Realistic multisensory virtual reality simulator for firefighter training: comparing the physiological response of trainees in real and virtual environments

• Autor(es): Narciso, David Gonçalves
• Data: 2022
• Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10348/11551
• Origem: Repositório da UTAD
• Assunto(s): Computer graphics; Virtual reality
• Tipo de Documento: Tese de doutoramento
• Idioma: Inglês
• Contribuidor(es): Bessa, Maximino; Melo, Miguel; Repositório Institucional da UTAD; Cunha, João Paulo Trigueiros da Silva

Descrição

A formação de profissionais utilizando tecnologias de Realidade Virtual (RV) tem sido uma área de interesse desde o início da própria RV. Nos últimos anos, essa área viu uma nova onda de investimentos globais, o que impulsionou a criação de dispositivos de RV que proporcionam uma experiência cada vez mais próxima da realidade. Com o avanço dessas tecnologias, torna-se fundamental entender a capacidade atual da RV na formação de profissionais. Na literatura encontramos diversos estudos que abordam a formação de profissionais com o que hoje se conhece como RV imersiva, uma forma mais complexa de RV que combina dispositivos de RV com o objetivo de isolar o utilizador do mundo real e causar um alto nível de presença (a sensação de ”estar lá”, no ambiente apresentado). No entanto, embora todos partilhem o mesmo objetivo, o de treinar profissionais, pouca atenção é dada ao uso de estímulos multissensoriais e ao estudo de como cada estímulo sensorial pode influenciar a eficácia do treino. Esta tese consiste em estudar a influência que estímulos multissensoriais têm na obtenção de um Ambiente Virtual (AV) de treino capaz de produzir uma resposta fisiológica semelhante à exibida no Ambiente Real (AR). Para desenvolver esta tese, tivemos que definir qual a resposta fisiológica a analisar e o caso de estudo onde iríamos aplicar a nossa pesquisa. Como resposta fisiológica, decidimos usar a Variabilidade Cardíaca (VC). O nosso objetivo com a análise da VC é obter o stresse fisiológico dos utilizadores. Quanto ao caso de estudo, optamos pelo treino de bombeiros. Esta decisão foi motivada pela natureza estressante da formação de bombeiros em geral e pela existência de um protocolo de colaboração entre o laboratório MASSIVE, onde decorreu esta tese, e uma corporação de bombeiros local. Esta colaboração foi alcançada por meio do projeto de investigação Perceptual Equivalence in Virtual Reality For authEntiC Training (PERFECT – POCI-01- 0145-FEDER-028618), no qual esta tese também foi integrada. Para apoiar o desenvolvimento da tese, também tivemos que definir como criaríamos o AV de treino e como usaríamos a resposta fisiológica para estudar a influência dos estímulos sensoriais. Para obter o AV de treino, decidimos desenvolver um simulador de RV imersivo e multissensorial. Com esse simulador, poderíamos criar e personalizar o AV de treino não apenas para bombeiros, mas para qualquer profissão onde a RV possa ser aplicada. Quanto à resposta fisiológica, visto que o nosso objetivo é obter uma resposta semelhante à do AR, decidimos propor um método inovador que avalia a eficácia do treino proporcionado pelo AV a partir de sua capacidade de invocar uma resposta fisiológica de estresse semelhante à do AR. Ao longo da tese, vários estudos com utilizadores foram realizados. O objetivo de tais estudos foi principalmente a avaliação da eficácia do AV projetado para treinar bombeiros e a avaliação do impacto de diferentes estímulos sensoriais na eficácia desse AV. Num primeiro estudo com utilizadores, cumprimos um dos objetivos desta tese, a proposição e validação de uma metodologia inovadora para avaliação da eficácia de AV’s de treino. Esta metodologia é baseada na comparação da resposta fisiológica dos participantes entre um Ambiente Real (AR) e uma réplica virtual desse ambiente. Além da metodologia, foi realizada uma avaliação preliminar da eficácia do AV de treino de bombeiros. Essa avaliação permitiu testar e validar a metodologia, mas também mostrou que a eficácia do VE era significativamente diferente da do AR. Levando em consideração os resultados e o feedback recebido desse primeiro estudo preliminar, desenvolvemos uma versão nova e aprimorada do AV. Usando este AV aprimorado, um novo estudo com utilizadores foi realizado. Os resultados deste estudo foram positivos, embora a eficácia do AV não tenha sido a mesma do AR, os resultados levaram-nos a concluir que o AV foi eficaz na tarefa de treinar bombeiros e que poderia ser utilizado para complementar a formação de bombeiros. Para cumprir outro objetivo desta tese, um terceiro e último estudo com utilizadores foi realizado. O objetivo deste estudo foi avaliar o impacto individual e combinado de estímulos sensoriais na resposta do utilizador e, como tal, na eficácia do AV. Os resultados deste estudo indicaram que o uso do mesmo Equipamento de Proteção Individual (EPI) que o AR tem impacto positivo na eficácia do AV, e que, quando possível, um AV deve proporcionar uma experiência multissensorial, que combine diferentes estímulos sensoriais, de forma coerente, a fim de maximizar a eficácia do AV de treino.