Name: tactile vibrating toolkit and driving simulation platform for driving-related research
Uploaded: 2020-12-18T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 15 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Tactile Vibrating Toolkit and Driving Simulation Platform for Driving-Related Research at JoVE.com

Bu proje Pekin Yetenekler Vakfı tarafından desteklenmiştir.

Yazarlar herhangi bir finansal açıklama veya çıkar çatışması olmadığını beyan ettiler.

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

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

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

<table><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

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

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

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

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

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

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

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

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

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Behavior

4.4K Görüntüleme.  Tsinghua University. Bu protokol, sürüşle ilgili araştırmaların araştırılması için bir sürüş simülasyon platformu ve dokunsal titreşimli bir araç setini açıklar. Dokunsal uyarıların etkinliğini araştıran örnek bir deney de sunulmaktadır.

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.

Haptik / Grafik Rehabilitasyon: Sanal Ortam Kitaplığı Robot entegre ve İnme Tedavisi için uygulanması

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

Biyomühendislik

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.

İnsan Bireylerde Titreşim Algılama Eşiği ve Tactile Mekansal Keskinliği Ölçümü

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

Davranış

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.

Önkol arasında Test Tactile Maskeleme

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

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.

Characterized In-sahada Yaya Davranışı geçerli İnsan kaynaklı Titreşimlerin Simülasyonu

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

Mühendislik

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.

Kliniğinde Simülasyon Sürüş: Görme Alanı Defekti Hastalarda Günlük Yaşam Aktiviteleri Visual Keşif Davranış Testi

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

Tıp

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.

Üst ekstremite Proprioception geçici nakavt için basit bir Non-invaziv yöntem

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.

Bir Vibrotactile geribildirim cihaz yerlerinizden Balance değerlendirme ve eğitim

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.

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

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

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.

Dokunsal Otomatik Pasif-Parmak Stimülatör (TAPS)

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

Biyoloji

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.

Vibrotactile Uyaranların için İstemli motor Yanıtları güncelliği ve doğruluğundan değerlendirilmesi için bir yöntem

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