Studying Human Navigation Behavior with Virtual Reality
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2020-01-20
Department
Major/Subject
Control, Robotics and Autonomous Systems
Mcode
ELEC3025
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
en
Pages
56+17
Series
Abstract
Studying human navigation requires large areas of space, and some of the methods used for studying animals, such as electrical stimulation to the brain, would be unethical to use in human trials. Virtual reality provides a promising tool for human navigation experiments without suffering from the same space and ethical concerns of traditional navigation experiments. However, the creation of virtual reality environment and experiment system requires time and understanding of the underlying simulation engine of the chosen virtual reality system. In this thesis we introduce a novel virtual reality navigation experiment framework, Delayed Feedback based Immersive Navigation Environment (DeFINE), that aims to lower the effort needed for setting up human navigation experiments. We performed a study using our novel framework for studying the effects of feedback on human navigation speed and accuracy in a task where the participant needs to navigate from start to goal position based on a noisy visual cue. The study participants were divided into two groups and received feedback after each trial, one group received feedback that depended heavily on the navigation speed, while the feedback of the other group depended more on the navigation accuracy. The results suggests that the group receiving feedback biased towards shorter times finished the navigation trials faster, whereas the group that received feedback biased towards accuracy spent more time on the trials trying to reduce the distance to the goal. The results indicate that the feedback had an effect on the navigation behavior of the participants. In addition, DeFINE did not cause significant motion sickness during the experiment, which makes it a suitable tool for similar navigation studies using virtual reality.Virtuaalitodellisuus tarjoaa lupaavan työkalun ihmisten navigoinnin tutkimiseen kärsimättä samoista tila- ja eettisyysongelmista kuin perinteiset eläinten tutkimiseen käytetyt navigointikoejärjestelyt. Virtuaalitodellisuusympäristöjen ja koejärjestelyjen tuottaminen vaatii kuitenkin merkittävää työmäärää sekä ymmärrystä käytetystä simulointiohjelmistosta. Tässä diplomityössä esitellään uusi kehittämämme virtuaalitodellisuutta käyttävien navigointitutkimusten tekemistä helpottava ohjelmistokehys. Tätä käyttäen tutkimme palautteen vaikutusta ihmisten nopeuteen ja tarkkuuteen tehtävässä liikkua lähtöpaikasta kohteeseen kohinaisen visuaalisen vihjeen perusteella. Tutkimuksen osallistujat jaettiin kahteen osaan, joista toiselle annettiin kunkin kokeen jälkeen käytetystä ajasta paljon riippuva palaute, kun taas toisen ryhmän palaute riippui enemmän navigoinnin tarkkuudesta. Tutkimuksen tuloksista havaitaan, että ryhmä, jonka palaute painotti lyhyitä aikoja, suoriutui tehtävästä nopeammin kuin ryhmä jonka palaute painotti tarkkuutta, joka puolestaan käytti enemmän aikaa yrittäessään pienentää välimatkaa määränpäähän. Tulokset osoittavat, että palautteella on vaikutusta osallistujien käyttäytymiseen. Lisäksi tutkimuksessa havaittiin, että tällä ohjelmistokehyksellä toteutettu virtuaalimaailma ei aiheuta merkittävää virtuaaliympäristöille mahdollista pahoinvointia, jonka vuoksi se soveltuu vastaaviin virtuaalitodellisuutta käyttäviin navigointitutkimuksiin.Description
Supervisor
Kyrki, VilleThesis advisor
Tiwari, KshitijKeywords
virtual reality, human navigation, experiment framework, feedback