Ocena osiągów lotu i wzorców ruchów gałek ocznych za pomocą symulatora lotu w rzeczywistości wirtualnej
19 maja 2023
Zbudowano nowy symulator lotu w wirtualnej rzeczywistości, który umożliwia efektywną i tanią ocenę wydajności lotu i wzorców ruchów gałek ocznych. Stanowi również narzędzie badawcze o wysokim potencjale dla ergonomii i innych badań.
W ramach obecnego badania opracowano nowy symulator lotu VR do oceny wykonawców pilotów na podstawie wskaźników ruchu gałek ocznych i wykonawców lotu w immersyjnym scenariuszu 3D. Platforma symulatora lotu jest bardzo elastyczna, a także tania. Może zaspokoić różnorodne potrzeby badaczy.
Metodę można również zastosować do wybranych astronautów, nie tylko pilotów. Zacznij od zainstalowania symulatora lotu. Połącz ze sobą panel sterowania dławiący, traktując je jako jedną jednostkę.
Podłącz przepustnicę, joystick i pedał do modułu PC symulatora lotu przez USB. Następnie podłącz wyświetlacz montowany na głowie lub gogle do modułu PC symulatora lotu za pomocą skrzynki łączącej. Podłącz stacje bazowe i kontrolery rzeczywistości wirtualnej lub VR do gogli za pomocą oprogramowania VR na PC.To skonfiguruj obszar gry tylko stojący dla VR, upewnij się, że gogle są włączone i podłączone do komputera.
Umieść stację bazową po przekątnej, tak aby gogle mogły zawsze znajdować się w zasięgu monitorowania stacji bazowej, jednocześnie utrzymując ją nieruchomą, aby utrzymać stabilne środowisko VR. Następnie skonfiguruj obszar gry tylko do stania zgodnie z instrukcjami wyświetlanymi przez oprogramowanie VR na komputerze. Podłącz dostrojony moduł sterowania lotem i duży ekran do tego samego komputera, co gogle VR.
Przedstaw uczestnikom zadanie i obsługę symulatora, wyjaśniając schemat ruchu i mapę oraz instruując uczestników, jak korzystać z symulatora lotu VR. Dopasuj każdego uczestnika do gogli VR, skalibruj ruchy gałek ocznych i dostosuj wysokość urządzenia, rozstaw źrenic i punkt patrzenia. Następnie otwórz oprogramowanie do nagrywania ekranu i uruchom symulator lotu do treningu lotniczego.
Poinstruuj uczestników, jak używać pedału lotu, joysticka i przepustnicy, aby skierować się jak najbliżej linii odniesienia lotu. Po zakończeniu zresetuj przepustnicę lotu i przyciski przełącznika silnika. Następnie zatrzymaj nagrywanie.
Aby przeprowadzić formalne eksperymenty w locie, załóż uczestnikom gogle VR i uruchom studio OBS, aby rozpocząć nagrywanie ekranu. Dane dotyczące ruchu gałek ocznych instrumentu, wskaźników AOI, prędkości lotu, prędkości pionowej, wysokości i prędkości obrotowej silnika wykazały, że eksperci mieli bardziej równomierny rozkład danych o ruchu gałek ocznych wokół średniej wartości wskaźnika prędkości lotu, wskaźnika wysokości, wskaźnika prędkości pionowej i wskaźnika położenia w porównaniu z nowicjuszami. Dane ekspertów dotyczące osiągów w locie koncentrowały się głównie na średniej wartości całkowitego czasu lotu, średniej odległości od linii odniesienia, kąta nachylenia na sekundę przed lądowaniem oraz odchylenia standardowego odległości od linii odniesienia w porównaniu z nowicjuszami.
Skalibruj każdy moment oka uczestnika i odpowiednio dostosuj wysokość, odległość między źrenicami i punkt patrzenia.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze badanie przedstawia nowy symulator lotu w rzeczywistości wirtualnej, zaprojektowany do oceny wyników pilota na podstawie ruchów gałek ocznych oraz wskaźników lotu w immersyjnym środowisku 3D. Symulator jest efektywny kosztowo i adaptowalny, co pozwala na dostosowanie go do różnych potrzeb badawczych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Czynniki ludzkie
- Technologia wirtualnej rzeczywistości
Wstęp
- Istniejące symulatory lotu mogą być kosztowne i mało elastyczne.
- Wzorce ruchów gałek ocznych są kluczowe dla oceny wyników pilota.
- Wirtualna rzeczywistość oferuje immersyjne doświadczenia, które mogą usprawnić szkolenie i ewaluację.
- Celem niniejszego badania jest rozwiązanie ograniczeń tradycyjnych symulatorów.
Cel badania
- Opracowanie niskobudżetowego symulatora lotu VR.
- Ocena wyników pilota na podstawie ruchów gałek ocznych oraz wskaźników lotu.
- Zapewnienie wszechstronnego narzędzia dla badaczy z różnych dziedzin.
Zastosowane metody
- Opracowanie platformy symulatora lotu w VR.
- Integracja technologii śledzenia wzroku.
- Wdrożenie immersyjnego scenariusza 3D do celów testowych.
- Elastyczność w dostosowaniu do różnych wymagań badawczych.
Główne wyniki
- Symulator skutecznie ocenia wyniki pilotów.
- Dane dotyczące ruchów gałek ocznych dostarczają informacji na temat zachowań podczas lotu.
- Cost-effective rozwiązanie dla zastosowań badawczych.
- Potencjał do wykorzystania w procesach selekcji astronautów.
Wnioski
- Symulator lotu VR jest cennym narzędziem badawczym.
- Odpowiada on na zróżnicowane potrzeby w zakresie szkolenia i oceny pilotów.
- Przyszłe zastosowania mogą wykraczać poza lotnictwo i objąć inne dziedziny.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Ilościowa ocena wyników operatora z wykorzystaniem symulatorów opartych na VR z zintegrowanym systemem śledzenia wzroku oferuje skalowalne i efektywne kosztowo rozwiązania dla procesów selekcji i szkolenia o wysokim stopniu ryzyka. Zdolność do różnicowania poziomu doświadczenia poprzez obiektywne metryki lotu i fiksacji wzroku wspiera pewność predykcyjną w ocenie kandydatów oraz optymalizacji protokołów. Podejście to umożliwia podejmowanie decyzji w oparciu o dane w krytycznych punktach zwrotnych w procesach selekcji talentów i przygotowania operacyjnego.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wspiera opartą na hipotezach ocenę sprawności poznawczej i motorycznej w złożonych środowiskach symulowanych.
- Umożliwia mechanistyczną redukcję ryzyka poprzez korelację wyników behawioralnych z odczytami fizjologicznymi lub neurologicznymi.
- Ułatwia obiektywne różnicowanie poziomu doświadczenia, co pozwala na określenie kryteriów doboru modeli w badaniach translacyjnych.
Przesiewanie i opracowanie testu
- Zapewnia standaryzowane, powtarzalne platformy do oceny zmiennych zależnych od operatora w badaniach nad czynnikami ludzkimi.
- Generuje ilościowe dane dotyczące ruchów gałek ocznych i wydajności, odpowiednie do dalszej analityki i benchmarkingu.
- Umożliwia skalowalne przesiewanie populacji kandydatów pod kątem cech poznawczych lub psychomotorycznych istotnych dla badań nad użytecznością urządzeń biofarmaceutycznych.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Jest zgodne ze strategiami translacyjnymi w zakresie biomarkerów poprzez powiązanie wskaźników behawioralnych z podstawowymi procesami neuropoznawczymi.
- Zapewnia ciągłość od wczesnego etapu odkryć po walidację przedkliniczną w badaniach nad interfejsem człowiek-maszyna.
- Zmniejsza ryzyko przy wdrażaniu technologii kandydackich dzięki zapewnieniu predykcyjnych, ilościowych punktów końcowych.
Integracja potoków i przepływów pracy
Ta platforma ewaluacyjna oparta na VR wpisuje się w wczesne fazy odkrywania i przesiewania, wspierając zarówno testowanie hipotez, jak i ilościową ocenę wydajności operatora na potrzeby badań translacyjnych oraz rozwoju urządzeń.
- Biologia odkrywcza: Umożliwia kontrolowane testowanie hipotez poznawczych i behawioralnych w imersyjnych, powtarzalnych warunkach.
- Przesiewanie: Dostarcza zestandaryzowanych, ilościowych wyników do porównań między populacjami i selekcji kandydatów.
- Analityka: Zapewnia wysokorozdzielcze dane dotyczące ruchów gałek ocznych i wydajności do analizy statystycznej i wsparcia decyzji.
- Badania translacyjne: Łączy etap odkryć z walidacją przedkliniczną poprzez powiązanie wyników behawioralnych z punktami końcowymi funkcjonalnymi.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Oferuje elastyczną, niskokosztową platformę dostosowalną do zróżnicowanych potrzeb badawczo-rozwojowych.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność predykcyjną w wyborze operatora i optymalizacji protokołu.
- Wartość operacyjna: Poprawia standaryzację, odtwarzalność i skalowalność ocen wydajności człowieka.
- Wartość strategiczna: Usprawnia podejmowanie decyzji go/no-go i redukuje ryzyko na późnych etapach rozwoju urządzeń i protokołów.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację kandydowanych technologii i przepływów pracy z uwzględnieniem ryzyka.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga wiedzy specjalistycznej w zakresie konfiguracji systemów VR, kalibracji śledzenia wzroku (eye-tracking) oraz analizy danych behawioralnych.
- Wymaga zaawansowanej aparatury i infrastruktury analitycznej do wysokiej jakości rejestracji i przetwarzania danych.
- Konieczna jest standaryzacja protokołów i ram interpretacji danych między zespołami.
- Może wymagać adaptacji dla konkretnych systemów modelowych lub populacji badawczych.
- Ograniczenia obejmują zredukowaną informację zwrotną dotyczącą ruchu w porównaniu z tradycyjnymi symulatorami, jak zaznaczono w źródle.
