Name: tactile vibrating toolkit and driving simulation platform for driving-related research
Uploaded: 2020-12-18T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Tactile Vibrating Toolkit and Driving Simulation Platform for Driving-Related Research at JoVE.com

Bu proje Pekin Yetenekler Vakfı tarafından desteklenmiştir.

NOT: Burada açıklanan tüm yöntemler Tsinghua Üniversitesi Kurumsal İnceleme Kurulu (IRB) tarafından onaylanmış ve tüm katılımcılardan bilgilendirilmiş onay alınmıştır.
1. Katılımcılar
<ol><li>İstatistiksel güç elde etmek için deneysel tasarıma göre işe alım için gerekli katılımcı sayısını hesaplamak için bir güç analizi yapın.</li>
	<li>İşe alım sırasında katılımcıların cinsiyetini mümkün olduğunca dengeleyin.</li>
	<li>Katılımcıların g...

Sürüş simülasyon platformu ve titreşimli araç seti, potansiyel giyilebilir vibrotactile cihazlarının gerçek hayatta uygulanmasını makul bir şekilde taklit ederek sürüşle ilgili araştırmaların araştırılmasında etkili bir teknik sağladı. Bu teknolojinin kullanımıyla, gerçek dünyadaki sürüşle karşılaştırılabilir araştırmalar yapmak için yüksek yapılandırılabilirliğe ve uygun fiyatlı güvenli bir deneysel ortam kullanıma sunuldu.
Daha fazla dikkat gere...

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/61408">Tactile Vibrating Toolkit and Driving Simulation Platform for Driving-Related Research</a>. The Authors section was&#160;updated.
Ao Zhu1 
Annebella Tsz Ho Choi1 
Ko-Hsuan Ma1 
Shi Cao2 
Han Yao1 
Jian Wu3 
Jibo He4,1 
1Psychology Department, School of Social Sciences, Tsinghua University 
2Department of Systems Design Engineering, University of Waterloo 
3Haier Innovation Design Center, Haier Company 
4Psychology Department, School of Education and Psychological Sciences, Sichuan University of Science and Engineering
to:
Ao Zhu1 
Annebella Tsz Ho Choi1 
Ko-Hsuan Ma1 
Shi Cao2 
Han Yao1 
Jian Wu3 
Jibo He1 
1Psychology Department, School of Social Sciences, Tsinghua University 
2Department of Systems Design Engineering, University of Waterloo 
3Haier Innovation Design Center, Haier Company

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/61408">Tactile Vibrating Toolkit and Driving Simulation Platform for Driving-Related Research</a>. The Authors section was&#160;updated.

Erratum: Tactile Vibrating Toolkit and Driving Simulation Platform for Driving-Related Research

2016 yılında Küresel Sağlık Tahminleri tarafından ortaya çıkan verilere göre, trafik yaralanması küresel ölümlerin sekizinci nedenidir ve dünya çapında 1,4 milyon ölüme yol açan1. 2018 yılında trafik kazalarının %39,2'sini ulaşımda motorlu kara taşıtları, %7,2'sini ise arkadan çarpmalar meydana aldı. Araç ve yol güvenliğini artırmak için bir çözüm, potansiyel tehlikeleri olan sürücüleri uyarmak için gelişmiş bir sürüş destek sisteminin (ADAS) geliştirilmesidir. Veriler, ADAS'ın arkadan çarpma oranını büyük ölçüde azaltabileceğini ve bir otomatik fren sistemi ile donatıldığında daha da etkili olduğunugöstermiştir 2. Buna ek olarak, otonom araçların geliştirilmesiyle, aracı kontrol etmek için daha az insan katılımı gerekecek ve otonom araç kendini düzenleyemediğinde devralma talebi (TOR) uyarı sistemini bir gereklilik haline getirecektir. ADAS ve TOR uyarı sisteminin tasarımı artık sürücülerin birkaç saniye içinde yakın kazalardan kaçınmaları için önemli bir teknoloji parçası. Örnek deney, potansiyel bir ADAS ve TOR uyarı sistemi olarak vibrotactile uyarı sistemi kullanıldığında hangi konumun en iyi sonucu vereceğini araştırmak için bir sürüş simülasyon platformu ile birlikte titreşimli bir araç seti kullandı.
Algısal kanallara göre kategorize edilen, genellikle görsel, işitsel ve dokunsal olmak üzere üç tür uyarı yöntemi vardır. Her uyarı modalitesinin kendi yararları ve sınırlamaları vardır. Görsel uyarı sistemleri kullanımdayken, sürücüler görsel aşırı yüklenmeden muzdarip olabilir3, dikkatsiz körlük nedeniyle sürüş performanslarını bozar4,5. İşitsel bir uyarı sistemi sürücülerin görsel alanını etkilemese de, etkinliği büyük ölçüde arka plan müziği ve sürüş ortamındaki diğer sesler gibi çevreye bağlıdır6,7. Bu nedenle, diğer dış işitsel bilgileri veya önemli gürültüyü içeren durumlar dikkatsiz sağırlığa yol açabilir8,9, işitsel uyarı sisteminin etkinliğini azaltabilir. Buna karşılık, dokunsal uyarı sistemleri sürücülerin görsel veya işitsel işlemleriyle rekabet etmez. Dokunsal uyarı sistemleri, sürücülere vibrotactile uyarıları göndererek görsel ve işitsel uyarı sistemlerinin sınırlamalarını aşıyor.
Önceki çalışmalar, dokunsal uyarıların fren tepki sürelerini kısaltarak sürücülere fayda sağlayabileceğini göstermiştir. Dokunsal uyarı sistemlerinin belirli durumlarda görsel10 , 11ve işitsel12 ,13,14uyarı sistemleri üzerinde daha etkili bir sonuç verdiği de tespit edildi. Bununla birlikte, sınırlı araştırmalar dokunsal bir uyarı cihazı yerleştirmek için en uygun yeri araştırmaya odaklanmıştır. Duyusal korteks hipotezi15 ve duyusal mesafe hipotezi16'ya göre, örnek çalışma dokunsal bir uyarı cihazı yerleştirmek için deneysel yerler olarak parmak, bilek ve şakak alanlarını seçti. Sunulan protokol ile titreşimli bir uyarının frekansı ve teslim süresi ve titreşimli takım setinin titreşimleri arasındaki aralıklar deneysel gereksinimlere uyacak şekilde yapılandırılabilir. Bu titreşimli araç seti bir ana çip, bir voltaj regülatör çipi, bir çoklayıcı, bir USB -Transistör-Mantık (TTL) adaptörü, bir Metal-Oksit-Yarı İletken Alan-Efektli Transistör (MOSFET) ve bir Bluetooth modülünden oluşuyordu. Titreşimli modüllerin sayısı da araştırmacıların ihtiyaçlarına göre değişebilir ve aynı anda dört modül titreşebilir. Titreşimli araç setini sürüşle ilgili deneylerde uygularken, deneysel ayarlara uyacak şekilde yapılandırılabilir ve sürüş simülasyonunun kodları revize edilerek sürüş performansı verileriyle senkronize edilebilir.
Araştırmacılar için, sanal bir platformda bir sürüş deneyi yapmak, ilgili risk ve maliyet nedeniyle gerçek dünyada olduğundan daha mümkündür. Örneğin, performans göstergelerini toplamak zor olabilir ve gerçek dünyada deneyler yapılırken ilgili çevresel faktörleri kontrol etmek zordur. Sonuç olarak, birçok çalışma son yıllarda pc'lerde çalışan sabit tabanlı sürüş simülatörlerini yolda sürüş çalışmaları yapmaya alternatif olarak kullanmıştır. Sürüş araştırma topluluğunda 11 yılı aşkın bir süredir öğrendikten, geliştirdikten ve araştırdıktan sonra, açık kaynaklı bir sürüş simülasyon yazılımı ve direksiyon simidi ve şanzıman, üç pedal, üç monte projektör ve üç projektör ekranı içeren bir donanım kitini içeren gerçek bir otomobil ile bir sürüş simülasyon platformu kurduk. Sürüş simülasyon yazılımı sadece tek bir ekranı desteklerken, sunulan protokol deneyi yapmak için yalnızca merkezi projektör ve projektör ekranını kullandı.
Sunulan sürüş simülasyon platformunu kullanmanın iki önemli avantajı vardır. Bu platformun bir avantajı, açık kaynaklı bir yazılım kullanmasıdır. Kullanıcı dostu açık kaynaklı platformu kullanarak, araştırmacılar simülasyon ve titreşimli araç setini benzersiz araştırma ihtiyaçları için herhangi bir kod geliştirme olmadan basit yazılım yapılandırması yaparak özelleştirebilirler. Araştırmacılar, kodları revize ederek, otomobil türleri, yol tipleri, direksiyonun direnci, yanal ve boyuna rüzgar türbülansı, harici yazılım senkronizasyonu için zaman ve fren olayı uygulama programı arayüzleri (API'ler) ve araba takip görevi ve N-Back görevi gibi davranışsal paradigmaların uygulanması konusunda birçok seçenekle gerçeğe göre doğruluğu sağlayan sürüş simülasyonları oluşturabilirler. Bir sürüş simülatöründe sürüşle ilgili araştırmalar yapmak gerçek dünyada sürüşü tam olarak çoğaltamasa da, bir sürüş simülatörü aracılığıyla toplanan veriler makuldür ve araştırmacılar tarafından yaygın olarak benimsenmiştir17,18.
Önerilen sürüş simülatörünün bir başka avantajı da düşük maliyetidir. Daha önce de belirtildiği gibi, tanıtılan sürüş simülasyon yazılımı, kullanıcılara ücretsiz olarak sunulan açık kaynaklı bir yazılımdır. Buna ek olarak, bu protokoldeki tüm donanım kurulumunun toplam maliyeti, tipik yüksek kaliteli ticari sürüş simülatörlerine kıyasla daha düşüktür. Şekil 1 a ve b, maliyeti 3000 ila 30000 $ arasında değişen iki sürüş simülatörünün tam kurulumunu göstermektedir. Buna karşılık, tipik yüksek kaliteli ticari sürüş simülatörleri (sabit tabanlı) genellikle yaklaşık 10.000 ila 100.000 $ 'a mal olur. Son derece uygun fiyatı ile, bu sürüş simülatörü sadece akademik araştırma amaçları için değil, aynı zamanda sürüş sınıfları19 ve sürüş ile ilgili teknolojilerin gösterimi için popüler bir seçim olabilir20,21.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61408/61408fig1v2.jpg"> Şekil 1: Sürüş simülatörlerinin bir görüntüsü. Her iki sürüş simülatörü de direksiyon simülatörü ve şanzıman, üç pedal ve bir araçtan oluşuyordu. (a) 3840 × 2160 çözünürlüğe sahip 80 inç LCD ekran kullanan 3000 dolarlık bir sürüş simülatörü kurulumu. (b) Her biri 223 x 126 cm boyuta sahip üç monte projektör ve üç projektör ekranı kullanan 30000 $ sürüş simülatörü kurulumu. Projeksiyon ekranları yerden 60 cm yüksekte ve aracın önünden 22 cm uzağa yerleştirildi. Mevcut deney için sadece merkezi projektör ve projektör ekranı kullanıldı. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61408/61408fig1v2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Önerilen yöntemdeki sürüş simülasyon yazılımı ve titreşimli araç seti, araştırmacılarımız tarafından önceki çalışmalarda22 , 23 , 24,25,26,27,28,29tarafından zaten kullanılmıştır. ISO standardı30'u takip eden bu kendi geliştirdiği titreşimli takımseti,titreşim frekansı ve yoğunluğu ayarlanarak31,32 farklı alanlarda uygulanabilir. Titreşimli araç setinin daha yeni bir sürümünün geliştirildiğini ve aşağıdaki protokolde tanıtıldığını belirtmek önemlidir. Ayarlanabilir bir voltaj adaptörü kullanarak titreşim frekansını ayarlamak yerine, yeni versiyon beş farklı titreşim frekansı ile donatılmıştır ve Ek Kodlama Dosyası 1'desağlanan kodlar kullanılarak daha kolay ayarlanabilir. Ayrıca, sunulan sürüş simülatörü araştırmacılara sürüşle ilgili çeşitli araştırmaları araştırmak için güvenli, ucuz ve etkili bir yol sağlar. Bu nedenle, bu protokol sınırlı bir bütçeye sahip ve deneysel sürüş ortamlarını özelleştirmek için güçlü bir ihtiyacı olan araştırma laboratuvarları için uygundur.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr >
			<td >Logitech G29</td>
			<td >Logitech</td>
			<td >941-000114</td>
			<td >Steering wheel and pedals</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Projector screens</td>
			<td >-</td>
			<td >-</td>
			<td>The projector screen for showing the simulation enivronemnt.</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Epson CB-700U Laser WUXGA Education Ultra Short Focus Interactive Projector</td>
			<td >EPSON</td>
			<td >V11H878520W</td>
			<td>The projector model for generating the display of the simlution enivronment.</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >The Open Racing Car Simulator (TORCS)</td>
			<td >-</td>
			<td >None</td>
			<td>Driving simulation software. The original creators are Eric Espi&#233; and Christophe Guionneau, and the version used in experiment is modified by Cao, Shi.</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Tactile toolkit</td>
			<td >Hao Xing Tech.</td>
			<td >None</td>
			<td>This is used to initiate warnings to the participants.</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Connecting program (Python)</td>
			<td >-</td>
			<td >-</td>
			<td>This is used to connect the TORCS with the tactile toolkit to send the vibrating instruction.</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >G*power</td>
			<td >Heinrich-Heine-Universit&#228;t D&#252;sseldorf</td>
			<td >None</td>
			<td>This software is used to calculate the required number of participants.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

tactile vibrating toolkit and driving simulation platform for driving-related research

Çarpışma uyarı sistemi, dikkat dağıtıcı unsurların ve uykulu sürüşün önlenmesinde önemli bir rol oynar. Önceki çalışmalar, sürücünün fren tepki süresini azaltmada dokunsal uyarıların avantajlarını kanıtlamıştır. Aynı zamanda, dokunsal uyarıların kısmen otonom araçlar için devralma talebinde (TOR) etkili olduğu kanıtlanmıştır.
Dokunsal uyarıların performansının nasıl optimize edilebileceği bu alanda devam eden bir sıcak araştırma konusudur. Böylece, sunulan düşük maliyetli sürüş simülasyon yazılımı ve yöntemleri, daha fazla araştırmacıyı soruşturmaya katılmaya çekmek için tanıtılır. Sunulan protokol beş bölüme ayrılmıştır: 1) katılımcılar, 2) sürüş simülasyon yazılımı yapılandırması, 3) sürüş simülatörü hazırlama, 4) titreşimli araç seti yapılandırması ve hazırlanması ve 5) deneyi yürütmek.
Örnek çalışmada, katılımcılar dokunsal titreşimli araç setini giydiler ve özelleştirilmiş sürüş simülasyon yazılımını kullanarak yerleşik bir araba takip görevi gerçekleştirdiler. Ön araç aralıklı olarak fren yaptı ve ön araç fren yaptığı zaman titreşimli uyarılar yapıldı. Katılımcılara ön aracın ani frenlerine mümkün olduğunca çabuk cevap vermeleri talimatı verildi. Fren tepki süresi ve fren tepki hızı gibi sürüş dinamikleri, veri analizi için simülasyon yazılımı tarafından kaydedildi.
Sunulan protokol, dokunsal uyarıların farklı vücut konumlarındaki etkinliğinin araştırılması hakkında fikir sunmaktadır. Örnek deneyde gösterilen araç takip görevine ek olarak, bu protokol herhangi bir kod geliştirme olmadan basit yazılım yapılandırması yaparak sürüş simülasyonu çalışmalarına diğer paradigmaları uygulama seçenekleri de sağlar. Bununla birlikte, uygun fiyatı nedeniyle, burada tanıtılan sürüş simülasyon yazılımı ve donanımının diğer yüksek kaliteli ticari sürüş simülatörleriyle tam olarak rekabet edemeyebileceğini belirtmek önemlidir. Bununla birlikte, bu protokol genel yüksek kaliteli ticari sürüş simülatörlerine uygun fiyatlı ve kullanıcı dostu bir alternatif olarak hareket edebilir.

Bu makalede bildirilen örnek çalışma, daha önce akademik bir dergide de yayınlanan sürüş simülatörü ve titreşimli araç seti kullanarak araba takip görevini yürüttü22. Titreşimli araç setinin eski versiyonunun örnek çalışma yapılırken kullanılması dikkat çekicidir, yukarıdaki protokolde titreşimli araç setinin yeni bir sürümü tanıtılmıştır. Çalışma, tek faktör olarak titreşimli uyarı konumuna sahip bir konu tasarım deneyiydi: parmak, bilek, şakak uyar...

Watch this Scientific Journal Video about Tactile Vibrating Toolkit and Driving Simulation Platform for Driving-Related Research at JoVE.com

Tactile Vibrating Toolkit and Driving Simulation Platform for Driving-Related Research

Bu protokol, sürüşle ilgili araştırmaların araştırılması için bir sürüş simülasyon platformu ve dokunsal titreşimli bir araç setini açıklar. Dokunsal uyarıların etkinliğini araştıran örnek bir deney de sunulmaktadır.

Sürüşle İlgili Araştırmalar için Dokunsal Titreşimli Araç Seti ve Sürüş Simülasyon Platformu

Collision warning system plays a key role in the prevention of driving distractions and drowsy driving. Previous studies have proven the advantages of ...

Research

JoVE Journal

Behavior

Quantitative Assessment of Cortical Auditory-tactile Processing in Children with Disabilities

Engelli Çocuklarda Kortikal İşitsel-dokunsal İşleme Kantitatif Değerlendirilmesi

Objective and easy measurement of sensory processing is extremely difficult in nonverbal or vulnerable pediatric patients. We developed a new methodology ...

Measurement of Vibration Detection Threshold and Tactile Spatial Acuity in Human Subjects

İnsan Bireylerde Titreşim Algılama Eşiği ve Tactile Mekansal Keskinliği Ölçümü

Tests that allow the precise determination of psychophysical thresholds for vibration and grating orientation provide valuable information about ...

Testing Tactile Masking between the Forearms

Önkol arasında Test Tactile Maskeleme

Masking, in which one stimulus affects the detection of another, is a classic technique that has been used in visual, auditory, and tactile research, ...

A Microphysiologic Platform for Human Fat: Sandwiched White Adipose Tissue

İnsan yağı için bir Microphysiologic Platform: beyaz yağ dokusu sandviç

White adipose tissue (WAT) plays a crucial role in regulating weight and everyday health.  Still, there are significant limitations to available primary ...

A Novel Single Animal Motor Function Tracking System Using Simple, Readily Available Software

Basit, kolay ulaşılabilir yazılım kullanarak sistem izleme roman tek bir hayvan Motor işlevi

We have recently demonstrated that implanting intracortical microelectrodes in the motor corteces of rats&#160;results in immediate and lasting motor ...

Driving Under the Influence: How Music Listening Affects Driving Behaviors

Etkisi altında sürüş: müzik dinleme davranışları sürüş etkilemesi

Car driving is a daily activity for many individuals in modern societies. Drivers often listen to music while driving. The method presented here ...

Characterization of the Sense of Agency over the Actions of Neural-machine Interface-operated Prostheses

Makine sinirsel arayüzü ile çalışan protezleri eylemler üzerinde ajansı duygusu karakterizasyonu

This work describes a methodological framework that can be used to explicitly and implicitly characterize the sense of agency developed over the ...

The HoneyComb Paradigm for Research on Collective Human Behavior

Petek paradigma toplu insan davranışları üzerinde araştırma için

Collective human behavior such as group movement frequently shows surprising patterns and regularities, such as the emergence of leadership. Recent ...

A Novel Digital Platform for a Monitored Home-based Cardiac Rehabilitation Program

Bir ev tabanlı izlenen kardiyak rehabilitasyon programı için bir roman dijital Platform

Despite the evidence that cardiac rehabilitation (CR) reduces the risk of recurrent cardiac events, only a minority of eligible patients are willing to ...

Applying Incongruent Visual-Tactile Stimuli during Object Transfer with Vibro-Tactile Feedback

Vibro-dokunsal geribildirim ile nesne aktarımı sırasında uyumsuz görsel-dokunsal uyaranlara uygulama

The application of incongruent sensory signals that involves disrupted tactile feedback is rarely explored, specifically with the presence of vibrotactile ...