Cost-based path planning software for planetary rover on uncertain terrains

The exploration of the unknown excites the human race since ages, and in this last 70 years this has been possible due to the improvements of the technologies in the space and aerospace sectors. The humans have been able to reach personally the Low Earth Orbit and the Moon, with a huge effort made through the decades. The technologies and environmental limitations have prevented the men to step on other planets, by now, but not to reach it with rovers and unmanned devices. Any planet in which humans have sent rovers or probes is far enough to be impossible to be reached by a signal able to control actively a device and its motion, and for this reason some softwares have been created in the last decades to control the autonomous movement of the unmanned devices moving through an hostile environment. For this reason, the aim of this Master thesis is to write a code able to guide a rover in a unknown environment, just using the DEM data obtained by a satellite and eventually a couple of stereocameras for a precise optimization in a local range, even considering the low level of computational power typical of the space-related processors. The software is realized with a cost-based optimization, and its specifically designed to require a low level of computational effort.

L’esplorazione dell’ignoto entusiasma gli esseri umani da secoli, e negli ultimi 70 anni questo e’ stato reso possibile da un grande miglioramento tecnologico in ambito spaziale e aerospaziale. Gli esseri umani sono stati in grado di raggiungere personalmente l’orbita bassa terrestre e la superfice della Luna, con un grandissimo sforzo fatto nel corso dei decenni. La tecnologia e le condizioni avverse sono state limitazioni che hanno impedito all’uomo di sbarcare su altri pianeti, per ora, ma siamo comunque stati in grado di raggiungerli con rover e missioni senza equipaggio. Ogni pianeta su cui gli umani hanno mandato dei rover e’ sufficientemente lontano da rendere impossibile ad un segnale radio di raggiungerlo in tempi brevi per controllare attivamente il rover stesso e fornire indicazioni riguardo al suo moto, e per questo motivo negli ultimi decenni sono stati creati dei software in grado di controllare autonomamente i movimenti dei rover e dei dispositivi robotici che tutt’ora si muovono in ambienti ostili sulla superficie di altri pianeti. Per questo motivo, l’obiettivo di questa tesi magistrale e’ di scrivere un software in grado di guidare un rover in un ambiente sconosciuto, solamente usando i dati di un DEM ottenuto da satellite ed eventualmente una coppia di stereocamere per un’ottimizzazione precisa del percorso su una scala locale, il tutto tenendo conto delle limitazioni dal punto di vista computazionale a cui sono sottoposti i processori ad uso spaziale. Il software e’ stato realizzato con un sistema di ottimizzazione basato sulle funzioni di costo, ed e’ specificatamente pensato per funzionare in sistemi dotati di una ridotta capacita’ di calcolo computazionale.