Virtual Reality und Eyetracking beim Docking Training

Abstract

Einleitung: Zur Unterstützung des Erlernens der manuellen Steuerung von sechs Freiheitsgraden - wie beim Dockingmanöver eines Raumschiffs - werden verschiedene moderne Technologien getestet. Im Zuge der AGBRESA-Bettruhestudie bot sich die Möglichkeit, die übliche 2D-Präsentation des Docking-Simulators mit einer stereoskopischen 3D-Präsentation zu vergleichen. Seit Beginn der Simulation des Dockingmanövers Ende des letzten Jahrhunderts war es außerdem von Interesse, die Blickbewegungen des Operators zu analysieren. Für die Weltraumanwendung waren einige Systeme in Vorbereitung, wurden jedoch nie „flugreif“. Mit fortschreitender Kommerzialisierung und Nutzung von Eyetracking-Systemen für die Computerspielindustrie kamen Plug-and-Play Systeme auf den Markt, die eine einfache und robuste Anwendbarkeit suggerierten. Fragestellung: Es wurde untersucht, ob sich bei stereoskopischer Darstellung schneller ein Lernerfolg einstellt als unter der bisherigen 2D-Darstellung. Durch die Verfolgung der Blickbewegungen sollte ermittelt werden, ob sich ein Zusammenhang von Dockingqualität und dem Umfang sowie Zeitpunkt des Erfassens der visuellen Informationen über Abstand und Geschwindigkeit ergibt. Methodik: Bisher nahmen 12 Probanden an der Studie teil. Eine auf UNITY basierende stereoskopische Visualisierung des Docking-Simulators wurde sechs von ihnen angeboten, während die anderen sechs die Normalversion des Docking-Lernprogramms „6df“ nutzten. Es wurde gemessen, mit wie vielen Aufgaben eine Zielaufgabe im mittleren Lernbereich erreicht wurde. In der „2D-Gruppe“ wurde ein Eyetracking-Gerät (Tobii C4) zur Erfassung der Blickbewegungen sowie der Dilatation der Pupille eingesetzt. Es war lediglich eine zusätzliche Kalibrierungsphase von 6-8 Sekunden erforderlich. Ergebnisse: Es gab keinen signifikant schnelleren Lernerfolg unter Nutzung der 3D-Technologie. Das Eyetracking erbrachte Hinweise, dass die Pupillengröße mit zunehmender Annäherung an den Dockingpunkt abnahm. Verschiedene Aufgabentypen produzierten verschiedene Blickmuster. Probanden unterschieden sich in der Häufigkeit der Transitions-Bewegungen ihrer Augen. Es bestand zudem ein signifikanter positiver Zusammenhang des visuellen Kontrollierens von Geschwindigkeit und Distanz zum Dockingpunkt mit der Qualität des Dockingmanövers. Schlussfolgerungen: Die vorläufigen Ergebnisse legen nahe, dass der Lernprozess von einer stereoskopischen Präsentation während der frühen Trainingsphasen nicht überdurchschnittlich profitiert. Da auch das reale ockingmanöver in 2D absolviert werden muss, darf das bisherige zweidimensionale Training dem (noch) technisch aufwändigeren 3D-System vorgezogen werden. Die Analyse von Blickbewegungen während des Dockingtrainings erwies sich als machbar und praktikabel. Es ergaben sich erste Hinweise darauf, dass die Methode nützlich werden kann, um dem Lernenden wichtige Rückmeldung über die erforderliche Informationseinholung geben zu können. Weitergehende Schlussfolgerungen sind nach Ende der zweiten AGBRESA-Kampagne zu erwarten.