مروری بر ارزیابی ارگونومیک واقعیت مجازی قسمت 1

خلاصه

زمینه:واقعیت مجازی (VR) ترکیبی از فناوری هایی است که به کاربر اجازه می دهد با یک محیط شبیه سازی شده با تجربه غوطه وری، تعامل و تخیل تعامل داشته باشد. با این حال، مشکلات ارگونومیک مربوط به واقعیت مجازی اثرات نامطلوبی بر سلامت و تجربه کاربران دارد که استفاده از فناوری واقعیت مجازی را محدود می کند.

سیستانچ می تواند به عنوان یک ضد خستگی و تقویت کننده استقامت عمل کند و مطالعات تجربی نشان داده اند که جوشانده سیستانچ توبولوزا می تواند به طور موثری از سلول های کبدی و سلول های اندوتلیال آسیب دیده در موش های شناگر محافظت کند، بیان NOS3 را افزایش دهد و گلیکوژن کبدی را تقویت کند. سنتز، در نتیجه اعمال اثر ضد خستگی. عصاره Cistanche tubulosa غنی از گلیکوزید فنیل اتانوئید می تواند به طور قابل توجهی سطح کراتین کیناز، لاکتات دهیدروژناز و لاکتات سرم را کاهش دهد و سطح هموگلوبین (HB) و گلوکز را در موش ICR افزایش دهد و این می تواند با کاهش آسیب عضلانی نقش ضد خستگی ایفا کند. و به تاخیر انداختن غنی سازی اسید لاکتیک برای ذخیره انرژی در موش. قرص Cistanche Tubulosa به طور قابل توجهی زمان شنای تحمل وزن را طولانی کرد، ذخیره گلیکوژن کبدی را افزایش داد و سطح اوره سرم را پس از ورزش در موش کاهش داد و اثر ضد خستگی آن را نشان داد. جوشانده سیستانچی می تواند استقامت را بهبود بخشد و خستگی را در موش های ورزشکار تسریع کند و همچنین می تواند افزایش کراتین کیناز سرم را بعد از تمرین بارگذاری کاهش دهد و فراساختار ماهیچه های اسکلتی موش ها را پس از ورزش نرمال نگه دارد که نشان دهنده تأثیر آن است. افزایش قدرت بدنی و ضد خستگی Cistanchis همچنین به طور قابل توجهی زمان بقای موش های مسموم با نیتریت را طولانی کرد و تحمل در برابر هیپوکسی و خستگی را افزایش داد.

بر روی exhausted کلیک کنید

【برای اطلاعات بیشتر:george.deng@wecistanche.com / WhatsApp:8613632399501】

هدف، واقعگرایانه:هدف این مقاله ارائه یک نمای کلی از ارزیابی ارگونومی VR برای توسعه بیشتر نرم افزار و سخت افزار VR است.

مواد و روش ها:این مقاله مسائل ارگونومی مربوط به نرم افزار و سخت افزار VR را از سه جنبه توصیف و بحث می کند: بصری، فیزیولوژیکی و شناختی. این مقاله همچنین روش های تحقیق و معیارهای ارزیابی را خلاصه می کند.

نتایج:تلاش‌های زیادی برای مطالعه مسائل ارگونومی VR انجام شده است که عمدتاً شامل فشار، خستگی عضلانی، راحتی حرارتی، خستگی بینایی و بیماری حرکت می‌شود. مطالعات ارگونومی برای تحقیقات مرتبط با واقعیت مجازی بسیار ارزشمند است. یک جدول خلاصه وجود دارد که معیارها و روش های ارزیابی اصلی را فهرست می کند.

نتیجه گیری:طبق تحقیقات فعلی، این بررسی سه توصیه برای تحقیقات بیشتر در مورد VR ارائه می‌کند که برای تحقیقات بیشتر انسان محور و کار طراحی در صنعت VR مفید خواهد بود.

کلید واژه ها:واقعیت مجازی، نمایشگر نصب سر، ارگونومی / عوامل انسانی، روش‌های ارزیابی

1. معرفی

بر اساس توسعه فناوری رایانه، واقعیت مجازی فناوری اطلاعات الکترونیک و فناوری شبیه‌سازی را با هم ترکیب می‌کند تا یک محیط دیجیتالی ایجاد کند که از نظر بینایی، شنوایی و لامسه بسیار شبیه به محیط واقعی است. کاربر با وسایل موجود در محیط دیجیتال با تجهیزات لازم برای ایجاد یک تجربه همهجانبه تعامل می کند. فناوری واقعیت مجازی دارای سه ویژگی اساسی است: غوطه وری، تعامل و تخیل [1]. از این سه ویژگی اساسی به عنوان ویژگی های 3I واقعیت مجازی یاد می شود.

با توسعه بهره وری و پیشرفت مداوم فناوری، تقاضا برای فناوری واقعیت مجازی به طور فزاینده ای در صنایع مختلف افزایش می یابد. فناوری واقعیت مجازی اکنون به طور گسترده در دفاع ملی و نظامی، آموزش و پرورش، بازی و سرگرمی، مراقبت های بهداشتی، تولید صنعتی و سایر زمینه ها استفاده می شود. 5 G، نسل جدیدی از فناوری ارتباطات سیار پهن باند با سرعت بالا، تأخیر کم و اتصال زیاد است، زیرساخت شبکه ای برای تحقق اتصال افراد، ماشین ها و اشیا. پیچیدگی معماری نوظهور 5 G فرصت های زیادی را برای شاغلین فراهم می کند و چشم اندازهای جدید هیجان انگیزی را برای تحقیق باز می کند [2]. با توسعه 5 G، کاربرد آینده VR بسیار گسترده تر خواهد شد. امروزه واقعیت مجازی به عنوان یکی از گرایش‌های تکنولوژیکی اصلی برای پیشبرد دیجیتالی شدن تمامی عرصه‌های زندگی بشر در نظر گرفته می‌شود [3].

با این حال، تجربه کاربری واقعیت مجازی به دلیل محدودیت های فنی کامل نیست. محصولات واقعیت مجازی خود از وزن بیش از حد تجهیزات، فشار موضعی بالا، ناراحتی حرارتی، خستگی بینایی، بیماری حرکت و غیره رنج می‌برند که باعث می‌شود افراد برای مدت طولانی از استفاده از هدست بی‌میل باشند. این مشکلات نه تنها بر سلامت و استفاده کاربران تأثیر منفی می‌گذارد، بلکه کاربرد فناوری واقعیت مجازی و اجرای آن را برای عموم محدود می‌کند. بنابراین، با محیط رقابتی فزاینده صنعت VR، انجام تحقیقات ارگونومی برای واقعیت مجازی مهم است. این مقاله تحقیقات ارگونومیک مربوط به سخت‌افزار و نرم‌افزار VR را بررسی می‌کند و هدف آن کمک به تحقیق و توسعه محصول VR محور انسان است.

2. اهمیت تحقیقات ارگونومی برای واقعیت مجازی

طبق تعریف ارائه شده توسط IEA (انجمن بین المللی ارگونومی) در سال 2000 [4]، "ارگونومی (یا عوامل انسانی) رشته ای علمی است که به درک تعاملات بین انسان ها و سایر عناصر یک سیستم و حرفه ای که اعمال می شود مربوط می شود. نظریه، اصول، داده‌ها و روش‌هایی برای طراحی برای بهینه‌سازی رفاه انسان و عملکرد کلی سیستم." فناوری واقعیت مجازی ایجاد یک محیط همهجانبه راه حل مناسبی برای بهبود ارگونومی محل کار خواهد بود [5، 6].

فناوری واقعیت مجازی توجه بسیاری از ارگونومیست ها را به خود جلب کرده است. در اوایل سال 1998، استنی به این نتیجه رسید که تحقیقات در مورد عوامل انسانی در واقعیت مجازی به کارایی عملکرد انسان، مسائل بهداشتی و ایمنی و تأثیر اجتماعی مربوط می شود و اشاره کرد که واقعیت مجازی باید به طور کامل عوامل انسانی را در نظر بگیرد [7]. عوارض جانبی و تأثیر متعاقب آن شرکت در محیط‌های مجازی (VE)، مناسب بودن رابط‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری VR، و درک عواملی که عملکرد شرکت‌کنندگان را تعیین می‌کنند، موضوعات اصلی مطالعات ارگونومیک واقعیت مجازی اخیرا هستند [8]. در این مقاله، تحقیقات ارگونومیک روی سخت‌افزار و نرم‌افزار VR را از سه جنبه شامل ارگونومی فیزیکی، ارگونومی بصری و ارگونومی شناختی بررسی می‌کنیم و مسائل ارگونومیک، روش‌ها، شاخص‌ها و روندهای آتی را خلاصه می‌کنیم. این بررسی سیستماتیک برای طراحی بیشتر انسان محور در صنعت VR مفید خواهد بود و می تواند محبوبیت VR را بهبود بخشد.

3. مسائل ارگونومی برای واقعیت مجازی

3.1. ترکیب سیستم VR

سیستم های واقعیت مجازی برای ایجاد یک محیط مجازی تعاملی طراحی شده اند و شامل اجزای سخت افزاری و نرم افزاری هستند. سخت افزار را می توان به دستگاه های ورودی و خروجی تقسیم کرد. این نرم افزار عمدتاً شامل نرم افزار مدل سازی سه بعدی، یک پلت فرم باز واقعیت مجازی و یک موتور واقعیت مجازی است (شکل 1).

3.1.1. قطعات سخت افزاری

اجزای سخت افزاری سیستم واقعیت مجازی شامل دستگاه های ورودی و دستگاه های خروجی است. دستگاه های ورودی عمدتاً شامل دستکش های داده، جوی استیک و ردیاب های حرکتی هستند. دستگاه های خروجی برای ارائه محیط VR به کاربر و ارائه بازخورد، از جمله نمایشگرهای دیداری، شنیداری و لمسی استفاده می شوند [9]. دستگاه‌های خروجی عمدتاً شامل صفحه‌نمایش مبتنی بر واقعیت مجازی (HMD)، غار (محیط مجازی خودکار غار)، عینک واقعیت مجازی و هدفون هستند. در مقایسه با HMD سنتی، هدست واقعیت مجازی یکپارچه با یک پردازنده مستقل برای بی سیم کردن سیستم بارگذاری شده است. آن و همکاران [10] پیشنهاد کرد که دستگاه های واقعیت مجازی آینده باید محیط های واقعیت مجازی چند کاربره و مسائل اتصال بی سیم را در نظر بگیرند. آنها معتقد بودند که دستگاه های واقعیت مجازی بی سیم و بدون تماس، روند آینده فناوری VR هستند.

3.1.2. اجزای نرم افزاری

نرم افزار سیستم واقعیت مجازی عمدتاً از نرم افزار مدل سازی سه بعدی، یک پلت فرم باز واقعیت مجازی و یک موتور تشکیل شده است. مدل سازی واقعیت مجازی بر اساس نرم افزار ترسیم دوبعدی. 3DS Max®، AutoCAD®، Softimage 3D®، و Maya® نمونه‌هایی از نرم‌افزارهای مدل‌سازی سه بعدی هستند که معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند. پلتفرم باز VR دارای کیت توسعه نرم افزار واقعیت مجازی (VR SDK) قابل دسترسی است. Oculus یک SDK دائماً به روز شده را برای ایجاد نمونه های اولیه و مشارکت عمومی در فرآیند توسعه برنامه ارائه می دهد. و موتور ابزار توسعه و ایجاد جهانی برای واقعیت مجازی است. نمونه‌هایی از موتورهای VR رایج عبارتند از Unreal Engine 4®، Unity 3D®، Cry ENGINE®، و VR Platform®.

3.2. مسائل ارگونومی مربوط به عوامل سخت افزاری

HMD به عنوان محبوب ترین دستگاه واقعیت مجازی در نظر گرفته می شود [11]. این بر اساس یک سیستم ردیابی حرکت در زمان واقعی است که دنیای مجازی را در میدان دید کاربر ارائه می دهد. بنابراین، مسائل مربوط به عوامل انسانی مرتبط با عوامل سخت‌افزار VR که در اینجا مورد بحث قرار می‌گیرند، عمدتاً برای HMD هستند، که بر ارگونومی فیزیکی و ارگونومی بصری تمرکز دارند.

3.2.1. ارگونومی فیزیکی

3.2.1.1. فشار.وزن، توزیع وزن و سبک پوشیدن HMD های مختلف می تواند فشارهای متفاوتی را بر روی نقطه تحمل صورت وارد کند، بنابراین بر ناراحتی ذهنی کلی کاربر تأثیر می گذارد [12]. تحقیقات در مورد فشار HMD بر روی بار فیزیکی و فشار تماس متمرکز شده است.

گشتاور مفصل گردن یک شاخص مهم ارزیابی بار بدن است که به طور قابل توجهی تحت تأثیر وزن و مرکز جرم است و با جرم HMD افزایش می یابد [13]. حداقل موقعیت مرکز جرم گشتاور مفصل گردن با وضعیت تست متفاوت است و محدوده توصیه شده مرکز جرم با توجه به وضعیت بدن تعیین می شود. وزن و موقعیت مرکز ثقل تأثیر قابل توجهی بر درک ذهنی سطح بار بدن دارد [14]. LeClair و همکاران [15] اشاره کرد که حداکثر جرم قابل قبول کلاه ایمنی حدود 1000 گرم است، بنابراین حداکثر جرم نمایشگر روی سر نباید از 1000 گرم تجاوز کند.

فشار تماس عمدتاً از هفت ناحیه اصلی سر و تماس صورت با HMD ایجاد می شود، از جمله پل بینی، استخوان گونه، ابروها، پیشانی، استخوان تمپورال، بالای سر و پشت سر [16]. فشار تماس سر و صورت به موقعیت مرکز ثقل HMD حساس تر است. یک HMD با مرکز ثقل رو به جلو، فشار تماس بینی و ناراحتی کلی به طور قابل‌توجهی نسبت به یک مرکز ثقل به عقب ایجاد می‌کند [17]. مطالعات نشان داده اند که ناراحتی ذهنی کلی و بینی ارتباط نزدیکی با فشار تماس بینی دارد و گوش بیشترین حساسیت را نسبت به این ناراحتی برای طراحی با مرکز ثقل روی گوش دارد [17]. لی و همکاران [18] دریافتند که هدست های واقعیت مجازی با اشکال مختلف منحنی در تماس با ناحیه صورت، سطوح مختلفی از فشار را بر روی بینی اعمال می کنند. یان و همکاران [19] رابطه بین وزن هدست واقعیت مجازی و ناراحتی ذهنی سر و بار فشار را بررسی کردند و به این نتیجه رسیدند که وزن سبک تر می تواند احساس بهتری در کاربران ایجاد کند. در عین حال، هدست یکپارچه راحت تر از باند نرم است.

3.2.1.2. خستگی عضلانی.خستگی بیشتر با فعالیت عضلانی مرتبط است [20]. حرکت چشم یک عادت طبیعی است و خستگی عضلانی به ندرت رخ می دهد، بنابراین خستگی بینایی ذاتاً با خستگی معمول ماهیچه ها که مربوط به فعالیت سیستم عصبی مرکزی است، متفاوت است [21]. بنابراین، این مقاله مطالعه خستگی بصری HMD را به طور جداگانه از مطالعه خستگی عضلانی HMD مورد بحث قرار می دهد.

وزن HMD خود می تواند باعث خستگی شود. وزن اضافه روی کلاه می تواند باعث شود مرکز ثقل سر و کلاه به جلو حرکت کند. در عین حال، می تواند اینرسی گردن را نیز افزایش دهد [22]. بر اساس تجزیه و تحلیل EMG سطحی، در طول هر تمرین، میزان خستگی چند ساعت آخر به طور قابل توجهی بیشتر از چند ساعت اول پس از پوشیدن HMD است [22].

موقعیت های مختلف هدف در تعامل واقعیت مجازی نیز می تواند بر بار اسکلتی عضلانی و عملکرد کار تأثیر بگذارد [23]. برای کاهش ناراحتی اسکلتی عضلانی و خطر آسیب باید از موقعیت‌های هدف عمودی اضافی در تعامل VR اجتناب شود. نیکولز [24] نشان داد که برای ارزیابی موثر مشکلات خستگی عضلانی باید آزمایش های طولانی مدت انجام شود.

علاوه بر این، در طول تعامل، حرکات ژست آزاد اندام فوقانی بدون حمایت بازو و وضعیت های ثابت طولانی مدت می تواند منجر به ناراحتی و خستگی شانه شود [25]. وضعیت مکرر و مداوم بازو در طول فعل و انفعالات نیز می تواند منجر به خستگی عضلات شانه شود [26].

3.2.1.3. راحتی حرارتی.راحتی حرارتی HMD مهم است. مطالعات قبلی نشان داده اند که پوشیدن روسری در شرایط گرم می تواند منجر به اختلالات حرارتی ذهنی (STD) شود [27، 28]. HMD ناحیه سر را عایق می کند و می تواند باعث ناراحتی حرارتی شود که به نوبه خود قصد پوشیدن کاربر را کاهش می دهد [29]. راحتی حرارتی سر کاربر نقش مهمی در راحتی کلی شخصی دارد. بر اساس سطح، بخشی از گرمای بدن از طریق سر پخش می شود [30، 31]. علاوه بر این، هدست‌های واقعیت مجازی در حین کار، گرمای زیادی تولید می‌کنند، به این معنی که کاربر نسبت به پوشیدن سایر هدگیرها (مانند کلاه ایمنی) احساس گرمای بیشتری خواهد کرد [32].

ترموگرافی مادون قرمز (IRT) امروزه توجه فزاینده ای را در مطالعات فیزیولوژیکی به خود جلب کرده است، زیرا پتانسیل زیادی برای کمی سازی توزیع دمای سطح به راحتی و غیر تهاجمی و تولید تصاویر حرارتی مربوطه دارد [31، 33، 34]. دوتی و همکاران [31، 33، 34] کاربرد دیتالاگرهای مینیاتوری و ترموگرافی مادون قرمز (IRT) را در تحقیقات آسایش انسان مقایسه کردند. وانگ و همکاران [35] ویژگی های حرارتی و ناراحتی حرارتی ذهنی هدست های واقعیت مجازی را مورد مطالعه قرار دادند. آنها دمای ریز اقلیم و رطوبت نسبی را با استفاده از دیتالاگرهای مینیاتوری و توزیع دما بین صورت کاربر و نقطه تماس هدست را با استفاده از دوربین تصویربرداری حرارتی مادون قرمز اندازه گرفتند. این مطالعه نشان داد که ناراحتی حرارتی ذهنی با زمان استفاده، دمای میکرو اقلیم، رطوبت نسبی و منطقه پوشش نمایشگر همبستگی مثبت دارد. آنها پیشنهاد کردند که طراحی HMD باید کاهش ناحیه پوشش نمایشگر صورت کاربر، به خصوص ناحیه ای با میزان تعریق بالا را در نظر بگیرد.

3.2.2. ارگونومی بصری

غوطه ور شدن کاربران در محیط های VR تا حد زیادی به تجربه بصری آنها بستگی دارد. در نتیجه، تحقیق در مورد ارگونومی بصری واقعیت مجازی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. تأخیر به تفاوت بین زمان مورد نیاز برای یک دستگاه واقعیت مجازی برای پاسخ دادن به سیگنال ورودی رفتاری توسط کاربر و زمان یک دستگاه VR برای ارائه سیگنال اشاره دارد. در سپتامبر 2020، IEEE (موسسه مهندسی برق و الکترونیک) استاندارد HMD را برای کاهش بیماری های واقعیت مجازی توسعه داد. اشاره کرد که تأخیر واقعیت مجازی می‌تواند بر غوطه‌ور شدن کاربر تأثیر بگذارد و باعث ناراحتی شود، که الزامات جدیدی را برای سخت‌افزار HMD ایجاد می‌کند. تأخیر باید تا حد امکان کم باشد، 20 میلی ثانیه یا حتی کمتر در تأخیر قابل قبول خواهد بود [36]. نرخ فریم تعداد فریم‌هایی است که تصویر به‌روزرسانی می‌شود و نرخ فریم پایین می‌تواند باعث سوسو زدن شود. از آنجایی که سوسو زدن و نرخ فریم پایین ممکن است علائمی مانند سردرد، خستگی چشم و تشنج در کاربران حساس ایجاد کند، نرخ فریم در محتوای VR باید با نرخ تازه سازی VR HMD هماهنگ شود. توصیه می شود که حداقل نرخ فریم برای تصاویر کمتر از 30 فریم در ثانیه، برای تصاویر گرافیکی 60 فریم در ثانیه و برای محتوای تعاملی 90 فریم در ثانیه نباشد. هرچه پیکسل در هر اینچ (PPI) وضوح تصویر VR بالاتر باشد، محتوای نمایش داده شده روی صفحه نمایش واضح تر خواهد بود.

مشکلات ارگونومی بصری ناشی از VR عمدتاً در دو جنبه خستگی بصری و بیماری حرکت منعکس می شود.

3.2.2.1. خستگی بصری.HMD می تواند باعث خستگی بینایی شود [36]. شیدی و همکاران [37] علائم فشار چشم را بر اساس مکان به علائم خارجی و داخلی طبقه بندی کرد. علائم خارجی اصلی سوزش، تحریک، پارگی و خشکی است. این علائم در اثر عوامل مختلفی مانند باز شدن پلک، خیره شدن، خیره شدن به سمت بالا، خواندن حروف کوچک و سوسو زدن در جلو و پایین چشم ایجاد می شوند. علائم داخلی عمدتاً درد، تنش و سردرد است.

Peli [38] با تجزیه و تحلیل دلایل خستگی بینایی ناشی از HMD پیشنهاد کرد که این خستگی ناشی از عدم تطابق بین فاصله همگرایی چشم ها و فاصله کانونی است. یانو و همکاران [39] پیشنهاد کرد که هنگام مشاهده تصاویر استریوسکوپی، تفاوت بین نیازهای شرطی سازی و همگرایی می تواند فشار زیادی را بر سیستم بینایی وارد کند و منجر به خستگی چشم و تغییرات قابل اندازه گیری در عملکرد بینایی شود. باندو و همکاران [40] مشاهده کردند که آزمایش‌ها در محیط VR بیشتر از آزمایش‌ها در محیط LCD مستعد خستگی بصری بودند، که عمدتاً به دلیل اعوجاج یا تداخل تصویر در مشاهده استریوسکوپی و نزدیکی بین منبع روشنایی و چشم‌ها بود.

3.2.2.2. بیماری حرکتی ناشی از بصری.بیماری حرکتی ناشی از بصری (VIMS) ممکن است در طول یا بعد از قرار گرفتن در یک محیط مجازی رخ دهد و باعث ناراحتی کاربر شود که با علائمی مانند حالت تهوع، سردرد و بی‌حسی مشخص می‌شود [41]. VIMS اصلی ترین مانعی است که در واقعیت مجازی باید بر آن غلبه کرد. تخمین زده می شود که حدود 30 تا 80 درصد افراد در هنگام استفاده از واقعیت مجازی درجاتی از بیماری را تجربه می کنند [42]. بنابراین، این بخش بر روی VIMS در یک محیط مجازی تمرکز خواهد کرد.

تئوری‌های قبلی نشان می‌دهند که بیماری حرکت از مکانیسم واکنش بدن به مسمومیت غذایی ناشی می‌شود - وقتی سموم در غذا شناسایی می‌شوند، مغز یک اختلال ادراکی را ایجاد می‌کند که بدن را مجبور به استفراغ غذای سمی می‌کند. البته، اثبات چنین ادعاهایی دشوار است و نظریه های عمومی فعلی عمدتاً بر سردرگمی سیگنال های حرکتی بصری تمرکز می کنند. علل اصلی بیماری حرکت عبارتند از تضاد بین اطلاعات بینایی و اطلاعات حرکت اندام، درگیری در تنظیم همگرایی بینایی، اختلاف منظر بیش از حد دو چشمی و تغییرات ناپیوسته در اختلاف منظر [43]. تئوری تعارض حسی معتقد است که بیماری حرکت زمانی رخ می‌دهد که سیگنال‌های حسی، به‌ویژه سیگنال‌های مربوط به خود حرکتی، از سیستم‌های حسی مختلف (مانند سیستم بینایی، سیستم دهلیزی، گیرنده‌های عمقی) یا در تضاد با یکدیگر باشند یا به شدت انتظارات قبلی را نقض کنند. تجربه [44]. بنابراین، کاهش تعارض برای جلوگیری از بیماری حرکت ضروری است [45]. برای کاهش بیماری حرکت، میزوکوشی و همکاران. [45] یک روش مقیاس‌بندی برای سیستم‌های کنترل از راه دور master-slave بر اساس حرکت نگاه سر به سمت یا دور از جسم ایجاد کرد.

VIMS تحت تأثیر عوامل فردی قرار می گیرد [46]. این عوامل شامل سن (افراد جوان تر از افراد مسن تر)، جنسیت (زنان نسبت به مردان مستعدتر هستند) و عوامل شخصیتی (افراد برون گرایی کم، روان رنجورخویی بالا و/یا اضطراب بالا، همگی مستعدتر هستند) [41, 47].

بسیاری از عواملی که باعث بیماری حرکتی می شوند به سخت افزار و نمایشگرهای شبیه ساز VR مربوط می شوند [44]. مطالعات روی عوامل مرتبط با سخت‌افزار HMD که منجر به بیماری حرکت می‌شوند، عمدتاً شامل انواع دستگاه‌های نمایشگر (صفحه نمایش، مانیتور، و نمایش کلاه ایمنی) [48-50]، میدان دید (FoV) [51، 52]، تاخیر زمانی [53]، نرخ فریم [54] و سوسو زدن [55]. میدان دید به اندازه ناحیه ای که کاربر می تواند مشاهده کند اشاره دارد. یک FoV کوچک یک ناحیه باریک را نشان می دهد و کاربر باید صفحه نمایش را مرتب حرکت دهد. در حالی که FoV کوچک با کاهش غوطه ور شدن تصویر و شناخت بصری مشخص می شود، FoV بزرگ می تواند به اعوجاج صفحه منجر شود و باعث ایجاد احساس سرگیجه یا ناراحتی در کاربران شود [56].

تأخیر واقعیت مجازی می تواند حواس کاربران را پرت کند و بر راحتی آنها و شدت بیماری حرکت تأثیر بگذارد [57]. لی و همکاران از روش دلفی برای ارزیابی تأثیر HMD بر بیماری حرکت استفاده کرد و دریافت که تأخیر مهم‌ترین ملاحظه برای تجربه راحتی نمایش کلاه ایمنی است [56]. تجمع سوسو باعث بیماری حرکت در کاربر می شود.

ارزیابی VIMS عمدتاً به ارزیابی ذهنی و ارزیابی عینی تقسیم می شود. ارزیابی ذهنی اساساً مطالعه نظرات اکثریت گروه موضوعی است و می تواند مستقیماً احساسات کاربر را منعکس کند. پرسشنامه متداول مورد استفاده برای ارزیابی بیماری حرکت، پرسشنامه شبیه ساز بیماری (SSQ) است که توسط کندی در سال 1993 [41] ارائه شد. SSQ بیماری حرکت را با نمره کل بر اساس سه عامل ارزیابی می کند: حالت تهوع، حرکت چشمی و بی جهتی.

SSQ به طور گسترده ای برای اندازه گیری علائم و نشانه های مرتبط با شبیه سازهای واقعیت مجازی نظامی استفاده شده است [41، 58]. با این حال، برخی موارد در SSQ با اندازه گیری بیماری حرکت در محیط های واقعیت مجازی همبستگی کمی دارند [59]. SSQ در سال های اخیر به طور مداوم بهبود یافته است، کیم و همکاران. [60] استدلال کرد که برخی از موارد در SSQ با علائم در محیط های VR مرتبط نیستند و پرسشنامه بیماری واقعیت مجازی (VRSQ) را پیشنهاد کردند. VRSQ از دو بخش تشکیل شده است: ناراحتی چشم و اختلال جهت گیری، که حالت تهوع را حذف می کند، زیرا تهوع تأثیر کمی بر بیماری حرکت در محیط VR دارد.

ارزیابی ذهنی راحت و پرکاربرد است. با این حال، تحت تأثیر فردی است و فقط می تواند تغییرات خشن را به دست آورد. در مقابل، ارزیابی عینی دارای مزایای کمتر خطای اندازه گیری و اندازه گیری مستقیم پاسخ بدن انسان است. اما محدودیت هایی در استفاده از دستگاه و داده های غیر قابل درک نیز دارد. بنابراین، محققان اغلب از روش ترکیب ارزیابی ذهنی با اندازه گیری عینی استفاده می کنند.

بی ثباتی وضعیتی به عنوان یک پیش بینی کننده کلیدی بیماری حرکت شناسایی شده است [61]. اندازه گیری بی ثباتی وضعیتی شامل دو نوع روش است: روش قضاوت مرکز ثقل و روش قضاوت مسیر. در روش تعیین مرکز ثقل، می توان از صفحه نیرو برای آزمایش ناپایداری وضعیت بدن در هنگام ایستادن استفاده کرد [62]. تغییرات در مرکز موقعیت فشار در محورهای قدامی-خلفی (AP) و میانی-جانبی (ML) با فرکانس 50 هرتز ثبت می شود. اثرات کار بینایی و حالت بیماری حرکت عمدتاً در محور قدامی-خلفی متمرکز است. در روش قضاوت مسیر، از یک حسگر مغناطیسی برای ثبت داده‌های وضعیت جسمانی و ثابت کردن آن در مرکز پشت شرکت‌کننده استفاده می‌شود [63] و داده‌های مسیر را روی محورهای X و Y با فرکانس 120 هرتز جمع‌آوری می‌کند. پیچیدگی زمانی ناپایداری موقعیت با استفاده از آنتروپی نمونه و طول مسیر نرمال شده، و اندازه ناپایداری پوس با استفاده از ناحیه بیضی و طول مسیر مورد مطالعه قرار می‌گیرد.

سایر داده های فیزیولوژیکی عینی مانند الکترواکولوگرافی (EEG)، الکتروکاردیوگرام (ECG)، الکتروانسفالوگرام (EOG)، پاسخ پوستی گالوانیکی (GSR) و فوتوپلتیسموگرام (PPG)، فشار خون (BP)، ضربان قلب (HR)، ضربان نبض، سرعت پلک زدن همچنین می تواند به عنوان شاخص های ارزیابی عینی بیماری حرکت استفاده شود [43، 64، 65].

3.3. مسائل ارگونومی مربوط به عوامل نرم افزاری

محتوای نرم افزاری واقعیت مجازی تاثیر کمی بر جنبه های ارگونومیک فیزیکی دارد و در اینجا مورد بحث قرار نخواهد گرفت. مشکلات ادراکی و خستگی بصری در حین استفاده از HMD با نمایشگرهای نزدیک چشم تعبیه شده ادامه می یابد و حتی گسترش می یابد [66]. بنابراین مباحث ارگونومی مربوط به عوامل نرم افزاری عمدتاً در دو بعد ارگونومی بصری و ارگونومی شناختی مورد بحث قرار می گیرد.

3.3.1. ارگونومی بصری

3.3.1.1. خستگی بینایی:محتوای VR همچنین می تواند بر راحتی بصری تأثیر بگذارد و باعث خستگی بصری شود. چوی و همکاران [67] نشان داد که شرکت‌کنندگانی که 3D استریوسکوپی (S3D) را با یک دستگاه واقعیت مجازی مشاهده می‌کنند، نمرات SSQ بالاتری نسبت به شرکت‌کنندگانی که از دستگاه‌های دیگر استفاده می‌کنند، نشان می‌دهند. کویی و توت [68] تأثیر نقص تصویر دوچشمی را بر خستگی بینایی سیستم بینایی استریو بررسی کردند. آنها دریافتند که تقریباً تمام عدم تقارن های تصویر دوچشمی راحتی بصری را به شدت کاهش می دهد.

3.3.1.2. VIMS:علاوه بر تفاوت های فردی و عوامل سخت افزاری HMD، عواملی که ممکن است باعث بیماری حرکت شوند صدا و محتوا هستند [69]. بنابراین، وقوع بیماری حرکتی ناشی از واقعیت مجازی با طراحی محتوای نرم افزار مرتبط است. استاندارد IEEE [36] بیان کرد که حرکات غیرطبیعی و ناگهانی دوربین مجازی و رفتارهای ناهمزمان که با تجربه بصری محتوای VR مطابقت ندارد می‌تواند باعث سرگیجه و ناراحتی کاربر شود و پیشنهاد می‌کند که نرخ فریم در محتوای VR باید با نرخ تازه‌سازی همگام شود. HMD در مورد محتوای VR با پیچیدگی تصویر بالا، کاربران مجبور به تشخیص حجم زیادی از اطلاعات بصری هستند که ممکن است منجر به بیماری VR نیز شود. بنابراین، صحنه‌های پویا مستعد ایجاد علائم بیماری حرکت هستند، که در نتیجه کاربران ارزیابی را ترک می‌کنند [70]، در حالی که ناراحتی‌های مهم کمی در صحنه‌های ایستا گزارش می‌شوند [71].

کشاورز و هچت [72] دریافتند که صداهای خوشایند در یک محیط شبیه ساز می تواند بیماری حرکت را کاهش دهد، به ویژه زمانی که صداهای خوشایند باعث می شود شرکت کنندگان احساس آرامش کنند. با این حال، جهت صدا باید با موقعیت سر کاربر تعیین شود و عدم تطابق بین منبع صدا و پخش واقعی صدا نیز می تواند منجر به بیماری واقعیت مجازی شود [36].

【برای اطلاعات بیشتر:george.deng@wecistanche.com / WhatsApp:8613632399501】