Name: controlled rotation of human observers in a virtual reality environment
Uploaded: 2022-04-21T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Controlled Rotation of Human Observers in a Virtual Reality Environment at JoVE.com

Diese Arbeit wurde durch die Zuschüsse des Australian Research Council DP160104211, DP190103474 und DP190103103 unterstützt.

WARNUNG: Elektrische Arbeiten sollten von einer qualifizierten Person durchgeführt werden.
1. Verfahren zur Einrichtung des mechanischen Systems
<ol><li>Befestigen Sie die Hauptrolle am oberen Schaft des Drehstuhls.<ol>
<li>Entfernen Sie den oberen Schaft. HINWEIS: Dies beinhaltet in der Regel, den Stuhl auf die Seite zu stellen und einen Stift an der Basis des Stuhls zu entfernen, der verhindert, dass der obere Schaft aus dem unteren Schaft rutscht.</li>
		<li>Reibungsa...

<ol>
	<li>Campos, J., B&#252;lthoff, H., Murray, M. M., Wallace, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multimodal+integration+during+self-motion+in+virtual+reality.">Multimodal integration during self-motion in virtual reality.</a> The Neural Bases of Multisensory. , (2012).</li><li>Radianti, J., Majchrzak, T. A., Fromm, J., Wohlgenannt, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+systematic+review+of+immersive+virtual+reality+applications+for+higher+education:+Design+elements,+lessons+learned,+and+research+agenda.">A systematic review of immersive virtual reality applications for higher education: Design elements, lessons learned, and research agenda.</a> Computers &amp; Education. 147, 103778 (2020).</li><li>Madshaven, J. 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Roto VR Chair Available from: <a target="_blank" href="https://www.rotovr.com/">https://www.rotovr.com/</a> (2021)</li><li>. Yaw Motion Simulator Available from: <a target="_blank" href="https://www.yawvr.com/">https://www.yawvr.com/</a> (2021)</li><li>Warren, P. A., Rushton, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perception+of+object+trajectory:+Parsing+retinal+motion+into+self+and+object+movement+components.">Perception of object trajectory: Parsing retinal motion into self and object movement components.</a> Journal of Vision. 7 (11), 1-21 (2007).</li><li>Bonnen, K., Burge, J., Yates, J., Pillow, J., Cormack, L. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+psychophysics:+Target-tracking+to+measure+visual+sensitivity.">Continuous psychophysics: Target-tracking to measure visual sensitivity.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (3), (2015).</li><li>. SimXperience Available from: <a target="_blank" href="https://www.simxperience.com/">https://www.simxperience.com/</a> (2021)</li><li>Harris, L. R., Jenkin, M., Zikovitz, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+and+non-visual+cues+in+the+perception+of+linear+self-motion.">Visual and non-visual cues in the perception of linear self-motion.</a> Experimental Brain Research. 135, 12-21 (2000).</li><li>. DOF Reality Motion Simulators Available from: <a target="_blank" href="https://www.dofreality.com/">https://www.dofreality.com/</a> (2021)</li><li>. Next Level Racing Available from: <a target="_blank" href="https://nextlevelracing.com/">https://nextlevelracing.com/</a> (2022)</li><li>. Motion Systems Available from: <a target="_blank" href="https://motionsystems.eu/">https://motionsystems.eu/</a> (2022)</li><li>. Redbird Flight Simulations Available from: <a target="_blank" href="https://simulators.redbirdflight.com/">https://simulators.redbirdflight.com/</a> (2022)</li><li>Teufel, H. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MPI+motion+simulator:+development+and+analysis+of+a+novel+motion+simulator.">MPI motion simulator: development and analysis of a novel motion simulator.</a> Proceedings of the AIAA Modeling and Simulation Technologies Conference and Exhibit (AIAA 2007). , (2007).</li></ol>

Dieses Papier stellt eine Methode zum Hinzufügen einer automatisierten Rotation zu einem Bürostuhl unter der Kontrolle eines Beobachters oder Experimentators und eine begleitende Methode zur Integration dieser Bewegung in ein virtuelles Erlebnis vor. Zu den kritischen Schritten gehören die mechanische Befestigung des Motors am Stuhl, die Einrichtung der Stromversorgung und der elektrischen Steuerung des Motors sowie die anschließende Konfiguration des Arduino und des Computers zum Antrieb der Motorsteuerung. Der mech...

Viele Hinweise verbinden sich unter natürlichen Bedingungen, um ein Gefühl der Selbstbewegung zu erzeugen1. Ein solches Gefühl zu erzeugen ist ein Ziel in vielen Erholungs-, Gesundheits- und Bildungs-VR-Anwendungen 2,3,4,5, und einfach zu verstehen, wie sich Hinweise verbinden, um ein Gefühl der Selbstbewegung zu vermitteln, war ein langfristiges Unterfangen von Neurowissenschaftlern 6,7,8,9,10,11 . Die drei wichtigsten Klassen von Hinweisen für die Wahrnehmung von Eigenbewegungen sind visuell, vestibulär und propriozeptiv1. Alle drei verbinden sich kongruent während der natürlichen aktiven Bewegung in der realen Welt, um ein robustes und reiches Gefühl der Selbstbewegung zu vermitteln. Um die Rolle jeder Klasse von Hinweisen zu verstehen und ein Gefühl dafür zu bekommen, wie sich Hinweise kombinieren, haben Forscher experimentellen Beobachtern traditionell einen oder mehrere Hinweise vorenthalten und / oder Hinweise miteinander in Konflikt gebracht 1,12. Zum Beispiel, um rotationale vestibuläre Hinweise in Abwesenheit von propriozeptiven Hinweisen bereitzustellen, kann ein Beobachter passiv von einem motorisierten Stuhl13,14,15,16 gedreht werden. Es hat sich gezeigt, dass eine solche passive Bewegung sehr überzeugende Hinweise auf die Selbstbewegungliefert 17. Kontrollierte visuelle Hinweise, die von einem VR-Headset bereitgestellt werden, können kongruent oder inkongruent mit der Stuhlbewegung sein oder ganz fehlen. Propriozeptive Hinweise können hinzugefügt werden, indem der Betrachter den Stuhl aus eigener Kraft drehen lässt, z. B. indem er den Stuhl mit den Füßen herumschiebt.
Hier wird eine Methode vorgestellt, um einen Bürodrehstuhl in ein Medium zu verwandeln, um den Körper eines Beobachters physisch zu drehen und diese Bewegung in eine visuelle (und möglicherweise auditive) virtuelle Erfahrung zu integrieren. Die Rotation des Stuhls kann unter der Kontrolle des Beobachters, eines Computerprogramms oder einer anderen Person wie des Experimentators erfolgen. Die vom Beobachter gesteuerte Rotation kann passiv sein, indem die motorgetriebene Rotation eine Funktion der Position des Handreglers des Beobachters ist, oder aktiv sein, indem der Stuhl ausgeschaltet wird und der Beobachter den Stuhl selbst dreht.
Ebenfalls vorgestellt wird eine psychophysische Anwendung für diesen Stuhl/VR-System. Diese Beispielanwendung unterstreicht die Nützlichkeit der kontrollierten passiven Rotation eines Beobachters für das Verständnis, wie Selbstbewegungshinweise interagieren, um allgemeine Wahrnehmungserfahrungen zu erzeugen. Das spezifische Ziel war es, Einblick in eine lang untersuchte visuelle Illusions-induzierte Bewegungzu erhalten 18,19. Bei induzierter Bewegung wird ein stationäres oder sich bewegendes Ziel wahrnehmungsweise von einem sich bewegenden Hintergrund "abgestoßen". Wenn sich beispielsweise ein roter Zielpunkt vertikal nach oben gegen ein Feld blauer Punkte bewegt, die sich nach rechts bewegen, scheint sich der Zielpunkt wie erwartet nach oben, aber auch nach links zu bewegen, weg von der Richtung des sich bewegendenHintergrunds 20,21. Ziel war es, zu testen, ob die Abstoßung ein Ergebnis der Interpretation der Hintergrundbewegung als durch Eigenbewegung verursacht wird22,23.
Wenn dies der Fall ist, sollte die Hinzufügung einer physischen Rotation, die mit der visuellen Hintergrundbewegung übereinstimmt, zu einem stärkeren Gefühl führen, dass die Hintergrundbewegung auf die Selbstrotation durch eine stationäre Umgebung zurückzuführen ist. Dies wiederum sollte zu einer größeren Tendenz führen, die Hintergrundbewegung von der Zielbewegung abzuziehen, um die Zielbewegung relativ zur stationären Welt23 zu erhalten. Diese erhöhte Tendenz zum Subtrahieren würde zu einer größeren wahrgenommenen Zielabstoßung führen. Physische Selbstrotation, die entweder mit der Hintergrundbewegung konsistent oder inkonsistent war, wurde hinzugefügt, um dies zu testen. Das hier vorgestellte System ermöglichte die präzise Steuerung der physischen Bewegung und der entsprechenden visuellen Bewegung, um diese Hypothese zu testen. Im Beispiel stand die Stuhlbewegung unter der direkten Kontrolle des Beobachters mit dem Handheld-Controller des VR-Systems.
Obwohl es in der Literatur viele Beispiele für motorisierte Drehstühle für verschiedene VR-Anwendungen gibt 24,25,26,27,28,29, sind den Autoren eine prägnante Reihe von Anweisungen zur Herstellung eines solchen Stuhls und zur Integration in ein interaktives VR-Erlebnis nicht bekannt. Für den SwiVRChair29 stehen begrenzte Anweisungen zur Verfügung, der in seiner Struktur dem hier vorgestellten ähnelt, aber mit einem anderen Zweck entwickelt wurde, nämlich von einem Computerprogramm gesteuert zu werden, um das Eintauchen in eine VR-Umgebung zu verbessern, in der die Stuhlbewegung vom Benutzer außer Kraft gesetzt werden kann, indem er seine Füße auf den Boden legt. Angesichts der Kosten für kommerziell erhältliche Lehrstühle30,31 könnte es für einige Forscher eine praktikablere Option sein, einen "internen" Lehrstuhl zu machen. Für diejenigen, die sich in dieser Situation befinden, sollte das folgende Protokoll von Nutzen sein.
Systemübersicht Das Protokoll besteht aus Anweisungen zur Umwandlung eines Bürostuhls in einen elektrisch angetriebenen Drehstuhl und zur Integration der Stuhlbewegung in ein VR-Erlebnis. Das gesamte System besteht nach seiner Fertigstellung aus vier Teilen: den mechanischen, elektrischen, Software- und VR-Subsystemen. Ein Foto des gesamten Systems ist in Abbildung 1 dargestellt. Das gezeigte System war dasjenige, das im Beispielexperiment verwendet wurde.
Die Aufgabe des mechanischen Subsystems besteht darin, die obere Welle eines Drehstuhls über einen Motor physisch zu drehen. Es besteht aus einem Bürostuhl, an dem zwei Dinge befestigt sind: eine Riemenscheibe, die an der oberen rotierenden Welle des Bürostuhls befestigt ist, und ein verstellbarer Montagerahmen, der am unteren festen Teil der Welle befestigt ist. An der Halterung ist ein elektrischer Schrittmotor angebracht, an dessen Welle eine Riemenscheibe befestigt ist, die mit der Riemenscheibe auf der oberen Welle des Bürostuhls ausgerichtet ist. Ein Riemen koppelt die Motorscheibe mit der Stuhlscheibe, so dass der Motor den Stuhl drehen kann.
Das elektrische Subsystem versorgt den Motor mit Strom und ermöglicht die elektronische Steuerung des Motors. Es besteht aus einem Motortreiber, einem Netzteil für den Motor, einem Arduino-Board zur Anbindung des Treibers an einen Computer und einem Netzteil für den Arduino (optional). Ein Arduino-Board ist ein beliebtes kleines Board unter Hobbyisten und professionellen Herstellern von elektronischem Gerät, das einen programmierbaren Mikroprozessor, Controller, Ein- und Ausgangspins und (in einigen Modellen) einen USB-Anschluss (hier erforderlich) enthält. Alle elektrischen Komponenten sind in einer speziell modifizierten elektrisch isolierten Box untergebracht. Da für den Transformator, der den Motor mit Strom versorgt, und für die (optionale) Arduino-Stromversorgung Netzstrom benötigt wird und der Motor hohe Betriebsspannungen benötigt, sollten alle elektronischen Arbeiten mit Ausnahme der Niederspannungsarbeiten (Protokollschritte 2.5 bis 2.10 unten) von einer qualifizierten Person ausgeführt werden.
Das Software-Subsystem besteht aus Arduino-Software zur Programmierung des Arduino, Unity-Software zum Erstellen der VR-Umgebung, Steam-Software zum Steuern des VR-Systems und Ardity - einem Unity-Plugin, mit dem Unity mit dem Arduino-Board kommunizieren kann. Diese Software wurde auf einem Gygabyte Sabre 15WV8-Laptop mit Microsoft Windows 10 Enterprise für das Beispielexperiment installiert (Abbildung 1).
Das VR-System besteht aus einem Head-Mounted Display (HMD), einem Handheld-Controller und Basisstationen zur Bestimmung der Position und Ausrichtung des HMD und des Controllers im Weltraum. Das VR-System, das für dieses Projekt verwendet wurde, war das HTC Vive Pro (Abbildung 1).
Im Folgenden wird das Verfahren zum Kombinieren dieser Komponenten beschrieben, um eine virtuelle Erfahrung zu erzielen, die eine physische Rotation (Experiment oder anderweitig) mit einer Stuhlbewegung beinhaltet, die vom Beobachter über den Handcontroller oder vom Host / Experimentator über eine Computermaus oder ein Potentiometer gesteuert wird. Der letzte Teil des Protokolls besteht aus den Schritten, die notwendig sind, um die VR-Erfahrung zu initiieren. Beachten Sie, dass die Methode zum Codieren von Unity, um Versuche und Datensammlungen zu ermöglichen, den Rahmen dieses Manuskripts sprengen würde. Einige Schritte, insbesondere für das mechanische Subsystem, erfordern eine bestimmte Werkstattausrüstung und ein gewisses Maß an Fertigkeit. Grundsätzlich können die vorgestellten Methoden an die Verfügbarkeit dieser Ressourcen angepasst werden. Für einige der eher technischen Schritte werden Alternativen angeboten.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>48 V DC power supply (motor)</td>
			<td>Meanwell</td>
			<td>RSP-320-48</td>
			<td>https://www.meanwellaustralia.com.au/products/rsp-320</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5 V DC power supply (arduino)</td>
			<td>Jaycar</td>
			<td>MP3295</td>
			<td>https://www.jaycar.com.au/15w-5v-3a-enclosed-power-supply/p/MP3295?pos=5&#38;queryId=dda344422ab16c6 
			7f558551ac0acbd40</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ardity plugin for Unity</td>
			<td>Open Source</td>
			<td></td>
			<td>https://ardity.dwilches.com/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arduino MEGA 2560</td>
			<td>Jaycar</td>
			<td>XC4420</td>
			<td>https://www.jaycar.com.au/duinotech-mega-2560-r3-board-for-arduino/p/XC4420?pos=2&#38;queryId=901771805f4bf6e0 
			ec31d41601d14dc3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arduino software</td>
			<td>Arduino</td>
			<td></td>
			<td>https://www.arduino.cc/en/software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Belt</td>
			<td>Motion Dynamics</td>
			<td>RFTB10010</td>
			<td>Choose a size that suits the application. We used 60 tooth. https://www.motiondynamics.com.au/polyurethane-timing-belts-16mm-t-10/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bracket bolts (holding motor)</td>
			<td>The Fastner Factory</td>
			<td>161260</td>
			<td>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</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bracket bolts (not holding motor)</td>
			<td>The Fastner Factory</td>
			<td>161258</td>
			<td>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</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clamp Angle Iron</td>
			<td>Austral Wright Metals</td>
			<td>50004813</td>
			<td>x 2. https://www.australwright.com.au/products/stainless-steel/stainless-steel-bar-round-flat-angle-square/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clamp bolts</td>
			<td>The Fastner Factory</td>
			<td>161265</td>
			<td>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&#160;&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clamp leaves (stainless flat bar)</td>
			<td>Austral Wright Metals</td>
			<td>50004687</td>
			<td>x 8. https://www.australwright.com.au/products/stainless-steel/stainless-steel-bar-round-flat-angle-square/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cover (acrylic)</td>
			<td>Bunnings Warehouse</td>
			<td>1010489</td>
			<td>https://www.bunnings.com.au/suntuf-900-x-600-x-5mm-grey-acrylic-sheet_p1010489</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cover bolts/nuts</td>
			<td>Bunnings Warehouse</td>
			<td>247292</td>
			<td>x 4. https://www.bunnings.com.au/pinnacle-m3-x-16mm-stainless-steel-hex-head-bolts-and-nuts-12-pack_p0247292</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cover brackets</td>
			<td>Bunnings Warehouse</td>
			<td>44061</td>
			<td>x 4. https://www.bunnings.com.au/zenith-20mm-zinc-plated-angle-bracket-16-pack_p0044061</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Emergency shut-off switch</td>
			<td>Jaycar</td>
			<td>SP0786</td>
			<td>https://www.jaycar.com.au/latching-emergency-stop-switch/p/SP0786?pos=1&#38;queryId=5abe9876cf78dc3d 
			d26b9067fbc36f74</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hybrid stepper motor and driver</td>
			<td>Vevor</td>
			<td>?</td>
			<td>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</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IEC mains power connector</td>
			<td>RS components</td>
			<td>811-7213</td>
			<td>https://au.rs-online.com/web/p/iec-connectors/8117213</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Instrument case (housing)</td>
			<td>Jaycar</td>
			<td>HB6381</td>
			<td>https://www.jaycar.com.au/abs-instrument-case-with-purge-valve-mpv2/p/HB6381</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LED</td>
			<td>Jaycar</td>
			<td>ZD0205</td>
			<td>https://www.jaycar.com.au/green-10mm-led-100mcd-round-diffused/p/ZD0205?pos=11&#38;queryId=e596cbd3d71e86 
			37ab9340cee51175e7&#38;sort= 
			relevance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Main pulley (chair)</td>
			<td>Motion Dynamics</td>
			<td>ALTP10020</td>
			<td>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</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motor attachment bars (Stainless flat bar)</td>
			<td>Austral Wright Metals</td>
			<td>50004687</td>
			<td>x 4. https://www.australwright.com.au/products/stainless-steel/stainless-steel-bar-round-flat-angle-square/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mounting brackets (stainless flat bar)</td>
			<td>Austral Wright Metals</td>
			<td>50004687</td>
			<td>x 2. https://www.australwright.com.au/products/stainless-steel/stainless-steel-bar-round-flat-angle-square/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nuts</td>
			<td>The Fastner Factory</td>
			<td>161989</td>
			<td>x 12. https://www.thefastenerfactory.com.au/stainless-steel-hex-nylon-insert-lock-nut-m6-100pc</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>On/off switch</td>
			<td>Jaycar</td>
			<td>SK0982</td>
			<td>https://www.jaycar.com.au/dpdt-illuminated-rocker-large-red/p/SK0982?pos=4&#38;queryId=88e0c5abfa682b74 
			fa631c6d513abc73&#38;sort=relevance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potentiometer</td>
			<td>Jaycar</td>
			<td>RP8610</td>
			<td>https://www.jaycar.com.au/10k-ohm-logarithmic-a-single-gang-9mm-potentiometer/p/RP8610?pos=4&#38;queryId=0d1510281ba100d 
			174b8e3d7f806a020</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulley screws</td>
			<td>The Fastner Factory</td>
			<td>155856</td>
			<td>x 5. https://www.thefastenerfactory.com.au/stainless-steel-hex-socket-head-cap-screw-m4-x-25mm-100pc</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>resistor 150 Ohm</td>
			<td>Jaycar</td>
			<td>RR2554</td>
			<td>https://www.jaycar.com.au/150-ohm-1-watt-carbon-film-resistors-pack-of-2/p/RR2554?pos=19&#38;queryId=48c6317c73fd361 
			a42c835398d282c4a&#38;sort= 
			relevance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small pulley (motor)</td>
			<td>Motion Dynamics</td>
			<td>ALTP10020</td>
			<td>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</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small toggle switch</td>
			<td>Jaycar</td>
			<td>ST0555</td>
			<td>https://www.jaycar.com.au/sealed-mini-toggle-switch/p/ST0555?pos=14&#38;queryId=066b989a151d83 
			31885c6cec92fba517&#38;sort= 
			relevance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Steam software</td>
			<td>Valve Corporation</td>
			<td></td>
			<td>https://store.steampowered.com/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SteamVR plugin for Steam</td>
			<td>Valve Corporation</td>
			<td></td>
			<td>https://store.steampowered.com/app/250820/SteamVR/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Unity software</td>
			<td>Unity Technologies</td>
			<td></td>
			<td>https://unity3d.com/get-unity/download</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VR system</td>
			<td>Scorptec</td>
			<td>99HANW007-00</td>
			<td>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</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

controlled rotation of human observers in a virtual reality environment

Die niedrigen Kosten und die Verfügbarkeit von Virtual Reality (VR) -Systemen haben eine jüngste Beschleunigung der Erforschung von Wahrnehmung und Verhalten unter naturalistischeren, multisensorischen und immersiveren Bedingungen unterstützt. Ein Forschungsgebiet, das besonders vom Einsatz von VR-Systemen profitiert hat, ist die multisensorische Integration, zum Beispiel die Integration von visuellen und vestibulären Signalen, um ein Gefühl der Selbstbewegung zu erzeugen. Aus diesem Grund stellt eine zugängliche Methode zur kontrollierten physischen Rotation eines Beobachters in einer virtuellen Umgebung eine sinnvolle Neuerung dar. Dieses Papier stellt eine Methode zur Automatisierung der Rotation eines Bürodrehstuhls zusammen mit einer Methode zur Integration dieser Bewegung in ein VR-Erlebnis vor. Anhand eines Beispielexperiments wird gezeigt, dass die so erzeugte physikalische Bewegung in einer Weise in die visuelle Erfahrung eines Beobachters integriert ist, die den Erwartungen entspricht; hohe Integration, wenn die Bewegung mit dem visuellen Reiz kongruent ist, und niedrige Integration, wenn die Bewegung inkongruent ist.

Ziel des Beispielexperiments war es, festzustellen, ob die Hinzufügung einer physischen Rotation - entweder kongruent oder inkongruent mit der visuellen Hintergrundbewegung in einer Szene - die wahrgenommene Richtung eines sich bewegenden Ziels in dieser Szene beeinflusst. Ein Unterschied zwischen kongruenter und inkongruenter physischer Bewegung wurde erwartet, basierend auf der Hypothese, dass die Hintergrundbewegung die wahrgenommene Zielrichtung beeinflusst, je nachdem, wie leicht das visuelle System eine...

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Controlled Rotation of Human Observers in a Virtual Reality Environment

Die kontrollierte physische Rotation eines menschlichen Beobachters ist für bestimmte experimentelle, Freizeit- und Bildungsanwendungen wünschenswert. Dieses Papier skizziert eine Methode zur Umwandlung eines Bürodrehstuhls in ein Medium für kontrollierte physische Rotation in einer Virtual-Reality-Umgebung.

Kontrollierte Rotation menschlicher Beobachter in einer Virtual-Reality-Umgebung

The low cost and availability of Virtual Reality (VR) systems have supported a recent acceleration of research into perception and behavior under more ...

Wenn du dich durch die Welt bewegst, erhältst du visuelle und vestibuläre Signale darüber, wie du und die Objekte um dich herum dich herum sich bewegen. Mit diesem Setup können Sie diese Signale unabhängig voneinander bearbeiten. Dies ist eine erschwingliche Möglichkeit, die Bewegung einer Person in einer immersiven audiovisuellen Umgebung mit Teilen zu kontrollieren, die wie ein Bürostuhl leicht verfügbar sind.Mein Rat für dieses ganze Stuhlsystem ist, die Elektronik und den Motor so laufen zu lassen, wie Sie es möchten, bevor Sie etwas richtig zusammenbauen. Verbinden Sie zunächst das Arduino-Board über ein USB-Kabel mit dem Computer. Wählen Sie im Dropdown-Menü Extras den Anschluss aus, an dem das Arduino-Board befestigt ist.Wählen Sie dann die entsprechende Platine aus, gefolgt vom Prozessor. Stellen Sie sicher, dass es mit der tatsächlichen Platine und dem Prozessor übereinstimmt. Hier kann der bereitgestellte Arduino-Beispielcode eingefügt werden.Überprüfen und speichern Sie den Arduino-Code. Laden Sie es dann mit dem Upload-Button auf das Arduino-Board hoch. Schließen Sie das elektrische Subsystem an und schalten Sie es ein.Bewegen Sie dann den kleinen Kippschalter in eine Position, an der die kleine LED-Kontrollleuchte aufleuchtet, und drehen Sie den Potentiometer-Regler, um sicherzustellen, dass er die Geschwindigkeit und Richtung des Stuhls steuert. Die Geschwindigkeit und Richtung des Stuhls sollte mit der Position des Potentiometers variieren. Öffnen Sie als Nächstes ein neues oder vorhandenes Unity-Projekt.Um das SteamVR-Plugin zu importieren, stellen Sie zunächst sicher, dass Sie bei Ihrem Unity-Konto angemeldet sind. Klicken Sie dann auf Fenster und Asset Store, um den Asset Store in einem Webbrowser zu öffnen. Suche nach SteamVR.Wählen Sie das SteamVR-Plugin und klicken Sie auf Zu meinen Assets hinzufügen. Wählen Sie in Unity unter der Fensterregisterkarte Paketmanager aus. Wählen Sie meine Assets aus.Klicken Sie dann unter SteamVR auf Importieren und folgen Sie den Anweisungen, um den Import abzuschließen. Klicken Sie auf Alle akzeptieren, um die Konfigurationsänderungen vorzunehmen und den Anweisungen zu folgen. Suchen Sie im Projektfenster auf dem Inspektorbildschirm nach einem neuen Asset namens SteamVR.Erweitern Sie den SteamVR-Asset-Ordner, gefolgt von Prefabs. Ziehen Sie das Kamera-Rig-Asset in das Hierarchiefenster, um die Verwendung des VR-Headsets und der Controller im Spiel zu ermöglichen. Entfernen Sie die Standard-Hauptkamera aus der Hierarchie oder Szene, da sie die SteamVR-Kamera stört.Suchen Sie als Nächstes nach dem Ardity-Plugin mit dem gleichen Prozess, der für SteamVR verwendet wird. Erstellen Sie als Nächstes die für das Experiment benötigten Objekte. Klicken Sie dazu auf Spielobjekt und wählen Sie 3D-Objekt.Hier ist beispielsweise eine Ebene, die als Hintergrund bezeichnet wird und im Hintergrund der Kameraansicht positioniert ist. Der Hintergrund kann relativ zum am Kopf montierten Display in Position gebracht werden. Um der Szene Funktionen hinzuzufügen, klicken Sie im Informationsfenster auf die Schaltfläche Komponente hinzufügen und wählen Sie Neues Skript aus.Rufen Sie das Skript auf und richten Sie eine Testversion ein. Der Standardcode sollte hier durch den Code in der bereitgestellten Setup-Testdatei ersetzt werden. Es ist der Mindestcode, der erforderlich ist, um den Stuhl richtig in Bewegung zu bringen.Gehe zurück zu Unity. Das neue Setup-Testskript ist nun an das Hintergrundobjekt angehängt. Öffnen Sie im Projektfenster im Ordner "Assets" den Ordner "Ardity" und anschließend den Ordner "scripts".Ziehen Sie das serielle Controller-Skript in das Hintergrund-Spielobjekt im Hierarchiefenster. Scrollen Sie in der Liste der Komponenten im Informationsfenster nach unten, um das serielle Controller-Skript zu finden. Stellen Sie sicher, dass der Portname und die Board-Rate mit denen für das Arduino-Programm übereinstimmen.Ziehen Sie das Hintergrundobjekt aus dem Hierarchiefenster in das Eingabefeld neben dem Nachrichtenlistener im Informationsfenster. Klicken Sie unten im Informationsfenster auf Komponente hinzufügen und wählen Sie Neues Skript aus. Name, der neue Skriptstuhl-Controller.Das bereitgestellte Skript des Stuhlcontrollers kann in diese Datei eingefügt werden. Mindestens wird eine Funktion benötigt, die die Benutzeraktionen in eine Zahl zwischen Null und 1, 023 umwandelt. Verwenden Sie dann die Funktion des seriellen Controllers, um die Nummer an den Arduino zu senden, und speichern Sie das Skript.Zurück in Unity ziehen Sie das am Kopf montierte Anzeigeobjekt aus dem Hierarchiefenster in das Eingabefeld neben Kopf. Ziehen Sie dann das rechte Controller-Objekt in das Eingabefeld neben der Hand. Scrollen Sie im Inspektorfenster nach unten, um die öffentlichen Variablen des Setup-Testskripts zu finden.Gemäß dem Beispielcodeeingabetyp ist drei für den VR-Controller und vier für die Maussteuerung. Hier wird der VR-Controller ausgewählt. Wenn die SteamVR-App deaktiviert ist, erhalten Sie beim ersten Drücken der Wiedergabetaste in Unity Fehlermeldungen zu SteamVR-Aktionen.Folgen Sie den Anweisungen, um SteamVR-Aktionen zu konfigurieren. Schließen Sie das Einstellungsfenster und behandeln Sie alle anderen Eingabeaufforderungen von SteamVR. Drücken Sie abschließend die Wiedergabetaste, um das VR-Erlebnis zu starten.Mit diesen Einstellungen kann der Benutzer den Stuhl mit dem VR-Controller drehen. Eine schematische Darstellung der Aktionen des Beobachters und der daraus resultierenden Stuhl- und Szenenwechsel während des Experiments wird hier gezeigt. Im kongruenten Zustand, wenn der Betrachter den Controller nach links bewegt, bewegt sich der Stuhl auch nach links und der visuelle Hintergrund bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung, als wäre es eine stationäre Szene, gegen die sich die Person dreht.Im inkongruenten Zustand bewegt sich der Stuhl in die entgegengesetzte Richtung, wodurch die Stuhlbewegung mit einer visuellen Hintergrundbewegung inkongruent wird. Hier ist ein Screenshot des Reizbereichs der visuellen Anzeige zu sehen. Die kleinen gemusterten Patches blieben die ganze Zeit an Ort und Stelle, aber die Muster in ihnen bewegten sich, als ob jeder Patch ein Fenster in das größere sich bewegende Objekt wäre.Die auf dem Ring liegenden Patches bildeten das Ziel, und die anderen Patches bildeten den Hintergrund. In diesem Beispielvideo bewegt sich das Ziel vertikal nach oben und der Hintergrund nach rechts. Der sich bewegende Hintergrund erzeugt eine Illusion von Bewegung nach links im Ziel, wodurch es so aussieht, als würde es sich nach oben und nach links bewegen.Diese illusorische Linksbewegung wird als induzierte Bewegung bezeichnet. Der Zielring hatte einen Radius von fünf Grad Sichtwinkel und der Hintergrundbereich subtilisierte 20 Grad mal 20 Grad. Die Stärke des induzierten Bewegungseffekts unter den kongruenten und inkongruenten Bewegungsbedingungen wird durch den Wert des Parameters beta dargestellt.Das repräsentative Bild zeigt die mittleren Beta-Werte für jeden Beobachter unter den kongruenten und inkongruenten Bedingungen. Wie zu erwarten, wenn Beobachter davon ausgingen, dass die Hintergrundbewegung durch ihre eigene Bewegung durch eine stille Welt verursacht wurde, liegt der durchschnittliche Beta-Wert für die kongruente Bedingung nahe bei eins. Mit Ausnahme eines Beobachters nahm der Beta-Wert aller Beobachter in der inkongruenten Bewegungsbedingung des Stuhls ab.Diese Daten deuten auf eine verringerte Wahrscheinlichkeit hin, dass die visuelle Hintergrundbewegung als durch die physische Bewegung des Beobachters verursacht angesehen wird. Sie möchten sicherstellen, dass Ihre Stuhlscheibe und Ihre Motorscheibe wirklich gut ausgerichtet sind und dass die Riemenspannung gut ist. Ein bisschen Flex im Gürtel, aber nicht viel.Sie können die visuellen und auditiven Hinweise mit dem Headset steuern, und dann können Sie separat motorgesteuerte oder fußbetriebene Körperbewegungen haben. Es gibt viel zu spielen.

Research

JoVE Journal

Behavior

Two-photon Calcium Imaging in Mice Navigating a Virtual Reality Environment

Zwei-Photonen-Calcium Imaging in Mäuse Navigieren in einer Virtual-Reality-Umgebung

In recent years, two-photon imaging has become an invaluable tool in neuroscience, as it allows for chronic measurement of the activity of genetically ...

Forschung

Verhalten

Development of a Virtual Reality Assessment of Everyday Living Skills

Entwicklung eines Virtual-Reality-Bewertung der Alltag Fähigkeiten

Cognitive impairments affect the majority of patients with schizophrenia and these impairments predict poor long term psychosocial outcomes.&#160; ...

A Protocol for Housing Mice in an Enriched Environment

Ein Protokoll für die Housing Mäuse in einer angereicherten Umwelt

Environmental enrichment (EE) is a housing environment for mice that boosts mental and physical health compared to standard laboratory housing. Our recent ...

Multifunctional Setup for Studying Human Motor Control Using Transcranial Magnetic Stimulation, Electromyography, Motion Capture, and Virtual Reality

Multifunktions-Setup für das Studium der menschlichen Motor Control Mit Transkranielle Magnetstimulation, Elektromyographie, Motion Capture und Virtual Reality

The study of neuromuscular control of movement in humans is accomplished with numerous technologies. Non-invasive methods for investigating neuromuscular ...

Evaluation of a Smartphone-based Human Activity Recognition System in a Daily Living Environment

Evaluation eines Smartphone-basierte Personal Activity Recognition System in einem täglichen Lebens Umwelt

An evaluation method that includes continuous activities in a daily-living environment was developed for Wearable Mobility Monitoring Systems (WMMS) that ...

Using Virtual Reality to Transfer Motor Skill Knowledge from One Hand to Another

Verwendung von Virtual Reality motorischen Wissenstransfer aus einer Hand zur anderen

As far as acquiring motor skills is concerned, training by voluntary physical movement is superior to all other forms of training (e.g. training by ...

Mobile Game-based Virtual Reality Program for Upper Extremity Stroke Rehabilitation

Mobile Game based Virtual-Reality-Programm für die obere Extremität Schlaganfallrehabilitation

Stroke rehabilitation requires repetitive, intensive, goal-oriented therapy. Virtual reality (VR) has the potential to satisfy these requirements. ...

Measuring the Kinematics of Daily Living Movements with Motion Capture Systems in Virtual Reality

Messung der Kinematik des täglichen Lebens Bewegungen mit Motion-Capture-Systeme in der virtuellen Realität

The inability to complete instrumental activities of daily living (IADL) is a precursor to various neuropsychological diseases. Questionnaire-based ...

A Networked Desktop Virtual Reality Setup for Decision Science and Navigation Experiments with Multiple Participants

Ein vernetzten Desktop-Virtual-Reality-Setup für Entscheidung Wissenschaft und Navigation Experimente mit mehreren Teilnehmern

Investigating the interactions among multiple participants is a challenge for researchers from various disciplines, including the decision sciences and ...