הערכת ביצועי טיסה ודפוסי תנועות עיניים באמצעות סימולטור טיסה של מציאות מדומה
19 במאי 2023
נבנה סימולטור טיסה חדש של מציאות מדומה, המאפשר הערכה יעילה וזולה של ביצועי טיסה ודפוסי תנועת עיניים. הוא גם מספק כלי מחקר בעל פוטנציאל גבוה עבור ארגונומיה ומחקרים אחרים.
המחקר הנוכחי פיתח סימולטור טיסה VR חדש כדי להעריך את ביצועי הטייס בהתבסס על תנועות עיניים ואינדיקטורים של מבצעי טיסה בתרחיש תלת ממדי סוחף. פלטפורמת סימולטור הטיסה גמישה ביותר, בנוסף לעלות נמוכה. זה יכול לענות על הצרכים המגוונים של החוקרים.
השיטה יכולה להיות מיושמת גם על אסטרונאוטים נבחרים, בנוסף לטייסים. התחל על ידי התקנת סימולטור הטיסה. חברו יחד ללוח הבקרה של המצערת והתייחסו אליהם כאל יחידה אחת.
חבר את המצערת, הג'ויסטיק והדוושה למודול המחשב של סימולטור הטיסה באמצעות USB. לאחר מכן חבר את הצג המותקן על הראש או HMD למודול המחשב של סימולטור הטיסה באמצעות תיבת קישור. חבר את תחנות הבסיס ובקרי המציאות המדומה או המציאות המדומה ל-HMD באמצעות תוכנת VR PC.To הגדר את אזור המשחקים העומד בלבד עבור VR, ודא שה-HMD מופעל ומחובר למחשב.
מקם את תחנת הבסיס באלכסון כך שה-HMD יוכל תמיד להיות בטווח הניטור של תחנת הבסיס תוך שמירה על יציבות, כדי לשמור על סביבת VR יציבה. לאחר מכן הגדר אזור משחק בעמידה בלבד בהתאם להנחיות שסופקו על ידי תוכנת VR במחשב. חבר את מודול בקרת הטיסה המכוונן ואת תצוגת המסך הגדול לאותו מחשב שבו מותקן VR HMD.
הציגו את משימת והפעלת הסימולטור למשתתפים על ידי הסבר על תבנית התנועה והמפה והדרכת המשתתפים כיצד להשתמש בסימולטור הטיסה VR. התאימו לכל משתתף VR HMD, כיילו את תנועות העיניים שלו וכווננו את גובה המכשיר, המרחק בין האישונים ונקודת המבט. לאחר מכן, פתח את תוכנת הקלטת המסך והפעל סימולטור טיסה לאימוני טיסה.
הדריכו את המשתתפים כיצד להשתמש בדוושת הטיסה, בג'ויסטיק ובמצערת שלהם כדי לנווט קרוב ככל האפשר לקו הייחוס של הטיסה. לאחר שתסיים, אפס את מצערת הטיסה ואת כפתורי מתג המנוע. לאחר מכן הפסק להקליט.
כדי לערוך ניסויי טיסה רשמיים, לבשו את VR HMD עבור המשתתפים והפעילו את אולפן OBS כדי להתחיל להקליט את המסך. נתוני תנועת העיניים של מכשירי AOI, מהירות אוויר, מהירות אנכית, גובה ומחווני מהירות מנוע הראו כי למומחים הייתה התפלגות אחידה יותר של נתוני תנועת עיניים סביב הערך הממוצע במחוון מהירות האוויר, מחוון הגובה, מחוון המהירות האנכית ומחוון הגישה בהשוואה למתחילים. נתוני ביצועי הטיסה של המומחים התרכזו בעיקר סביב הערך הממוצע במונחים של זמן הטיסה הכולל, המרחק הממוצע מקו הייחוס, זווית המגרש שנייה אחת לפני הנחיתה, וסטיית התקן של המרחק מקו הייחוס בהשוואה למתחילים.
כייל את רגעי העיניים של כל משתתף וכוונן את גובה המכשיר, המרחק בין האישונים ונקודת המבט בהתאם.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה מציג סימולטור טיסה חדש במציאות מדומה, שתוכנן להערכת ביצועי טייס באמצעות תנועות עיניים ומדדי טיסה בסביבה תלת-ממדית סוחפת. הסימולטור הוא יעיל מבחינה כלכלית וניתן להתאמה, ובכך הוא עונה על צרכי מחקר שונים.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי המוח
- גורמים אנושיים
- טכנולוגיית מציאות מדומה
רקע
- סימולטורים של טיסה קיימים עלולים להיות יקרים ואינם גמישים.
- דפוסי תנועת עיניים הם קריטיים להערכת ביצועי טייסים.
- מציאות מדומה מציעה חוויות סביבתיות (immersive) שיכולות לשפר את האימון וההערכה.
- מחקר זה נועד לטפל במגבלות של סימולטורים מסורתיים.
מטרת המחקר
- פיתוח סימולטור טיסה במציאות מדומה (VR) בעלות נמוכה.
- הערכת ביצועי טייסים על בסיס תנועות עיניים ומדדי טיסה.
- אספקת כלי רב-גמישי עבור חוקרים בתחומים שונים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- פיתוח פלטפורמת סימולטור טיסה ב-VR.
- שילוב של טכנולוגיית מעקב אחר עיניים.
- הטמעה של תרחיש אימרסיבי בתלת-ממד לצורך בדיקה.
- גמישות להתאמה לדרישות מחקר שונות.
תוצאות עיקריות
- הסימולטור מעריך ביעילות את ביצועי הטייס.
- נתוני תנועת העיניים מספקים תובנות לגבי התנהגות הטיסה.
- פתרון יעיל מבחינת עלות עבור יישומים מחקריים.
- פוטנציאל לשימוש בתהליכי בחירת אסטרונאוטים.
מסקנות
- סימולטור הטיסה במציאות מדומה (VR) הוא כלי מחקר בעל ערך.
- הוא עונה על צרכים מגוונים בהדרכה והערכה של טייסים.
- יישומים עתידיים עשויים להתרחב לתחומים אחרים מעבר לתעופה.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
הערכה כמותית של ביצועי המפעיל באמצעות סימולטורים מבוססי VR עם מעקב עיניים מובנה מציעה פתרונות ניתנים להרחבה וכלכליים עבור תהליכי מיון והכשרה בעלי סיכון גבוה. היכולת להבדיל בין רמות מומחיות באמצעות מדדי טיסה ומבט אובייקטיביים תומכת בביטחון ניבוי בהערכת מועמדים ובאופטימיזציה של פרוטוקולים. גישה זו מאפשרת קבלת החלטות מונחית נתונים בנקודות הכרעה קריטיות במסלולי בחירת כישרונות ובבדיקת מוכנות מבצעית.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביו-פרמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- תומך בהערכה מונחית-השערה של ביצועים קוגניטיביים ומוטוריים בסביבות סימולציה מורכבות.
- מאפשר הפחתת סיכונים מנגיזית על ידי קורלציה בין פלטים התנהגותיים למדדים פיזיולוגיים או נוירולוגיים.
- מסייע בהבחנה אובייקטיבית של רמת מומחיות, ובכך מספק קריטריונים לבחירת מודלים למחקר תרגומי.
סריקה ופיתוח בדיקות
- מספק פלטפורמות סטנדרטיות וניתנות לשחזור להערכת משתנים התלויים במפעיל במחקר של גורמים אנושיים.
- מייצר נתונים כמותיים של תנועות עיניים וביצועים המתאימים לניתוחים המשכיים ולהשוואה מול מדדי ייחוס.
- מאפשר סריקה ניתנת להרחבה של אוכלוסיות מועמדים בעלות תכונות קוגניטיביות או פסיכומוטוריות הרלוונטיות למחקרי שמישות של מכשירים בביופארמה.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתואם עם אסטרטגיות של ביומרקרים תרגומיים על ידי קישור מדדים התנהגותיים לתהליכים נוירו-קוגניטיביים בסיסיים.
- תומך ברציפות משלב הגילוי המוקדם ועד לאישור פרה-קליני במחקר של ממשקי אדם-מכונה.
- מפחית את הסיכון בקידום טכנולוגיות מועמדות באמצעות אספקת נקודות סוף כמותיות וניבויות.
שילוב תהליכי עבודה וצינורות עיבוד
פלטפורמת הערכה זו, המבוססת על VR, מתאימה לשלבי הגילוי והסינון המוקדמים, ותומכת הן בבדיקת השערות והן בהערכה כמותית של ביצועי המפעיל לצורך מחקר תרגומי ופיתוח מכשירים.
- ביולוגיה של גילוי: מאפשרת בדיקה מבוקרת של היפותזות קוגניטיביות והתנהגותיות בסביבות סביבתיות הניתנות לשחזור.
- סריקה: מספקת פלטים כמותיים וסטנדרטיים לצורך השוואה בין אוכלוסיות ומיון מועמדים.
- אנליטיקה: מספקת נתוני ביצועים ותנועות עיניים ברזולוציה גבוהה לצורך ניתוח סטטיסטי ותמיכה בקבלת החלטות.
- מחקר תרגומי: מגשר בין שלב הגילוי לאישור פרה-קליני על ידי קישור פלטים התנהגותיים לנקודות סיום פונקציונליות.
- שימוש חוזר ארגוני: מציע פלטפורמה גמישה בעלות נמוכה, הניתנת להתאמה לצרכי מחקר ופיתוח מגוונים.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי בבחירת המפעיל ובאופטימיזציה של הפרוטוקול.
- ערך תפעולי: משפר את הסטנדרטיזציה, השחזוריות והיכולת להרחבה של הערכות ביצועים אנושיות.
- ערך אסטרטגי: משפר את קבלת החלטות ה-go/no-go ומפחית סיכונים בשלבים מאוחרים של פיתוח מכשירים ופרוטוקולים.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תעדוף מותאם סיכון של טכנולוגיות מועמדות ותהליכי עבודה.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בהגדרת מערכות VR, כיול מעקב עיניים וניתוח נתונים התנהגותיים.
- מחייב תשתית אנליטית ומיכשור חסון ללכידה ועיבוד נתונים ברמת דיוק גבוהה.
- דורש סטנדרטיזציה בין-צוותית של פרוטוקולים ומסגרות לפרשנות נתונים.
- עשוי להצריך התאמה למערכות מודל ספציפיות או לאוכלוסיות מחקר מסוימות.
- המגבלות כוללות משוב תנועה מופחת בהשוואה לסימולטורים מסורתיים, כפי שצוין במקור.
