פרויקט זה מומן על ידי קרן בייג'ינג טאלנטים.

המחברים לא הצהירו על גילוי פיננסי או ניגודי עניינים.

פלטפורמת סימולציית הנהיגה ועקרת הכלים הרוטטת חיקו באופן סביר את היישום של מכשירים vibrotactile לביש פוטנציאליים בחיים האמיתיים, מתן טכניקה יעילה בחקירת מחקר הקשור לנהיגה. עם השימוש בטכנולוגיה זו, סביבה ניסיונית בטוחה עם יכולת קביעת תצורה גבוהה ומחירים סבירים זמינה כעת לביצוע מחקר הדומה לנהיגה בעולם האמיתי.
ישנם מספר שלבים הדורשים תשומת לב רבה יותר. ראשית, במהלך תהליך קביעת התצורה באמצעות "expconfig.txt", החוקרים צריכים לוודא שמצב האימון הוגדר כ- False לפני ביצוע הניסוי בפועל כדי לכבות את הנחיית השמע המיועדת לנהיגה בפועל. שנית, חשוב לציין כי במהלך תהליך הכיול של ההגה, החוקרים צריכים להבטיח את משרעת לכיוון שני הכיוונים של ההגה מאוזנים וכי, הן דוושות הבלם והן דוושות המצערת הם מרוצפים לחלוטין. שלישית, החוקרים צריכים גם לבחון אם ערכת הכלים הרוטטת הונחה על המשתתף בתקיפות עם קלטות רפואיות לפני תחילת סימולציית הנהיגה.
כדי להתמודד עם חששות לגבי התוקף החיצוני של סימולציית נהיגה ככל האפשר, תוכנת סימולציית הנהיגה שהוצגה מספקת מגוון רחב של אפשרויות לחוקרים להגדיר סביבת נהיגה אידיאלית. לדוגמה, שינוי בעוצמת הרוח הקדמית והלרוחבית יכול להיות מותאם כדי לשכפל את התנגדות הרוח שנהגים יחוו בכביש מהיר בחיים האמיתיים. נוסף על התצורות הזמינות המסופקות במסמך "expconfig.txt", החוקרים יכולים גם לעצב כביש משלהם באמצעות תוכנת הדמיה בקוד פתוח כדי לבנות סביבה המחקה את תרחיש החיים האמיתיים. החוקרים עשויים גם להראות דאגה לגבי עיכוב אפשרי של ערכת כלים רוטטת אלחוטית, אשר יכול להשפיע על זמן התגובה נמדד. עם זאת, מאפייני הפעלה אופייניים של מנועי הרטט כללו רק זמן השהיה של 16 אלפיות השנייה וזמן עלייה של 28 אלפיות השנייה. לעומת זאת, זמן התגובה הטיפוסי של מנהלי ההתקנים הוא בין 0.5 s ו 1.5 s51. לכן, ההשפעה של עיכוב תחילת הוא קטן יחסית והוא יכול להיות מוזנח. יתר על כן, בכל פעם שהחוקרים חווים קשיים בתהליך קביעת התצורה וההכנה, מומלץ להפעיל מחדש את המערכת כולה ולכיול מחדש של ההגה, המאיץ דוושת הבלמים. אם האפשרות UDP הופעלה אך לא התקבלו נתונים על-ידי התקנים אחרים, ודא שהתקנים אחרים הוגדרו כשרת UDP במקום כלקוח UDP כדי להקל על העברת נתונים.
עם זאת, לשיטה המוצעת יש מגבלות. בסביבה אמיתית, יידרשו יכולות ומיומנויות נהיגה שונות בהיבטים רבים, לרבות דרישות יחסיות של יכולות פיזיות, קוגניטיביות, התנהגותיות ותפיסתיות וכו'. בהתאם לקביעה ההקשרית, דרגות שונות של ביקוש מונחות על הכישורים הקוגניטיביים-תפיסתיים של הנהגים. לדוגמה, רמת היכולות הנדרשת לנהג לנהוג בבטחה במזג אוויר שטוף שמש בתנועה קלה תהיה פחות אינטנסיבית בהשוואה לנהיגה בסביבת מזג אוויר סגרירית תנועה כבדה52. סימולטור הנהיגה אינו יכול לדמות באופן מלא את מצב הנהיגה המורכב בעולם האמיתי, אך הוא יכול לספק סביבה מבוקרת יותר המבטלת משתנים מבלבלים פוטנציאליים שעלולים לזהם את תוצאת הניסוי. התאמה לסימולטור הנהיגה המדווח יכולה להתבצע גם בהתאם לצרכים הניסיוניים. עם זאת, עדיין צריך להתבצע מחקר בדרכים כדי להגביר את התוקף האקולוגי של קו מחקר זה. בנוסף, בשל העלות הנמוכה שלה, פלטפורמת סימולציית הנהיגה המוצגת אינה מורכבת מפלטפורמת תנועה, כלומר היא אינה מסוגלת לספק חוויות נסיעה אופקיות ואורך.
בהתאם לניסוי המופתי, בעוד תנודות יכולות להיגרם על ידי הקשרים חיצוניים כגון נהיגה בכביש לא יציב, לא סופקה רטט רכב למשתתפים במהלך סימולציית הנהיגה. עם זאת, השיטה המוצעת מאפשרת לנו לשלוט במהירות ובמרווח הבלמים של המכונית הקדמית במשימה הבאה ברכב במסגרת מעבדה, ומספקת לנו את היכולת לשלוט בקושי הנהיגה עבור המשתתפים. בנוסף, שאלוןסימולציה 53 (SSQ) לא נכלל בניסוי. למרות השיקול החסר, התוצאות לא הושפעו מכיוון שאורך כל משפט היה קצר יחסית, ואף משתתף לא דיווח על סימפטוםכלשהו 53 של מחלת סימולציה עם השלמת כל ניסוי. במחקר זה יש גם מספר חוסר איזון של משתתפים זכר ונקבה. מחקרים עתידיים צריכים להבטיח להוציא משתתפים עם מחלתסימולציה 53 באמצעות השאלון המתאים54, ומטרתם לגייס מספר שווה של משתתפים גברים ונשים כדי להגיע למסקנה חזקה יותר של התוצאות.
המחקר המופתי הוא ניסוי בתכנון רכב בתוך הנושא עם מיקום אזהרה רוטט כגורם היחיד: אצבע, פרק כף יד, תנאי אזהרה במקדש ומצב שליטה בנהיגה בלבד. בעתיד, אנו מתכוונים לבצע בדיקות נוספות במקומות אחרים כגון החזה ומאחורי האוזן, מתן מיקומים חלופיים של מכשירים לבישים לפיתוח הקרוב. ניתוח נוסף יכול להתבצע כדי לחקור את השונות של האטה דוושת הבלם על פני תנאים שונים. יתר על כן, התוצאות הראו כי המשתתפים תפסו את הרמה הגבוהה ביותר של רטט באזור המקדש, עדיין, האזור היה גם המיקום הפחות מועדף להצבת המכשיר. יהיה מעניין גם להמשיך ולחקור את ההשפעה על תגובת הבלמים על ידי התאמת עוצמת הרטט באזור המקדש. בנוסף, בהשוואה לאזהרות חזותיות ושמיעתיות, אזהרות vibrotactile מכילות מידע פחות. יש לבצע מחקר נוסף כדי לחקור כיצד ניתן להשתמש באזהרות vibrotactile כדי לספק מידע מורכב.
בעוד שמחקר זה ערך רק ניסוי על השפעת ערכת הכלים הרוטטת הלבישה על התנגשויות קדמיות, ניתן ליישם עיצוב בדיקה זה גם במחקר התנהגותי אחר כגון מחקר על כלי רכב אוטונומיים, מערכות התרעה על סטייה מנתיב, מחקר הסחת דעת של נהג ומחקר עייפות נהיגה. למרות סימולציית הנהיגה המשמשת במחקר למופת אינה כוללת התקנה לנהיגה אוטונומית, החוקרים עשויים לשנות את הקודים בהתייחס לחומרים אחרים שפורסמו55,56 כדי להשיג מטרה זו. בנוסף, ערכת הכלים רוטט ניתן להשתמש במחקר נהיגה ריבוי משימות, כולל משימת תגובת זיהוי (DRT)57,58,59, משימת הפניה פונדקאית (SuRT)37,58, ו N-back משימה37. החוקרים יכולים להתאים אישית התנהגויות רכב ואירועים בהתאם לצרכים שלהם בעת שימוש סימולטור נהיגה. תחומי מחקר אחרים המשתמשים במכשירי אזהרה רטט ללמוד התנהגות אנושית כגון הנדסה ביו רפואית31,32 יכול גם להפיק תועלת השיטה המוצעת.

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/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.bdigitaluss.remotexs.co/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

על פי הנתונים שנחשפו על ידי הערכות הבריאות העולמיות בשנת 2016, פציעה בתנועה היא הגורם השמיני למקרי מוות עולמיים, מה שמוביל ל -1.4 מיליון מקרי מוות ברחבי העולם1. בשנת 2018, 39.2% מתאונות הדרכים היו התנגשויות עם כלי רכב מנועיים בתחבורה, ו-7.2% מהן היו התנגשויות עורפיות. פתרון להגברת הבטיחות ברכב ובכביש הוא פיתוח מערכת סיוע מתקדמת לנהיגה (ADAS) כדי להזהיר נהגים מפני סכנות פוטנציאליות. נתונים הראו כי ADAS יכול להפחית באופן משמעותי את קצב ההתנגשויות העורפיות, והוא יעיל עוד יותר כאשר מצויד במערכת בלמים אוטומטית2. בנוסף, עם פיתוח כלי רכב אוטונומיים, תידרש מעורבות אנושית פחותה לשליטה ברכב, מה שהופך את מערכת ההתרעה על בקשת השתלטות (TOR) לצורך כאשר הרכב האוטונומי אינו מצליח לווסת את עצמו. העיצוב של מערכת ההתרעה ADAS ו TOR הוא עכשיו פיסת טכנולוגיה חשובה עבור נהגים כדי למנוע תאונות קרובות בתוך כמה שניות. הניסוי המופתי השתמש בארגז כלים רוטט יחד עם פלטפורמת סימולציית נהיגה כדי לחקור איזה מיקום יפיק את התוצאה הטובה ביותר כאשר מערכת התרעה vibrotactile שימשה כמערכת התראה פוטנציאלית ADAS ו TOR.
מסווגים לפי ערוצים תפיסתיים, קיימים בדרך כלל שלושה סוגים של אופני אזהרה, כלומר חזותיים, שמיעתיים ומישושיים. לכל מודאליות אזהרה יש יתרונות ומגבלות משלה. כאשר מערכות התראה חזותית נמצאות בשימוש, נהגים עלולים לסבול מעומס ראייה3, פגיעה בהופעות הנהיגה עקב עיוורון לא קשוב4,5. למרות שמערכת התרעה שמיעתית אינה משפיעה על שדה הראייה של הנהגים, יעילותה תלויה מאוד בסביבה כגון מוזיקת רקע ורעשים אחרים בסביבת הנהיגה6,7. לכן, מצבים המכילים מידע שמיעתי חיצוני אחר או רעש משמעותי עלול להוביל חירשות קשובה8,9, הפחתת האפקטיביות של מערכת אזהרה שמיעתית. לשם השוואה, מערכות התרעה מישוש אינן מתחרות בעיבוד החזותי או השמיעתי של הנהגים. על ידי שליחת אזהרות vibrotactile לנהגים, מערכות אזהרה מישוש להתגבר על המגבלות של מערכות התראה חזותית ושמיעתית.
מחקרים קודמים הראו כי אזהרות מישוש יכול להועיל לנהגים על ידי קיצור זמן תגובת הבלמים שלהם. כמו כן נמצא כי מערכות התרעה מישוש להניב תוצאה יעילה יותר על חזותי10,11 ו שמיעתי12,13,14 מערכות אזהרה במצבים מסוימים. עם זאת, מחקר מוגבל התמקד בחקירת המיקום האופטימלי להצבת התקן אזהרה מישוש. על פי השערת קליפת המוח החושית15 והשערת המרחק החושי16, המחקר המופתי בחר באזורי האצבע, פרק כף היד והמקדש כמיקומים ניסיוניים להצבת מכשיר אזהרה מישוש. עם הפרוטוקול שהוצג, ניתן להגדיר את התדירות ואת זמן מתן הזמן של אזהרה רוטטת, ומרווחים בין תנודות של ערכת הכלים רוטט, כדי להתאים לדרישות הניסוי. ערכת כלים רוטטת זו כללה שבב ראשי, שבב וסת מתח, מולטיפלקסר, מתאם USB לטרנזיסטור-טרנזיסטור-לוגיקה (TTL), טרנזיסטור אפקט שדה (MOSFET) של תחמוצת מתכת ומודול Bluetooth. מספר המודולים הרוטטים יכול להשתנות גם בהתאם לצורכי החוקרים, כאשר עד ארבעה מודולים רוטטים בו זמנית. בעת יישום ערכת הכלים רוטט בניסויים הקשורים לנהיגה, זה יכול להיות מוגדר כדי להתאים את ההגדרות הניסיוניות, כמו גם מסונכרן עם נתוני ביצועים נהיגה על ידי שינוי הקודים של סימולציית הנהיגה.
בעוד עבור חוקרים, ביצוע ניסוי נהיגה בפלטפורמה וירטואלית הוא ריאלי יותר מאשר בעולם האמיתי בשל הסיכון והעלות הכרוכים בכך. לדוגמה, איסוף מדדי ביצועים יכול להיות קשה, וקשה לשלוט בגורמים הסביבתיים המעורבים כאשר ניסויים נערכים בעולם האמיתי. כתוצאה מכך, מחקרים רבים השתמשו בסימולטורים לנהיגה בבסיס קבוע הפועלים על מחשבים בשנים האחרונות כחלופה לביצוע מחקרי נהיגה בדרכים. לאחר שלמדנו, פיתחנו וחקרנו במשך למעלה מ-11 שנים בקהילת מחקר הנהיגה, הקמנו פלטפורמת הדמיית נהיגה עם מכונית אמיתית המורכבת מתוכנת הדמיית נהיגה בקוד פתוח וערכת חומרה, הכוללת הגה ותיבת הילוכים, שלושה דוושות, שלושה מקרנים רכובים ושלושה מסכי מקרן. עם תוכנת סימולציית הנהיגה תומכת במסך אחד בלבד, הפרוטוקול המוצג השתמש רק במקרן המרכזי ובמסך המקרן כדי לבצע את הניסוי.
ישנם שני יתרונות עיקריים של שימוש בפלטפורמת סימולציית הנהיגה המוצגת. אחד היתרונות של פלטפורמה זו הוא שהיא משתמשת בתוכנת קוד פתוח. באמצעות פלטפורמת הקוד הפתוח הידידותית למשתמש, החוקרים יכולים להתאים אישית את ערכת הכלים הסימולציה והרוטטת לצרכי המחקר הייחודיים שלהם על ידי יצירת תצורת תוכנה פשוטה ללא כל פיתוח קוד . על ידי שינוי הקודים, החוקרים יכולים ליצור סימולציות נהיגה המספקות נאמנות יחסית למציאות עם שפע של אפשרויות זמינות על סוגי רכב, סוגי כבישים, התנגדות להגה, מערבולת רוח לרוחב ואורך, ממשקי תוכנית יישום אירוע זמן ובלמים (API) לסנכרון תוכנה חיצונית, ויישום פרדיגמות התנהגותיות כגון המשימה הבאה לרכב ומשימת N-Back. למרות ביצוע מחקר הקשור לנהיגה בסימולטור נהיגה לא יכול לשכפל באופן מלא נהיגה בעולם האמיתי, נתונים שנאספו באמצעות סימולטור נהיגה הוא סביר ואומץ נרחב על ידי חוקרים17,18.
יתרון נוסף של סימולטור הנהיגה המוצע הוא העלות הנמוכה שלה. כפי שהוזכר קודם לכן, תוכנת סימולציית הנהיגה שהוצגה היא תוכנת קוד פתוח הזמינה למשתמשים ללא תשלום. בנוסף, העלות הכוללת של התקנת החומרה כולה בפרוטוקול זה נמוכה יותר בהשוואה לסימולטורים מסחריים טיפוסיים לנהיגה בנאמנות גבוהה. איור 1 a ו- b מציגים את ההתקנה המלאה של שני סימולטורים לנהיגה בעלות הנעה בין $3000 ל$ $30000. לעומת זאת, סימולטורים מסחריים טיפוסיים לנהיגה בנאמנות גבוהה (בסיס קבוע) עולים בדרך כלל בסביבות $10,000 עד $100,000. עם מחיר סביר מאוד שלה, סימולטור נהיגה זה יכול להיות בחירה פופולרית לא רק למטרות מחקר אקדמי, אלא גם לניהול שיעורי נהיגה19 ולהדגמה של טכנולוגיות הקשורות לנהיגה20,21.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61408/61408fig1v2.jpg"> איור 1: תמונה של סימולטורים לנהיגה. שני סימולטורים לנהיגה כללו הגה ותיבת הילוכים, שלושה דוושות ורכב. (א) הגדרת סימולטור נהיגה $סך $3000 שהשתמשה במסך LCD בגודל 80 אינץ' ברזולוציה של 3840 × 2160. (ב) הגדרת סימולטור נהיגה בסך $30000 שהשתמשה בשלושה מקרנים נטענים וב-3 מסכי מקרן עם ממד של 223 x 126 ס"מ כל אחד. מסכי ההקרנה הונחו 60 ס"מ מעל פני הקרקע ו-22 ס"מ מחזית הרכב. רק המקרן המרכזי ומסך המקרן שימשו לניסוי הנוכחי. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/61408/61408fig1v2large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
תוכנת סימולציית הנהיגה ועקרת הכלים הרוטטת בשיטה המוצעת כבר שימשו במחקרים קודמים על ידי החוקרים שלנו22,23,24,25,26,27,28,29. ערכת כלים רוטטת שפותחה על ידי עצמה בהתאם לתקן ISO30 ניתנת להחלה בשדות שונים31,32 על ידי התאמת תדירות הרטט ועוצמתו. חשוב לציין כי פותחה גירסה חדשה יותר של ערכת הכלים הרוטטת והיא מוצגת בפרוטוקול הבא. במקום להתאים את תדר הרטט באמצעות מתאם מתח מתכוונן, הגרסה החדשה מצוידת בחמישה תדרי רטט שונים וניתן להתאים אותה בקלות רבה יותר באמצעות הקודים המסופקים בקובץ קידוד משלים 1. יתר על כן, סימולטור הנהיגה המוצג מספק לחוקרים דרך בטוחה, זולה ויעילה לחקור סוגים שונים של מחקר הקשור לנהיגה. לפיכך, פרוטוקול זה מתאים למעבדות מחקר שיש להן תקציב מוגבל ויש להן צורך חזק להתאים אישית סביבות נהיגה ניסיוניות.

<table><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&amp;eacute; 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&amp;auml;t D&amp;uuml;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

מערכת התרעת התנגשות ממלאת תפקיד מרכזי במניעת הסחות דעת נהיגה ונהיגה מנומנמת. מחקרים קודמים הוכיחו את היתרונות של אזהרות מישוש בהפחתת זמן תגובת הבלמים של הנהג. במקביל, הוכחו אזהרות מישוש יעילות בבקשת השתלטות (TOR) על כלי רכב אוטונומיים חלקית.
כיצד ניתן למטב את הביצועים של אזהרות מישוש הוא נושא מחקר חם מתמשך בתחום זה. לכן, תוכנות סימולציה נהיגה בעלות נמוכה הציגו שיטות כדי למשוך חוקרים נוספים לקחת חלק בחקירה. הפרוטוקול שהוצג חולק לחמישה חלקים: 1) משתתפים, 2) תצורת תוכנת סימולציית נהיגה, 3) הכנת סימולטור נהיגה, 4) תצורה והכנה של ערכת כלים רוטטת, ו -5) ביצוע הניסוי.
במחקר המופתי, המשתתפים לבשו את ערכת הכלים רוטט מישוש וביצעו משימה מבוססת רכב הבא באמצעות תוכנת סימולציה נהיגה אישית. הרכב הקדמי בלם לסירוגין, ואזהרות רוטטות נמסרו בכל פעם שהרכב הקדמי בלם. המשתתפים הונחו להגיב במהירות האפשרית לבלמים הפתאומיים של הרכב הקדמי. דינמיקת הנהיגה, כגון זמן תגובת הבלמים וקצב תגובת הבלמים, תועדה על ידי תוכנת הסימולציה לניתוח נתונים.
הפרוטוקול המוצג מציע תובנה על חקר האפקטיביות של אזהרות מישוש על מיקומי גוף שונים. בנוסף למשימה הבאה המכונית כי הוא הוכיח בניסוי למופת, פרוטוקול זה מספק גם אפשרויות ליישם פרדיגמות אחרות על מחקרי סימולציה נהיגה על ידי ביצוע תצורת תוכנה פשוטה ללא כל פיתוח קוד. עם זאת, חשוב לציין כי בשל מחיר סביר שלה, התוכנה סימולציה נהיגה וחומרה הציג כאן לא יוכלו להתחרות באופן מלא עם סימולטורים אחרים נהיגה מסחרית נאמנות גבוהה. עם זאת, פרוטוקול זה יכול לשמש כחלופה סבירה וידידותית למשתמש לסימולטורים המסחריים הכלליים לנהיגה בנאמנות גבוהה.

המחקר המופתי שדווח במאמר זה ערך את המשימה הבאה ברכב באמצעות סימולטור הנהיגה וערכת הכלים רוטטת, אשר פורסם גם בעבר בכתב עת אקדמי22. ראוי לציין כי הגרסה הישנה יותר של ערכת הכלים רוטט שימש בעת ביצוע המחקר למופת, בעוד גרסה חדשה של ערכת הכלים רוטט הוצג בפרוטוקול לעיל. המחקר היה ניסוי בתכנון בתוך הנושא עם מיקום אזהרה רוטט כגורם היחיד: אצבע, פרק כף היד, תנאי אזהרה במקדש, ומצב נהיגה בלבד כפקד. כל מצב כלל 13 אירועי בלמים אקראיים, וכתוצאה מכך בסך הכל 52 ניסויים ניסיוניים. סדר התנאים היה מאוזן עם העיצוב הריבוע הלטיני וכל המשתתפים עברו את כל ארבעת התנאים במהלך הניסוי.
המחקר המופתי כלל גם סקר שרשם את המיקום המועדף על המשתתפים להצבת ערכת הכלים הרוטטת ואת עוצמת הרטט הנתפסת של כל מיקום (כלומר, אצבע, פרק כף יד ומקדש) עם סולם Likert של 7 נקודות עם השלמת כל הניסויים. כמו כן נרשם שיעור השימוש באביזרים לבישים יומיים (כלומר, שעון, משקפיים, אוזניות וטבעת).
מכיוון שלא היה מטא-אנליזה קודמת כהפניה לקביעת גודל המדגם למחקר המופתי, עם השלמת ניתוח הכוח עם גודל האפקט החציוני (ηp2 = 0.06)43,44, 23 המשתתפים נדרשו להגיע 80% כוח 30 המשתתפים נדרשו להגיע 90% כוח. בסך הכל גויסו 28 משתתפים בעלי ראייה רגילה או מתוקנת לנורמלית, רישיון נהיגה תקף וחוויית נהיגה במשך למעלה משנה מהקהילה השכונתית של אוניברסיטת צינגהואה. ארבעה משתתפים לא נכללו בניתוח הנתונים כאשר משתתף אחד פרש מהמחקר, ושלושה משתתפים לא הצליחו למלא אחר ההוראה הניסיונית. ניתוח חריג נערך גם באמצעות התפלגות רגילה עם ניתוק כשלוש סטיות תקן מהמשמעות. ל-24 המשתתפים הנותרים (17 גברים ו-7 נקבות) שנכללו בניתוח נתונים יש גיל ממוצע של 23.88 שנים עם סטיית תקן של 6.62 שנים, הממלאת את גודל המדגם המינימלי הנדרש (כלומר, 23 משתתפים). הוראות הניסוי ניתנו לכל משתתף והתקבל טופס הסכמה חתום מכל המשתתפים עם הגעתם למעבדה. כל המשתתפים היו מודעים למטרת הניסוי ולא דיווחו על דאגה לאחר השלמת ניסויי התרגול לפני תחילת הניסוי בפועל.
ניסוי סימולציית הנהיגה התקיים בסביבה בהירה, כאשר הסצנה המדומה המעוצבת דומה לנהיגה בכביש המהיר ביום בהיר. איור 5 מציג צילום מסך של הסביבה המדומה ששימשה במחקר המופתי. זה היה מוגדר רק כדי לאפשר את המשימה שלאחר המכונית מדומה עם כל ניסיון שנמשך 12 דקות. הרכב המוביל היה אמור לנוע קדימה במהירות ממוצעת של 40 קמ"ש (60.4 קמ"ש), ומרווח הזמן עבור הבלמים האקראיים של הרכב הקדמי נקבע על 30 עד 60 שניות עם כל משך אירוע בלם של 5 שניות. ההאצה הממוצעת של הרכב הקדמי הייתה 0.6 m/s2 אשר הלך על ידי הגדרות ברירת המחדל35.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61408/61408fig05.jpg"> איור 5: צילום מסך של סביבת הדמיית הנהיגה. ניסוי סימולציית הנהיגה התקיים בסביבה בהירה. הפנסים האחוריים של הרכב הקדמי נדלקים כאשר הרכב הקדמי בלם. החלק התחתון של המסך מראה לנהגים את הציוד והמהירות של הרכב שלהם. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/61408/61408fig05large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
הן הגדרות הרוח הקדמית והן הגדרות הרוח הצדדית הופעלו והוצדרו להישאר כהגדרות ברירת המחדל. מרווח הרוח הקדמי המינימלי והמקסימום, משך הרוח וכוח הרוח הקדמי היו 3 s ו 13 s, 2 s ו 3 s, ו 500 N ו 1,000 N, בהתאמה36. מרווח הרוח המינימלי והמקסימום לרוחב, משך הרוח וכוח הרוח לרוחב היו 3 s ו 8 s, 2 s ו 3 s, ו 1,000 N ו 2,000 N, בהתאמה36.
ניתוח צעדים חוזרים ונשנים חד-כיווני של שונות (ANOVA חד-כיווני) בקצב תגובת הבלמים הראה כי ההשפעה של ארבעת תנאי המשימה הייתה משמעותית, F(3,69) = 3.08, p = 0.049, ηp2 = 0.31. ניתוחי פוסט הוק באמצעות מבחני tמתוקנים על-ידי Pairwise Bonferroni לא הצביעו על הבדל השוואה משמעותי מבחינת זוג (כפי שמודגם באיור 6).
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61408/61408fig06.jpg"> איור 6: קצב תגובת הבלמים. ממוצע שיעור תגובת הבלמים בקרב המשתתפים בכל אחד מארבעת התנאים (כלומר, אצבע, פרק כף יד, מקדש ונהיגה בלבד). קווי שגיאה מייצגים סטיות תקן. נתון זה שונה מ- Zhu ואח '22. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/61408/61408fig06large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
הניתוח של זמן תגובת הבלמים באמצעות ANOVA חד-כיווני הניב תוצאות משמעותיות, F(3,69) = 4.76, p < 0.01, ηp2 = 0.17. עם השלמת הבדיקות המתוקנת בבונפרוני,זמן תגובת הבלמים המוקלט היה קצר משמעותית כאשר המשימה בוצעה עם ערכת הכלים הרוטטת הממוקמת על אצבע המשתתפים (M = 1.04 s, SD = 0.35 s) ופרק כף היד (M = 1.00 s, SD = 0.33 s) בהשוואה למצב נהיגה בלבד (M = 1.29 s, SD = 0.36 s) עם p = 0.004 ו p = 0.008, בהתאמה. עם זאת, לא נמצאה תוצאה משמעותית כאשר המשתתפים נהגו עם ערכת הכלים הרוטטת הממוקמת באזור המקדש בהשוואה למצב הנהיגה בלבד (M = 1.08 s, SD = 0.50 s), p = 0.22. בהתייחס לאיור 7, התוצאות הצביעו על כך שהיישום של אזהרות מישוש יכול להקל על תגובות הנהגים כלפי הסכנות הקרובות בזמן הנהיגה, במיוחד כאשר התקן האזהרה היה ממוקם על האצבע או פרק כף היד של הנהגים.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61408/61408fig07.jpg"> איור 7: זמן תגובת הבלמים. זמן תגובת בלם ממוצע בשניות בין המשתתפים בכל אחד מארבעת התנאים (כלומר, אצבע, פרק כף יד, מקדש ונהיגה בלבד). קווי שגיאה מייצגים סטיות תקן. נתון זה שונה מ- Zhu ואח '22. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/61408/61408fig07large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
ניתוח ההעדפה למיקום האזהרה (כלומר אצבע, פרק כף יד ומקדש) הראה השפעה משמעותית, F(2,46) = 7.05, p < 0.01, ηp2 = 0.23. לפיכך, נערכו גם בדיקות Tמתוקנת על ידי צמד בונפרוני. התוצאות הצביעו על העדפה משמעותית לאצבע (M = 4.88, SD = 1.75) ופרק כף היד (M = 4.83, SD = 1.31) מאשר אזור המקדש (M = 3.13, SD = 2.05) שבו p = 0.03 ו p = 0.02 בהתאמה. לא היה הבדל משמעותי בין מיקומי האצבעות ופרק כף היד(p = 1.0). יתר על כן, השפעה משמעותית על עוצמת הרטט הנתפסת של המשתתפים עבור שלושת המיקומים נמצאה, F(2,46) = 7.37, p < 0.01, ηp2 = 0.24. המשתתפים תפסו את הרמה הגבוהה ביותר של רטט באזור המקדש. עם זאת, ניתוח נוסף הראה כי רמת הרטט הנתפסת הייתה נמוכה רק באופן משמעותי מאזור המקדש (M = 5.75, SD = 1.42) כאשר ערכת הכלים הרוטטת הייתה ממוקמת על פרק כף היד (M = 4.17, SD = 0.92), p < 0.01. כאשר ערכת הכלים הרוטטת הייתה ממוקמת על האצבע (M = 4.71, SD = 1.63), היא לא הראתה הבדל משמעותי לא עם אזור המקדש (p = 0.09) ולא עם פרק כף היד (p = 0.56). מעניין, כפי שמוצג באיור 8, בעוד המשתתפים תפסו את הרמה הגבוהה ביותר של רטט באזור המקדש, ההעדפה של ערכת הכלים רוטט להיות ממוקם על אזור המקדש היה הנמוך ביותר.
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61408/61408fig08.jpg"> איור 8: דירוגים סובייקטיביים בהעדפה למיקומי אזהרה ועוצמת רטט נתפסת בקרב המשתתפים. מיקום אזהרה מועדף ממוצע בסולם שבין 1 (הכי פחות מועדף) ל- 7 (המועדף ביותר) כנגד עוצמת רטט נתפסת ממוצעת בסולם מ- 1 (תחושה חלשה) ל- 7 (תחושה חזקה) עבור אזור האצבע, פרק כף היד והמקדש של כל המשתתפים. קווי שגיאה מייצגים סטיות תקן. נתון זה שונה מ- Zhu ואח '22. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/61408/61408fig08large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
לבסוף, ניתוח השימוש באביזרים לבישים יומיים (כלומר, שעון, משקפיים, אוזניות וטבעת) בקרב המשתתפים שיקף כי יותר מ-50% מהמשתתפים ענדו שעון בחיי היומיום שלהם, מה שמרמז על ההיתכנות של אימוץ מכשירים vibrotactile לבישים כמערכת התרעה בחיים האמיתיים (כפי שמודגם באיור 9).
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61408/61408fig09.jpg"> איור 9: שימוש באביזרים יומיומיים לבישים בקרב המשתתפים. אחוז ממוצע של שימוש יומיומי עבור כל אחד מארבעת האביזרים הלבישים (כלומר, שעונים, משקפיים, אוזניות וטבעות). נתון זה שונה מ- Zhu ואח '22. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/61408/61408fig09large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
עם מספר אביזרים לבישים חכמים כגון טבעות חכמות, שעונים חכמים ומשקפיים חכמים הזמינים כעת בשוק, היישום של אזהרות מישוש על אביזרים לבישים נמצא ממש מעבר לפינה. המחקר הנוכחי אישר את האפקטיביות של התקנים vibrotactile לביש כמערכת אזהרה יקרת ערך בהקלה על זמן תגובת הבלמים המתעוררים של הנהגים. זמן תגובת הבלמים הממוצע הופחת ב-297 אלפיות השנייה, 251 אלפיות השנייה ו-210 אלפיות השנייה ללבישת מכשירי הוויברוטקטיל על פרק כף היד, האצבע והמקדש, בהתאמה, בהשוואה לכך שאינו עונד מכשיר אזהרה מישוש. התוצאות הנוכחיות הראו כי אזהרות רוטטות שנמסרו על פרק כף היד יצרו את זמן תגובת הבלמים המהיר ביותר, וכתוצאה מכך ירידה של 23% בזמן תגובת הבלמים לעומת אי קבלת אזהרה מישוש. עם זאת, גורמים אחרים כגון מין46, גיל46,47, והבדלים בודדים48,49 ברגישות מישוש יכול להשפיע גם על האפקטיביות של אזהרות מישוש. חקירה נוספת הכוללת גורמים נוספים נדרשת אפוא כדי לקבוע את המיקום האופטימלי להצבת התקני האזהרה המישושיים. הממצאים לא רק הצביעו על הערך של פיתוח מכשירים vibrotactile לביש, אלא גם הציע צורה חלופית פוטנציאלית של מערכת אזהרה התנגשות קדימה מישוש כי הוא פחות יקר, ריאלי יותר, אופרטיבי מאוד בהשוואה למערכות אזהרה מישוש אחרות כגון מושברטט 10 או אפודרטט 50.
קובץ קידוד משלים. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/61408/supplemental%20coding%20files%201.py" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.</a>

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

פרוטוקול זה מתאר פלטפורמת סימולציית נהיגה וניתוח כלים רוטט מישוש לחקירת מחקר הקשור לנהיגה. מוצג גם ניסוי מופתי הבוחן את האפקטיביות של אזהרות מישוש.

ערכת כלים רוטטת מישוש ופלטפורמת הדמיית נהיגה למחקר הקשור לנהיגה

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

tactile-vibrating-toolkit-driving-simulation-platform-for-driving

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Behavior

4.4K Views.  Tsinghua University. פרוטוקול זה מתאר פלטפורמת סימולציית נהיגה וניתוח כלים רוטט מישוש לחקירת מחקר הקשור לנהיגה. מוצג גם ניסוי מופתי הבוחן את האפקטיביות של אזהרות מישוש.

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

Haptic/Graphic Rehabilitation: Integrating a Robot into a Virtual Environment Library and Applying it to Stroke Therapy

Recent research that tests interactive devices for prolonged therapy practice has revealed new prospects for robotics combined with graphical and other forms of biofeedback. Previous human-robot interactive systems have required different software commands to be implemented for each robot leading to unnecessary developmental overhead time each time a new system becomes available. For example, when a haptic/graphic virtual reality environment has been coded for one specific robot to provide haptic feedback, that specific robot would not be able to be traded for another robot without recoding the program. However, recent efforts in the open source community have proposed a wrapper class approach that can elicit nearly identical responses regardless of the robot used. The result can lead researchers across the globe to perform similar experiments using shared code. Therefore modular "switching out"of one robot for another would not affect development time. In this paper, we outline the successful creation and implementation of a wrapper class for one robot into the open-source H3DAPI, which integrates the software commands most commonly used by all robots.

Recently, a vast amount of prospects have come available for human-robot interactive systems. In this paper we outline the integration of a new robotic device with open source software that can rapidly make possible a library of interactive functionality. We then outline a clinical application for a neurorehabilitation application.

לתחושה / שיקום גרפי: שילוב רובוט לתוך ספריית סביבה וירטואלית וליישם אותו שבץ תרפיה

Recent research that tests interactive devices for prolonged therapy practice has revealed new prospects for robotics combined with graphical and other ...

Bioengineering

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

Tests that allow the precise determination of psychophysical thresholds for vibration and grating orientation provide valuable information about mechanosensory function that are relevant for clinical diagnosis as well as for basic research. Here, we describe two psychophysical tests designed to determine the vibration detection threshold (automated system) and tactile spatial acuity (handheld device). Both procedures implement a two-interval forced-choice and a transformed-rule up and down experimental paradigm. These tests have been used to obtain mechanosensory profiles for individuals from distinct human cohorts such as twins or people with sensorineural deafness.

Here, we present protocols to determine vibration detection thresholds and tactile acuity using psychophysical methods in man.

מדידת סף זיהוי רטט מישוש מרחבי חדות בבני אדם,

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

Testing Tactile Masking between the Forearms

Masking, in which one stimulus affects the detection of another, is a classic technique that has been used in visual, auditory, and tactile research, usually using stimuli that are close together to reveal local interactions. Masking effects have also been demonstrated in which a tactile stimulus alters the perception of a touch at a distant location. Such effects can provide insight into how components of the body's representations in the brain may be linked. Occasional reports have indicated that touches on one hand or forearm can affect tactile sensitivity at corresponding contralateral locations. To explore the matching of corresponding points across the body, we can measure the spatial tuning and effect of posture on contralateral masking. Careful controls are required to rule out direct effects of the remote stimulus, for example by mechanical transmission, and also attention effects in which thresholds may be altered by the participant's attention being drawn away from the stimulus of interest. The use of this technique is beneficial as a behavioural measure for exploring which parts of the body are functionally connected and whether the two sides of the body interact in a somatotopic representation. This manuscript describes a behavioural protocol that can be used for studying contralateral tactile masking.

Here we explore contralateral tactile masking between the forearms in which tactile detection thresholds are modulated by vibration applied to a remote site. The details of which remote sites have an effect can tell us about how the body is represented in the brain.

בדיקת מישוש מיסוך בין האמות

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

Simulation of Human-induced Vibrations Based on the Characterized In-field Pedestrian Behavior

For slender and lightweight structures, vibration serviceability is a matter of growing concern, often constituting the critical design requirement. With designs governed by the dynamic performance under human-induced loads, a strong demand exists for the verification and refinement of currently available load models. The present contribution uses a 3D inertial motion tracking technique for the characterization of the in-field pedestrian behavior. The technique is first tested in laboratory experiments with simultaneous registration of the corresponding ground reaction forces. The experiments include walking persons as well as rhythmical human activities such as jumping and bobbing. It is shown that the registered motion allows for the identification of the time variant pacing rate of the activity. Together with the weight of the person and the application of generalized force models available in literature, the identified time-variant pacing rate allows to characterize the human-induced loads. In addition, time synchronization among the wireless motion trackers allows identifying the synchronization rate among the participants. Subsequently, the technique is used on a real footbridge where both the motion of the persons and the induced structural vibrations are registered. It is shown how the characterized in-field pedestrian behavior can be applied to simulate the induced structural response. It is demonstrated that the in situ identified pacing rate and synchronization rate constitute an essential input for the simulation and verification of the human-induced loads. The main potential applications of the proposed methodology are the estimation of human-structure interaction phenomena and the development of suitable models for the correlation among pedestrians in real traffic conditions.

A protocol is presented for the characterization of the in-field pedestrian behavior and the simulation of the resulting structural response. Field-tests demonstrate that the in situ identified pacing rate and synchronization rate among the participants constitute an essential input for the simulation and verification of the human-induced loads.

סימולציה של Vibrations אדם הנגרם על סמך התנהגות הולכי רגל השדה המאופיין

For slender and lightweight structures, vibration serviceability is a matter of growing concern, often constituting the critical design requirement. With ...

Engineering

Driving Simulation in the Clinic: Testing Visual Exploratory Behavior in Daily Life Activities in Patients with Visual Field Defects

Patients suffering from homonymous hemianopia after infarction of the posterior cerebral artery (PCA) report different degrees of constraint in daily life, despite similar visual deficits. We assume this could be due to variable development of compensatory strategies such as altered visual scanning behavior. Scanning compensatory therapy (SCT) is studied as part of the visual training after infarction next to vision restoration therapy. SCT consists of learning to make larger eye movements into the blind field enlarging the visual field of search, which has been proven to be the most useful strategy1, not only in natural search tasks but also in mastering daily life activities2. Nevertheless, in clinical routine it is difficult to identify individual levels and training effects of compensatory behavior, since it requires measurement of eye movements in a head unrestrained condition. Studies demonstrated that unrestrained head movements alter the visual exploratory behavior compared to a head-restrained laboratory condition3. Martin et al.4 and Hayhoe et al.5 showed that behavior demonstrated in a laboratory setting cannot be assigned easily to a natural condition. Hence, our goal was to develop a study set-up which uncovers different compensatory oculomotor strategies quickly in a realistic testing situation: Patients are tested in the clinical environment in a driving simulator. SILAB software (Wuerzburg Institute for Traffic Sciences GmbH (WIVW)) was used to program driving scenarios of varying complexity and recording the driver's performance. The software was combined with a head mounted infrared video pupil tracker, recording head- and eye-movements (EyeSeeCam, University of Munich Hospital, Clinical Neurosciences).
The positioning of the patient in the driving simulator and the positioning, adjustment and calibration of the camera is demonstrated. Typical performances of a patient with and without compensatory strategy and a healthy control are illustrated in this pilot study. Different oculomotor behaviors (frequency and amplitude of eye- and head-movements) are evaluated very quickly during the drive itself by dynamic overlay pictures indicating where the subjects gaze is located on the screen, and by analyzing the data. Compensatory gaze behavior in a patient leads to a driving performance comparable to a healthy control, while the performance of a patient without compensatory behavior is significantly worse. The data of eye- and head-movement-behavior as well as driving performance are discussed with respect to different oculomotor strategies and in a broader context with respect to possible training effects throughout the testing session and implications on rehabilitation potential.

Patients with visual deficits after stroke report about different constraints in daily life most likely due to variable compensatory strategies, which are difficult to differentiate in clinical routine. We present a clinical set-up which allows measurement of different compensatory head- and eye-movement-strategies and evaluating their effects on driving performance.

נהיגת סימולציה במרפאה: בדיקת התנהגות גישוש חזותית בפעילויות חיים יומיומיות בחולים עם פגמי שדה ראייה

Patients suffering from homonymous hemianopia after infarction of the posterior cerebral artery (PCA) report different degrees of constraint in daily ...

Medicine

A Simple Non-invasive Method for Temporary Knockdown of Upper Limb Proprioception

Proprioception may be the least well measured of all contributors to the neural control of movement. New precise, reliable measures of proprioception are needed for clinical diagnosis of impairment, and to measure outcomes of proprioceptive training. The purpose of this simple, non-invasive method is to temporarily knockdown upper limb proprioception in healthy adults, to an extent that would be useful in the development and testing of upper limb proprioception measures. Knockdown models have two main advantages over studying humans with impaired proprioception: participant availability and the ability to control the extent of impairment across participants. Current published methods of temporary proprioception knockdown of the upper limb, such as ischemic nerve blocks and cryotherapy, are invasive, impractical, or uncomfortable for the participant. Here, vibration over the ulnar groove was used to reduce upper limb proprioception. High frequency vibration may reduce proprioceptive acuity by inhibiting pacinian corpuscle-induced input. The effect of vibration used in this protocol was confirmed using two quantitative measures. This method was simple to administer, comfortable for participants, and practical.

The goal of this protocol is to demonstrate a practical method to temporarily interfere with proprioception in the upper limb of healthy humans.

שיטה לא פולשנית פשוטה עבור זמני נוקאאוט של הגפיים העליונות קינסטזיה

Proprioception may be the least well measured of all contributors to the neural control of movement. New precise, reliable measures of proprioception are ...

A Vibrotactile Feedback Device for Seated Balance Assessment and Training

Postural perturbations, motion tracking, and sensory feedback are modern techniques used to challenge, assess, and train upright sitting, respectively. The goal of the developed protocol is to construct and operate a sitting platform that can be passively destabilized while an inertial measurement unit quantifies its motion and vibrating elements deliver tactile feedback to the user. Interchangeable seat attachments alter the stability level of the device to safely challenge sitting balance. A built-in microcontroller allows fine-tuning of the feedback parameters to augment sensory function. Posturographic measures, typical of balance assessment protocols, summarize the motion signals acquired during timed balance trials. No dynamic sitting protocol to date provides variable challenge, quantification, and sensory feedback free of laboratory constraints. Our results demonstrate that non-disabled users of the device exhibit significant changes in posturographic measures when balance difficulty is altered or vibrational feedback provided. The portable, versatile device has potential applications in rehabilitation (following skeletal, muscular, or neurological injury), training (for sports or spatial awareness), entertainment (via virtual or augmented reality), and research (of sitting-related disorders).

A sitting platform has been developed and assembled that passively destabilizes sitting posture in humans. During the user&#39;s stabilizing task, an inertial measurement unit records the device&#39;s motion, and vibrating elements deliver performance-based feedback to the seat. The portable, versatile device may be used in rehabilitation, assessment, and training paradigms.

מכשיר Vibrotactile משוב הערכת האיזון ישובים והדרכה

Postural perturbations, motion tracking, and sensory feedback are modern techniques used to challenge, assess, and train upright sitting, respectively. ...

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

The application of incongruent sensory signals that involves disrupted tactile feedback is rarely explored, specifically with the presence of vibrotactile feedback (VTF). This protocol aims to test the effect of VTF on the response to incongruent visual-tactile stimuli. The tactile feedback is acquired by grasping a block and moving it across a partition. The visual feedback is a real-time virtual presentation of the moving block, acquired using a motion capture system. The congruent feedback is the reliable presentation of the movement of the block, so that the subject feels that the block is grasped and see it move along with the path of the hand. The incongruent feedback appears as the movement of the block diverts from the actual movement path, so that it seems to drop from the hand when it is actually still held by the subject, thereby contradicting the tactile feedback. Twenty subjects (age 30.2 &#177; 16.3) repeated 16 block transfers, while their hand was hidden. These were repeated with VTF and without VTF (total of 32 block transfers). Incongruent stimuli were presented randomly twice within the 16 repetitions in each condition (with and without VTF). Each subject was asked to rate the difficulty level of performing the task with and without the VTF. There were no statistically significant differences in the length of the hand paths and durations between transfers recorded with congruent and incongruent visual-tactile signals &#8211; with and without the VTF. The perceived difficulty level of performing the task with the VTF significantly correlated with the normalized path length of the block with VTF (r = 0.675, p = 0.002). This setup is used to quantify the additive or reductive value of VTF during motor function that involves incongruent visual-tactile stimuli. Possible applications are prosthetics design, smart sport-wear, or any other garments that incorporate VTF.

We present a protocol to apply incongruent visual-tactile stimuli during an object transfer task. Specifically, during block transfers, performed while the hand is hidden, a virtual presentation of the block shows random occurrences of false block drops. The protocol also describes adding vibrotactile feedback while performing the motor task.

החלת גירויים חזותיים קלקל במהלך העברת האובייקט עם משוב Vibro מישוש

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

A Tactile Automated Passive-Finger Stimulator (TAPS)

Although tactile spatial acuity tests are used in both neuroscience research and clinical assessment, few automated devices exist for delivering controlled spatially structured stimuli to the skin. Consequently, investigators often apply tactile stimuli manually. Manual stimulus application is time consuming, requires great care and concentration on the part of the investigator, and leaves many stimulus parameters uncontrolled. We describe here a computer-controlled tactile stimulus system, the Tactile Automated Passive-finger Stimulator (TAPS), that applies spatially structured stimuli to the skin, controlling for onset velocity, contact force, and contact duration. TAPS is a versatile, programmable system, capable of efficiently conducting a variety of psychophysical procedures. We describe the components of TAPS, and show how TAPS is used to administer a two-interval forced-choice tactile grating orientation test.
Corresponding Author: Daniel Goldreich

A Tactile Automated Passive-Finger Stimulator TAPS

We describe a computer-controlled device for investigating the sense of touch: the Tactile Automated Passive-finger Stimulator (TAPS). We describe the components of TAPS, and show how TAPS is used to administer a two-interval forced-choice tactile grating orientation test.

ממריץ משושי אוטומטי פסיבי-Finger (ברזים)

Although tactile spatial acuity tests are used in both neuroscience research and clinical assessment, few automated devices exist for delivering ...

Biology

A Method for Evaluating Timeliness and Accuracy of Volitional Motor Responses to Vibrotactile Stimuli

Artificial sensory feedback (ASF) systems can be used to compensate for lost proprioception in individuals with lower-limb impairments. Effective design of these ASF systems requires an in-depth understanding of how the parameters of specific feedback mechanism affect user perception and reaction to stimuli. This article presents a method for applying vibrotactile stimuli to human participants and measuring their response. Rotating mass vibratory motors are placed at pre-defined locations on the participant's thigh, and controlled through custom hardware and software. The speed and accuracy of participants' volitional responses to vibrotactile stimuli are measured for researcher-specified combinations of motor placement and vibration frequency. While the protocol described here uses push-buttons to collect a simple binary response to the vibrotactile stimuli, the technique can be extended to other response mechanisms using inertial measurement units or pressure sensors to measure joint angle and weight bearing ratios, respectively. Similarly, the application of vibrotactile stimuli can be explored for body segments other than the thigh.

This article describes a technique for applying vibrotactile stimuli to the thigh of a human participant, and measuring the accuracy and reaction time of the participant&#39;s volitional response for various combinations of stimulation location and frequency.

שיטה להערכת עתוי דיוק של תגובות מוטוריות רצוניות כדי Vibrotactile גירויים

Artificial sensory feedback (ASF) systems can be used to compensate for lost proprioception in individuals with lower-limb impairments.  Effective design ...