Conectando simulaciones de laboratorio y la conducción en el mundo real
Los investigadores usan realidad mixta para mejorar las pruebas automotrices en entornos controlados y reales.
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Tabla de contenidos
- El Papel de la Realidad Mixta en las Pruebas
- Presentando Portobello: Una Nueva Solución
- El Estudio y Su Propósito
- La Configuración del Estudio
- Diferencias Entre Simuladores de Laboratorio y Carretera
- El Equipamiento Utilizado
- Cómo Funciona Portobello
- Diseñando y Ejecutando el Estudio
- Lo Que Experimentaron los Participantes
- Resultados del Estudio
- Desafíos Enfrentados
- Importancia de la Investigación
- Direcciones Futuras
- Conclusión
- Fuente original
- Enlaces de referencia
En el campo del diseño y la seguridad automotriz, los investigadores suelen probar nuevas ideas en entornos controlados antes de salir a las carreteras reales. Un método común es usar simuladores de conducción en un laboratorio. Estos simuladores permiten a los investigadores crear diversas situaciones de conducción sin los riesgos de conducir de verdad. Sin embargo, pasar de las pruebas en el laboratorio a la conducción en el mundo real tiene sus desafíos.
El Papel de la Realidad Mixta en las Pruebas
La tecnología de realidad mixta puede ayudar a cerrar la brecha entre las simulaciones de laboratorio y las condiciones reales de la carretera. Al mezclar elementos reales y virtuales, los investigadores buscan crear entornos donde puedan ver cómo funcionan los nuevos sistemas de conducción en la vida real. A pesar de las ventajas, todavía hay dificultades para realizar las mismas pruebas tanto en laboratorios como en carreteras reales.
Presentando Portobello: Una Nueva Solución
Para enfrentar estos desafíos, se desarrolló un nuevo sistema llamado Portobello. Este sistema permite a los investigadores usar los mismos diseños de estudio en ambos entornos. Portobello hace posible realizar pruebas en un laboratorio y luego replicarlas en condiciones del mundo real. La idea es crear una imagen más precisa de cómo funcionarán los nuevos sistemas de conducción cuando realmente los usen personas en la carretera.
El Estudio y Su Propósito
Para demostrar lo bien que funciona este sistema, los investigadores realizaron un estudio con 32 Participantes. El objetivo era ver cómo podían adaptarse y completar tareas tanto en un simulador de laboratorio como en una simulación en carretera usando Portobello. Se centraron en cómo interactuaban las personas con vehículos autónomos en los pasos de peatones.
La Configuración del Estudio
Los participantes se sentaron en un auto equipado con el sistema Portobello. Experimentaron la conducción tanto en un simulador de laboratorio como en un auto real en la carretera. En cada caso, se suponía que el auto debía detenerse automáticamente en los pasos de peatones. Los participantes usaron un smartphone para indicar cuándo era seguro que el auto siguiera, imitando las condiciones de conducción reales.
Diferencias Entre Simuladores de Laboratorio y Carretera
Aunque ambos simuladores intentaban crear una experiencia similar, había diferencias notables. El entorno del laboratorio proporcionó un ambiente totalmente controlado donde los investigadores podían manipular fácilmente varios factores. Por otro lado, la simulación en carretera introdujo complejidades del mundo real, como otros conductores, peatones y condiciones climáticas, lo que añadió realismo pero también imprevisibilidad.
El Equipamiento Utilizado
En el simulador de laboratorio, los participantes estaban sentados en un Fiat 500 modificado frente a grandes pantallas que mostraban una escena de conducción virtual. La configuración permitía una alta precisión en la creación de un entorno virtual. Por otro lado, el simulador en carretera utilizó un Toyota Prius equipado con tecnología especial para superponer peatones virtuales en una transmisión de video real, permitiendo a los participantes ver elementos tanto reales como virtuales simultáneamente.
Cómo Funciona Portobello
El sistema Portobello incorpora tecnologías avanzadas como LiDAR para la navegación. Esto permite que el sistema reconozca la posición del auto en tiempo real y renderice objetos virtuales con precisión en relación con esa posición. Al usar esta tecnología, los investigadores pueden asegurarse de que los elementos virtuales aparezcan en los lugares correctos mientras los participantes conducen, sin importar si están en el laboratorio o en la carretera.
Diseñando y Ejecutando el Estudio
Para el estudio de cooperación en los pasos de peatones, los investigadores desarrollaron un plan detallado para asegurar que los eventos se representaran con precisión en ambos simuladores. Utilizaron una ruta cuidadosamente mapeada en Roosevelt Island que incluía un alto número de pasos de peatones. Esta ruta permitió a los investigadores crear interacciones que pondrían a prueba la toma de decisiones de los participantes y las respuestas del auto de manera realista.
Lo Que Experimentaron los Participantes
Durante el estudio, los participantes anotaron sus sentimientos y experiencias después de cada sesión. Evaluaron diferentes aspectos como la comodidad, la seguridad y el disfrute en una escala del uno al cinco. Estas calificaciones se analizaron para determinar qué tan bien funcionó cada simulador en términos de experiencia del usuario.
Resultados del Estudio
El estudio reveló que los participantes generalmente se sentían más seguros en el simulador de laboratorio en comparación con el simulador en carretera, probablemente debido a la naturaleza controlada del entorno. Sin embargo, también reportaron que el simulador en carretera se sentía más como una experiencia de conducción real. Los participantes mostraron movimientos naturales de cabeza al conducir en carreteras reales, lo que sugiere que estaban más comprometidos con el simulador en carretera.
Desafíos Enfrentados
A pesar de los avances logrados con Portobello, todavía surgieron desafíos. Por ejemplo, la presencia de eventos no planificados, como peatones reales cruzando la calle, complicó el estudio. Aunque estos eventos aumentaron el realismo, también dificultaron que los investigadores pudieran predecir cómo reaccionarían los participantes.
Importancia de la Investigación
El principal beneficio de esta investigación es que destaca el potencial de realizar estudios coordinados en diferentes entornos. Al usar Portobello, los investigadores pueden probar los mismos conceptos tanto en entornos controlados de laboratorio como en el mundo real. Este enfoque no solo mejora la calidad de la investigación, sino que también proporciona valiosas ideas sobre cómo podrían comportarse los nuevos sistemas de conducción en situaciones cotidianas.
Direcciones Futuras
Los hallazgos de este estudio subrayan la relevancia de tener sistemas de prueba versátiles en la investigación automotriz. A medida que las tecnologías automotrices continúan evolucionando, asegurar que las simulaciones reflejen con precisión las condiciones del mundo real será vital. Innovaciones futuras pueden refinar aún más el sistema Portobello, permitiendo transiciones aún más suaves entre las pruebas en laboratorio y en carretera.
Conclusión
En general, el estudio muestra que el uso de la realidad mixta y sistemas de simulación avanzados puede mejorar significativamente la investigación automotriz. Al permitir que los mismos diseños de estudio se ejecuten en entornos virtuales y reales, los investigadores pueden recopilar datos e ideas más ricos. Esto, a su vez, puede conducir a tecnologías automotrices más seguras y efectivas que beneficien a todos en la carretera.
Título: Portobello: Extending Driving Simulation from the Lab to the Road
Resumen: In automotive user interface design, testing often starts with lab-based driving simulators and migrates toward on-road studies to mitigate risks. Mixed reality (XR) helps translate virtual study designs to the real road to increase ecological validity. However, researchers rarely run the same study in both in-lab and on-road simulators due to the challenges of replicating studies in both physical and virtual worlds. To provide a common infrastructure to port in-lab study designs on-road, we built a platform-portable infrastructure, Portobello, to enable us to run twinned physical-virtual studies. As a proof-of-concept, we extended the on-road simulator XR-OOM with Portobello. We ran a within-subjects, autonomous-vehicle crosswalk cooperation study (N=32) both in-lab and on-road to investigate study design portability and platform-driven influences on study outcomes. To our knowledge, this is the first system that enables the twinning of studies originally designed for in-lab simulators to be carried out in an on-road platform.
Autores: Fanjun Bu, Stacey Li, David Goedicke, Mark Colley, Gyanendra Sharma, Hiroshi Yasuda, Wendy Ju
Última actualización: 2024-02-12 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2402.08061
Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2402.08061
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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