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VIRTUAL REALITY FOR ROBOTICS

CODICE 104737
ANNO ACCADEMICO 2021/2022
CFU
  • 4 cfu al 2° anno di 10635 ROBOTICS ENGINEERING (LM-32) - GENOVA
  • SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE ING-INF/05
    LINGUA Inglese
    SEDE
  • GENOVA
  • PERIODO 1° Semestre
    MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

    PRESENTAZIONE

    Obiettivo del corso è quello di partire dalle conoscenze sui fondamenti della grafica, modellazione e animazione di oggetti digitali 3D, per arrivare alle competenze di programmazione necessarie per costruire applicazioni e sistemi basati sulla simulazione in realtà virtuale/mista/aumentata/estesa (VR/AR/MR/XR).

    Questo obiettivo servirà a rendere gli studenti consapevoli della necessaria interdisciplinarità dei contributi provenienti dalla programmazione mobile, dalla biomeccanica, dalla percezione sensoriale, dalla robotica e dai videogiochi al fine di gestire interazioni complesse tra oggetti simulati e/o fisici e gli attori (sia in vista in prima persona FPV che in terza persona TPV).

    OBIETTIVI E CONTENUTI

    OBIETTIVI FORMATIVI

    Starting from the knowledge on the fundamentals of graphics, modeling and animation of 3D digital objects, the aim of the course is to get to the programming skills necessary to build applications and systems based on simulation in virtual / mixed / augmented / extended reality (VR / AR / MR / XR). The fundamental objectives of this course are to make students aware of the necessary interdisciplinarity of VR for Robotics: from mobile programming to biomechanics, sensory perception, humanoid robotics and video games, in order to manage complex interactions between simulated and / or physical objects and actors (both FPV first-person view and TPV third-person view).

    OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

    Comprendere che Realtà Virtuale e Realtà Aumentata sono "media" è il punto di partenza di questo corso. Da un lato, tramite le tecniche di Computer Graphics & Animation e l'introduzione di sistemi immersivi  (sensori e attuatori), siamo oggi in grado di simulare il mondo reale in modo così realistico da ingannare in modo estremamente sofisticato i nostri sensi; dall'altro, tramite l'inserimento di elementi artificiali nel percepito reale siamo in grado di aumentare le nostre capacità operative e intellettive. Coniugare infine VR e AR per arrivare ad una Mixed o meglio una Extended Reality (XR) è importante per capire come le metodologie di simulazione, sensing e attuazione debbano essere adeguatamente integrate con le tecniche di Digital Storytelling.

    I risultati di apprendimento attesi permetteranno allo studente di progettare e realizzare su game-engine  applicazioni di infomobilità e sistemi immersivi non solo utili, ma anche piacevoli.

    PREREQUISITI

    Non ci sono particolari prerequisiti, sebbene avere basi di programmazione C++ e di Computer Graphics/Computer Vision possano essere sicuramente utili.

    MODALITA' DIDATTICHE

    Lezioni (in presenza e/o a distanza), supportate da videotutorial ed esercitazioni di laboratorio (anche virtuali) e da seminari di approfondimento.

    La metodologia didattica usata nel corso si baserà sul coinvolgimento attivo degli studenti nel processo di apprendimento, e sarà ricontestualizzata per la didattica digitale integrata (DDI). Sarà quindi una metodologia di tipo ibrido tra lezione frontale, Flipped Classroom e ABL (Active Blended Learning), con una valutazione in Peer-Assessment degli esercizi assegnati in laboratorio (presenziale e/o virtuale).

    PROGRAMMA/CONTENUTO

    PARTE PRIMA: Realtà Virtuale – dalla Modellazione 3D alla Animazione/Tracking di oggetti 3D (lezioni e video-tutorial)

    • Introduzione alla Realtà Virtuale (VR); differenze tra VR, Cinematic VR, Augmented Virtuality, Mixed reality, Realtà Aumentata (AR) ed Extended Reality.
    • Richiamo dalla Percezione e dalla Biomeccanica: principi di Computer Graphics 3D e di Stereoscopia. Sistemi di riferimento e trasformazioni in 3D. Modellazione e Rendering 3D.

    PARTE SECONDA: VR Design & Coding (lezioni ed esercitazioni)

    • Teorie e metodologie di Game Design e Game-based Learning.
    • Storytelling e MDA framework: teorie e metodi per la Gamification.
    • Linguaggi, ambienti di programmazione e tools per VR: esercitazioni di programmazione con game engine.
    • Game Engine Editor: Worlds, Assets, Actors and Geometry, Components, Level Design.
    • VR Programming: Gameplay Architecture, UI Framework, Gameplay Framework, Character and object animation.
    • Tecnologie e strumenti avanzati per la progettazione di Game/ VR App: MoCap, FaceRigging, Performance Capture.

    PARTE TERZA: Dalla Realtà Aumentata alla Extended Reality (lezioni e seminari)

    • Dalla VR alla AR: algoritmi e strumenti per marker-based AR, markerless AR, Augmented Vision.
    • La Extended Reality e il rapporto con IoT, Robotica ed AI
    • I dispositivi: sensori, visori, attuatori per la XR
    • Linguaggi e tools per la progettazione di XR app (WebXR)
    • Future trends in AR/MR/VR/XR.

    TESTI/BIBLIOGRAFIA

    • Steven M. La Valle, Virtual Reality, 2017, Cambridge Univ. Press, disponibile gratuitamente su http://vr.cs.uiuc.edu/
    • Jason Jerald, The VR Book: Human-Centered Design for Virtual Reality, ACM Press, 2016

    DOCENTI E COMMISSIONI

    Commissione d'esame

    GIANNI VIARDO VERCELLI (Presidente)

    FABIO SOLARI

    NICOLETTA NOCETI (Presidente Supplente)

    LEZIONI

    Orari delle lezioni

    L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

    ESAMI

    MODALITA' D'ESAME

    La modalità d'esame è basata su un progetto di gruppo o individuale, seguito da una discussione orale.

    MODALITA' DI ACCERTAMENTO

    La modalità di accertamento è basata sulla valutazione continua dell’apprendimento e sul progetto finale di gruppo o individuale, seguito da una discussione orale.

    Calendario appelli

    Data Ora Luogo Tipologia Note
    13/01/2022 10:00 GENOVA Orale
    27/01/2022 10:00 GENOVA Orale
    11/02/2022 10:00 GENOVA Orale
    09/06/2022 10:00 GENOVA Orale
    14/07/2022 10:00 GENOVA Orale
    08/09/2022 10:00 GENOVA Orale