ROV subacqueo

Questo istruttore ti mostrerà il processo di costruzione di un ROV completamente funzionale in grado di 60 o più piedi. Ho creato questo ROV con l'aiuto di mio padre e di molte altre persone che hanno già realizzato ROV. Questo è stato un lungo progetto che ha richiesto tutta l'estate e parte dell'inizio dell'anno scolastico.

Passaggio 1: progettazione

Al fine di mantenere stabile il ROV nell'acqua, è necessario un design che sia ponderato sul fondo e abbia galleggianti sulla parte superiore.

Il primo ROV è stato costruito da Steve of ROV Homebuilt. Il suo sito Web ha numerosi progetti di ROV e collegamenti ad altri siti Web di ROV. Incorpora anche diverse istruzioni How To nel suo sito. Ho trovato questo sito prezioso per costruire il mio ROV e lo consiglierei a chiunque sia interessato a costruirne uno proprio

Il secondo ROV è stato realizzato con Jason Rollette presso Rollette.com. Il suo design è un po 'diverso ma ancora molto efficace.

Per il mio ROV ho optato per un grande tubo centrale con due tubi più piccoli situati su entrambi i lati, leggermente sotto il tubo centrale.

Step 2: Frame

Ecco l'inizio del telaio che sto costruendo per il ROV. Ho tagliato le finestre in plexiglas e le ho carteggiate per adattarle al tubo. Questo è il tubo ABS Schedule 40, comunemente usato per le acque reflue. Quando si unisce questo tubo, assicurarsi di utilizzare la colla solvente appositamente creata per incollare l'ABS. Il normale cemento PVC non funzionerà o creerà un legame scadente che potrebbe fuoriuscire. Sto anche usando un sigillante marino per sigillare il plexiglas e impedire all'acqua di entrare. Sul retro, sto usando tappi a vite nel caso in cui ho bisogno di accedere nuovamente alle batterie o all'elettronica. Avrò bisogno di avvolgere i fili in nastro di teflon per renderlo impermeabile.

Dopo alcuni test, ho scoperto che i tappi a vite perdono, quindi sono passato ai tappi di gomma che hanno un morsetto per fissarli.

Step 3: Propulsori

Una delle caratteristiche più importanti di un ROV è il movimento. Ho scoperto che la maggior parte delle persone usa le pompe di sentina marine come mezzo di spinta. Le pompe BIlge hanno molti vantaggi. Sono pensati per essere sommersi, sono abbastanza potenti e sono facili da aggiungere a un ROV esistente. Molti li usano nella loro configurazione attuale, ma ho scelto di usare le eliche per aumentare la spinta. Ho seguito le istruzioni sui ROV Homebuilt. Nelle sezioni How To, ha le istruzioni su come convertire una pompa di sentina per usare un puntello. Le eliche provengono da Harbour Models, hanno una buona selezione di plastica e alcuni oggetti di scena in ottone, con dimensioni diverse.

Ho usato 4 pompe di sentina GPH a norma 1100, 2 per l'avanzamento, il riavvolgimento e la rotazione e 2 per il sollevamento e il sollevamento.

Passaggio 1: tagliare tutto l'alloggiamento bianco della pompa di sentina, ma fare attenzione a non tagliare l'alloggiamento del motore rosso

Passaggio 2: utilizzare un cacciavite per sollevare la girante, la cosa blu per esporre l'albero del motore.

Passaggio 3: utilizzo un adattatore per elica per un aeroplano per fissare l'elica all'albero. Ha una vite di fermo e ho appena stretto il dado contro il mozzo filettato sull'elica per bloccarlo in posizione. Ho dovuto ri-infilare l'adattatore dell'elica perché era un po 'troppo grande. Come ulteriore precauzione, ho usato l'armadietto del filo per sigillare il gruppo insieme.

Dato che i thread non si allineavano, sono stato costretto a toccare nuovamente l'adattatore dell'elica. Anche se sembrava semplice, ci è voluto molto tempo per farlo correttamente.

Passaggio 4: navigazione

Per determinare la direzione verso cui è rivolto il ROV, ho usato una bussola elettronica. Questa è una bussola elettronica Dinsmore 1490. L'ho preso da Zargos Robotics. Ho usato questo schema per creare una rappresentazione visiva della direzione. Una nota: questa bussola non ha il Nord. Basta selezionare una direzione come nord, quindi tutto il resto si allineerà. È anche molto sensibile all'inclinazione, di alcuni gradi e viene rovinato. Rileva i cambiamenti nel campo magnetico terrestre, quindi assicurati di posizionarlo abbastanza lontano dai magneti, come quelli nei motori. Se hai bisogno di maggiori informazioni sulla bussola, consulta questo sito

Nella foto, i quattro fili nella custodia d'argento andranno in superficie e si interfacciano con il computer per mostrarmi in quale direzione sono rivolto. Sto scrivendo un programma che ruoterà un'immagine del robot per mostrare la direzione. Tuttavia, questo potrebbe richiedere del tempo, quindi per ora potrei semplicemente usare i LED

Per una bussola con compensazione dell'inclinazione, controlla questa su Sparkfun. È sicuramente il top di gamma, ma ha anche un prezzo enorme

EDIT: l'ho rimosso a causa della sua incapacità di mantenere una rotta costante. Ciò è probabilmente dovuto all'inclinazione che la bussola non è in grado di gestire, insieme all'interferenza magnetica.

Passaggio 5: fotocamera

Ovviamente hai bisogno di una fotocamera per poter vedere cosa sta succedendo, giusto? Esistono diversi modi per ottenere una fotocamera. Se hai intenzione di andare abbastanza in profondità, una fotocamera a infrarossi in bianco e nero sarebbe una buona scommessa. Per acque poco profonde, il colore funziona altrettanto bene, inoltre mostra più dettagli (ad es. Colore?). Se vuoi davvero una buona foto, scegli una fotocamera subacquea dedicata. Questi costano un po 'di più, ma non devi preoccuparti di un involucro e spesso passano automaticamente alla visione notturna con illuminazione IR integrata quando non c'è abbastanza luce.

Sono andato con una fotocamera a colori da 30 $ di Spark Fun. Ha un'uscita RCA che collegherò al mio computer. Qui è collegato a un supporto pronto per l'installazione.

La scheda PC si collega alla videocamera tramite RCA e ha anche un programma per visualizzare e acquisire il feed video

Passaggio 6: luci

Avevo bisogno di alcune luci abbastanza luminose e anche efficienti. I LED sono esattamente questo e ne ho trovati alcuni presso Spark Fun Electronics. Ho usato due LED da 3 watt e, a dire il vero, sono accecanti. Diventano un po 'tostati, quindi assicurati di usare un dissipatore di calore per prolungare la vita del LED. Spark Fun vende una scheda breakout in alluminio che ha punti di saldatura per filo e funge anche da dissipatore di calore. Hanno anche diversi colori a LED.

Ho attaccato i LED a un supporto ricavato da una staffa a L per tenerlo al centro del viewport. per facilitare il cambio, li ho imbullonati su una striscia di alluminio in modo che possano essere regolati o sostituiti

Le immagini non mostrano quanto siano brillanti queste cose. Dopo aver cercato un secondo in uno, avevo dei punti nella mia visione

Passaggio 7: Controllo: lato ROV

Questa è probabilmente la parte più difficile dell'intero processo di costruzione. Ho visto numerosi approcci diversi al controllo del ROV. Jason Rollette ha utilizzato un microcontrollore, che è davvero il modo migliore per andare. Ha il pieno controllo analogico di tutti i motori e ai dati viene trasmesso un cavo Ethernet Cat 5e. Tuttavia, a meno che tu non abbia i mezzi per stampare un circuito stampato e programmare un microcontrollore, questo non è il più facile da montare. Jason ha uno schema del circuito e del PCB sul suo sito qui

In alternativa, è possibile utilizzare i relè per accendere e spegnere i motori. questo non è buono come il controllo della gamma completa, ma è molto più semplice e diretto. Nei ROV Homebuilt, Steve ha usato i relè per controllare Seafox e ha una buona guida per assemblare un numero qualsiasi di motori controllati da relè.

Questo è uno dei 4 controller di velocità che sto usando per il controllo del thruster

Passaggio 8: alimentazione

Ho deciso di trasportare batterie nel mio ROV per renderlo più indipendente e ridurre il numero di cavi che vanno in superficie. Questa è una delle due batterie da 12 volt 2, 5 amp hour che ho comprato da Battery Mart. L'ho già collegato a un connettore Deans Ultra in modo che possa essere facilmente rimosso se necessario. A causa dell'amplificazione dei propulsori, potrebbe essere necessario incorporare un circuito di ricarica per mantenere le batterie ricaricate. Saranno trasportati nei due tubi laterali e aggiungeranno il peso necessario al ROV

Passaggio 9: Controllo: superficie

Ora entriamo nel regno difficile del pilotaggio. Le due persone con cui ho parlato usano un laptop per controllare il loro ROV, usando una tastiera o un joystick per spostare il ROV. Questo è fantastico perché tutto ciò di cui hai bisogno è il ROV, il cavo di controllo e il tuo laptop.

Volevo il pieno controllo analogico senza l'uso di un microcontrollore, quindi ho deciso di utilizzare ESC, controller elettronici di velocità. Questi dovrebbero essere familiari a tutti coloro che hanno un aereo o un'auto modello. Avevo bisogno di invertire i controller di velocità e mi sono imbattuto in alcuni dei robot Bane. Sono collegati al ricevitore all'interno del ROV e l'antenna è collegata a uno dei fili Cat 5. Da lì ho usato il mio telecomando Hitec con il cristallo e la frequenza appropriati.

La luce è controllata da un interruttore che è gestito da un servo. La bussola deve ancora essere installata, ma penso che potrei semplicemente usare un sacco di LED invece di provare a interfacciarlo con il mio laptop.

EDIT: Da allora ho aggiornato il mio sistema di controllo usando un microcontrollore Arduino e un servo controller. Pubblicherò i miei risultati non appena finirò le prove in mare.

Passaggio 10: Tether

Per collegare il ROV al controller, sto usando 100 piedi di cavo Ethernet Cat 5e. Ha 8 fili, che si adattano perfettamente ai miei piani. Potrei aggiungere un secondo cavo se ho più funzioni che devo eseguire, ma per ora sembra buono.

Questo è un plenum classificato Cat 5, il che significa che può essere tirato attraverso i muri usando un fishtape. Il rivestimento è strettamente ristretto e ha un sottile filo di nylon all'interno che aiuta a distribuire il carico sull'intero cavo. Questo lo rende più resistente e riduce la possibilità che io possa danneggiare il cavo a causa di sollecitazioni di carico.

Dovrò aggiungere galleggianti al cavo perché probabilmente affonderà a causa del suo peso.

Il connettore che ho usato è un connettore Ethernet Bulgin Buccaneer. Semplifica il trasporto del ROV separando il cavo e il robot. Bulgin verifica accuratamente il loro connettore e questo è presumibilmente valutato a 30 piedi per 2 settimane e 200 piedi per alcuni giorni. Dato che sto programmando di non superare i 100, questo rientra nei limiti.

Passaggio 11: test

La prima volta che il ROV ha visto l'acqua, l'ho testato nella piscina di mio zio. Come previsto, il ROV era troppo vivace. Da allora ho aggiunto pesi di piombo che ho acquistato in un negozio di caccia per aggiungere peso alle slitte. Il colpo di piombo sarebbe stato preferibile perché è più fine e più facile da usare, ma è davvero costoso. Il piombo mi consente anche di regolare la zavorra con un ragionevole grado di precisione nel caso in cui dovessi cambiare il peso sul posto. La zavorra totale richiesta era di circa 8 libbre, un bel carico. Il prossimo test sarà in un'altra piscina, e poi si spera in un lago! Se hai intenzione di usarlo in acqua salata, non sarebbe una cattiva idea risciacquarlo in seguito per ridurre la corrosione.

Proverò a pubblicare alcuni video nel prossimo futuro per mostrare come funziona questa cosa nell'acqua

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