Manta Drive: Доказательство концепции силовой установки ROV: 8 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

У каждого подводного аппарата есть слабые места. Все, что протыкает корпус (дверь, кабель), является потенциальной утечкой, и если что-то должно одновременно проткнуть корпус и двигаться, вероятность утечки умножается.

В этом руководстве описывается система привода, которая устраняет необходимость в приводных валах для протыкания корпуса ROV («Дистанционно управляемое транспортное средство» - подводная лодка-робот, управляемая по проводам), а также устраняет вполне реальную возможность запутывания или заклинивания вращающихся крыльчаток. подводными растениями или висячими линиями. Это также может привести к появлению транспортных средств, которые окажут гораздо менее разрушительное воздействие на среду обитания, которую они используют для исследования, из-за отсутствия «промывки» и из-за того, что отсутствие вращающихся крыльчаток снизит риск травмирования животных. встречи.

Шаг 1. Концепция

Идея Manta Drive была вдохновлена посещением аквариума, где представители общественности получили возможность пилотировать небольшие ROV вокруг полосы препятствий. Я впервые взглянул на ROV и понял две вещи:

• Места для попадания воды внутрь ТПА было много.
• ТПА выглядели неправильно - они были просто коробками и не выглядели предназначенными для плавания. Им не хватало элегантности, которую я ассоциирую с плавающими животными.

Позднее размышления также пришли к рассмотрению власти - рабочие колеса с высоким оборотом, используемые на ROV, показались мне энергоемкими. Я могу ошибаться, и я не тестировал энергопотребление Manta Drive, но это второстепенное соображение. Когда я бродил по аквариуму, в моей голове крутились ROV, и я обнаружил, что сравниваю их с каждым животным, которое видел. Как они сравнивали? Можно ли элегантно воспроизвести плавательные движения животного, сохранив целостность корпуса *? Глядя на таких рыб, как скаты, морские огурцы и каменная рыба, я понял, что самый элегантный метод движения - это развевающийся плавник. Еще я понял кое-что важное - рыба не протекает. Вращающийся вал должен полностью пробить корпус, проходя через отверстие в корпусе. С другой стороны, возвратно-поступательное движение (вверх-вниз) могло работать через гибкую водонепроницаемую мембрану, которая могла быть надежно закреплена вокруг любых движущихся частей без разрывов. Далее я понял, что гибкие мембраны могут изнашиваться, а магниты - нет, а магниты могут действовать через любые немагнитные материалы без ограничений. Сделайте корпус жестким, но немагнитным, и риск утечки из-за системы привода полностью исключен._{* О, я на секунду прошел весь «Звездный путь»!}

Шаг 2: материалы и инструменты

Все, что я на самом деле купил для этого проекта, - это магниты - маленькие неодимовые магниты с потайной головкой на ebay. Остальное было сделано из материала, который я уже имел в своем сарае - обрезков древесины, бамбуковых шпажек и пары мертвых шариковых ручек. никаких специальных инструментов не требовалось - младшая ножовка с лезвиями по дереву и металлу, пистолет для горячего клея, дрель и мой универсальный инструмент. Здоровье и безопасность Вы будете использовать горячие, острые и очень интересные вещи. Будьте осторожны. Будьте осторожны с неодимовыми магнитами - они могут болезненно защемить их и разобьются, если полететь вместе.

Шаг 3: рамы

Я разрезал две пустые шариковые ручки на пять частей примерно одинаковой длины - три, чтобы взять ребра манты, и две, чтобы их разложить.

Сама рама сделана из трех отрезков, вырезанных из обрезков древесины - длина основания около 10 см, длина концевых частей около 3 см, просверленные в верхней части с помощью сверла того же диаметра, что и бамбуковые шпажки. Я склеил брус горячим способом, затем продел бамбук через отверстия и кусочки ручки.

Шаг 4: Ребра

Фактическая движущая сила Manta Drive осуществляется с помощью простых нервюр. Они связаны с приводным механизмом с помощью магнитов.

Легкий. Я проделал бамбуковые шпажки в отверстия магнитов и приклеил их горячим клеем, а затем приклеил бамбук к трем частям ручки на раме.

Шаг 5: Фактический привод

Ребра соединены магнитными силами с приводным механизмом.

В законченном ROV внутренние магниты, вероятно, будут перемещаться с помощью двигателей или сервоприводов. В этой модели я просто использовал больше рычагов, укороченные версии нервюр.

Шаг 6: подключение и привод

Привод не предназначен для прямого контакта магнитов, и он все равно поражает объект.

В финальном ROV между нервюрами и приводом будет немагнитный корпус. Немагнитный воздух делает то же самое, поэтому все, что мне было нужно, это набор прокладок, чтобы удерживать два набора магнитов отдельно. Больше обрезков древесины (6 см длиной, если вам интересно) с кусочками бамбука, чтобы они не соскользнули в сторону.

Шаг 7: Работа с моделью

Принцип действия очень прост: когда рычаги перемещаются внутри ROV, стержни перемещаются наружу. Хитрость заключается в перемещении ребер в полезной последовательности. В этом видео я сделал простой "кронштейн" из большего количества бамбука., надевал его на рычаги привода и использовал его для перемещения рычагов в основной волновой последовательности. В финальном ROV рычаги перемещались просто с помощью распредвала, приводимого в движение одним двигателем. Для большего контроля, позволяя создавать «волны» разной длины и частоты, каждый рычаг мог перемещаться индивидуально с помощью сервомотора, управляемого микропроцессором.

Шаг 8: Дальнейшие шаги

Очевидно, что модель, представленная на шаге 7, не будет управлять ничем. Готовый ROV будет иметь ряд нервюр по бокам корпуса, что значительно больше, чем три. Между ребрами ROV будет либо одиночная мембрана, так что рябь на мембране будет обеспечивать движущую силу. Изменение направления волны меняет направление тяги. ТПА намного дешевле, чем доступные в настоящее время профессиональные устройства. Используя привод с магнитной муфтой, можно было бы легко найти корпус и сделать его водонепроницаемым. Я полагаю, что он будет хорошо работать с пластиковой канализационной трубой большого диаметра в качестве корпуса. Подходящие компрессионные фитинги могут легко закрыть концы трубы. Модификации, позволяющие камере видеть наружу или пропускать кабель управления, можно очень легко сделать водонепроницаемыми, потому что они не должны допускать движения. Для фактического использования ROV с питанием от Manta Drive, как я полагаю, в основном будут автомобили для хобби, используемые для исследования тайн местного бассейна или канала. Тем не менее, я надеюсь, что привод может быть воспринят «серьезными» исследователями, поскольку он может быть использован для повышения скрытности ROV - с корпусом подходящей формы и цвета ROV Manta Drive может быть замаскирован под большую каменную рыбу или даже настоящий скат манта. Это позволит им взаимодействовать с живыми рыбами более естественно, аналогично Roboshark BBC или роботу-тунцу Draper Laboratory, но с меньшими технологическими препятствиями (и гораздо дешевле!)

Второй приз в конкурсе роботов Instructables и RoboGames