测试人类的反应在制动演习物理测试床与虚拟现实相结合
- 1游戏实验室格拉茨,交互式系统和数据科学研究所,格拉茨大学技术,奥地利格拉茨
- 2车辆安全研究所,格拉茨大学技术,奥地利格拉茨
发展的约束系统,最初的姿势和运动学居住者立即崩溃之前是至关重要的。预测车辆居住者的行为在危机演习,志愿者测试边界条件控制校准和验证活动的人体模型是必要的。在此类实验中所面临的挑战是唤起一种自然行为的志愿者。本研究的目的是调查潜在的干扰通过虚拟现实(VR)志愿者测试研究危机运动学。为此,调查如果志愿者能够获得沉浸到虚拟现实利用头盔显示器在某种程度上,他们忘记了实验室环境和感觉他们好像真的坐在一个自治车辆。共有27名志愿者参与了这项研究,和10个不同的试验进行了他们每个人。在基线的试验中,没有虚拟现实显示,志愿者意识到雪橇将开始倒计时。在试验3 - 10,志愿者们被要求执行各种任务在虚拟现实中,我们开发了这个特定的目的。坐在他们的物理平台开始模仿一个制动操作时执行一个任务。产生的峰值正向头游览不同的试验比较,表明基准试验和试验之间有着显著的不同,他们与VR分心。与我们的预期相反,峰头向前旅行总体显著降低了志愿者被VR相比基线审判。然而,志愿者,曾大大降低峰值正向头远足在基线试验显示更高的峰值正向头远足在VR试验比较级其他志愿者。所有的志愿者回答问卷,他们的经验好,他们愿意参与这项研究。 Further research is needed to understand the effect of the performed activities on the volunteer muscle activation and head excursions.
1介绍
而自动车辆有可能改善道路安全,避免人为错误,交通事故仍将发生。因为传感器信息已经可以在崩溃之前,综合安全措施将发挥越来越大的作用。作为安全系统的反应已经在崩溃之前,重要的是能够预测车辆的运动行为居住者之前实际的崩溃。
这个无法预测当前碰撞试验假人,因为它们是专为更高的加速度在崩溃和没有肌肉了。活跃的人体模型(hbm)因此,发挥着越来越重要的作用在车辆安全(<一个href="#B30">Osth et al ., 2013;<一个href="#B18">Iwamoto et al ., 2015;<一个href="#B29">Ost et al ., 2015;<一个href="#B10">粉嫩一步裙et al ., 2022)。这些数值有限元模型人体配备活跃的肌肉模型,可用于执行模拟事故为了评估和改善安全的概念(例如,新的约束系统)(<一个href="#B36">齐藤et al ., 2016;<一个href="#B39">山田et al ., 2016;<一个href="#B31">杰可布森,Ostmann和2016)。实验志愿者是必要的为了能够校准和验证活动hbm和获得更好的理解人类行为在危机阶段。运动学和肌肉活动从而检查完整的车辆(实验<一个href="#B4">贝洱et al ., 2010;<一个href="#B28">Olafsdottir et al ., 2013;<一个href="#B30">Osth et al ., 2013;<一个href="#B16">Huber et al ., 2014,<一个href="#B15">2015年;<一个href="#B20">Kirschbichler et al ., 2014;<一个href="#B33">里德et al ., 2020,<一个href="#B34">2019年;<一个href="#B11">杂种小狗et al ., 2019;<一个href="#B12">Ghaffari et al ., 2019)或简化测试床在实验室(<一个href="#B9">Ejima et al ., 2009;<一个href="#B3">Beeman et al ., 2011;<一个href="#B6">•Davidsson, 2011;<一个href="#B21">Kirschbichler et al ., 2011;<一个href="#B17">Ito et al ., 2013;<一个href="#B37">山德士et al ., 2019;<一个href="#B7">陈et al ., 2021;<一个href="#B10">粉嫩一步裙et al ., 2022)。测试在实验室环境中有更好的可控性的优势和可能增加更多的测量比完整的车辆测试(例如,交互部队和全身可见性)。然而,志愿者的行为是受到实验室环境。他们很难放松,导致更高的反应和扩散也做好行为。测试车,可能导致更现实的志愿者的行为,但另一方面,更复杂,也更有挑战性的可重复的,测量的可能性和可见性。
在过去的十年里,使用虚拟现实(VR)已经扩散到许多不同的目的,在广泛的领域(<一个href="#B32">Potkonjak et al ., 2016),比如教育(<一个href="#B8">黛德2009)、卫生(<一个href="#B19">金姆和里索,2005年)和业务(<一个href="#B24">穆勒奎罗斯et al ., 2018),除了主要用途是娱乐媒体。虚拟现实已经证明是特别有用,因为它能够模拟情况可能是危险或危及生命的在现实世界中(<一个href="#B2">Bailenson et al ., 2008)。由于这些原因,它提供各种培训机会,实践和经验,可能是不可想象的,有风险的,或昂贵的物理世界(<一个href="#B1">Bailenson 2018)。这样的应用程序例如使用虚拟驾驶模拟器结合硬件(如油门踏板或方向盘)来帮助人们与脊髓损伤学会驾驶<一个href="#B38">都铎王朝的et al ., 2015),研究先进的司机协助功能(<一个href="#B5">Brossmann et al ., 2018;<一个href="#B25">Nascimento et al ., 2019)或改善人机交互(<一个href="#B22">Lagoo et al ., 2019)。虚拟现实也可以用来使人远离他们当前的实际情况。这是在疼痛管理(例如使用<一个href="#B23">兰伯特et al ., 2020;<一个href="#B27">Ohlrogge Glaß,2020)。
当前研究的目的是找到一种方法来合并志愿者的更自然的行为时,坐在了自主车辆与志愿者测试的优势表现在实验室环境中测试床上。raybet雷竞技下载地址他们的想法是,通过使用虚拟现实,志愿者应该忘记,他们坐在实验室环境和感觉他们真的坐在一个自治车辆。他们心烦意乱的虚拟现实,表现出自然、令人惊讶的反应,当受到紧急制动操纵在一个测试床上。目的是比较峰值正向头远足的志愿者接触不同分心任务在VR时受到制动加速度。这是旨在调查志愿者研究VR分心的有用性和未来研究的设计提供建议。
在这项研究中,我们旨在回答以下研究问题:
•有显著影响的VR分心在头远足志愿者测试模拟制动演习吗?
•有重大偏差之间的峰值正向头游览不同的虚拟现实场景吗?
•是使用VR有利于志愿者测试,危机相关的加速度脉冲产生的运动学的研究?
2方法
志愿者研究进行了评估的影响不同的虚拟现实场景所表现出的反应这些人在危机前制动操纵在一个简化的实验室环境。头盔显示器是用来吸引志愿者的关注不同的任务。当他们执行任务,他们坐在的平台,开始移动,模仿传统的制动操纵。峰头向前旅行从虚拟现实测试不同的干扰比较远足的基准测试,没有VR显示。十个不同的试验与每个志愿者进行的五个不同的场景进行测试(四个虚拟现实和一个基线场景)。
2.1虚拟现实实现
2.1.1开发环境
虚拟环境是使用虚幻引擎开发的4.24。这个游戏引擎提供了一个逼真的渲染环境,预定义的和免费使用资产的集合,一个简化的虚拟现实例子,多平台项目的部署。虚幻引擎的游戏逻辑可以定义使用c++编程语言和可视化脚本工具“蓝图”。简单的视觉脚本甚至允许非程序员团队轻松地扩展项目的发展。因此,我们决定使用蓝图的实现游戏逻辑。
2.1.2设置
第二代的眼睛探索在这项研究中,使用已发布与几个提高处理能力、屏幕分辨率和交互系统。这导致一个轻量级的、便携和可负担得起的虚拟现实设备,可以使用一般的用户。在这项研究中,我们使用眼睛的追求2作为一个头盔显示器(HMD)。这头盔显示器上的摄像头可以跟踪设备和控制器的位置(或的手跟踪)。这意味着,不需要额外的光传感器,因为它们在其它HMDs像HTC万岁或阀指数。一般来说,有三种方法可以在眼睛上运行虚拟现实应用程序任务2:1。创建一个独立的“apk文件2。将设备连接到一台电脑通过电缆3。将设备连接到一台电脑通过AirLink(无线连接)。第一个选项提供的能力运行应用程序没有连接到电脑,但眼睛是有限的任务2处理器。第二个选项可以在头盔显示器运行虚拟现实应用程序的完整的计算机的计算能力,但是限制了用户与有线连接。第三种选择第二个选项的优点,但有限的无线连接的速度和稳定性。在这项研究中,我们选择第二个选项来实现更可靠的经验与完整的计算能力。长电缆确保志愿者不限于有线连接。
环境设计和交互:所示<一个href="#F1">图1实际上,voluteers被放置在一个自治车辆360°的观点。座位是基于汽车配置器样品免费的虚幻引擎模板。志愿者的帮助下通过虚拟环境互动虚拟手与眼睛控制任务2控制器。
这个虚拟环境的主要用户界面图标的菜单天气,新闻,电话和游戏在球员视图中显示为全息图(<一个href="#F2">图2)。这些图标是可食用的和被激活时用虚拟手的食指触摸。选择一个图标开始动画,移动和缩水主菜单。同时,所选应用程序开始和可视化。每个应用程序可能会停止再次点击左上角的红色“X”或右角落。“天气”图标导致一个接口和一个选择两个城市(格拉茨和维也纳)。触摸一个城市的名字,描述天气和温度出现了。“新闻”图标时,感动,志愿者可以读四个不同的新闻标题和文章在选择一个标题。触摸“电话”图标称为用户界面显示一个数字小键盘。可以输入和修改。 Interaction with the “Game” icon opened a TicTacToe game. It was possible to play the game as well as to restart a game after all fields have been filled in with “X” or “O”. Visualizations of all scenarios can be found in the<一个href="#SM1">补充材料。
2.2测试床
志愿者坐在内部开发的“LowG”测试床,所示<一个href="#F3">图3设计在志愿者测试物理模拟制动操纵。试验台由引导雪橇的可调座位,为高安全标准提供一些冗余的安全措施在志愿者测试。确保安全的志愿者,一个全面的安全概念基于FMEA(失效模式和效应分析)是集成和严格的检查清单是在执行测试。LowG雪橇驱动的电动马达控制,能够精确的高度动态加速度资料后1 g。最大的雪橇旅行距离是4米的峰值速度4.3米/秒。在进行测试在这个研究中,一个正弦的脉冲最大加速度为0.5 g,模仿中紧急制动的汽车(<一个href="#B17">Ito et al ., 2013;<一个href="#B13">Graci et al ., 2021)。传统的三分安全带结合使用一个通用的垫座位和志愿者坐在一个直立的位置。
2.3志愿者
27(男13例,女14例)志愿者参与了这项研究。志愿者不选择基于特定的人体测量学测量。招募志愿者、大学研究人员和学生被告知口头和要求参与实验模拟车辆制动操纵在简化条件下使用头盔显示器。自我表露的风湿性疾病,脊柱的变化引起的事故,或其他损伤,急性和慢性脊髓投诉任何其他类型的急性神经或精神疾病会导致排斥。志愿者没有收到报酬。
在<一个href="#T1">表1,年龄和经验(gaiming VR和车辆安全研究)的志愿者参与了这项研究。据报道,77%的志愿者经验,电脑游戏与虚拟现实和40%。绝大多数(59%)也有一些背景知识领域的车辆安全。一位男性志愿者被排除在进一步分析由于边远行为(头旅行远高于其他参与者),这可能是由于太多的知识学习,因为他参与研究设计上的一些讨论。
2.4程序
实验过程评估由格拉茨医科大学的伦理委员会和一个积极的道德投票发布(33 - 552 20/21交货)。作为第一步,志愿者被告知可能的风险,这个过程和排除标准。志愿者同意参与,签署了同意书和被告知,他们可以随时结束他们的参与没有指定一个理由。所有志愿者的性别和年龄记录。这些手续后,志愿者被要求坐在通用坐在舒适的位置,用三分带腰带。椅背角度,安全带d形环位置或脚测试志愿者之间没有调整,处方初始姿态在某种程度上。下一步,志愿者指导如何使用头盔显示器和如何停止使用它。此外,他们被告知,他们可以在任何时间要求援助在实验。他们配备耳机,听过听音乐(节奏蓝调和爵士)。每个志愿者的测试矩阵执行所示<一个href="#T2">表2。相同的序列应用到所有参与者,为了避免混合不同的因素。这是在以前的研究中显示(<一个href="#B10">粉嫩一步裙et al ., 2022),峰值正向头部偏移可能是高度科目。的雪橇上安装,然后加速和减速通过正弦加速度脉冲(红色所示<一个href="#F4">图4)。雪橇运动发生在一个纯粹的纵向方向向后方向(从志愿者的观点)。总共一个脉冲的持续时间是2秒,即第一第二头部偏移引起的加速度和第二第二只需要减速雪橇和停止前进。试验T01和T02,志愿者看到真正的而不是虚拟现实环境通过头盔显示器。在实验1中,它的目的是让志愿者们充分意识到将要发生什么事,记住这一点也提出了一个声学倒计时,表明当加速度发作。这个试验被命名为“基线测试”,这意味着参与者不分心在这个实验中,因此我们的假设是,他们将最低头远足,因为他们可能已经能够pre-tense肌肉。在试验3 - 10名志愿者被要求执行的四个活动的虚拟现实环境,完成一定的任务在每个试验。除了第一个试验中,志愿者们没有意识到的确切发病加速度脉冲。触发时间,当雪橇开始移动志愿者发起的任务后,根据测试是不同的矩阵。每个虚拟现实场景测试两次为了研究学习和适应环境的影响。在完成所有的实验中,志愿者们被要求填写一份调查问卷以论文形式。
2.5数据收集
从实验中,头部运动和问卷的答案进行分析比较志愿者和不同的试验。
2.5.1头部运动
志愿者的三维运动头,座位被使用Qualisys十红外摄像机的动作跟踪系统(Miqus 6 x M3和4 x M5和采样频率为100赫兹)和回射的标记附着在头盔显示器。Qualisys跟踪管理器(QTM)软件用于后处理运动学数据,与定义刚体和HMD的座位。
2.5.2问卷
问卷调查的目的是为了评估浸和虚拟现实的物理需求任务。此外,我们旨在找出当志愿者最心烦意乱,虚拟现实的任务他们最享受的。我们还要求志愿者在测试之后感觉如何以及他们是否愿意再次参加类似的研究。他们也鼓励提供反馈进一步改进,将自己的想法。
问卷的结构分为四个部分:
•人口问题
•Igroup存在问卷(IPQ): IPQ有三个不同的组件。这些组件用于分析虚拟现实的存在。第一个是一般的“存在感”,第二个是“空间的存在”,第三个是“参与和有经验的现实主义”(<一个href="#B35">Regenbrecht et al ., 2016)。
•美国国家航空航天局任务负载指数(及)是一种用来测量心理问卷,物理和时间以及性能的需求,努力,和沮丧在测试期间(<一个href="#B14">哈特,1986)。
•本研究的作者设计的一些具体问题
可以找到完整的问卷<一个href="#SM1">补充材料。
2.6数据处理
最大偏移是用作参数量化志愿者的反应在不同的试验。三维运动学
这些数据是使用Python和Python机库Scipy处理。属性,Pingouin,熊猫和Matplotlib。测试之间的显著差异最大的头游览不同的试验,重复测量方差分析(方差分析)的功能rm_方差分析进行了。方差分析是比较常用的多个观测获得相同的志愿者。从统计检验表明,球形和常态假设为重复测量方差分析是违反了一个平方根变换应用于因变量h马克斯。独特的干扰试验T01 T06选择,被排除在外,受试的水平因素。获得进一步的见解,多进行两两配对t和p值然后使用Bonferroni调整校正法。
3的结果
3.1峰头excursiont
图5显示了峰值正向偏移h马克斯对所有志愿者在每个试验箱线图。重复测量方差分析显示与测试p值小于0.001,平等意味着最大的零假设偏移h马克斯被拒绝了。成对的统计分析,显示了不同的场景的效果<一个href="#T3">表3。成对的t以及显示显著(p≤0.05)差异基准试验T01(“透明与倒计时”)和T04(“天气检查”),T01及T05(“读新闻”)和T01及T06(“玩游戏”)。所有其他的两两比较差异不显著。
此外,详细分析了数据,以确定志愿者可以分为组。因此,我们有比较h马克斯在第一次审判h马克斯在所有试验。是观察到这四个志愿者在那里h马克斯在基线审判是低于100毫米,头旅行增加了虚拟试验。这种差异在这些志愿者组织为不同试验所示<一个href="#F6">图6。在虚拟现实场景中,这些志愿者在远足主管范围的其他志愿者。T03(“电话”)和T08(“玩游戏”),最高远足观察主管论文最初“绷紧”志愿者。另一组志愿者的意思h马克斯值非常类似的高分散在所有试验结果。
此外,我们考虑是否志愿者已经有虚拟现实经验。两种分类所示<一个href="#F7">图7。在突出显示框中,志愿者最大的响应头游览T01小于100毫米。颜色显示不同的试验和填充符号代表志愿者与先前的虚拟现实体验,空符号代表志愿者首次接触到虚拟现实。没有观察到显著的影响。
图7。比较的最大峰值正向偏移h马克斯基线的审判和审判02 - 10。符号标志志愿者充满了VR经验之前,空,那些没有。黑框显示“紧张”的参与者,谁有一个峰值正向偏移h马克斯< 100 (毫米在基线审判。在灰色虚线,远足等于基线以上他们更高。
3.2调查问卷的结果
在<一个href="#F8">图8,IPQ问卷调查的结果<一个href="#F9">图9美国国家航空航天局的结果及策划。志愿者的价值与虚拟现实经验颜色的灰色和蓝色志愿者没有经验。志愿者之间的散射是很高,他们进一步细分为那些和那些没有虚拟现实的体验。在<一个href="#T4">表4均值,标准差和p值比较有经验,那难道志愿者summarisied问卷。一般的平均值存在,参与,和现实都是更高的VR的参与者没有经验,但差异并不显著。空间的存在,两组的结果几乎是一样的。Nasa及问卷的平均值和最大值为所有任务,那难道除了时间需求高于已经与虚拟现实经验的参与者。显著差异观察的努力,降低对那些虚拟现实的体验。
大多数的志愿者(N = 20)测试后感到快乐,五个志愿者感到惊讶,一个感到了恶心和一个很高兴和惊讶。在<一个href="#F10">图10志愿者们的主观评价,在虚拟现实环境中不同的任务。大多数的志愿者们最喜欢“玩游戏”的场景,但也显示出他们最惊讶的加速度出现在“电话”的情景。
实验的平均持续时间是17分钟。一位志愿者估计在虚拟现实所花费的时间少于5分钟,七估计不到10分钟,和19名志愿者觉得他们在VR度过了10至20分钟。
4讨论
大型test-scatter,一般很难解释观察到的结果。我们试图确定因果团体基于峰值向前头基线的偏移试验,这是一个帮助理解一些模式的差异。在未来的研究应该进一步研究这一假设通过测量肌肉活动促进pre-tensed志愿者的身份。
看来这群志愿者,最初显示低着头远足(h马克斯低于100毫米)最初可能是紧张的。他们似乎变得更轻松在后续试验中,可能与虚拟现实造成的干扰。平均峰值正向远足志愿者试验级最高T03(“电话”,按时间顺序第一个试验)和T08(“玩游戏”,按时间顺序第二个试验)。这表明,分心“玩游戏”显示更多的效果在第二次试验中,当试验台的运动开始。因此,在未来的研究中,更持久的任务应该是为了避免志愿者完成开发任务,在等待开始的雪橇。
看来,我们设法放松非常紧张的志愿者(h马克斯低于100毫米)的基线通过VR分心。平均值为这些志愿者在T03和T08最高,是“电话”的场景(也是第一个虚拟试验)和“玩游戏”(第二次审判系列)。这表明,分心“玩游戏”更好的工作在第二次试验中,当触发时间短,因此试验台的运动开始之前。这表明,在未来,更持久的任务应该是发达,为了避免这种志愿者已经完成任务,等待着雪橇开始移动。
VR显示了一般放松志愿者,潜力表示的最大的头远足和他们的反馈。这是不可能的在一个先前的研究(<一个href="#B10">粉嫩一步裙et al ., 2022),初始组织的志愿者仍显著不同的整个测试系列和三的六志愿者始终显示头远足100毫米以下。这两项研究没有直接的可比性,因为设置和脉冲不同。
问卷调查的志愿者说他们有趣,喜欢测试。他们表示,他们很乐意再次参与。使用虚拟现实从而为未来的志愿者测试似乎是有益的。然而,分心的志愿者需要更好地控制和场景需要进一步加强,以确保志愿者们都沉浸在加速发生的时间。
八个志愿者最高峰向前头游览所有试验的基准试验(按时间顺序第一个试验)。这可能是由于肌肉紧张当执行一个预定义的任务和应更详细地研究未来的研究。乘坐汽车时执行任务很可能就在事故发生之前(与汽车交互显示改变音乐,叫人),这可能是更高的相关性的自主车辆。作为初始姿态和当前活动的主人可以通过车载监控摄像头,这些信息可能是相关的和可用的约束系统的算法。
看看美国宇航局的平均值及问卷结果表明,参与者没有之前的虚拟体验虚拟现实体验更精神和体力。他们需要更多的努力和表现来完成这个任务。这种差异会影响用户体验的虚拟现实。设计一个新员工培训会议之前实际的试验志愿者可以帮助减少这种差异和事先虚拟现实的体验。然而,应该注意的是,新员工培训会议不应干涉的惊喜效果的主要经验。通过这种方式,新员工培训会议的设计应该包括一些互动元素的主要经验,但不同的故事和事件。另一个方面,可以考虑在设计新员工培训水平的持续时间是学习会话。这个因素对用户体验的影响,研究结果可以为新员工培训环境定义适当的设计决策。但总的来说在考虑美国宇航局及规模范围(<一个href="#B26">Nikulin et al ., 2019),参与者的努力没有低,虚拟现实经验和非常低的有经验。这意味着任务相对简单,也对于那些没有经验。另一方面,未来的研究也可以调查是否这些心理和生理的要求相对较低,受任务难度的影响。因此,研究不同的任务要求有更多的互动和难度水平可能会扩展我们当前的结果。
看着IPQ的结果,志愿者之间没有统计上的显著差异,没有虚拟现实经验。这有两种可能:要么接受了环境提供了足够的存在,两组,或反之亦然。当我们分析了“一般的存在”,“参与”和“空间存在”IPQ的因素,第一个想法成为占主导地位的一个。然而,“现实主义”因素表现出相反的结果(这是符合我们的简化设计方法)。因此,我们可以假设进一步研究更现实的环境设计(针对可能增加的现实主义因素)可以帮助我们调查并比较两组的存在。另外,我们可以使用IPQ后第一个指令之后实际经验探讨影响制动演习的报道存在的感觉。
大多数的参与者(N = 20)没有确定任何刺激性物品在虚拟现实的体验。七个参与者报告用手控制虚拟现实困难,他们更喜欢之前适当的学习环境的主要经验。这个问题更重要的新用户。未来的工作,本研究可以通过添加一个新员工培训环境扩展之前的主要经验。另一报道相关的问题是三维模型的可视化表示,具体改善呈现的材料。它可以通过提高阅读材料的3 d模型未来的工作。当我们观察到的开放式问卷形式的调查,参与者更喜欢游戏活动(<一个href="#F10">图10比其他人更。这可以解释为志愿者们享受环境当进一步的娱乐性和身临其境的活动补充道。与会者一致认为,更复杂的任务,需要更多的关注,可能会提高他们的参与。问卷中的所有参与者表示,他们愿意再次参加此项研究,似乎表明他们有一段美好的时光,已经成为非常重要的一个因素与志愿者测试。因此,良好的用户体验是另一个参数使用虚拟现实在未来类似的实验。
5限制和未来的工作
实验中执行本研究的目的旨在探讨虚拟现实的效果分心的峰值正向头远足参与志愿者。记录数据的校准或验证不充分活跃hbm,只有头旅行都被记录下来。这项研究应该被理解为可行性研究和指导今后的实验协议的发展。
目前尚不清楚,为什么在一些试验中,头部偏转更高当志愿者比基线执行任务。没有进行肌电图测量在当前的测试,这将显示如果志愿者绷紧的肌肉在执行任务。这应该是在未来的研究调查。
志愿者的数量与最初低着头远足基线审判很低(n = 4头游览
志愿者的最低年龄是21岁,最大的48。没有年龄抚养,因此研究在当前的研究中,目前尚不清楚老年志愿者将应对虚拟现实交互和头盔显示器。
志愿者们表示他们的反馈,任务相对简单,在未来可以更复杂和更长的。
只有一个加速度剖面和一个加载方向研究在当前的研究中。然而,应用低幅度的加速度剖面是最具挑战性的可再生的志愿行为(负荷越高,志愿者)的控制就越低。额外的加载方向和加速度资料应该测试在未来。此外,在未来不同的坐姿应该调查来分析这种危机影响行为。
6结论
通过结合VR和加速测试床在实验室环境中,我们试图之间的桥梁高度控制边界条件和现实的自愿行为。虚拟现实的一个重要区别不同的场景和干扰相对于基线观察导致底盖远足对于大多数志愿者,同时增加远足主管最初紧张的志愿者(峰头远足低于100毫米基线试验)。
使用的虚拟现实头盔显示器显示被证明是有益的,当进行志愿者测试在实验室环境中研究人类行为在危机演习。紧张的志愿者能够放松与VR分心。所有志愿者有一个快乐的体验,这表明他们很乐意参与。
还需要进一步的研究,使测试和志愿者的反应更多的可重复的和理解的原因减少头部远足和肌肉活动模式依赖的单独的任务执行在VR制动动作。
数据可用性声明
原始数据支持了本文的结论将由作者提供,没有过度的预订。
道德声明
涉及人类受试者的研究回顾和格拉茨医科大学的伦理委员会批准。患者/参与者提供了他们的书面知情同意参与这项研究。
作者的贡献
SR开发了虚拟现实环境监督由摩根大通和党卫军。女士记录数据,开发了包括可视化处理。的废话执行统计分析。GG和DK监督志愿者的研究和执行测试。不支持写的手稿。CK设计研究和写了初稿的手稿。所有作者批判性的回顾和修订后的手稿。
资金
开放获取资金由格拉茨大学提供技术开放获取出版基金。
确认
LowG测试平台是由菲利普Rothmaier, Stefan Grollitsch和基督教Ellersdorfer。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
出版商的注意
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。
补充材料
本文的补充材料在网上可以找到:<一个href="//www.thespel.com/articles/10.3389/ffutr.2022.991666/full">https://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/ffutr.2022.991666/full补充材料
数据表1. pdf|问卷用于这项研究。
1. png图像|手机打电话的场景。
2. png图像| Wetaher检查情况。
3. png图像|玩游戏场景。
4. png图像|阅读新闻场景。
引用
Bailenson, j . (2018)。经验要求:虚拟现实是什么,它是如何工作的,它能做什么。纽约,纽约,美国:<年代p一个n class="publisher-name">WW Norton &公司。
Bailenson j . N。绮,N。,Blascovich, J., Beall, A. C., Lundblad, N., and Jin, M. (2008). The use of immersive virtual reality in the learning sciences: Digital transformations of teachers, students, and social context.j .学习。科学。17日,102 - 141。doi: 10.1080 / 10508400701793141
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=The+use+of+immersive+virtual+reality+in+the+learning+sciences:+Digital+transformations+of+teachers,+students,+and+social+context&btnG=">谷歌学术搜索
Beeman, s M。,Kemper, A. R., Madigan, M. L., and Duma, S. M. (2011). Effects of bracing on human kinematics in low-speed frontal sled tests.安。生物医学。Eng。39岁,2998 - 3010。doi: 10.1007 / s10439 - 011 - 0379 - 1
《公共医学图书馆摘要》|<一个href="https://doi.org/10.1007/s10439-011-0379-1">CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Effects+of+bracing+on+human+kinematics+in+low-speed+frontal+sled+tests&btnG=">谷歌学术搜索
Behr M。,Poumarat, G., Serre, T., Arnoux, P.-J., Thollon, L., and Brunet, C. (2010). Posture and muscular behaviour in emergency braking: An experimental approach.Accid。分析:。42岁,797 - 801。doi: 10.1016 / j.aap.2009.04.010
《公共医学图书馆摘要》|<一个href="https://doi.org/10.1016/j.aap.2009.04.010">CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Posture+and+muscular+behaviour+in+emergency+braking:+An+experimental+approach&btnG=">谷歌学术搜索
Brossmann F。Habock U。迈尔,S。,和Schwenninger, J. (2018). Virtual reality als werkzeug für die entwicklung von assistenzsystemen.ATZ Automob。Z。120年,30至35。doi: 10.1007 / s35148 - 018 - 0041 - 4
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Virtual+reality+als+werkzeug+für+die+entwicklung+von+assistenzsystemen&btnG=">谷歌学术搜索
,年代。,和Davidsson, J. (2011). “Volunteer occupant kinematics during driver initiated and autonomous braking when driving in real traffic environments,” in2011年IRCOBI会议论文集艾德。<年代p一个n class="publisher-name">国际损伤的生物力学研究委员会(IRCOBI),125 - 136。
Chan H。,Devane, K., Albert, D., Gayzik, S., and Kemper, A. (2021). “Comparisons of initial joint angles and test buck reaction forces for relaxed and braced 5th percentile female and 50th percentile male volunteers and analogous active human body models in a simulated drivers seat,” in2021年IRCOBI会议论文集。速度。<年代p一个n class="publisher-name">国际损伤的生物力学研究委员会(IRCOBI),83 - 104。
黛德,c (2009)。身临其境的接口接触和学习。科学323年,66 - 69。doi: 10.1126 / science.1167311
《公共医学图书馆摘要》|<一个href="https://doi.org/10.1126/science.1167311">CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Immersive+interfaces+for+engagement+and+learning&btnG=">谷歌学术搜索
Ejima, S。,Zama, Y., Ono, K., Kaneoka, K., Shiina, I., and Asada, H. (2009). “Prediction of pre-impact occupant kinematic behavior based on the muscle activity during frontal collision,” in<年代p一个n class="conf-name">Proc. 21日的会议。
粉嫩一步裙,N。Kofler D。Heider E。,和Klug, C. (2022). “Effects of boundary conditions and posture on simulations with human body models of braking events,” in2022 IRCOBI会议论文集,艾德。国际损伤的生物力学研究委员会(IRCOBI) IRCOBI会议论文集,628 - 652。
杂种小狗,j·B。,mang, D. W., Ólafsdóttir, J. M., Brolin, K., Cripton, P. A., Blouin, J. S., et al. (2019). “Head/neck kinematics and muscle responses for relaxed drivers and passengers in frontal and rear impacts,” in2019 IRCOBI会议论文集,艾德。国际损伤的生物力学研究委员会(IRCOBI) IRCOBI会议论文集,121 - 122。
Ghaffari G。影片中,K。,Pipkorn, B., Jakobsson, L., and Davidsson, J. (2019). Passenger muscle responses in lane change and lane change with braking maneuvers using two belt configurations: Standard and reversible pre-pretensioner.交通Inj。上一页。20日,S43-S51。doi: 10.1080 / 15389588.2019.1634265
《公共医学图书馆摘要》|<一个href="https://doi.org/10.1080/15389588.2019.1634265">CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Passenger+muscle+responses+in+lane+change+and+lane+change+with+braking+maneuvers+using+two+belt+configurations:+Standard+and+reversible+pre-pretensioner&btnG=">谷歌学术搜索
Graci, V。,Maltenfort, M., Schneider, M., Griffith, M., Seacrist, T., and Arbogast, K. B. (2021). Quantitative characterization of aeb pulses across the modern fleet.交通Inj。上一页。22日,S62-S67。doi: 10.1080 / 15389588.2021.1961227
《公共医学图书馆摘要》|<一个href="https://doi.org/10.1080/15389588.2021.1961227">CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Quantitative+characterization+of+aeb+pulses+across+the+modern+fleet&btnG=">谷歌学术搜索
胡贝尔,P。,Kirschbichler, S。Pruggler,。,和Steidl, T. (2015). “Erkenntnisse zur insassenkinematik aus dem aktuellen om4is projekt,” in<年代p一个n class="conf-name">VDI-Tagung Fahrzeugsicherheit。
胡贝尔,P。,Kirschbichler, S。Pruggler,。,和Steidl, T. (2014). “Three-dimensional occupant kinematics during frontal, lateral and combined emergency maneuvers,” in<年代p一个n class="conf-name">IRCOBI会议2014,668 - 669。
伊藤,D。,Ejima, S。,Kitajima, S., Katoh, R., Ito, H., Sakane, M., et al. (2013). “Occupant kinematic behavior and effects of a motorized seatbelt on occupant restraint of human volunteers during low speed frontal impact: Mini–sled tests with mass production car seat,” in<年代p一个n class="conf-name">IRCOBI研讨会论文集,<年代p一个n class="conf-loc">瑞典哥德堡,<年代p一个n class="conf-date">2013年。
Iwamoto, M。,Nakahira, Y., and Kimpara, H. (2015). Development and validation of the total human model for safety (thums) toward further understanding of occupant injury mechanisms in precrash and during crash.交通Inj。上一页。16 (1),36-48。doi: 10.1080 / 15389588.2015.1015000
《公共医学图书馆摘要》|<一个href="https://doi.org/10.1080/15389588.2015.1015000">CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Development+and+validation+of+the+total+human+model+for+safety+(thums)+toward+further+understanding+of+occupant+injury+mechanisms+in+precrash+and+during+crash&btnG=">谷歌学术搜索
金,g . J。,和Rizzo, A. S. (2005). A swot analysis of the field of virtual reality rehabilitation and therapy.的存在。(综眼)。14日,119 - 146。doi: 10.1162 / 1054746053967094
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=A+swot+analysis+of+the+field+of+virtual+reality+rehabilitation+and+therapy&btnG=">谷歌学术搜索
Kirschbichler, S。胡贝尔,P。,Prüggler, A., Steidl, T., Sinz, W., Mayer, C., et al. (2014). “Factors influencing occupant kinematics during braking and lane change maneuvers in a passenger vehicle,” in<年代p一个n class="conf-name">IRCOBI研讨会论文集2014 (irc - 14 - 70),614 - 625。
Kirschbichler, S。Sinz, W。,Prüggler, A., Huber, P., and Steiner, K. (2011). “Detailed analysis of 3d occupant kinematics and muscle activity during the pre-crash phase as basis for human modeling based on sled tests,” in<年代p一个n class="conf-name">国际技术会议上增强车辆的安全。
Lagoo, R。,Charissis, V., and Harrison, D. K. (2019). Mitigating driver’s distraction: Automotive head-up display and gesture recognition system.IEEE Consum。电子。玛格。8,79 - 85。doi: 10.1109 / mce.2019.2923896
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Mitigating+driver’s+distraction:+Automotive+head-up+display+and+gesture+recognition+system&btnG=">谷歌学术搜索
兰伯特,V。,Boylan, P., Boran, L., Hicks, P., Kirubakaran, R., Devane, D., et al. (2020). Virtual reality distraction for acute pain in children.科克伦数据库系统。牧师。2020年,CD010686。cd010686.pub2 doi: 10.1002/14651858.
《公共医学图书馆摘要》|<一个href="https://doi.org/10.1002/14651858.cd010686.pub2">CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Virtual+reality+distraction+for+acute+pain+in+children&btnG=">谷歌学术搜索
穆勒奎罗斯,a . C。,Moreira Nascimento, A., Tori, R., Brashear Alejandro, T., Veloso de Melo, V., de Souza Meirelles, F., et al. (2018).沉浸式虚拟环境在企业教育和培训。
Nascimento a . M。,Queiroz, A. C. M., Vismari, L. F., Bailenson, J. N., Cugnasca, P. S., Camargo, J. B., et al. (2019). “The role of virtual reality in autonomous vehicles’ safety,” in<年代p一个n class="conf-name">程序- 2019年IEEE国际会议上人工智能和虚拟现实,AIVR 2019,50-57。doi: 10.1109 / AIVR46125.2019.00017
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=The+role+of+virtual+reality+in+autonomous+vehicles’+safety&btnG=">谷歌学术搜索
Nikulin C。洛佩兹,G。,Piñonez, E., Gonzalez, L., and Zapata, P. (2019). Nasa-tlx for predictability and measurability of instructional design models: Case study in design methods.建造。抛光工艺。研究开发。67年,467 - 493。doi: 10.1007 / s11423 - 019 - 09657 - 4
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Nasa-tlx+for+predictability+and+measurability+of+instructional+design+models:+Case+study+in+design+methods&btnG=">谷歌学术搜索
Ohlrogge C。,和Glaß, F. (2020). Virtual-reality in der schmerztherapie.Pflegez。73年,52-55。doi: 10.1007 / s41906 - 020 - 0718 - 7
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Virtual-reality+in+der+schmerztherapie&btnG=">谷歌学术搜索
Olafsdottir, J。Osth, J。,Davidsson, J., and Brolin, K. (2013). “Passenger kinematics and muscle responses in autonomous braking events with standard and reversible pre–tensioned restraints,” inIRCOBI研讨会论文集,<年代p一个n class="conf-loc">瑞典哥德堡,<年代p一个n class="conf-date">2013年。
Ost, J。,Brolin, K., and Brase, D. (2015). A human body model with active muscles for simulation of pretensioned restraints in autonomous braking interventions.交通Inj。上一页。16,304 - 313。doi: 10.1080 / 15389588.2014.931949
《公共医学图书馆摘要》|<一个href="https://doi.org/10.1080/15389588.2014.931949">CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=A+human+body+model+with+active+muscles+for+simulation+of+pretensioned+restraints+in+autonomous+braking+interventions&btnG=">谷歌学术搜索
Osth, J。,Ólafsdóttir, J. M., Davidsson, J., and Brolin, K. (2013). Driver kinematic and muscle responses in braking events with standard and reversible pre-tensioned restraints: Validation data for human models.斯塔普车祸J。57岁的1-41。doi: 10.4271 / 2013-22-0001
《公共医学图书馆摘要》|<一个href="https://doi.org/10.4271/2013-22-0001">CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Driver+kinematic+and+muscle+responses+in+braking+events+with+standard+and+reversible+pre-tensioned+restraints:+Validation+data+for+human+models&btnG=">谷歌学术搜索
Ostmann, M。,和Jakobsson, L. (2016). “An examination of pre-crash braking influence on occupant crash response using an active human body model,” in<年代p一个n class="conf-name">国际损伤的生物力学研究委员会(Hg): 2016 IRCOBI会议论文集。IRCOBI会议,<年代p一个n class="conf-loc">西班牙马拉加,275 - 283。
Potkonjak, V。加德纳,M。,Callaghan, V., Mattila, P., Guetl, C., Petrović, V. M., et al. (2016). Virtual laboratories for education in science, technology, and engineering: A review.第一版。建造。95年,309 - 327。doi: 10.1016 / j.compedu.2016.02.002
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Virtual+laboratories+for+education+in+science,+technology,+and+engineering:+A+review&btnG=">谷歌学术搜索
里德,m . P。,Ebert, S. M., Jones, M. L. H., and Hallman, J. J. (2020). Prevalence of non-nominal seat positions and postures among front-seat passengers.交通Inj。上一页。1,S7-S12。doi: 10.1080 / 15389588.2020.1793971
《公共医学图书馆摘要》|<一个href="https://doi.org/10.1080/15389588.2020.1793971">CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Prevalence+of+non-nominal+seat+positions+and+postures+among+front-seat+passengers&btnG=">谷歌学术搜索
里德,m . P。,Ebert, S. M., Jones, M. L. H., and Park, B.-K. D. (2019). Comparison across vehicles of passenger head kinematics in abrupt vehicle maneuvers.交通Inj。上一页。20日,S128-S132。doi: 10.1080 / 15389588.2019.1689566
《公共医学图书馆摘要》|<一个href="https://doi.org/10.1080/15389588.2019.1689566">CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Comparison+across+vehicles+of+passenger+head+kinematics+in+abrupt+vehicle+maneuvers&btnG=">谷歌学术搜索
Regenbrecht, H。舒伯特,T。Kohlhaas, M。,Friedmann, F., Beetz, J., Schmidt-Tjarksen, T., et al. (2016).Igroup存在问卷(ipq)。
斋藤,H。,Matsushita, T., Pipkorn, B., and Boström, O. (2016). “Evaluation of frontal impact res traint system in integrated saf ety scenario using human body model with pid controlled active muscles,” in国际损伤的生物力学研究委员会(Hg): 2016 IRCOBI会议论文集。IRCOBI会议,<年代p一个n class="conf-loc">西班牙马拉加,248 - 260。
山德士,B。,Sugiyama, T., and Weber, J. (2019). “Upper body在活的有机体内运动学在温和的横向加速度,对活动人体有限元模型验证,”2019 IRCOBI会议论文集,艾德。国际损伤的生物力学研究委员会(IRCOBI) IRCOBI会议论文集,129 - 130。
都铎王朝的年代。,Carey, S., and Dubey, R. (2015). “Development and evaluation of a dynamic virtual reality driving simulator,” in<年代p一个n class="conf-name">学报》第八届ACM国际会议上普遍技术相关辅助环境,1 - 5。
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Development+and+evaluation+of+a+dynamic+virtual+reality+driving+simulator&btnG=">谷歌学术搜索
关键词:虚拟现实,预碰撞运动学,志愿者测试,乘员安全,分心
引用:Rajinovic年代,Safikhani年代,Schachner M, Gstrein G, Kofler D,施耐德B,粉嫩一步裙N, Pirker J和克卢格C(2022)测试人类的反应在制动演习物理测试床与虚拟现实相结合。前面。未来的透明。3:991666。doi: 10.3389 / ffutr.2022.991666
收到:2022年7月11日;<年代p一个n>接受:2022年10月24日;
发表:2022年11月16日。
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Jaehyun公园韩国仁川国立大学版权©2022 Rajinovic、Safikhani Schachner、Gstrein Kofler,施耐德,粉嫩一步裙,Pirker和克卢格。这是一个开放分布式根据文章<一个rel="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" target="_blank">知识共享归属许可(CC)。使用、分发或复制在其他论坛是允许的,提供了原始作者(年代)和著作权人(s)认为,最初发表在这个期刊引用,按照公认的学术实践。没有使用、分发或复制是不符合这些条件的允许。
*通信:Johanna Pirker<一个href="mailto:johanna.pirker@tugraz.at">johanna.pirker@tugraz.at;科瑞娜克鲁格是<一个href="mailto:corina.klug@tugraz.at">corina.klug@tugraz.at