stole30 og stole, der bevæger sig i andre retninger31, for eksempel stole, der laver små translationelle34,35 eller roterende 36,37 bevægelser helt op til strap-in stole og bure, der udfører store flerdimensionelle bevægelser 38,39,40 . Disse systemer er generelt bygget til rekreative applikationer, men kan i princippet tilpasses til at udføre eksperimenter, selvom det under nogle omstændigheder kan vise sig vanskeligt at "låse op" systemet, så det kan arbejde med en eksperimentators software. Disse systemer har også en tendens til at være dyre. Det var i sidste ende udgifter, der fik forfatterne til at udvikle deres eget system. Til sammenligning var omkostningerne ved det sæt, der blev brugt til at automatisere bevægelsen af kontorstolen i dette projekt, ca. AUD $ 540 (omkostninger til bærbar computer, kontorstol og VR-system ikke inkluderet).

De data, der præsenteres i afsnittet om repræsentative resultater, indikerer, at en observatørs fysiske bevægelse på den motoriserede stol kan have en betydelig indflydelse på deres oplevelse af den visuelle scene. Specifikt var spinretning - kongruent versus inkongruent - en meget vigtig faktor i at drive β værdier for gruppen, hvilket gav en gennemsnitlig β værdi på 1,03, når stolen snurrede i en retning, der var i overensstemmelse med den visuelle baggrundsbevægelse og en signifikant lavere β værdi (0,87), når stolen snurrede inkongruent. Der var variationer i styrken af effekten blandt individer (selv producerer den modsatte effekt hos et individ, omend ubetydelig). Den gennemsnitlige ændring forårsaget af at skifte spinretning var imidlertid meget signifikant, som afsløret af ANOVA (p = 0,007). Yderligere støtte til stolens effektivitet er, at den gennemsnitlige β værdi for gruppen i kongruent tilstand var tæt på 1 (ikke signifikant forskellig fra 1; p = 0,89, parret t-test), hvilket indikerer, at observatørerne i gennemsnit så på den visuelle scene, som om de faktisk roterede i den virkelige verden, fuldt ud at trække baggrundens bevægelse fra målbevægelsen for at få målets sande bevægelse i forhold til den stationære verden.

De eksperimentelle anvendelser af den metode, der præsenteres her, er ekspansive i betragtning af den øgede interesse for VR-medieret eksperimentering. Hvor automatiseret rotationsbevægelse i et virtuelt miljø er ønskeligt, er metoden anvendelig. Stolen giver vestibulære og små kinæstetiske rotationssignaler såsom tryk-, vibrations- og inertielle signaler. Styring af sådanne signaler er vigtig for at forstå mekanismerne i følelsen af selvbevægelse og for at forstå, hvordan vestibulære signaler generelt integreres med andre sensoriske signaler. Eksempeleksperimentet indikerer, at de fysiske signaler, der leveres af stolen, kombineres med visuelle signaler for at producere en scenefortolkning, dvs. den opfattede retning af målet, hvilket er i overensstemmelse med den virkelige verdens oplevelse, når signalerne er kongruente og inkonsekvente, når de ikke er det.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Der er ingen interessekonflikter.

Acknowledgments

Dette arbejde blev støttet af Australian Research Council-bevillinger DP160104211, DP190103474 og DP190103103.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
48 V DC power supply (motor) Meanwell RSP-320-48 https://www.meanwellaustralia.com.au/products/rsp-320
5 V DC power supply (arduino) Jaycar MP3295 https://www.jaycar.com.au/15w-5v-3a-enclosed-power-supply/p/MP3295?pos=5&queryId=dda344422ab16c6
7f558551ac0acbd40
Ardity plugin for Unity Open Source https://ardity.dwilches.com/
Arduino MEGA 2560 Jaycar XC4420 https://www.jaycar.com.au/duinotech-mega-2560-r3-board-for-arduino/p/XC4420?pos=2&queryId=901771805f4bf6e0
ec31d41601d14dc3
Arduino software Arduino https://www.arduino.cc/en/software
Belt Motion Dynamics RFTB10010 Choose a size that suits the application. We used 60 tooth. https://www.motiondynamics.com.au/polyurethane-timing-belts-16mm-t-10/
Bracket bolts (holding motor) The Fastner Factory 161260 x 4. https://www.thefastenerfactory.com.au/bolts-and-nuts/all-stainless-bolts/stainless-button-socket-head-cap-screws/stainless-steel-button-socket-head-cap-screw-m6-x-35mm-100pc
Bracket bolts (not holding motor) The Fastner Factory 161258 x 4. https://www.thefastenerfactory.com.au/bolts-and-nuts/all-stainless-bolts/stainless-button-socket-head-cap-screws/stainless-steel-button-socket-head-cap-screw-m6-x-25mm-100pc
Clamp Angle Iron Austral Wright Metals 50004813 x 2. https://www.australwright.com.au/products/stainless-steel/stainless-steel-bar-round-flat-angle-square/
Clamp bolts The Fastner Factory 161265 x 4. https://www.thefastenerfactory.com.au/bolts-and-nuts/all-stainless-bolts/stainless-button-socket-head-cap-screws/stainless-steel-button-socket-head-cap-screw-m6-x-70mm-100pc  
Clamp leaves (stainless flat bar) Austral Wright Metals 50004687 x 8. https://www.australwright.com.au/products/stainless-steel/stainless-steel-bar-round-flat-angle-square/
Cover (acrylic) Bunnings Warehouse 1010489 https://www.bunnings.com.au/suntuf-900-x-600-x-5mm-grey-acrylic-sheet_p1010489
Cover bolts/nuts Bunnings Warehouse 247292 x 4. https://www.bunnings.com.au/pinnacle-m3-x-16mm-stainless-steel-hex-head-bolts-and-nuts-12-pack_p0247292
Cover brackets Bunnings Warehouse 44061 x 4. https://www.bunnings.com.au/zenith-20mm-zinc-plated-angle-bracket-16-pack_p0044061
Emergency shut-off switch Jaycar SP0786 https://www.jaycar.com.au/latching-emergency-stop-switch/p/SP0786?pos=1&queryId=5abe9876cf78dc3d
d26b9067fbc36f74
Hybrid stepper motor and driver Vevor ? Closed Loop Stepper Motor Nema 34 12NM Servo Motor Hybrid Driver https://vevor.com.au/products/1712oz-in-nema34-closed-loop-stepper-motor-12nm-hybrid-servo-driver-hsc86-kit?variant=33058303311975
IEC mains power connector RS components 811-7213 https://au.rs-online.com/web/p/iec-connectors/8117213
Instrument case (housing) Jaycar HB6381 https://www.jaycar.com.au/abs-instrument-case-with-purge-valve-mpv2/p/HB6381
LED Jaycar ZD0205 https://www.jaycar.com.au/green-10mm-led-100mcd-round-diffused/p/ZD0205?pos=11&queryId=e596cbd3d71e86
37ab9340cee51175e7&sort=
relevance
Main pulley (chair) Motion Dynamics ALTP10020 Choose a size that suits the application. More teeth = slower rotation. We used 36 tooth. https://www.motiondynamics.com.au/timing-pulleys-t10-16mm.html
Motor attachment bars (Stainless flat bar) Austral Wright Metals 50004687 x 4. https://www.australwright.com.au/products/stainless-steel/stainless-steel-bar-round-flat-angle-square/
Mounting brackets (stainless flat bar) Austral Wright Metals 50004687 x 2. https://www.australwright.com.au/products/stainless-steel/stainless-steel-bar-round-flat-angle-square/
Nuts The Fastner Factory 161989 x 12. https://www.thefastenerfactory.com.au/stainless-steel-hex-nylon-insert-lock-nut-m6-100pc
On/off switch Jaycar SK0982 https://www.jaycar.com.au/dpdt-illuminated-rocker-large-red/p/SK0982?pos=4&queryId=88e0c5abfa682b74
fa631c6d513abc73&sort=relevance
Potentiometer Jaycar RP8610 https://www.jaycar.com.au/10k-ohm-logarithmic-a-single-gang-9mm-potentiometer/p/RP8610?pos=4&queryId=0d1510281ba100d
174b8e3d7f806a020
Pulley screws The Fastner Factory 155856 x 5. https://www.thefastenerfactory.com.au/stainless-steel-hex-socket-head-cap-screw-m4-x-25mm-100pc
resistor 150 Ohm Jaycar RR2554 https://www.jaycar.com.au/150-ohm-1-watt-carbon-film-resistors-pack-of-2/p/RR2554?pos=19&queryId=48c6317c73fd361
a42c835398d282c4a&sort=
relevance
Small pulley (motor) Motion Dynamics ALTP10020 Choose a size that suits the application. More teeth = faster rotation. We used 24 tooth. https://www.motiondynamics.com.au/timing-pulleys-t10-16mm.html
Small toggle switch Jaycar ST0555 https://www.jaycar.com.au/sealed-mini-toggle-switch/p/ST0555?pos=14&queryId=066b989a151d83
31885c6cec92fba517&sort=
relevance
Steam software Valve Corporation https://store.steampowered.com/
SteamVR plugin for Steam Valve Corporation https://store.steampowered.com/app/250820/SteamVR/
Unity software Unity Technologies https://unity3d.com/get-unity/download
VR system Scorptec 99HANW007-00 HTC Vive Pro with controllers and base stations. https://www.scorptec.com.au/product/gaming-peripherals/vr/72064-99hanw007-00?gclid=Cj0KCQiA5OuNBhCRARIsA
CgaiqX8NjXZ9F6ilIpVmYEhhanm
GA67xLzllk5EmjuG0gnhu4xmiE
_RwSgaAhn8EALw_wcB

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Campos, J., Bülthoff, H. Multimodal integration during self-motion in virtual reality. The Neural Bases of Multisensory. Murray, M. M., Wallace, M. T. , CRC Press. (2012).
  2. Radianti, J., Majchrzak, T. A., Fromm, J., Wohlgenannt, I. A systematic review of immersive virtual reality applications for higher education: Design elements, lessons learned, and research agenda. Computers & Education. 147, 103778 (2020).
  3. Madshaven, J. M. Investigating the user experience of virtual reality rehabilitation solution for biomechatronics laboratory and home environment. Frontiers in Virtual Reality. 2, 645042 (2021).
  4. Fan, Z. Design of physical training motion simulation system based on virtual reality technology. 2021 The 13th International Conference on Computer Modeling and Simulation. Association for Computing Machinery. , 81-86 (2021).
  5. Roettl, J., Terlutter, R. The same video game in 2D, 3D or virtual reality - How does technology impact game evaluation and brand placements. PLoS One. 13 (7), 0200724 (2018).
  6. Riecke, B. E., Sigurdarson, S., Milne, A. P. Moving through virtual reality without moving. Cognitive Processing. 13, Suppl 1 293-297 (2012).
  7. Fauville, G., Queiroz, A. C. M., Woolsey, E. S., Kelly, J. W., Bailenson, J. N. The effect of water immersion on vection in virtual reality. Scientific Reports. 11 (1), 1022 (2021).
  8. Bernhard, E. R., Jörg, S. -P., Marios, N. A., Markus Von Der, H., Heinrich, H. B. Cognitive factors can influence self-motion perception (vection) in virtual reality. ACM Transactions on Applied Perception. 3 (3), 194-216 (2006).
  9. Gibson, J. J. The perception of the visual world. , Houghton Mifflin. (1950).
  10. Angelaki, D. E., Gu, Y., Deangelis, G. C. Visual and vestibular cue integration for heading perception in extrastriate visual cortex. Journal of Physiology. 589, Pt 4 825-833 (2011).
  11. Badcock, D., Palmisano, S., May, J. G. Vision and virtual environments. Handbook of Virtual Environments: Design, Implementation, and Applications. Hale, K. S., Stanney, K. M. , CRC Press. 39-85 (2014).
  12. Kaliuzhna, M., Prsa, M., Gale, S., Lee, S. J., Blanke, O. Learning to integrate contradictory multisensory self-motion cue pairings. Journal of Vision. 15 (1), (2015).
  13. Wilkie, R. M., Wann, J. P. The role of visual and nonvisual information in the control of locomotion. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 31 (5), 901-911 (2005).
  14. Sinha, N., et al. Perception of self motion during and after passive rotation of the body around an earth-vertical axis. Progress in Brain Research. 171, 277-281 (2008).
  15. Tremblay, L., et al. Biases in the perception of self-motion during whole-body acceleration and deceleration. Frontiers in Integrative Neuroscience. 7, 90 (2013).
  16. Nooij, S. A. E., Bockisch, C. J., Bülthoff, H. H., Straumann, D. Beyond sensory conflict: The role of beliefs and perception in motion sickness. PLoS One. 16 (1), 0245295 (2021).
  17. Harris, L., et al. Simulating self-motion I: Cues for the perception of motion. Virtual Reality. 6 (2), 75-85 (2002).
  18. Carr, H. A., Hardy, M. C. Some factors in the perception of relative motion: A preliminary experiment. Psychological Review. 27, 24-37 (1920).
  19. Reinhardt-Rutland, A. H. Induced movement in the visual modality: An overview. Psychological Bulletin. 103, 57-71 (1988).
  20. Zivotofsky, A. Z., et al. Tracking of illusory target motion: Differences between gaze and head responses. Vision Research. 35 (21), 3029-3035 (1995).
  21. Farrell-Whelan, M., Wenderoth, P., Wiese, M. Studies of the angular function of a Duncker-type induced motion illusion. Perception. 41 (6), 733-746 (2012).
  22. Warren, P. A., Rushton, S. K. Optic flow processing for the assessment of object movement during ego movement. Current Biology. 19 (18), 1555-1560 (2009).
  23. Fajen, B. R., Matthis, J. S. Visual and non-visual contributions to the perception of object motion during self-motion. PLoS One. 8 (2), 55446 (2013).
  24. Duminduwardena, U. C., Cohen, M. Controlling the Schaire Internet Chair with a mobile device. Proceedings CIT: The Fourth International Conference on Computer and Information Technology. , Wuhan, China. 215-220 (2004).
  25. Ashiri, M., Lithgow, B., Mansouri, B., Moussavi, Z. Comparison between vestibular responses to a physical and virtual reality rotating chair. Proceedings of the 11th Augmented Human International Conference. , Association for Computing Machinery. Winnipeg, Manitoba, Canada. (2020).
  26. Koenig, E. A new multiaxis rotating chair for oculomotor and vestibular function testing in humans. Neuro-ophthalmology. 16 (3), 157-162 (1996).
  27. Mowrey, D., Clayson, D. Motion sickness, ginger, and psychophysics. The Lancet. 319 (8273), 655-657 (1982).
  28. Sanmugananthan, P., Nguyen, N., Murphy, B., Hossieni, A. Design and development of a rotating chair to measure the cervico-ocular reflex. Cureus. 13 (10), 19099 (2021).
  29. Gugenheimer, J., Wolf, D., Haas, G., Krebs, S., Rukzio, E. SwiVRChair: a motorized swivel chair to nudge users' orientation for 360 degree storytelling in virtual reality. 1996-2000. Proceedings of the 2016 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems. , Association for Computing Machinery. San Jose, California, USA. (2016).
  30. Roto VR Ltd. Roto VR Chair. , Available from: https://www.rotovr.com/ (2021).
  31. Yaw VR Ltd. Yaw Motion Simulator. , Available from: https://www.yawvr.com/ (2021).
  32. Warren, P. A., Rushton, S. K. Perception of object trajectory: Parsing retinal motion into self and object movement components. Journal of Vision. 7 (11), 1-21 (2007).
  33. Bonnen, K., Burge, J., Yates, J., Pillow, J., Cormack, L. K. Continuous psychophysics: Target-tracking to measure visual sensitivity. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (3), (2015).
  34. SimXperience. , Available from: https://www.simxperience.com/ (2021).
  35. Harris, L. R., Jenkin, M., Zikovitz, D. C. Visual and non-visual cues in the perception of linear self-motion. Experimental Brain Research. 135, 12-21 (2000).
  36. DOF Reality Motion Simulators. , Available from: https://www.dofreality.com/ (2021).
  37. Next Level Racing. , Available from: https://nextlevelracing.com/ (2022).
  38. Motion Systems. , Available from: https://motionsystems.eu/ (2022).
  39. Redbird Flight Simulations. , Available from: https://simulators.redbirdflight.com/ (2022).
  40. Teufel, H. J., et al. MPI motion simulator: development and analysis of a novel motion simulator. Proceedings of the AIAA Modeling and Simulation Technologies Conference and Exhibit (AIAA 2007). , Hilton Head, South Carolina. (2007).

Tags

Adfærd udgave 182
Kontrolleret rotation af menneskelige observatører i et virtual reality-miljø
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Falconbridge, M., Falconbridge, P.,… More

Falconbridge, M., Falconbridge, P., Badcock, D. R. Controlled Rotation of Human Observers in a Virtual Reality Environment. J. Vis. Exp. (182), e63699, doi:10.3791/63699 (2022).

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