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Ligando Simulações de Laboratório com Direção na Vida Real

Pesquisadores usam realidade mista pra melhorar os testes automotivos em ambientes controlados e reais.

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No campo do design e segurança de carros, os pesquisadores geralmente testam novas ideias em ambientes controlados antes de partir para as estradas de verdade. Uma maneira comum de fazer isso é usando simuladores de direção em laboratório. Esses simuladores permitem que os pesquisadores criem várias situações de direção sem os riscos da direção real. Mas, passar dos testes de laboratório para a direção no mundo real tem seus desafios.

O Papel da Realidade Mista nos Testes

A tecnologia de realidade mista pode ajudar a preencher a lacuna entre simulações de laboratório e condições reais de estrada. Misturando elementos reais e virtuais, os pesquisadores tentam criar ambientes onde podem ver como novos sistemas de direção vão funcionar no mundo real. Apesar das vantagens, ainda existem dificuldades em rodar os mesmos testes tanto em laboratórios quanto em estradas reais.

Apresentando o Portobello: Uma Nova Solução

Para enfrentar esses desafios, um novo sistema chamado Portobello foi desenvolvido. Esse sistema permite que os pesquisadores usem os mesmos designs de estudo em ambos os ambientes. O Portobello torna possível rodar testes em um laboratório e depois replicá-los em condições do mundo real. A ideia é criar uma imagem mais precisa de como novos sistemas de direção vão se comportar quando realmente usados por pessoas na estrada.

O Estudo e Seu Propósito

Para mostrar como esse sistema funciona bem, os pesquisadores conduziram um estudo com 32 Participantes. O objetivo era ver como eles se adaptavam e completavam tarefas tanto em um simulador de laboratório quanto em uma simulação na estrada usando o Portobello. O foco era em como as pessoas interagiam com veículos autônomos em faixas de pedestres.

A Configuração do Estudo

Os participantes se sentaram em um carro equipado com o sistema Portobello. Eles dirigiram tanto em um simulador de laboratório quanto em um carro real na estrada. Em cada caso, o carro devia parar automaticamente nas faixas de pedestres. Os participantes usaram um smartphone para indicar quando era seguro para o carro prosseguir, imitando as condições reais de direção.

Diferenças Entre Simuladores de Laboratório e da Estrada

Embora ambos os simuladores buscassem criar uma experiência semelhante, havia diferenças notáveis. O ambiente do laboratório fornecia um ambiente totalmente controlado onde os pesquisadores podiam facilmente manipular vários fatores. Por outro lado, a simulação na estrada introduziu complexidades do mundo real, como outros motoristas, pedestres e condições climáticas, aumentando o realismo, mas também a imprevisibilidade.

O Equipamento Usado

No simulador de laboratório, os participantes estavam sentados em um Fiat 500 modificado, na frente de grandes telas que mostravam uma cena de direção virtual. A configuração permitia alta precisão na criação de um ambiente virtual. O simulador na estrada, por outro lado, usava um Toyota Prius equipado com tecnologia especial para sobrepor pedestres virtuais em uma transmissão de vídeo real, permitindo que os participantes vissem elementos reais e virtuais simultaneamente.

Como Funciona o Portobello

O sistema Portobello incorpora tecnologias avançadas, como LiDAR para navegação. Isso permite que o sistema reconheça a posição do carro em tempo real e renderize objetos virtuais com precisão em relação a essa posição. Usando essa tecnologia, os pesquisadores podem garantir que os elementos virtuais apareçam nos lugares corretos enquanto os participantes dirigem, independentemente de estarem no laboratório ou na estrada.

Planejando e Executando o Estudo

Para o estudo de cooperação nas faixas de pedestres, os pesquisadores desenvolveram um plano detalhado para garantir que os eventos fossem encenados com precisão em ambos os simuladores. Eles usaram uma rota cuidadosamente mapeada na Roosevelt Island que incluía um grande número de faixas de pedestres. Essa rota permitiu que os pesquisadores encenassem interações que testariam a tomada de decisão dos participantes e as respostas do carro de maneira realista.

O que os Participantes Experimentaram

Ao longo do estudo, os participantes anotaram seus sentimentos e experiências após cada sessão. Eles avaliaram diferentes aspectos, como conforto, segurança e diversão em uma escala de um a cinco. Essas avaliações foram analisadas para determinar o quão bem cada simulador se saiu em termos de experiência do usuário.

Resultados do Estudo

O estudo revelou que os participantes geralmente se sentiram mais seguros no simulador de laboratório em comparação com o simulador na estrada, provavelmente devido à natureza controlada do ambiente. No entanto, eles também relataram que o simulador na estrada parecia mais uma experiência de direção real. Os participantes demonstraram movimentos naturais da cabeça ao dirigir em estradas reais, sugerindo que estavam mais engajados com o simulador na estrada.

Desafios Enfrentados

Mesmo com os avanços feitos através do Portobello, desafios ainda surgiram. Por exemplo, a presença de eventos não planejados, como pedestres reais atravessando a rua, complicou o estudo. Embora esses eventos acrescentassem ao realismo, eles também tornaram mais difícil para os pesquisadores preverem como os participantes reagiriam.

Importância da Pesquisa

O principal benefício dessa pesquisa é que ela destaca o potencial de realizar estudos coordenados em diferentes ambientes. Usando o Portobello, os pesquisadores podem testar os mesmos conceitos tanto em ambientes controlados de laboratório quanto no mundo real. Essa abordagem não apenas melhora a qualidade da pesquisa, mas também fornece insights valiosos sobre como novos sistemas de direção podem se comportar em situações do dia a dia.

Direções Futuras

As descobertas desse estudo destacam a relevância de ter sistemas de teste versáteis na pesquisa automotiva. À medida que as tecnologias dos carros continuam a evoluir, garantir que as simulações reflitam com precisão as condições do mundo real será fundamental. Inovações futuras podem refinar ainda mais o sistema Portobello, permitindo transições ainda mais suaves entre testes em laboratório e na estrada.

Conclusão

No geral, o estudo mostra que usar realidade mista e sistemas de simulação avançados pode melhorar significativamente a pesquisa automotiva. Ao permitir que os mesmos designs de estudo sejam executados em ambientes virtuais e reais, os pesquisadores podem coletar dados e insights mais ricos. Isso, por sua vez, pode levar a tecnologias automotivas mais seguras e eficazes que beneficiem a todos na estrada.

Fonte original

Título: Portobello: Extending Driving Simulation from the Lab to the Road

Resumo: 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 atualização: 2024-02-12 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2402.08061

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2402.08061

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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