在虚拟现实环境中对人类观察者进行可控旋转

当您在环境中移动时，您会接收到关于自身以及周围物体运动的视觉和前庭信号。该装置可让您独立操控这些信号。这是一种经济实惠的方法，利用现成的部件（如办公椅）即可在沉浸式视听环境中实现对个体运动的精确控制。

对于整个座椅系统，我的建议是在正式组装之前，先确保电子元件和电机能够按预期正常工作。首先，使用 USB 数据线将 Arduino 开发板连接到计算机。在工具下拉菜单中，选择 Arduino 开发板所连接的端口。

然后选择正确的开发板，接着选择处理器。确保所选的开发板和处理器与实际使用的相符。此处可以粘贴提供的示例 Arduino 代码。

验证并保存 Arduino 代码。然后，使用上传按钮将其上传到 Arduino 开发板。连接并开启电气子系统。

然后，拨动小型拨动开关至小LED指示灯亮起的位置，并旋转电位器旋钮，以确保其能够控制椅子的速度和方向。椅子的速度和方向应随电位器位置的变化而变化。接下来，打开一个新的或现有的Unity项目。

要导入 SteamVR 插件，首先请确保您已登录 Unity 账户。然后，点击窗口（Window）和资源商店（Asset Store），在网页浏览器中打开资源商店。搜索 SteamVR。

选择 SteamVR 插件，然后点击“添加到我的资源”。返回 Unity 后，在窗口选项卡下选择包管理器。选择我的资源。

然后，在 SteamVR 下点击导入，并按照提示完成导入过程。点击“全部接受”以应用配置更改，并根据提示操作。在检视窗口的项目窗口中查找名为 SteamVR 的新资源。

展开 SteamVR 资源文件夹，然后进入预制件（prefabs）。将摄像机装置资源拖入层级窗口，以启用游戏中的 VR 头显和控制器。从层级或场景中移除默认的主摄像机，因为它会干扰 SteamVR 摄像机的正常工作。

接下来，使用与 SteamVR 相同的流程搜索 Ardity 插件。然后，创建实验所需的对象。为此，请单击游戏对象，然后选择 3D 对象。

例如，这里有一个名为 background 的平面，它位于摄像机视图的背景中。该背景可以相对于头戴式显示器锁定在固定位置。为了向场景中添加功能，请在检视窗口中点击“添加组件”按钮，然后选择“新建脚本”。

调用脚本 setup trial。此处的默认代码应替换为所提供的 setup trial 文件中的代码。这是确保椅子正确移动所需的最少代码。

返回 Unity。新的设置试验脚本现已附加到背景对象上。在项目窗口的资源文件夹中，打开 Ardity 文件夹，然后进入其下的脚本文件夹。

将串行控制器脚本拖放到层级窗口中背景游戏对象上。在检视窗口的组件列表中向下滚动，找到串行控制器脚本。确保端口名称和波特率与Arduino程序中的设置相匹配。

将层级窗口中的背景对象拖动到检视器窗口中消息监听器旁边的消息输入框。点击检视器窗口底部的“添加组件”按钮，然后选择“新建脚本”。将新脚本命名为 chair controller。

提供的椅子控制器脚本可粘贴到此文件中。至少需要一个函数，将用户的操作转换为 0 到 1,023 之间的数值。然后，使用串行控制器的“发送串行消息”功能将该数值发送至 Arduino，并保存脚本。

返回 Unity 后，将层级窗口中的头戴式显示器对象拖动到“头”旁边的输入框中。然后，将右控制器对象拖动到“手”旁边的输入框中。在检视窗口中向下滚动，找到设置试验脚本的公共变量。

根据样本代码的输入类型，三代表VR控制器，四代表鼠标控制。此处选择VR控制器。当SteamVR应用程序关闭时，首次在Unity中按下播放按钮，您将收到与SteamVR操作相关的错误消息。

按照提示配置 SteamVR 操作。关闭设置窗口，并处理 SteamVR 弹出的其他提示。最后，按下播放按钮以开始 VR 体验。

通过这些设置，用户能够使用VR控制器旋转椅子。此处展示了实验过程中观察者的操作以及相应的椅子和场景变化的示意图。在一致条件下，如果观察者将控制器向左移动，椅子也会向左转动，同时视觉背景则向相反方向移动，就像观察者在旋转时所面对的静止场景一样。

在不协调条件下，椅子向相反方向移动，使得椅子的运动与视觉背景的运动不一致。图中所示为视觉显示刺激区域的截图。这些小的带图案区域始终保持静止，但其内部的图案会移动，就好像每个区域都是观察更大移动物体的一个窗口。

位于环上的色块构成目标，其余色块构成背景。在此示例视频中，目标垂直向上移动，而背景向右移动。移动的背景使目标产生向左运动的错觉，从而看起来是向上且向左移动。

这种向左的错觉运动被称为诱导运动。目标环的半径为5度视角，背景区域的张角为20度×20度。在一致运动和不一致运动条件下，诱导运动效应的强度由参数β的值表示。

代表性图像显示了每位观察者在一致和不一致条件下的平均 beta 值。正如预期，如果观察者认为背景运动是由自身在静止世界中移动所引起，则一致条件下的平均 beta 值接近于 1。除了一名观察者外，其余所有观察者在不一致的椅子运动条件下 beta 值均有所下降。

这些数据表明，观察者将视觉背景运动归因于自身物理运动的可能性降低。需要确保椅子滑轮和电机滑轮对齐良好，且皮带张力适中。皮带可有轻微弹性，但不宜过大。

您可以使用头戴设备来控制视觉和听觉提示，此外还可以单独通过电机控制或脚踏驱动实现身体运动。可探索的内容非常丰富。