Подводный ROV: 11 шагов (с фотографиями)

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

Это руководство покажет вам процесс создания полнофункционального ROV, способного подниматься в высоту 60 футов и более. Я построил этот ROV с помощью моего отца и нескольких других людей, которые раньше строили ROV. Это был долгий проект, который занял все лето и часть начала учебного года.

Шаг 1. Дизайн

Чтобы ROV оставался устойчивым в воде, вам нужна конструкция, которая утяжеляется снизу и имеет поплавки наверху. Первый ROV был построен Стивом из Homebuilt ROVs. На его веб-сайте есть множество дизайнов ROV, а также ссылки на другие веб-сайты ROV. Он также разместил на своем сайте несколько инструкций How To. Я обнаружил, что этот сайт неоценим для создания моего ROV, и рекомендовал бы его всем, кто заинтересован в создании своего собственного. Второй ROV был построен Джейсоном Роллеттом из Rollette.com. Его дизайн немного отличается, но все же очень эффективен. Для моего ROV я решил на большой центральной трубе с двумя меньшими трубками, расположенными с обеих сторон, немного ниже центральной трубы.

Шаг 2: рамка

Вот начало кадра, который я создаю для ROV. Я вырезал окна из оргстекла и отшлифовал их, чтобы они поместились внутри трубы. Это труба из ABS-пластика Schedule 40, обычно используемая для канализации. При соединении этой трубы убедитесь, что вы используете клей на основе растворителя, специально предназначенный для приклеивания АБС-пластика. Обычный ПВХ-цемент не подойдет или создаст плохое соединение, которое может протекать. Я также использую морской герметик, чтобы запечатать оргстекло и предотвратить попадание воды. На задней стороне я использую резьбовые заглушки на случай, если мне снова понадобится доступ к батареям или электронике. Мне нужно будет обернуть нити тефлоновой лентой, чтобы сделать ее водонепроницаемой. После некоторого тестирования я обнаружил, что резьбовые заглушки протекают, поэтому я перешел на резиновые заглушки с ленточным зажимом для их фиксации.

Шаг 3: Двигатели

Одна из наиболее важных характеристик ROV - это движение. Я обнаружил, что большинство людей используют морские трюмные насосы как средство тяги. Насосы BIlge имеют много преимуществ. Они предназначены для погружения, они довольно мощные, и их легко добавить к существующему ROV. Большинство используют их в текущей конфигурации, но я решил использовать гребные винты для увеличения тяги. Я следовал инструкциям в Homebuilt ROVs. В разделах «Как сделать» у него есть инструкции по преобразованию трюмной помпы для использования опоры. Винты были от Harbour Models, у них хороший выбор пластика и несколько хороших латунных опор разных размеров. Я использовал 4 трюмных насоса по Правилу 1100 галлонов в час, 2 для движения вперед, назад и поворота и 2 для подъема и опускания. 1: Отрежьте весь белый корпус трюмного насоса, но будьте осторожны, чтобы не врезаться в красный корпус двигателя Шаг 2: Используйте отвертку, чтобы поддеть крыльчатку, синюю штуку, чтобы обнажить вал двигателя. Шаг 3: Я использую переходник винта для самолета для крепления винта к валу. У него есть установочный винт, и я просто затянул гайку на резьбовой втулке на стойке, чтобы зафиксировать ее в нужном положении. Мне пришлось заново заправить адаптер винта, потому что он был слишком велик. В качестве дополнительной меры предосторожности я использовал резьбовой фиксатор, чтобы скрепить сборку вместе. Поскольку резьба не совпадала, мне пришлось повторно нарезать резьбу на переходнике винта. Хотя это казалось простым, потребовалось много времени, чтобы сделать это правильно.

Шаг 4: Навигация

Чтобы определить, в каком направлении смотрит ROV, я использовал электронный компас. Это электронный компас Dinsmore 1490. Я получил его от Zargos Robotics. Я использовал эту схему для визуального представления направления. Одно примечание: у этого компаса нет севера. Вы просто выбираете направление как север, и тогда все остальные выстроятся в линию. Кроме того, он очень чувствителен к наклону, несколько градусов, и он может проваливаться. Он чувствует изменения в магнитном поле Земли, поэтому убедитесь, что вы разместили его достаточно далеко от магнитов, таких как те, что находятся в двигателях. Если вам нужна дополнительная информация о компасе, посетите этот сайт

На картинке четыре провода в серебряном корпусе выходят на поверхность и соединяются с компьютером, чтобы показать мне, в каком направлении я смотрю. Я пишу программу, которая будет вращать изображение робота, чтобы указать направление. Однако это может занять некоторое время, поэтому сейчас я могу просто использовать светодиоды. Для компаса с компенсацией наклона посмотрите этот на Sparkfun. Это определенно лучший вариант, но он также имеет огромную цену. РЕДАКТИРОВАТЬ: Я удалил это из-за неспособности поддерживать устойчивый заголовок. Скорее всего, это связано с наклоном, с которым компас не справился, а также с магнитными помехами.

Шаг 5: камера

Очевидно, вам нужна камера, чтобы видеть, что происходит, не так ли? Есть несколько способов получить фотоаппарат. Если вы планируете углубиться, то вам подойдет черно-белая инфракрасная камера. Для более мелкой воды цвет работает так же хорошо, плюс он показывает больше деталей (например, цвет?). Если вы действительно хотите получить хороший снимок, выберите специальную подводную камеру. Они стоят немного дороже, но вам не нужно беспокоиться о корпусе, и они часто автоматически переключаются на ночное видение со встроенной ИК-подсветкой, когда недостаточно света. Я выбрал цветную камеру за 30 долларов от Spark Fun.. У него есть выход RCA, который я подключу к своему компьютеру. Здесь он прикреплен к креплению, готовому к установке. PC-карта подключается к камере через RCA, а также поставляется с программой для просмотра и захвата видеопотока.

Шаг 6: огни

Мне нужно было несколько достаточно ярких и эффективных источников света. Светодиоды именно такие, и я нашел их в Spark Fun Electronics. Я использовал два светодиода по 3 Вт, и если честно, они слепят. Они немного поджариваются, поэтому обязательно используйте радиатор, чтобы продлить срок службы светодиода. Spark Fun продает алюминиевую монтажную плату, которая имеет точки пайки для проводов, а также действует как теплоотвод. У них тоже разные цвета светодиодов. Я прикрепил светодиоды к подставке, которую сделал из L-образного кронштейна, чтобы удерживать их в центре окна просмотра. Чтобы упростить замену, я прикрутил их к алюминиевой полосе, чтобы их можно было отрегулировать или заменить. На фотографиях не видно, насколько эти вещи яркие на самом деле. Посмотрев на одну секунду, у меня в глазах появились пятна

Шаг 7: Управление: сторона ROV

Это, наверное, самая сложная часть всего процесса строительства. Я видел множество различных подходов к управлению ROV. Джейсон Роллетт использовал микроконтроллер, и это действительно лучший вариант. Он имеет полное аналоговое управление всеми двигателями, и данные передаются по кабелю Ethernet Cat 5e. Однако, если у вас нет средств для распечатки печатной платы и программирования микроконтроллера, это не так просто собрать. У Джейсона есть схема схемы и печатной платы на его сайте здесь. В качестве альтернативы вы можете использовать реле для включения и выключения двигателей. это не так хорошо, как управление полным диапазоном, но это намного проще и понятнее. В Homebuilt ROV Стив использовал реле для управления Seafox, и у него есть хорошее руководство по сборке любого количества двигателей с релейным управлением. Это один из 4-х регуляторов скорости, которые я использую для управления подруливающим устройством.

Шаг 8: Мощность

Я решил носить с собой батареи в своем ROV, чтобы сделать его более независимым и уменьшить количество кабелей, идущих на поверхность. Это одна из двух батарей на 12 вольт на 2,5 ампер-час, которые я купил в Battery Mart. Я уже подключил его к разъему Deans Ultra, чтобы его можно было легко удалить, если это необходимо. Из-за того, что двигатели потребляют ток, мне может потребоваться включить цепь зарядки, чтобы батареи оставались заряженными. Они будут переноситься в двух боковых трубах и увеличивать столь необходимый вес ROV.

Шаг 9: Контроль: поверхность

Теперь мы входим в сложную сферу пилотирования. Два человека, с которыми я разговаривал, использовали ноутбук для управления своим ROV, используя клавиатуру или джойстик для перемещения ROV. Это здорово, потому что все, что вам нужно, - это ROV, кабель управления и ваш ноутбук.

Я хотел полностью аналоговое управление без использования микроконтроллера, поэтому я остановился на регуляторах скорости, электронных регуляторах скорости. Они должны быть знакомы каждому, у кого есть модель самолета или автомобиля. Мне нужны были регуляторы скорости заднего хода, и я наткнулся на них в Bane Bots. Они подключаются к приемнику внутри ROV, а антенна присоединяется к одному из проводов Cat 5. Оттуда я использовал свой пульт дистанционного управления Hitec с подходящим кристаллом и частотой. Свет управляется переключателем, который управляется сервоприводом. Компас еще не настроен, но я думаю, что мог бы просто использовать кучу светодиодов вместо того, чтобы пытаться связать его с моим ноутбуком. РЕДАКТИРОВАТЬ: С тех пор я обновил свою систему управления, используя микроконтроллер Arduino и сервоконтроллер. Я опубликую свои результаты, как только закончу ходовые испытания.

Шаг 10: привязь

Чтобы подключить ROV к контроллеру, я использую кабель Ethernet Cat 5e длиной 100 футов. У него 8 проводов, что очень хорошо вписывается в мои планы. Я мог бы добавить второй кабель, если мне нужно запустить больше функций, но пока он выглядит хорошо. Это пленум категории Cat 5, что означает, что его можно протянуть сквозь стены с помощью рыболовной ленты. Покрытие имеет плотную усадку и имеет внутри тонкий нейлоновый шнур, который помогает распределять нагрузку по всему кабелю. Это делает его более прочным и снижает вероятность того, что я повредлю кабель от нагрузки. Мне нужно будет добавить к кабелю поплавки, потому что он, вероятно, утонет из-за своего веса. Я использовал разъем Bulgin Buccaneer Ethernet. Это упрощает транспортировку ROV за счет отделения кабеля от робота. Bulgin тщательно тестирует свой разъем, и он предположительно рассчитан на 30 футов в течение 2 недель и 200 футов в течение нескольких дней. Поскольку я планирую не превышать 100, это находится в пределах допустимого.

Шаг 11: Тестирование

В первый раз, когда ROV увидел воду, я испытал ее в бассейне моего дяди. Как и ожидалось, ROV оказался слишком плавучим. С тех пор я добавил свинцовые грузы, которые купил в охотничьем магазине, чтобы увеличить вес салазок. Свинцовая дробь была бы предпочтительнее, потому что она тоньше и проще в использовании, но она действительно дорогая. Поводок также позволяет мне отрегулировать балласт с разумной степенью точности в случае, если мне нужно изменить вес на месте. Общий требуемый балласт составлял около 8 фунтов, довольно большая нагрузка. Следующее испытание будет в другом бассейне, а затем, надеюсь, в озере! Если вы планируете использовать его в соленой воде, было бы неплохо потом промыть его, чтобы уменьшить коррозию.

В ближайшее время постараюсь выложить несколько видео, чтобы показать, как эта штука работает в воде.