Yaya Davranışını Araştırmak için Sanal Gerçeklik Yürüyüş Simülatörü Kullanma

Özet

Bu protokol, hareketli trafik varlığında yaya davranışlarını incelemek için güvenli ve ekolojik olarak geçerli bir yöntem olarak hizmet veren bir yürüyüş simülatörü kullanımını açıklar.

Özet

Bir yolu başarılı bir şekilde geçmek için, bireylerin hareketlerini hareketli araçlarla koordine etmeleri gerekir. Bu kağıt, insanların sürükleyici bir sanal ortamda iki hareket eden araç arasındaki boşlukları kesmek için bir koşu bandı üzerinde yürümek bir yürüyüş simülatörü kullanımını açıklar. Sanal gerçeklik, boşluk geçiş davranışının güvenli ve ekolojik olarak çeşitli bir şekilde araştırılmasına olanak sağlar. İlk başlangıç mesafesini manipüle etmek, bir boşluğa yaklaşırken katılımcının hız düzenlemesini daha da iyi anlayabilir. Hız profili, başlangıç mesafesi, araç boyutu ve boşluk boyutu gibi çeşitli boşluk geçiş değişkenleri için değerlendirilebilir. Her yürüme simülasyonu, boşluk özelliklerine bağlı olarak hızın nasıl farklı ayarlandığını bildiren bir konum/zaman serisiyle sonuçlanır. Bu metodoloji, insan katılımcıları güvenli ve gerçekçi bir ortamda çalıştırırken yaya davranışlarını ve davranış dinamiklerini araştıran araştırmacılar tarafından kullanılabilir.

Giriş

Boşluk geçiş, bir önleyici davranış, iki hareketli araçlar¹arasında bir boşluk ile ilgili olarak kendini hareket gerektirir^{1 ,2,3,4}. Boşluk geçişi, yaklaşan araçların algılanması ve hareketli trafikle ilgili hareketi kontrol etmeyi içerir. Bu, eylemlerin algılanan bilgilerle tam olarak birleştiğinde olmasını gerektirir. Birçok önceki çalışmalarda yapay yollar, yol kenarı simülatörleri ve ekran projeksiyon sanal ortamlar⁵kullanarak algısal yargı ve boşluk geçiş davranışı inceledik 5^,6. Ancak, önceki yol geçiş literatüründe bu davranışın eksik bir anlayışı vardır ve bu çalışmaların ekolojik geçerliliği^7,8,9sorgulanmıştır.

Bu protokol, sanal gerçeklikte boşluk geçiş davranışını incelemek için bir araştırma paradigması sunarak ekolojik geçerliliği en üst düzeye çıkar. Bir yürüyüş simülatörü algı ve boşluk geçiş davranışı eylemleri incelemek için kullanılır. Simülatör katılımcılar için güvenli bir yürüyüş ortamı sağlar ve simüle ortamda gerçek yürüyüş araştırmacılar tamamen algı ve eylem arasındaki karşılıklı ilişkiyi yakalamak için izin verir. Aslında bir yol çapraz bireyler daha doğru sadece sözlü¹⁰geçmeye karar daha zaman boşluğu yargılamak için bilinir. Sanal ortam ekolojik olarak geçerlidir ve araştırmacıların programın parametrelerini değiştirerek görevle ilgili değişkenleri kolayca değiştirmelerine olanak tanır.

Bu çalışmada, bir katılımcının ilk başlangıç konumu boşluğa yaklaşırken hız kontrolünü değerlendirmek için manipüle edilir. Bu protokol, bir boşluğu kapatırken yaya hareket kontrolünün araştırılmasını sağlar. Bir katılımcının zaman içinde değişen hızını analiz etmek, bir boşluğa yaklaşırken hız ayarlamalarının işlevsel bir yorumunu sağlar.

Buna ek olarak, ele geçirilen nesnelerin mekansal ve zamansal özellikleri bir kişinin nasıl hareket edebileceğini belirtir. Boşluk geçiş ortamında, boşluk boyutunun (araç içi mesafelerin) ve araç boyutunun değiştirilmesi, bir yayanın hareket hareketinin de nasıl değiştiğini etkileymelidir. Buna göre, boşluk karakteristiklerinin manipüle olması, büyük olasılıkla katılımcının yaklaşan davranışında hız ayarlamalarına neden olur. Böylece, boşluk özelliklerinin (yani boşluk boyutu ve araç boyutu) manipüle edilerek, geçiş davranış değişikliklerinin çeşitli boşluk özelliklerine göre anlaşılması için değerli bilgiler sağlar. Bu çalışma, çocukların ve genç yetişkinlerin çeşitli geçiş ortamlarındaki boşlukları geçerken hızlarını nasıl düzenledikleri incelemektedir. Hız düzenleme profili, farklı başlangıç konumları, araçlar arası mesafeler ve araç boyutları ile çeşitli boşluk geçiş ortamları için değerlendirilebilir.

Protokol

Bu deneysel protokol insan denekleri kapsıyor. Prosedür Kunsan Ulusal Üniversitesi Araştırma Kurulu tarafından onaylandı.

1. Ekipman Hazırlanması

NOT: Donanım aşağıdakileri içerir: fare, klavye ve monitöriçeren kişisel bir bilgisayar (PC, 8 GM ile 3,3 GHz); Masaüstü PC'de yüklü Yürüme Simülatörü yazılımı; özelleştirilmiş bir koşu bandı (genişlik: 0,67 m, uzunluk: 1,26 m, yükseklik: 1,10 m) tırabzanlar, kemer ve USB kablosu ile manyetik kodlayıcı ile donatılmıştır; ve bir Oculus Rift sanal gerçeklik cihazı (DK1, ABD, 1280 x 800 piksel). Ekipman da özelleştirilmiş manuel koşu bandı içerir. Koşu bandı katılımcıların yürüyüş hareketleri ile döner ve bir iç motor kullanmaz.

1. Koşu bandı için yeterli alan ve PC için yakındaki bir masa hazırlayın. Deneysel kurulumun bir fotoğrafı Şekil 1A'dagösterilmiştir.
2. Ekipmanı Şekil 2'degösterildiği gibi bağlayın.
   1. Koşu bandının manyetik kodlayıcısını USB bağlantı noktası aracılığıyla BILGISAYARa bağlayın.
   2. Koşu bandını bir güç kaynağına bağlayın.
   3. Kulaklığı DVI/HDMI ve USB bağlantı noktaları üzerinden bilgisayara bağlayın.

2. Yürüme simülatörü konfigürasyonlarının hazırlanması

1. PC'deki yürüyüş simülatörü dizinine erişin ve "Config" dizinini açın.
   NOT: Her yapılandırma "Config" dizininde "config001", "config002" vb. dosya adlarının yer alan bir metin dosyası olarak kaydedilir. Burada, 001, 002, vb yapılandırma numaraları vardır. 2.2-2.8 adımları, yapılandırma dosyalarının simülatör yazılımı tarafından okunabilmesi için nasıl oluşturulacaklarını açıklar. Özelleştirilebilir başlangıç mesafelerini gösteren iki araçlı bir geçiş durumununşeması Şekil 3'te gösterilmiştir. Şekil 4'teuygun biçimlendirmeye sahip örnek bir yapılandırma dosyası gösterilmiştir. Yapılandırma dosyasının bölüm başlıkları kare ayraçları kullanır (örn. "[WALKER]").
2. Katılımcıların başlangıç noktası ile ilgili parametreyi içeren [WALKER] bölümünü tamamlayın.
   1. Katılımcının başlangıç noktasından metre (m) olarak başlangıç mesafesini gösteren "Mesafe" parametresini ayarlayın.
3. İlk araçla ilgili parametreleri içeren [CAR] bölümünü tamamlayın.
   1. "Tip" (araç türünü gösterir) parametresini sedan için "1", otobüs için "2" veya aracı çıkarmak için "0" olarak ayarlayın.
   2. "Hız" (araç hızını gösterir) parametresini km/h olarak istenilen değere ayarlayın.
   3. "Mesafe" (aracın geçiş noktasından başlangıç mesafesini gösterir) parametresini metre olarak istenilen değere ayarlayın.
4. İkinci araçla ilgili parametreleri içeren [SECONDCAR] bölümünü tamamlayın. Parametreler [CAR] ile aynıdır.
   NOT: İki araçlı çalışmalarda boşluk, iki araç arasındaki boş alan olarak tanımlanır. Boşluğun katılımcının yürüyüş yolu boyunca olduğu süre uzunluğu olarak tanımlanan boşluk boyutu, [CAR] ve [SECONDCAR] parametrelerinin "Mesafe", "Hız" ve "Type" parametrelerinin bir fonksiyonudur.
5. Ek araçlarla ilgili parametreleri içeren [NEXTCAR] bölümünü tamamlayın. Parametreler [CAR] ile aynıdır.
   NOT: Bu seçenek, sürekli trafik akışı içinde yaya davranışını araştırmak için kullanılabilir. Bu seçenek temsilci sonuçlar bölümünde tartışılmadı.
6. Şerit seçimi için parametreyi içeren [ROAD] bölümünü tamamlayın. "Şerit" parametresini yayanın başlangıç pozisyonuna daha yakın bir şerit teyid etmek için "1" veya daha uzaktaki şerit için "2" olarak ayarlayın. [ENGEL] ikinci şeritte seyahat eden bir aracı ilk araçla aynı hızda yapılandıran parametreleri gösterir.
   NOT: Birincil şerit olarak yakın şerit kullanırken, bu seçenek aynı yöne giden uzak şeritte ek araçlar yerleştirmek için kullanılabilir. Bu nedenle, paralel bir araç tarafından bir aracın görünümünüempansans incelemek için kullanılabilir. Bu bölümde yukarıda açıklanan tanımlarla "Tip" ve "Mesafe" parametreleri bulunmaktadır. Bu seçenek temsilci sonuçlar bölümünde tartışılmadı. Gösterilen tüm sonuçlar, yayaya daha yakın şeritte seyreden iki aracı kapsıyor.
7. Örnekleme sıklığıyla ilgili parametreyi içeren [SAVE] bölümünü tamamlayın. "Numberpersecond" parametresini Hz'de istenilen değere ayarlayın.
8. Yapılandırma dosyasını ve çıkışı kaydedin.
9. İstenilen tüm yapılandırmalar için 2.2-2.8 bölümlerini tekrarlayın ve denemede kullanılacak yapılandırmaların listesi (rasgele sırayla) veri sayfaları hazırlayın.
10. Alıştırma denemelerinde kullanılmak üzere üç yapılandırma dosyası hazırlayın.
    NOT: İlk uygulama yapılandırmasının hiçbir aracı olmamalıdır (yani, "0" olarak ayarlanmış tüm "Tip" parametreleri). İkinci ve üçüncü uygulama yapılandırma dosyaları araç olmalıdır. Üçüncü yapılandırma yumuşak geçiş koşullarına sahip olmalıdır. Aynı yapılandırma, deneysel tasarıma bağlı olarak ikinci ve üçüncü uygulama denemeleri için de kullanılabilir.

3. Katılım taraması ve hazırlanması

1. Normal veya düzeltilmiş-normal görme ile katılımcı ları işe.
   NOT: Tüm katılımcılar normal yürümeyi engelleyen koşullardan uzak olmalıdır. Yürürken herhangi bir baş dönmesi ücretsiz olmalıdır, ve ciddi trafik kazaları herhangi bir geçmişi olmamalıdır.
2. Katılımcıdan her denemeden önce yazılı, bilgilendirilmiş bir onay formu imzalamasını isteyin.
3. Görevin sözlü talimatlarıyla bir ses kaydı hazırlayın ve kaydı katılımcıya çalın.
   NOT: Sözel talimatlar aşağıda açıklanan temel prosedürü anlatmalı ve deneysel tasarımın gerektirdiği özel istemleri vermelidir.
4. Katılımcıyı deneme hakkında soru sormaya teşvik edin.
5. Katılımcıyı hazır olduğunda koşu bandında durmasına yol edin.
6. Sabitleme kemerini katılımcının beline kadar koşun. Katılımcıya deney sırasında parmaklıkları her zaman tutmasını emredin.

4. Uygulama denemelerinin yürütülmesi

1. Katılımcıya, tırabzanları tutarken kemeri takarak koşu bandında yürüme alıştırması yapma talimatı nı ver.
2. Katılımcı koşu bandı üzerinde rahatça yürüyebildikten sonra, yürütülebilir simülatör programına çift tıklayarak yürüyüş simülatörü programına başlayın.
   NOT: Şekil 1B'de gösterilen siyah beyaz çizgi film yaya geçidi geçiş denemeleri arasında görüntülenir. Bu noktada, PC ekranında gösterilmelidir.
3. Katılımcıya kulaklığı takmasını emredin. Gerektiği gibi yardım edin. Kafa dönüşlerine göre hem konfor hem de stabilite için kontrol edin.
4. Kulaklığı, siyah beyaz çizgi film yaya geçidinin katılımcının görünümüyle düzgün bir şekilde hizalanabilmesi için kalibre edin.
   NOT: Bölüm 4.5-4.7, katılımcının simülatör ortamına yavaş yavaş alışmasını sağlamak üzere tasarlanmış üç alıştırma denemesini tanımlar. Katılımcı talimatların yanlış anlaşılması nedeniyle herhangi bir denemebaşarısız olursa, katılımcı talimatları anlayana kadar en fazla iki ekstra deneme yapılmalıdır. Kuralların yanlış anlaşılması dışındaki nedenlerle (örneğin, bir çarpışma meydana gelirse) geçilememesi durumunda ekstra denemeler yapılmaz.
5. İlk alıştırma duruşmasına başlayın.
   NOT: İlk uygulama denemesi, katılımcının sanal gerçeklik ortamında yürümeye alışması için herhangi bir araç olmadan olmalıdır.
   1. Katılımcıya, ilk uygulama denemesinin herhangi bir araç olmadan gerçekleşeceğini bildirin.
   2. Katılımcıya dümdüz ileriye bakmasını emredin.
   3. Ekranın altındaki metin kutusuna ilk alıştırma denemesinin yapılandırma numarasını girin.
   4. Ekranın altındaki "Başlat" düğmesine tıklayın.
      NOT: Program ekranda Şekil 1C'de gösterilen gerçekçi ayarı göstermelidir.
   5. Katılımcıyı "Hazır" şarkısını dinlerken hazır olmasını ve "Git"i dinlerken yürümeye başlamasını bildirin. Sözel ipuçlarını "Hazır" ve "Git" olarak ver.
6. İkinci deneme denemesi
   NOT: İkinci uygulama denemesi araçları yürümeden tanıtmalıdır. Katılımcının kafası döndükçe sanal gerçeklik görünümünün yönü değişir.
   1. Bu denemede katılımcıya sözlü işaret "Git" olarak, sola bakmasını ve aynı anda küçük bir adım atmasını, ancak daha fazla ilerlememesi için talimat ver. Katılımcı bunun yerine araçların geçişini izlemelidir.
   2. Metin kutusuna ikinci denemenin yapılandırma numarasını yazın ve sözel ipuçlarını sağlayarak "Başlat"ı tıklayın.
      NOT: Araç hareket etmeye başladıkça araçlar hareket etmeye başlar.
7. Üçüncü deneme denemesi
   NOT: Üçüncü uygulama denemesi deneysel yapılandırmalara benzer, ancak yumuşak geçiş koşullarında olmalıdır.
   1. Katılımcıya, 1) üçüncü uygulama denemesinde sol taraftan gelen iki aracın yer alacağı ve 2) iki araç arasında yolun karşısına geçmeye çalışması gerektiğini bildirin.
   2. Sözlü ipucunu sağlayarak metin kutusuna üçüncü alıştırma deneme numarasını girin.
   3. "Başlat" düğmesini tıklayın ve sözlü ipuçları nı sağlayarak denemeye başlayın.

5. Sanal yürüyüş deneyi

1. Katılımcının deneme görevi anladığını ve gerçekleştirebildiğini doğrulayın.
2. Katılımcı hazır olduğunda, metin kutusundaki veri sayfasından ilk yapılandırma numarasını yazın ve "Başlat"ı tıklayın.
3. Simülasyonu son alıştırma denemesinde yapıldığı gibi gerçekleştirin.
   NOT: Her geçiş denemesinin sonunda, program, sonucun başarılı bir geçiş olup olmadığına (örneğin, katılımcının çarpışma olmadan caddenin diğer tarafına geçmesine), geçiş ememeye (katılımcı nın diğer tarafa geçmemesi) veya çarpışmaya (katılımcının bir araçla teması olup olmadığına) bağlı olarak "S", "F" veya "C" olarak görüntülenir.
4. Sonucu veri sayfasındaki yapılandırma numarasının yanında kaydedin.
5. Veri sayfasındaki tüm yapılandırmalar için tekrarlayın ve denemeyi tamamlayın.

6. Veri ihracatı ve analizi

1. Analiz için veri dosyalarını alın. Yürüme simülatörü yazılımı her çalıştırmayı "Veri" klasöründe elektronik tablo dosyası olarak kaydeder.
2. Verileri tercih edilen araçlarla analiz edin. Çıktı verileri, yürüteç ve araçların konumlarını ve hızlarını bir zaman serisi olarak kaydeder. Katılımcı hareketlerini ve trafik koşullarına olan bağımlılığı analiz etmek için bu verileri kullanın.

Sonuçlar

Yürüme simülatörü, kaldırımdan durdurma noktasına ilk mesafeyi ve boşluk özelliklerini (yani boşluk ve araç boyutları) manipüle ederken bir yayanın geçiş davranışını incelemek için kullanılabilir. Sanal ortam yöntemi, dinamik olarak değişen geçiş ortamlarının çocukların ve genç yetişkinlerin yol geçiş davranışlarını nasıl etkilediğini anlamak için boşluk özelliklerinin manipülasyonuna olanak tanır.

Çeşitli yaya gruplarının geçiş davranışı...

Tartışmalar

Önceki çalışmalar da öngörülen ekranlar 16 ,¹⁷ile simülatörleri kullandık, ancak bu protokol tamamen sürükleyici sanal görünüm (yani, 360 derece) ile ekolojik geçerliliği artırır. Buna ek olarak, katılımcıların koşu bandıüzerinde yürümelerini zorunlu kılmak, çocukların ve genç yetişkinlerin eylemlerini değişen bir çevreye nasıl ayarladığının incelenmesini sağlar. Bu deneysel tasarımın sanal sahnesi katılımcı hareketl...

Malzemeler

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