本方案描述了一种步行模拟器的使用方法，该模拟器可作为一种安全且生态效度高的方法，用于研究行人在移动交通环境中的行为。
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摘要
摘要
为了成功穿越道路，个体必须将自己的移动与行驶中的车辆协调一致。本文描述了一种步行模拟器的使用方法，参与者在跑步机上行走，以穿越沉浸式虚拟环境中两辆移动车辆之间的间隙。虚拟现实技术使得对穿越间隙行为进行安全且生态多样性丰富的研究成为可能。通过操控初始起始距离，可进一步理解参与者在接近间隙时的速度调节机制。可针对不同的间隙穿越变量（如初始距离、车辆大小和间隙大小）评估其速度曲线。每次步行模拟都会生成一个位置/时间序列数据，用以分析速度如何根据间隙特征的不同而进行调整。该方法可用于研究行人在安全且逼真的环境中行走时的行为特征与行为动力学。
引言
跨越间隙是一种拦截行为，需要个体在两个移动车辆之间的间隙中进行移动1,2,3,4。间隙跨越涉及对迎面而来的车辆的感知，并根据移动的交通状况控制自身运动。这要求动作与所感知的信息精确耦合。以往许多研究采用人工道路、路边模拟器和屏幕投影的虚拟环境来考察感知判断和间隙跨越行为5,6。然而，现有过街行为文献对该行为的理解尚不完整，且这些研究的生态效度受到质疑7,8,9。
本方案提出了一种在虚拟现实中研究跨越间隙行为的研究范式，从而最大限度地提高生态效度。通过使用步行模拟器来考察个体在跨越间隙行为中的感知与动作。该模拟器为参与者提供了安全的行走环境，而模拟环境中的实际行走使研究人员能够充分捕捉感知与动作之间的相互关系。已知实际过马路的个体对时间间隙的判断比仅通过口头决定是否过马路的个体更为准确10....
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方案
本实验方案涉及人类受试者。该实验程序已获得群山国立大学研究委员会的批准。
1. 仪器设备的准备
注意：设备包括以下组件：一台个人计算机（PC，3.3 GHz，8 GB 内存），配有鼠标、键盘和显示器；安装在台式 PC 上的 Walking Simulator 软件；一台定制的跑步机（宽度：0.67 m，长度：1.26 m，高度：1.10 m），配备扶手、传送带和带 USB 电缆的磁性编码器；以及一台 Oculus Rift 虚拟现实设备（DK1，美国，1280 x 800 像素）。设备还包括一台定制的手动跑步机。该跑步机通过参与者的行走动作驱动，不使用内置电机。
- 为跑步机和附近的PC准备足够的空间。实验装置的照片见图1A。
- 按照图2所示连接设备。
- 通过USB端口将跑步机的磁性编码器连接到PC。
- 将跑步机连接至电源。
- 通过DVI/HDMI和USB端口将头戴式显示器连接到PC。
2. 行走模拟器配置的准备
- 进入 PC 上的行走模拟器目录，打开“Config”文件夹。
....
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结果
通过操纵行人初始位置与路缘到拦截点的距离以及间隙特征（即间隙和车辆大小），步行模拟器可用于研究行人的过街行为。虚拟环境方法能够调节间隙特征，以了解动态变化的过街环境如何影响儿童和年轻成年人的过街行为。
通过量化行人在间隙中的速度分布和穿越位置，用于比较不同行人组别的穿越行为。我们采用瞬时拦截时间（TOI）作为衡量参与者在间隙内因速度调整所产生的即时效应的指标。这些代表性结果来自16名年轻成年人（平均年龄 = 22.75 岁，标准差 = 2.56）和16名儿童（平均年龄 = 12.18 岁，标准差 = 0.83）的数据。通常，12岁儿童正处于协调自身运动与移动物体之间关系的能力发展阶段3,4,11,12,13,
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讨论
以往的研究曾使用带有投影屏幕的模拟器16,17，但本方案通过完全沉浸式的虚拟视野（即360度）提高了生态效度。此外，要求参与者在跑步机上行走，可用来考察儿童和年轻成年人如何根据变化的环境调整自身行为。该实验设计中，虚拟场景会随着参与者的动作同步变化，车辆会在特定时间点到达行人的过街线位置。这可防止参与者因决策或准备移动而延迟过街时间。在本研究中，参与者在尝试过街时已处于运动状态6，因此研究人员能够清晰地评估其过街过程中对运动控制的调节能力。
关键步骤包括正确设置参数以反映实验设计、在出现晕动症时及时停止实验，以及进行练习试验以使参与者适应跑步机环境。当前软件可配置的交通流量范围远超结果部分所讨论的范围。该软件还可轻松扩展，以纳入更广泛的过街情境（例如，通过增加更多车道或更多车辆类型）。
该方案可用于研究儿童和年轻成人在动态变化的环境中如何调节其运动行为。具体而言，.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本研究由韩国先进技术研究所和产业通商资源部资助（项目编号 10044775）。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 定制跑台 | Kunsan National University | 为本研究专门建造的跑台 | |
| 台式计算机 | 多家公司 | 标准台式计算机 | |
| Oculus Rift 开发套件 | Oculus VR, LLC | DK1 | 虚拟现实头戴显示器 |
| 步行模拟软件 | Kunsan National University | 为本实验开发的软件 |
参考文献
- Bastin, J., Craig, C., Montagne, G. Prospective strategies underlie the control of interceptive actions. Human Movement Science. 25 (6), 718-732 (2006).
- Bastin, J., Fajen, B., Montagne, G. Controlling speed and direction during interception: ....
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重印与许可
勘误
Formal Correction: Erratum: Using a Virtual Reality Walking Simulator to Investigate Pedestrian Behavior
Posted by JoVE Editors on 10/08/2020. Citeable Link.
An erratum was issued for: Using a Virtual Reality Walking Simulator to Investigate Pedestrian Behavior. An affiliation was updated.
The first affiliation was updated from:
Department of Sports Science, Kunsan National University
to:
Department of Sport and Exercise Sciences, Kunsan National University
