MPI Simulator CyberMotion: יישום Simulator תנועה חדשנית לחקר האינטגרציה נתיב רב חושיים בשלושה ממדים
Summary
הדרך היעילה להשגת תובנות לגבי האופן שבו בני אדם לנווט את עצמם בשלושה ממדים מתואר. השיטה מנצלת את סימולטור תנועה מסוגל לנוע משקיפים בדרכים בלתי ניתנות להשגה על ידי סימולטורים מסורתיים. תוצאות מאשרים כי התנועה במישור האופקי זוכים להערכה, ואילו תנועה אנכית זכה להערכה מופרזת.
Abstract
שילוב השביל הוא תהליך שבו עצמי בתנועה משולב לאורך זמן על מנת לקבל הערכה לגבי המיקום הנוכחי של האדם ביחס לנקודת המוצא 1. בני אדם יכולים לעשות אינטגרציה נתיב מבוסס אך ורק על 2-3 חזותי, שמיעתי 4, או רמזים אינרציה 5. עם זאת, עם רמזים רבים בהווה, רמזים אינרציה – kinaesthetic במיוחד – נראה לשלוט 6-7. בהיעדר חזון, בני אדם נוטים להפריז בהערכת מרחקים קצרים (פחות מ 5 מ ') וזוויות מפנה (<30 °), אבל אלה כבר לזלזל 5. תנועה במרחב הפיזי ולכן לא נראה להיות מיוצג באופן מדויק על ידי המוח.
עבודה נרחבת נעשה על הערכת אינטגרציה נתיב במישור האופקי, אבל מעט מאוד ידוע על תנועה אנכית (ראה 3 לתנועה וירטואלי מחזון בלבד). אחת הסיבות לכך היא כי סימולטורים תנועה מסורתיים יש מגוון קטן של תנועה restricטד בעיקר במישור האופקי. כאן אנו מנצלים את סימולטור תנועה 8-9 עם מגוון גדול של התנועה כדי להעריך האם שילוב נתיב דומה בין מטוסים אופקיים ואנכיים. התרומות היחסיות של אינרציה רמזים חזותיים עבור ניווט נתיב נבדקו גם.
16 צופים ישבה זקופה במושב רכוב על מקורבות של הזרוע שונה KUKA רובוט דמוי אדם. מידע חושי היה לטפל על ידי מתן רמזים חזותיים Motion (אופטי הזרימה, תחום מוגבל כוכב לכל החיים), שיווי המשקל, kinaesthetic (תנועה פסיבית עצמי בעיניים עצומות), או ויזואלית שיווי המשקל, kinaesthetic. מסלולי תנועה בין, מישורים אופקיים sagittal ו חזיתית מורכבת משני אורכי (קטע 1: 0.4 מ ', 2: 1 מ'; ± 0.24 m / s 2 האצת השיא). זווית בין שני פלחי היה או 45 מעלות או 90 מעלות. משקיפים הצביע חזרה מוצאם על ידי הזזת החץ היה על גבי הסמל האישי המוצג screen.
משקיפים נטו להמעיט בגודל זווית התנועה במישור האופקי לעומת המטוסים אנכיים. ב המשקיפים המטוס חזיתית נטו יותר להעריך גודל הזווית בזמן שאין הטיה כזו במישור sagittal. לבסוף, צופים הגיב לאט יותר כאשר לענות על סמך המידע שיווי המשקל, kinaesthetic לבד. שילוב נתיב האנושי מבוסס על מידע שיווי המשקל, kinaesthetic לבד ולכן לוקח זמן רב יותר כאשר המידע החזותי קיים. זה מצביע עולה בקנה אחד עם הערכת יתר להמעיט ו 1 זווית עברה דרך של מטוסים אופקי ואנכי בהתאמה, עולה כי ייצוג עצבי של תנועה עצמית בחלל היא לא סימטרית אשר עשוי להתייחס לעובדה כי בני האדם בתנועה ניסיון בעיקר בתוך אופקי למטוס.
Protocol
Discussion
שילוב נתיב הוקם גם האמצעים הננקטים לפתור שבו הצופה מקורו אבל נוטה ממעיט בהערכת של 1 זווית עברה עד 5. התוצאות שלנו מראות את זה לתנועה translational אבל רק בתוך המישור האופקי. ב המטוסים אנכיים המשתתפים נוטים להעריך יתר על המידה זווית עבר דרך או אין הטיה כלל. תוצאות אלה עשויות להסביר מדוע אומדני העלאת חצו יתר השטח נוטים להגזים 10 וגם למה ניווט מרחבית בין הקומות השונות של הבניין הוא עני 11. תוצאות אלה עשויות גם להיות קשור סימטריות הידועים בשיעור היחסי של שקיק כדי utricule קולטנים (~ 0.58) 12. זמן תגובה איטי יותר המבוסס על מידע שיווי המשקל, kinaesthetic בלבד לעומת כאשר מידע חזותי קיים עולה כי ייתכנו עיכובים נוספים הקשורים בניסיון לקבוע מקור של 1 על פי רמזים אינרציה בלבד, אשריכול להתייחס מחקרים אחרונים מראים כי תפיסת שיווי המשקל הוא איטי בהשוואה לחושים אחרים 13-16. בסך הכל התוצאות שלנו מראים כי אסטרטגיות חלופיות לקביעת מקור של 1 ניתן להשתמש בעת מעבר אנכי אשר עשוי להתייחס לעובדה כי בני האדם בתוך התנועה ניסיון בעיקר במישור האופקי. יתר על כן, בעוד תרגומים עוקבים מנוסים לעתים נדירות הם מתרחשים בדרך כלל במישור sagittal – שם שגיאות הן מינימליות – למשל כאשר אנו ללכת לכיוון המדרגות הנעות ולהמשיך הלאה. בעוד שלאחר הניסוי ראיונות לא משקפים אסטרטגיות שונות בין המטוסים, ניסויים צריך לחקור את האפשרות הזאת. ניסויים עם מסלולים באמצעות מעלות נוספות של חופש, שבילים ארוכים יותר, עם גוף יחסית חוקיים שונה הכבידה, כמו גם באמצעות שדות גדולים של נוף אשר ניתן כיום עם סימולטור CyberMotion MPI מתוכננים להמשיך לחקור שילוב ביצועים נתיב בשלושה ממדים.
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
MPI פוסט דוקטורט מלגות ל MB-C ו-TM, קוריאה NRF (R31-2008-000-10008-0) ל HHB. הודות קרל Beykirch, מיכאל Kerger & יואכים Tesch לקבלת סיוע טכני הדיון המדעי.
Materials
KUKA KR 500 Heavy Duty Industrial Robot
Dell 24″ 1920×1200 lcd display (effective field of view masked to 1200 x 1200)
Custom built joystick with UDP communication
Riferimenti
- Loomis, J. M., Klatzky, R. L., Golledge, R. G. Navigating without vision: Basic and applied research. Optometry and Vision Science. 78, 282-289 (2001).
- Vidal, M., Amorim, M. A., Berthoz, A. Navigating in a virtual three-dimensional maze: how do egocentric and allocentric reference frames interact. Cognitive Brain Research. 19, 244-258 (2004).
- Vidal, M., Amorim, M. A., McIntyre, J., Berthoz, A. The perception of visually presented yaw and pitch turns: Assessing the contribution of motion, static, and cognitive cues. Perception & Psychophysics. 68, 1338-1350 (2006).
- Loomis, J. M., Klatzky, R. K., Philbeck, J. W., Golledge, R. Assessing auditory distance perception using perceptually directed action. Perception & Psychophysics. 60, 966-980 (1998).
- Loomis, J. M., Klatzky, R. L., Golledge, R. G., Cicinelli, J. G., Pellegrino, J. W., Fry, P. A. Nonvisual navigation by blind and sighted: Assessment of path integration ability. Journal of Experimental Psychology General. 122, 73-91 (1993).
- Bakker, N. H., Werkhoven, P. J., Passenier, P. O. The effects of proprioceptive and visual feedback on geographical orientation in virtual environments. Presence. 8, 36-53 (1999).
- Kearns, M. J., Warren, W. H., Duchon, A. P., Tarr, M. J. Path integration from optic flow and body senses in a homing task. Perception. 31, 349-374 (2002).
- Pollini, L., Innocenti, M., Petrone, A. Study of a novel motion platform for flight simulators using an anthropomorphic robot. , 2006-6360 (2006).
- Teufel, H. J., Nusseck, H. -. G., Beykirch, K. A., Butler, J. S., Kerger, M., Bulthoff, H. H. MPI motion simulator: development and analysis of a novel motion simulator. , 2007-6476 (2007).
- Gärling, T., Böök, A., Lindberg, E., Arce, C. Is elevation encoded in cognitive maps. Journal of Environmental Psychology. 10, 341-351 (1990).
- Montello, D. R., Pick, H. L. J. Integrating knowledge of vertically aligned large-scale spaces. Environment and Behaviour. 25, 457-483 (1993).
- Correia, M. J., Hixson, W. C., Niven, J. I. On predictive equations for subjective judgments of vertical and horizon in a force field. Acta oto-laryngologica Supplementum. 230, 3 (1968).
- Barnett-Cowan, M., Harris, L. R. Perceived timing of vestibular stimulation relative to touch, light and sound. Experimental Brain Research. 198, 221-231 (2009).
- Barnett-Cowan, M., Harris, L. R. Temporal processing of active and passive head movement. Experimental Brain Research. 214, 27-35 (2011).
- Sanders, M. C., Chang, N. N., Hiss, M. M., Uchanski, R. M., Hullar, T. E. Temporal binding of auditory and rotational stimuli. Experimental Brain Research. 210, 539-547 (2011).
- Barnett-Cowan, M., Raeder, S. M., Bulthoff, H. H. Persistent perceptual delay for head movement onset relative to auditory stimuli of different duration and rise times. Experimental Brain Research. , (2012).
