Simulatore di guida per autobus

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1 VIRTUALITY CONVEGNO MIMOS Simulatore di guida per autobus Oratori: Dott. Gabriele Bonfanti ATM Azienda Torinese Mobilità Dott. Maurizio Turinetto 3DTech

2 Oggetto dell intervento: presentazione di un esperienza, tuttora in corso, relativa allo sviluppo di un prototipo di simulatore di guida per autobus motivazioni e scelte strategiche,, relative all utilizzo di tecniche di simulazione e di realtà virtuale in ambito formativo

3 significativi caratterizzanti il progetto del simulatore: ambiente tridimensionale in qualità grafica al limite del fotorealismo ambiente sonoro realistico (suono posizionale) indipendenza dell'ambiente realizzato dall architettura (hw/sw) del simulatore simulazione realistica delle situazioni stradali (veicoli, passanti, semafori, deviazioni) simulazione delle condizioni ambientali (giorno, notte) simulazione delle condizioni atmosferiche (nebbia, gelo) fisica del mezzo semplificata schema di guida fedele al modus operandi dell autista tipo movimentazione dei passeggeri (da e verso l autobus) variabili/parametri della simulazione semplificate cabina e dispositivi di guida reali (adattati ed interfacciati al sistema di simulazione) sistema di videoproiezione con un campo visivo di 180 (3 schermi da 60 ciascuno) visualizzazione di tipo di out-window visualizzazione di specchi retrovisori e specchietto interno direttamente sullo schermo presenza di una console di comando del simulatore meccanismo per rendere casuali fattori importanti della simulazione delle sessioni di guida meccanismo di calcolo del punteggio/penalità del singolo utente durante la simulazione percorso di guida fissato (Torino: Via P. Micca / P.zza Castello / Via Po / P.zza Vittorio)

4 : requisiti base di progetto progettata per soddisfare vincoli precisi: massima modularità e scalabilità del sistema hardware e software alla base del simulatore massimo adattamento dei moduli base per realizzare simulazioni di ogni tipo e complessità massima interattività e controllo delle simulazioni, massima indipendenza delle simulazioni dagli aspetti fisici legati all'hardware possibilità di alterare 'a caldo' la struttura del simulatore (es. nuovo PC per monitoraggio) aperta,, mediante cui: essere parzialmente indipendenti dalle specicifiche tecniche delle apparecchiature evolvere facilmente verso nuovi livelli di complessità e completezza con sforzo contenuto mantenere bassi i costi di realizzazione e comunque mai sovradimensionare il sistema

5 : apparati (1) HW base (come da primo ordine del committente) 1 PC Console di controllo CPU : AMD Duron 1200 / RAM : 256Mb PC133 / HD : 30GB 1 PC Simulatore - CPU : AMD Athlon XP / RAM : 1GB DDR PC2100 / HD : 40GB / Acceleratore grafico 3D : GeForce4 Ti Mb / Scheda Audio : SB Audigy LAN Fast Ethernet Videoproiettore - Risoluzione 1024x768 / Refresh video : 85Hz / Potenza lampada : 1000 Ansi Lumen Sistema altoparlanti 5.1 : 1 subwoofer / 4 satelliti angolari / 1 satellite centrale; Dispositivi di guida : Volante / Acceleratore / Freno / Pulsantiera: apertura porte / frecce / clacson / fari Immagini del prototipo attualmente realizzato Schema: architettura hardware base

6 : apparati (1) HW estesa (come da integrazione su primo ordine) 1 PC Console di controllo CPU : AMD Duron 1200 / RAM : 256Mb PC133 / HD : 30GB 1 PC Simulatore - CPU : AMD Athlon XP / RAM : 1GB DDR PC2100 / HD : 40GB / Acceleratore grafico 3D : Pharelia Mb (3 uscite VGA) / Scheda Audio : SB Audigy LAN Fast Ethernet 3 Schermi LCD x768 85Hz Sistema altoparlanti 5.1 : 1 subwoofer / 4 satelliti angolari / 1 satellite centrale; Dispositivi di guida : Volante / Acceleratore / Freno / Pulsantiera: apertura porte / frecce / clacson / fari Immagini del prototipo attualmente realizzato Schema: architettura hardware estesa

7 : apparati (1) HW avanzata (utilizzata per sperimentazione) 1 PC Console di controllo CPU : AMD Duron 1200 / RAM : 256Mb PC133 / HD : 30GB 1 PC Controllo dispositivi di guida e sistema audio CPU : AMD Duron 1200 / RAM : 256Mb PC133 / HD : 30GB / Scheda Audio : SB Audigy 3 PC Simulatore - CPU : AMD Athlon XP / RAM : 1GB DDR PC2100 / HD : 40GB / Acceleratore grafico 3D : GeForce4 Ti Mb LAN Fast Ethernet 3 Schermi LCD x768 85Hz Sistema altoparlanti 5.1 : 1 subwoofer / 4 satelliti angolari / 1 satellite centrale; Dispositivi di guida : Volante / Acceleratore / Freno / Pulsantiera: apertura porte / frecce / clacson / fari Immagini del prototipo attualmente realizzato Schema: architettura hardware avanzata

8 : allestimento L allestimento del simulatore comprende: Autobus modello Iveco Fiat 491 (A)( Camera di proiezione (B) 3 Schermi retroproiettati (C) Strutture di supporto per i dispositivi hardware utilizzati (C) (A) (B)

9 : modello concettuale Il modello alla base del simulatore è composto da: Spazio delle simulazioni Entità Relazioni Leggi Interfacce di controllo (Control Interface) Interfacce di Entità (Entity Interface) Possibilità e vantaggi del modello scelto: Gestione di più simulazioni contemporaneamente Creazione di un numero qualsiasi di interfacce di controllo e di entità Aggiunta a caldo di ulteriori interfacce di controllo o di entità Descrizione di ciascuna Entità/ Relazione / Legge completa Massima libertà nella scelta del livello di dettaglio descrivente Entità/ Relazione / Legge

10 : layout generale Simulatore Spazio della simulazione Interfaccia di Entità Interfaccia di controllo Entità: Autobus Veicoli Passanti Leggi: Tempo Collisione Gravità Entità: Autobus Interfacciamento di: Volante Passeggeri Ambiente statico Pedaliera (Acc./Freno) Pulsanti Vari Virtual3D Engine Schema: layout architettura software generale / Ogni blocco è implementato come una serie di classi C++

11 : realizzazione Processo realizzativo dell ambiente tridimensionale: Piante 2D Geometrie Tridimensionali Foto / Video / Registrazione Suoni dell Ambiente Reale Texture Ambiente Tridimensionale Attuale

12 : esempi (1) Attuale stato dell arte della modellazione dell ambiente scelto:

13 : esempi (2) Attuale stato dell arte della modellazione dell ambiente scelto:

14 Utilizzata Per lo sviluppo del simulatore è stata utilizzata la proprietaria: Essa è costituita essenzialmente da due componenti principali: il Virtual3D Development Kit (SDK) le Virtual3D Machine Il Virtual3D SDK prevede: motore grafico 3D in real-time architetture pre-progettate,, tra cui quella di un simulatore generico gestione dispositivi di input sino a 6 gradi di libertà / ForceFeedBack gestione del suono posizionale (3D) Virtual3D Technology gestione in real-time delle animazioni semplici e complesse di oggetti e persone gestione dell'intelligenza artificiale e dei comportamenti delle entità virtuali presenti nella scena insieme di tool per velocizzare lo sviluppo di un nuovo progetto Le Virtual3D Machine invece, sono configurazioni hardware/software progettate per massimizzare le prestazioni e la qualità grafica delle applicazioni sviluppate attraverso l'sdk. Le configurazioni hardware precedentemente discusse, sono esempi specifici di Virtual3D Machine.

15 3D per lo sviluppo Utilizzata IL NOSTRO OBIETTIVO NON E LA TECNOLOGIA TRIDIMENSIONALE. IL NOSTRO OBIETTIVO E IL MIGLIORAMENTO DELLE RISORSE UMANE. MEZZO A TAL FINE E LA FORMAZIONE. IL SIMULATORE NE E LO STRUMENTO. NON VOGLIAMO COMPLIMENTI PER LA QUALITA DEL SIMULATORE MA PER LA QUALITA DEI NOSTRI AUTISTI.

16 3D per lo sviluppo Utilizzata PERCHE IL SIMULATORE IN FORMAZIONE: MIGLIORA LA QUALITA DELLA FORMAZIONE NE RIDUCE I COSTI CONSENTE DI SIMULARE OGNI SITUAZIONE REALE SENZA RISCHI E OGNI VOLTA CHE LO DESIDERI PERMETTE IL COINVOLGIMENTO DI UN NUMERO SUPERIORE DI AUTISTI (ANCHE ANZIANI) E FORMAZIONE INTERATTIVA, COINVOLGENTE, SFIDANTE

17 3D per lo sviluppo ELEVA L AUTOPERCEZIONE DELLA PROFESSIONALITA DELL AUTISTA Utilizzata RIDUCE L IMPATTO AMBIENTALE DELLA FORMAZIONE CONSENTE UN ALTA INTERATTIVITA TRA ISTRUTTORE ED AUTISTA AUMENTA GRANDEMENTE LA FUNZIONE FORMATIVA DI CORREZIONE DEGLI ERRORI E FORMAZIONE - INVESTIMENTO E NON FORMAZIONE - SPESA

18 3D per lo sviluppo Utilizzata S I M U L A T O R E D I A U T O B U S Migliora la professionalità delle nostre persone (il 63% è di front line) Migliora il patrimonio di know how e di innovazione di ATM (in un mercato che rischia di relegarsi alla sola produzione di Km.) Costituisce un vantaggio competitivo per ATM

19 Conclusioni Grazie dell attenzione Utilizzata Conclusioni