ROV dưới nước: 11 bước (có hình ảnh)

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

Tài liệu hướng dẫn này sẽ cho bạn thấy quá trình xây dựng một ROV đầy đủ chức năng có khả năng từ 60ft trở lên. Tôi đã xây dựng ROV này với sự giúp đỡ của bố tôi và một số người khác, những người đã xây dựng ROV trước đây. Đây là một dự án dài kéo dài cả mùa hè và một phần của đầu năm học.

Bước 1: Thiết kế

Để giữ cho ROV ổn định trong nước, bạn cần một thiết kế có trọng lượng ở phía dưới và có các phần nổi ở phía trên. ROV đầu tiên được xây dựng bởi Steve của Homebuilt ROVs. Trang web của anh ấy có rất nhiều thiết kế ROV cũng như các liên kết đến các trang web ROV khác. Anh ấy cũng kết hợp một số hướng dẫn Cách thực hiện trong trang web của mình. Tôi thấy trang web này là vô giá trong việc xây dựng ROV của tôi và sẽ giới thiệu nó cho bất kỳ ai quan tâm đến việc xây dựng ROV của riêng họ trên một ống tâm lớn với hai ống nhỏ hơn nằm ở hai bên, bên dưới ống chính giữa một chút.

Bước 2: Khung

Đây là phần bắt đầu của khung mà tôi đang xây dựng cho ROV. Tôi cắt các cửa sổ bằng plexiglas và chà nhám để lắp vào bên trong đường ống. Đây là đường ống ABS theo lịch 40, thường được sử dụng cho nước thải. Khi nối đường ống này, hãy đảm bảo rằng bạn sử dụng keo dung môi chuyên dùng để dán ABS. Xi măng PVC bình thường sẽ không hoạt động hoặc tạo ra một liên kết kém có thể bị rò rỉ. Tôi cũng đang sử dụng chất làm kín hàng hải để niêm phong plexiglas và ngăn nước xâm nhập vào. Ở mặt sau, tôi đang sử dụng phích cắm vít trong trường hợp tôi cần tiếp cận lại pin hoặc thiết bị điện tử. Tôi sẽ cần quấn các sợi chỉ trong băng teflon để làm cho nó kín nước. Sau một số thử nghiệm, tôi phát hiện ra rằng các phích cắm vít bị rò rỉ, vì vậy tôi đã chuyển sang sử dụng các loại mũ có đầu bằng cao su có kẹp dây để cố định chúng.

Bước 3: Bộ đẩy

Một trong những tính năng quan trọng nhất của ROV là chuyển động. Tôi thấy rằng hầu hết mọi người sử dụng máy bơm đáy tàu biển như một phương tiện đẩy. Máy bơm BIlge có nhiều ưu điểm. Chúng có nghĩa là bị chìm, chúng khá mạnh và chúng dễ dàng thêm vào một ROV hiện có. Hầu hết sử dụng chúng trong cấu hình hiện tại của họ, nhưng tôi đã chọn sử dụng cánh quạt để tăng lực đẩy. Tôi đã làm theo hướng dẫn tại Homebuilt ROVs. Trong phần Cách thực hiện, anh ấy có hướng dẫn về cách chuyển đổi một máy bơm lồng bè sang sử dụng một giá đỡ. Các cánh quạt đến từ Harbour Models, chúng được lựa chọn tốt bằng nhựa và một số đạo cụ bằng đồng đẹp mắt, với nhiều kích cỡ khác nhau. Tôi đã sử dụng 4 Bơm bilge Rule 1100 GPH, 2 để tiến, lùi và quay, và 2 để lên và xuống. 1: Cắt toàn bộ phần vỏ màu trắng của máy bơm nước thải nhưng lưu ý không cắt vào phần vỏ động cơ màu đỏ Bước 2: Dùng tuốc nơ vít để cạy cánh quạt, phần màu xanh lam để lộ trục động cơ. Bước 3: Tôi sử dụng một bộ chuyển đổi cánh quạt cho máy bay để gắn cánh quạt vào trục. Nó có một vít định vị và tôi chỉ cần siết chặt đai ốc vào trục ren trên giá đỡ để khóa nó vào vị trí. Tôi đã phải xâu lại bộ chuyển đổi chân chống vì nó hơi quá lớn. Để đề phòng thêm, tôi đã sử dụng khóa ren để niêm phong cụm lại với nhau. Mặc dù nó có vẻ đơn giản, nhưng phải mất thời gian đáng kể để làm điều đó một cách chính xác.

Bước 4: Điều hướng

Để xác định hướng mà ROV đang đối mặt, tôi đã sử dụng la bàn điện tử. Đây là la bàn điện tử Dinsmore 1490. Tôi lấy nó từ Zargos Robotics. Tôi đã sử dụng giản đồ này để tạo ra một hình ảnh đại diện cho hướng. Một lưu ý: La bàn này không có hướng Bắc. Bạn chỉ cần chọn một hướng là hướng bắc, và sau đó tất cả những thứ còn lại sẽ xếp hàng. Nó cũng rất nhạy cảm với độ nghiêng, một vài độ và nó bị vặn. Nó cảm nhận được những thay đổi trong từ trường của Trái đất, vì vậy hãy đảm bảo bạn đặt nó đủ xa nam châm, như nam châm trong động cơ. Nếu bạn cần thêm thông tin về la bàn, hãy xem trang web này

Trong hình, bốn dây trong vỏ bạc sẽ đi lên bề mặt và giao tiếp với máy tính để cho tôi biết tôi đang quay mặt về hướng nào. Tôi đang viết một chương trình sẽ xoay hình ảnh của robot để hiển thị hướng. Tuy nhiên, quá trình này có thể mất một chút thời gian nên hiện tại tôi có thể chỉ sử dụng đèn LED Đối với la bàn bù nghiêng, hãy xem cái này tại Sparkfun. Nó chắc chắn là đầu dòng, nhưng cũng mang một thẻ giá lớn CHỈNH SỬA: Tôi đã loại bỏ điều này vì nó không có khả năng duy trì một tiêu đề ổn định. Điều này rất có thể là do độ nghiêng mà la bàn không thể xử lý, cùng với sự can thiệp của phóng đại.

Bước 5: Máy ảnh

Rõ ràng là bạn cần một chiếc máy ảnh để có thể nhìn thấy những gì đang diễn ra, phải không? Có một số cách khác nhau để thực hiện khi mua máy ảnh. Nếu bạn đang có kế hoạch đi sâu, thì một chiếc máy ảnh đen trắng sẽ là một lựa chọn tốt. Đối với nước nông hơn, màu sắc cũng hoạt động tốt, cộng với nó hiển thị chi tiết hơn (ví dụ: màu sắc?). Nếu bạn thực sự muốn có một bức ảnh đẹp, thì hãy sử dụng máy ảnh chuyên dụng dưới nước. Những cái này có giá cao hơn một chút, nhưng bạn không cần phải lo lắng về việc bao bọc và chúng thường tự động chuyển sang chế độ nhìn ban đêm với hệ thống chiếu sáng hồng ngoại tích hợp khi không có đủ ánh sáng.. Nó có một đầu ra RCA mà tôi sẽ gắn vào máy tính của mình. Ở đây, nó được gắn vào một ngàm sẵn sàng được lắp đặt. Card PC kết nối với máy ảnh qua RCA và cũng đi kèm với một chương trình để xem và chụp nguồn cấp dữ liệu video

Bước 6: Đèn chiếu sáng

Tôi cần một số đèn khá sáng và cũng hiệu quả. Đèn LED chính xác là như vậy và tôi đã tìm thấy một số ở Spark Fun Electronics. Tôi đã sử dụng hai đèn LED 3 watt và thành thật mà nói, chúng rất chói mắt. Chúng có một chút khó khăn, vì vậy hãy đảm bảo sử dụng bộ tản nhiệt để kéo dài tuổi thọ của đèn LED. Spark Fun bán một bo mạch bằng nhôm có các điểm hàn cho dây và cũng hoạt động như một tấm tản nhiệt. Chúng cũng có các màu LED khác nhau. Tôi đã gắn các đèn LED vào một giá đỡ mà tôi đã làm từ một giá đỡ L để giữ ở giữa khung nhìn. Để dễ dàng thay đổi hơn, tôi đã bắt vít chúng vào một dải nhôm để chúng được điều chỉnh hoặc thay thế. Sau khi nhìn từng giây một, tôi có những điểm trong tầm nhìn của mình

Bước 7: Điều khiển: ROV Side

Đây có lẽ là phần khó nhất trong toàn bộ quá trình xây dựng. Tôi đã thấy nhiều cách tiếp cận khác nhau để kiểm soát ROV. Jason Rollette đã sử dụng một bộ vi điều khiển, đây thực sự là cách tốt nhất để sử dụng. Anh ta có toàn quyền điều khiển tương tự đối với tất cả các động cơ và dữ liệu được truyền lên cáp Ethernet Cat 5e. Tuy nhiên, trừ khi bạn có đủ phương tiện để in ra bảng mạch và lập trình vi điều khiển, đây không phải là cách lắp ráp dễ dàng nhất. Jason có một sơ đồ của mạch và PCB trên trang web của anh ấy ở đây Ngoài ra, bạn có thể sử dụng rơ le để bật và tắt động cơ. điều này không tốt bằng điều khiển toàn dải, nhưng nó đơn giản và dễ hiểu hơn nhiều. Tại Homebuilt ROVs, Steve đã sử dụng rơle để điều khiển Seafox và anh ấy có một hướng dẫn tốt để lắp ráp bất kỳ số lượng động cơ điều khiển bằng rơle nào. Đây là một trong 4 bộ điều khiển tốc độ tôi đang sử dụng để điều khiển bộ đẩy

Bước 8: Nguồn

Tôi quyết định mang theo pin trong ROV của mình để làm cho nó hoạt động độc lập hơn và giảm số lượng cáp đi trên bề mặt. Đây là một trong hai cục pin 12 volt 2,5 amp giờ mà tôi đã mua từ Battery Mart. Tôi đã kết nối nó với đầu nối Deans Ultra để có thể dễ dàng tháo nó ra nếu cần. Do rút amp của bộ đẩy, tôi có thể cần kết hợp một mạch sạc để giữ cho pin luôn hoạt động. Chúng sẽ được mang trong hai ống bên và tăng thêm trọng lượng cần thiết cho ROV

Bước 9: Kiểm soát: Bề mặt

Bây giờ chúng ta bước vào lĩnh vực khó khăn của việc thí điểm. Hai người tôi đã nói chuyện sử dụng máy tính xách tay để điều khiển ROV của họ, sử dụng bàn phím hoặc phím điều khiển để di chuyển ROV xung quanh. Điều này thật tuyệt vì tất cả những gì bạn cần là ROV, cáp điều khiển và máy tính xách tay của bạn.

Tôi muốn điều khiển tương tự hoàn toàn mà không sử dụng vi điều khiển, vì vậy tôi quyết định sử dụng ESC, Bộ điều khiển tốc độ điện tử. Những thứ này chắc hẳn quen thuộc với tất cả những ai có máy bay mô hình hoặc ô tô. Tôi cần bộ điều khiển tốc độ đảo chiều và tình cờ gặp một số ở Bane Bots. Chúng được cắm vào Reciever bên trong ROV và ăng-ten được gắn vào một trong các dây Cat 5. Từ đó, tôi sử dụng điều khiển Từ xa Hitec của mình với tinh thể và tần số thích hợp. Ánh sáng được điều khiển bởi một công tắc được vận hành bởi một servo. La bàn vẫn chưa được thiết lập, nhưng tôi nghĩ rằng tôi có thể chỉ sử dụng một loạt đèn LED thay vì cố gắng giao tiếp nó với máy tính xách tay của mình. CHỈNH SỬA: Tôi đã nâng cấp hệ thống điều khiển của mình bằng cách sử dụng vi điều khiển Arduino và bộ điều khiển servo. Tôi sẽ đăng kết quả của mình ngay sau khi tôi kết thúc thử nghiệm trên biển.

Bước 10: Tether

Để kết nối ROV với bộ điều khiển, tôi đang sử dụng cáp Ethernet Cat 5e dài 100 feet. Nó có 8 dây, phù hợp với kế hoạch của tôi. Tôi có thể thêm cáp thứ hai nếu tôi có nhiều tính năng cần chạy hơn, nhưng hiện tại nó có vẻ ổn. Đây là Cat 5 được xếp hạng toàn diện, có nghĩa là nó có thể được kéo xuyên qua các bức tường bằng cách sử dụng băng cá. Lớp bọc được thu nhỏ chặt chẽ và có một dây nylon mỏng bên trong giúp phân phối tải trọng trên toàn bộ dây cáp. Điều này giúp nó bền hơn và giảm nguy cơ tôi làm hỏng cáp do căng thẳng tải. Tôi sẽ cần thêm phao vào cáp vì nó có thể bị chìm do trọng lượng của nó. Đầu nối tôi sử dụng là đầu nối Bulgin Buccaneer Ethernet. Nó giúp vận chuyển ROV dễ dàng hơn bằng cách tách cáp và rô bốt. Bulgin kiểm tra kỹ lưỡng đầu nối của họ và điều này được cho là được đánh giá là 30ft trong 2 tuần và 200ft trong vài ngày. Vì tôi đang lên kế hoạch không tiếp tục con số 100 đó nữa, nên điều này cũng nằm trong giới hạn.

Bước 11: Kiểm tra

Lần đầu tiên ROV nhìn thấy nước, tôi đã thử nghiệm nó trong hồ bơi của chú tôi. Đúng như dự đoán, ROV quá nổi. Kể từ đó, tôi đã thêm trọng lượng chì mà tôi đã mua ở một cửa hàng săn bắn để tăng thêm trọng lượng cho ván trượt. Chì bắn sẽ được ưa thích hơn vì nó mịn hơn và dễ sử dụng hơn, nhưng nó thực sự đắt tiền. Dây dẫn cũng cho phép tôi điều chỉnh chấn lưu với độ chính xác hợp lý trong trường hợp tôi cần thay đổi trọng lượng ngay tại chỗ. Tổng chấn lưu yêu cầu là khoảng 8 lbs, khá là tải. Bài kiểm tra tiếp theo sẽ diễn ra trong một hồ bơi khác, và sau đó là hy vọng của nó vào một hồ nước! Nếu bạn định sử dụng chất này trong nước muối, bạn không nên rửa sạch sau đó để hạn chế ăn mòn.

Tôi sẽ cố gắng đăng một số video trong thời gian tới để cho thấy cách hoạt động của thứ này trong nước