Manta Drive: Bằng chứng khái niệm cho Hệ thống đẩy ROV.: 8 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:36

Mọi phương tiện lặn đều có điểm yếu. Mọi thứ xuyên qua thân tàu (cửa, dây cáp) đều có khả năng bị rò rỉ, và nếu có thứ gì đó vừa đâm vào thân tàu vừa di chuyển cùng lúc, thì khả năng rò rỉ sẽ tăng lên gấp bội.

Sách hướng dẫn này phác thảo một hệ thống truyền động giúp loại bỏ sự cần thiết của trục truyền động để xuyên qua thân tàu ROV ("Phương tiện được điều khiển từ xa" - một tàu ngầm robot được điều khiển thông qua dây), đồng thời cũng loại bỏ khả năng rất thực tế là các cánh quạt quay bị rối hoặc kẹt bằng cây trồng dưới nước hoặc dây treo. Nó cũng có thể làm phát sinh các phương tiện ít gây thiệt hại hơn nhiều đối với môi trường sống mà chúng được sử dụng để điều tra, vì thiếu bộ phận "rửa" và vì thiếu các cánh quạt quay sẽ làm giảm nguy cơ gây thương tích cho động vật Manta Drive những cuộc gặp gỡ.

Bước 1: Khái niệm

Toàn bộ ý tưởng về Manta Drive được lấy cảm hứng từ một chuyến thăm một thủy cung, nơi các thành viên của công chúng có cơ hội lái thử những chiếc ROV nhỏ vòng qua một chướng ngại vật. Tôi có cái nhìn đầu tiên về ROV và nhận ra hai điều:

• Có rất nhiều nơi để nước vào bên trong ROVs
• Các ROV trông không ổn - chúng chỉ là những chiếc hộp và trông không được thiết kế để bơi. Chúng thiếu sự tao nhã mà tôi liên tưởng đến những con vật bơi lội.

Sau đó người ta cũng nghĩ đến quyền lực - những cánh quạt mang tính cách mạng cao được sử dụng bởi ROV khiến tôi cảm thấy thèm khát quyền lực. Tôi có thể sai và tôi chưa kiểm tra mức tiêu thụ điện của Ổ đĩa Manta, nhưng đây là một vấn đề cần cân nhắc thứ yếu. Khi tôi đi lang thang trong bể cá, các ROV hiện lên trong tâm trí tôi, và tôi thấy mình so sánh chúng với từng con vật mà tôi nhìn thấy. Họ đã so sánh như thế nào? Liệu chuyển động bơi của con vật có thể được tái tạo một cách thanh lịch, theo cách duy trì tính toàn vẹn của thân tàu * không? Nhìn vào các loài cá như cá đuối, hải sâm và cá đá, tôi nhận ra rằng phương pháp đẩy thanh lịch nhất là vây vẫy. Tôi cũng nhận ra một điều quan trọng - cá không bị rò rỉ. Một trục quay cần phải xuyên thủng hoàn toàn thân tàu, làm việc thông qua một lỗ trên thân tàu. Mặt khác, chuyển động qua lại (lên và xuống) có thể hoạt động thông qua một màng chống thấm, mềm dẻo có thể được cố định chắc chắn xung quanh bất kỳ bộ phận chuyển động nào mà không bị rách. Tôi còn nhận ra rằng màng linh hoạt có thể bị mòn, nhưng nam châm thì không, và nam châm có thể tác động xuyên qua bất kỳ vật liệu phi từ tính nào mà không bị hạn chế. Làm cho thân tàu trở nên cứng, nhưng không nhiễm từ, và nguy cơ rò rỉ do hệ thống truyền động được loại bỏ hoàn toàn._{* Ồ, tôi đã đi hết Star Trek trong một giây ở đó!}

Bước 2: Vật liệu và công cụ

Tất cả những gì tôi thực sự mua cho dự án này là nam châm - nam châm neodymium nhỏ, nhỏ từ ebay, phần còn lại được làm từ vật liệu mà tôi đã tích trữ sẵn trong nhà kho của mình - gỗ phế liệu, xiên tre và một đôi bút bi đã chết. không yêu cầu dụng cụ chuyên dụng - một chiếc cưa sắt nhỏ có lưỡi cho gỗ và kim loại, một khẩu súng keo nóng, máy khoan và đồ dùng đa năng của tôi. Hãy cẩn thận. Hãy cẩn thận đặc biệt với nam châm neodymium - chúng có thể bóp vào nhau một cách đau đớn và sẽ vỡ nếu được phép bay cùng nhau.

Bước 3: Khung

Tôi cắt hai chiếc bút bi rỗng thành năm chiếc có chiều dài gần bằng nhau - ba chiếc để lấy xương sườn của con bọ ngựa, hai chiếc để tạo khoảng trống cho chúng.

Khung được làm bằng ba đoạn dài được cắt từ gỗ phế liệu - phần gốc dài khoảng 10cm, đoạn cuối dài khoảng 3cm và được khoan ở gần đầu, sử dụng một thanh xoắn có đường kính tương đương với xiên tre. Tôi dán nóng các tấm gỗ lại với nhau, sau đó luồn tre qua các lỗ và các mảnh bút.

Bước 4: Xương sườn

Động cơ thực tế của Manta Drive được thực hiện bởi các xương sườn đơn giản. Chúng được kết hợp với cơ chế truyền động bằng nam châm.

Dễ. Tôi luồn các xiên tre vào các lỗ của nam châm và dán nóng tại chỗ, sau đó dán tre vào ba trong số các mẩu bút trên khung.

Bước 5: Động lực thực tế

Các sườn được kết nối, thông qua lực từ trường, với cơ cấu truyền động.

Trong một ROV đã hoàn thiện, các nam châm bên trong có thể sẽ được di chuyển bằng động cơ hoặc servo. Ở mẫu xe này, tôi chỉ sử dụng thêm đòn bẩy, bản rút gọn của sườn.

Bước 6: Kết nối và lái xe

Ổ đĩa không nhằm mục đích để nam châm tiếp xúc trực tiếp và nó vẫn đánh bại vật thể.

Trong ROV cuối cùng, sẽ có một vỏ tàu không từ tính giữa các sườn và ổ đĩa. Không khí không từ tính cũng làm điều tương tự, vì vậy tất cả những gì tôi cần là một bộ đệm để giữ hai bộ nam châm tách rời nhau. Thêm gỗ vụn (dài 6cm, nếu bạn muốn), với các mảnh tre để ngăn nó trượt sang một bên.

Bước 7: Làm việc với Mô hình

Về nguyên tắc, hoạt động rất đơn giản: khi các đòn bẩy di chuyển bên trong ROV, các gai sẽ di chuyển ra bên ngoài. Bí quyết là di chuyển các xương sườn theo một trình tự hữu ích. Trong video này, tôi đã làm một "giá đỡ" đơn giản từ nhiều tre hơn, trượt nó qua các đòn bẩy truyền động và sử dụng nó để di chuyển các đòn bẩy theo một trình tự sóng cơ bản. Để kiểm soát nhiều hơn, cho phép các "sóng" có độ dài và tần số khác nhau, mỗi cần gạt có thể được di chuyển riêng lẻ bằng một động cơ servo điều khiển bằng vi xử lý.

Bước 8: Các bước trong tương lai

Rõ ràng, mô hình như đã trình bày ở bước 7 sẽ không có tác dụng gì cả. ROV hoàn thiện sẽ có một hàng xương sườn ở mỗi bên thân tàu, nhiều hơn đáng kể so với ba đường sườn. Giữa các xương sườn, ROV sẽ có một màng duy nhất, do đó các gợn sóng trong màng sẽ cung cấp lực đẩy. Việc đảo ngược hướng của sóng sẽ đảo ngược lực đẩy. ROV rẻ hơn nhiều so với các thiết bị chuyên nghiệp hiện có. Sử dụng bộ truyền động ghép từ tính, thân tàu có thể dễ tiếp nguồn và dễ kín nước. Hãy tưởng tượng rằng nó sẽ hoạt động tốt với chiều dài ống cống nhựa đường kính lớn làm thân tàu. Các phụ kiện nén phù hợp có thể dễ dàng đóng các đầu ống. Các sửa đổi để cho phép máy ảnh nhìn ra ngoài hoặc cáp điều khiển đi vào có thể được thực hiện kín nước rất dễ dàng, vì chúng sẽ không cần cho phép chuyển động. xe sở thích, được sử dụng để khám phá những bí ẩn của hồ bơi hoặc kênh đào địa phương. Tuy nhiên, tôi hy vọng rằng ổ đĩa có thể được các nhà nghiên cứu "nghiêm túc" tiếp nhận, vì nó có thể được sử dụng để làm cho các ROV tàng hình hơn - với thân tàu có hình dạng và màu sắc phù hợp, Manta Drive ROV có thể được ngụy trang thành một con cá đá lớn, hoặc thậm chí là một tia Manta thực tế. Điều này sẽ cho phép chúng tương tác với cá sống một cách tự nhiên hơn, theo cách tương tự như cá ngừ rô bốt của BBC hoặc Phòng thí nghiệm Draper, nhưng với ít rào cản công nghệ hơn để nhảy vọt (và rẻ hơn nhiều!)

Giải nhì trong cuộc thi Robot hướng dẫn và RoboGames