Prototype of a modular legged robot with virtual model control for space applications

The following work is focused on a preliminary design of a mini legged robot prototype for space applications controlled by the so called Virtual Model Control (VMC). The space exploration is, now a days, requiring more effort on very reliable systems, able to adapt themselves to any environment conditions and able to work autonomously for a long time period. The rover technology represents a very efficient solution from the mobility point of view, but it lacks simplicity and adaptability. In particular, any framework changes affect the entire exploration mission since the environment is one of the biggest obstacle for wheeled system. This way, the development of new systems is enormously slowed down and extremely expensive. In this scenario, legged robots try to be a possible solution to the environmental problem, increasing the adaptability of the system using articulations. Moreover, the idea to use virtual elements to control movements by a simple action-reaction law instead of integrating the system dynamic, represent a very powerful and computational friendly method to use for an initial project phase. The VMC can speed up the hardware and structural selection, thanks to its intuitiveness and lightness, helping the designer into the development of new concept systems and so decreasing the design cost. This thesis aims to improve the aforementioned topic by trying to develop a mini legged robot prototype combining the VMC with low cost material and low cost production.

Il seguente lavoro è focalizzato sulla progettazione di un prototipo di mini robot articolato per applicazioni spaziali, controllato attraverso il noto "Virtual Model Control" (VMC). Lìesporazione spaziale richiede, oggigiorno, sempre più affidabilità di sistema, capace di lavorare e adattarsi ad ogni condizione ambientale e capaci ti lavorare per lunghi periodi. La tecnologia dei rover è, ancora oggi, una soluzione efficace dal punto di vista della mobilità ma incapace di adattarsi all'ambiente circostante e rende la progettazione non semplice e costosa. Da questi limiti anche l'intera missione risulta limitata. In questo scenario, i robot articolati vogliono essere una soluzione, incrementando l'adattabilità del robot usando le articolazioni. Inoltre, l'dea di usare elementi virtuali (molle e smorzatori) per controllare il movimento delle articolazioni usando la semplice legge di azione-reazione invece di integrare la dinamica del sistema, riduce notevolmente lo sforzo computazionale. IL processo di progettazione risulta anche molto più leggero è veloce, quindi meno costoso, grazie alla natura semplice ed intuitiva del VMC. Questa tesi vuole, quindi, migliorare tutto ciò detto precedentemente, cercado di sviluppare un protoripo di mini robot articolato, combinando il VMC con materiali economici e bassi costi di produzione.