Design and implementation of motion control system of the wheel-legged hexapod ladyfly for extraterrestrial exploration

The extraterrestrial exploration has fascinated for centuries the scientific world, and the modern missions on Mars and the Moon in recent years have initiated a new era. Technology development has never been as important and advanced as it is today, especially in the field of robotics, that is leading us to a point where we could go outer space to explore, without even physically be there. Ladyfly is part of Polimi-Italian team in the Google Lunar X-Prize contest, which aims to go in the coming years to explore the Moon and send images and scientific data to the earth. Therefore Ladyfly has to be able to walk on different soil types, to be remotely controlled, but mostly it has to be able to carry out most of its tasks autonomously. In this thesis it is proposed the theoretical design, with a significant emphasis to the practical development of the movement and control system for the hexapod robot Ladyfly, using both, legs and wheels (with the possibility to control the direction), reinforcing it as a hybrid moving system. In addition, it provides the development and implementation of wireless control of the robot platform with a controller that has 2 analog joysticks, with which it’s possible to set the speed and direction of the robot in an instinctive way, and choose between three operational modes: free moving with legs, free moving with wheels and autonomous moving with obstacle avoidance using infrared distance sensors.

L’esplorazione extraterrestre ha da secoli affascinato il mondo scientifico, e le recenti missioni sulla luna e su Marte negli ultimi anni hanno dato inizio a una nuova era. Mai come adesso il progresso nella tecnologia e sopratutto nel campo della robotica ci sta portando a un punto in cui potremmo andare fuori dal nostro pianeta ad esplorare senza neanche esserci fisicamente. Ladyfly fa parte del team Italia-Polimi nel concorso Google Lunar X-Prize che ha l’obiettivo nei prossimi anni di tornare sulla luna per esplorare e inviare immagini e dati scientifici verso la terra, e quindi dovrà essere in grado di camminare su diversi tipi di terreno, si dovrà poter telecomandare ma sopratutto dovrà essere in grado di svolgere la maggior parte dei suoi compiti in maniera autonoma. In questo lavoro di tesi è proposto la progettazione teorica ma sopratutto la realizzazione pratica della movimentazione e del sistema di controllo del robot esapode Ladyfly, sia con diverse andature tramite le gambe, sia con spostamento attraverso le ruote con possibilità di controllare la direzione, consolidandolo come un sistema a movimentazione ibrida. Inoltre, si prevede il controllo wireless della piattaforma robotica con un controller che dispone di 2 joystick analogici, in cui è possibile assegnare la velocità e la direzione del robot in maniera intuitiva, e con il quale è possibile scegliere fra 3 modalità diverse di funzionamento: Andatura libera con le gambe, andatura libera con le ruote e andatura autonoma con aggiramento degli ostacoli tramite sensori di distanza ad infrarossi.