„Pasidaryk pats“povandeninis ROV: 8 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Kaip tai gali būti sunku? Pasirodo, kad norint sukurti povandeninį ROV buvo keletas iššūkių. Bet tai buvo įdomus projektas ir manau, kad jis buvo gana sėkmingas. Mano tikslas buvo, kad jis nekainuotų daug pinigų, būtų lengva vairuoti ir kad būtų kamera, kuri parodytų, ką mato po vandeniu. Man nepatiko mintis, kad nuo vairuotojo valdiklių kabo laidas, o aš jau turiu įvairius radijo valdymo siųstuvus, todėl tokia kryptimi ir ėjau, kai siųstuvas ir valdymo dėžutė buvo atskirai. Mano naudojamame 6 kanalų siųstuve dešinė lazda naudojama pirmyn/atgal ir kairė/dešinė. Kairė lazda yra aukštyn/žemyn ir pasukite pagal laikrodžio rodyklę/CCW. Tai ta pati sąranka, naudojama keturiuose kopteriuose ir kt.

Pažiūrėjau internete ir pamačiau keletą brangių ROV ir pamačiau keletą su „vektoriniais varikliais“. Tai reiškia, kad šoniniai varikliai yra sumontuoti 45 laipsnių kampu ir sujungia jėgas, kad judėtų ROV bet kuria kryptimi. Aš jau buvau sukūręs „mecanum“ratlankį ir maniau, kad ten bus taikoma matematika. (Nuoroda Vairuojantys „Mecanum Wheels“įvairiakrypčiai robotai). Nardymui ir paviršiui naudojami atskiri stūmikliai. O „vektoriniai varikliai“skamba šauniai.

Kad būtų lengviau vairuoti, norėjau sulaikyti gylį ir išlaikyti kryptį. Tokiu būdu vairuotojui visiškai nereikia judinti kairės lazdos, išskyrus nardymą/paviršių ar sukimąsi į naują kryptį. Pasirodo, tai taip pat buvo tam tikras iššūkis.

Ši instrukcija nėra skirta kaip nurodymų rinkinys, kaip tai padaryti patiems. Tikslas yra labiau suteikti išteklių, iš kurių kažkas galėtų pasinaudoti, jei ketina sukurti savo povandeninį ROV.

1 žingsnis: rėmas

Tai buvo lengvas pasirinkimas. Norėdamas pamatyti, ką kiti žmonės padarė, pastūmė mane 1/2 colio PVC vamzdžio kryptimi. Tai pigu ir lengva dirbti. Aš sugalvojau bendrą dizainą, kuriame tilptų šoniniai ir aukštyn/žemyn. Netrukus po surinkimo purškiau geltonai. O taip, dabar tai povandeninis laivas! Vamzdžio viršuje ir apačioje išgręžiau skyles, kad jis galėtų užtvindyti. Pritvirtindamas daiktus, aš įkišau sriegius į PVC ir naudoju 4 40 nerūdijančius varžtus. Naudojau daug jų.

Vėlesniuose etapuose rodomi slydimai, kuriuos nuo apačios sulaiko 3D spausdinti stovai. Stovai buvo reikalingi tam, kad būtų galima išimti ir pakeisti bateriją. Aš 3D atspausdinau dėklą baterijai laikyti. Akumuliatorius dėkle pritvirtintas velcro dirželiu. Sausas vamzdis taip pat laikomas ant rėmo su velcro dirželiais.

2 žingsnis: sausas vamzdis

Pirmoji nuotrauka yra plūdrumo testas. Antroje nuotraukoje bandoma parodyti, kaip traukos laidai nukreipiami į vazonines kulkų jungtis. Trečia nuotrauka yra tokia pati ir papildomas guzas vazoninio gylio matuokliui ir jo laidams. Ketvirtoje nuotraukoje parodyta, kaip ištraukti sausą vamzdelį.

Plūdrumas

Sausame mėgintuvėlyje yra elektronikos ir jis turi didžiausią teigiamą plūdrumą. Idealus yra nedidelis teigiamas plūdrumas, todėl, jei viskas bus blogai, ROV ilgainiui išplauks į paviršių. Tam prireikė šiek tiek bandymų ir klaidų. Surinkimas, parodytas čia plūdės bandymo metu, prireikė kelių svarų jėgos, kad jis apsemtų. Tai lėmė bet kokį lengvą sprendimą įmontuoti akumuliatorių (priešingai nei elektros jungtis). Tai taip pat leido sumažinti vamzdžio ilgį. Pasirodo, 4 colių vamzdis suteikia apie 1/4 svaro plūdrumo vienam colio ilgiui (aš vieną kartą skaičiavau, bet tai spėjimas). Aš taip pat galų gale uždėjau PVC „slydimus“ant dugno. Jie turi užsukamus galus, kur aš įdedu švino šūvį, kad galėčiau tiksliai sureguliuoti plūdrumą.

Vandens sandarus sandariklis

Kai aš nusprendžiau naudoti epoksidą siūlėms ir skylėms sandarinti, ir nusprendžiau naudoti neoprenines jungtis be stebulės, ROV buvo patikimai nepralaidus vandeniui. Kurį laiką kovojau su „vandeniui atspariomis“eterneto jungtimis, bet galų gale aš jų atsisakiau ir tiesiog išgręžiau mažą skylutę, įvedžiau laidą ir „užpildžiau“skylę epoksidine medžiaga. Priveržus jungtis be stebulės, buvo sunku jas pašalinti. Atradau, kad šiek tiek tepant baltą tepalą „Dry Tube“daug lengviau atsiskiria ir sustoja.

Norėdami sumontuoti akrilo kupolą, aš iškirpiau skylę 4 colių ABS dangtelyje, palikdamas atbrailą, kad gautų kupolo kraštą. Iš pradžių bandžiau karštus klijus, tačiau jie iškart nutekėjo ir nuėjau į epoksidą.

Viduje

Visa vidinė elektronika yra sumontuota ant 1/16 colio aliuminio lakšto (su atramomis). Jis yra šiek tiek mažiau nei 4 colių pločio ir prailgina vamzdžio ilgį. Taip, aš žinau, kad jis praleidžia elektrą, bet taip pat ir šilumą.

Laidai

Galiniame 4 colių ABS dangtelyje buvo išgręžta 2 colių skylė ir įklijuotas 2 colių ABS adapteris. 2 colių kištuke buvo išgręžta skylė, kad eterneto laidas galėtų prasiskverbti į vazoną. Mažas 3 colių gabalas Užklijuotas ABS taip pat padarė nedidelį apskritimo plotą „vazonavimui“.

Aš gręžiau daug skylių (po 2 kiekvienam varomam varikliui), bet norėčiau, kad būčiau padaręs daugiau. Kiekvienoje skylėje buvo įkišta įtaiso kulkos jungtis (karšta nuo lituoklio). Stūmiklio laidai ir akumuliatoriaus laidai buvo prilituoti su kulkų jungtimis.

Galų gale pridėjau nedidelį ABS guzelį, kad suteikčiau vietą gylio matuoklio vielai praeiti ir būti vazoninėje. Pasidarė netvarkingiau, nei norėčiau, ir aš bandžiau sutvarkyti laidus su mažu laikikliu su lizdais.

3 žingsnis: „Pasidaryk pats“valdikliai

Internete gavau daug idėjų ir nusprendžiau naudoti triumo siurblio kasetes. Jie yra palyginti pigūs (apie 20 USD+) ir turi maždaug reikiamą sukimo momentą ir greitį. Aš naudoju dvi 500 galonų per valandą kasetes aukštyn/žemyn nukreipiamiems ir keturiems 1000 GPH kasetėms šoniniams. Tai buvo „Johnson Pump“kasetės ir aš jas gavau per „Amazon“.

Aš 3D atspausdinau variklio korpusus, naudodamas „Thingaverse“, „ROV Bilge Pump Thruster Mount“dizainą. Taip pat 3D spausdinau propelerius, dar kartą su „Thingaverse“, „ROV Bilge Pump Thruster Propeller“dizainu. Jie šiek tiek prisitaikė, bet dirbo gana gerai.

4 veiksmas: pririšimas

Aš naudoju 50 pėdų ilgio „Cat 6“Ethernet kabelį. Įstūmiau jį į 50 pėdų polipropileno virvę. Naudojau ant kabelio užklijuotą tušinuko galą ir užtrukau apie valandą per virvę. Nuobodu, bet pavyko. Virvė suteikia apsaugą, traukimo jėgą ir tam tikrą teigiamą plūdrumą. Šis derinys vis dar nuskęsta, bet ne taip stipriai, kaip pats Ethernet kabelis.

Naudojamos trys iš keturių kabelių porų.

• Fotoaparatas Vaizdo signalas ir įžeminimas - „Arduino“OSD skydas valdymo dėžutėje
• „ArduinoMega“PPM signalas ir įžeminimo <---- RC imtuvas valdymo dėžutėje
• „ArduinoMega“telemetrijos signalas RS485 - atitinkantis RS485 „Arduino Uno“valdymo dėžutėje

Remdamasis kito „Instructables“bendraautoriaus pastabomis, supratau, kad pririšimas vilktis ant ežero dugno nebūtų gerai. Baseino bandyme tai nebuvo problema. Taigi aš 3D atspausdinau krūvą užspaudžiamų plūdžių, naudodamas PLA ir storesnes sienas nei įprastai. Aukščiau esančiame paveikslėlyje pavaizduotos ant diržo esančios plūdės, sugrupuotos arčiau ROV, bet vidutiniškai apie 18 colių. Vėlgi, atsižvelgdamas į kito autoriaus komentarus, aš įdėjau plūdes į tinklinį maišelį, pririštą prie pririšimo ryšulio, kad pamatyčiau, ar man užtenka.

5 žingsnis: Elektronika

Pirmoje nuotraukoje pavaizduotas fotoaparatas ir kompasas. Antroje nuotraukoje parodyta, kas atsitinka, kai nuolat pridedate dalykų. Trečioje nuotraukoje pavaizduoti apačioje sumontuoti variklio valdikliai su aliuminio plokštėmis kaip alternatyvios šilumos kriauklės.

Sausas

• Fotoaparatas - mikro 120 laipsnių 600TVL FPV kamera

  Montuojamas ant 3D spausdinto laikiklio, kuris išplečia jį į kupolą

• Kompensuotas pakreiptas kompasas - CMPS12

  • Integruoti giroskopo ir akselerometro rodmenys, automatiškai integruoti su magnetometro rodmenimis, kad kompaso rodmenys išliktų teisingi, nes ROV suskamba aplink
  • Kompasas taip pat leidžia nuskaityti temperatūrą

• Variklių tvarkyklės - „Ebay“- BTS7960B x 5

  • Norint sutaupyti vietos, reikėjo nuimti dideles radiatorius
  • Sumontuotas šilumos perdavimo tepalas ant ¼ "aliuminio plokščių
  • Aliuminio plokštės, sumontuotos tiesiai iš abiejų aliuminio elektronikos lentynos pusių
  • Patirtis rodo, kad vairuotojai gerai dirba esant nepakankamam pajėgumui, todėl karštis nėra problema
• Arduino Mega
• RS485 modulis, skirtas sustiprinti serijinės telemetrijos signalą

• Srovės jutiklis Maitinimo modulis

  • Suteikia iki 3A 5V galios elektronikai
  • Išmatuoja srovę iki 90A iki 12V variklių vairuotojų
  • Matuoja akumuliatoriaus įtampą
• Relė (5v) 12V žibintams valdyti

Šlapias

• Slėgio (gylio) jutiklio modulis-„Amazon“-MS5540-CM

  Taip pat pateikia vandens temperatūros rodmenis

• 10 amperų/val 12 AG AG baterija

Turėjau susirūpinimą, kad daug elektros kontaktų buvo veikiami vandens. Sužinojau, kad gėlame vandenyje nėra pakankamai laidumo, kad kiltų problema (trumpasis jungimas ir pan.), Kad srovė eina „mažiausio pasipriešinimo keliu“(pažodžiui). Nesu tikras, kaip visa tai seksis jūros vandenyje.

Laidų schema (žr. SubDoc.txt)

6 veiksmas: paleiskite programinę įrangą

Pirmasis vaizdo įrašas rodo, kad „Depth Hold“veikia gana gerai.

Antrasis vaizdo įrašas yra „Heading Hold“funkcijos testas.

Pseudokodas

„Arduino Mega“paleidžia eskizą, kuris atitinka šią logiką:

1. Gauna PPM RC signalą per rišimą

   1. Smeigtuko keitimo pertraukimas duomenyse apskaičiuoja atskirų kanalų PWM vertes ir nuolat jas atnaujina
   2. Naudoja vidutinį filtrą, kad išvengtų triukšmo verčių
   3. PWM reikšmės, priskirtos kairėn/dešinėn, Fwd/atgal, aukštyn/žemyn, CW/CCW ir kiti ctls.
2. Gauna vandens gylį
3. Logika, leidžianti užbaigti sukimąsi CW arba CCW

4. Žiūri į vairuotojo valdiklius

   1. Naudojamas Fwd/Atgal ir Kairė/Dešinė, norint apskaičiuoti varančiųjų šoninių varomųjų jėgų ir kampų (vektoriaus) skaičių.
   2. Įjungimo/išjungimo patikrinimai
   3. Naudoja CW/CCW apskaičiuoti sukimo komponentą arba
   4. Skaito kompasą, kad pamatytų, ar nėra klaidos, ir apskaičiuoja taisomąjį posūkio komponentą
   5. Naudoja stiprumo, kampo ir posūkio koeficientus, kad apskaičiuotų kiekvieno iš keturių variklių galią ir kryptį
   6. Naudoja aukštyn/žemyn, norėdami paleisti stūmiklius aukštyn/žemyn (du varikliai viename valdiklyje) arba
   7. Nuskaito gylio matuoklį, kad pamatytų, ar nėra gylio klaidos, ir paleidžia aukštyn/žemyn nukreiptus svirtelius, kad ištaisytų
5. Skaito galios duomenis
6. Skaito temperatūros duomenis iš gylio matuoklio (vandens temperatūra) ir kompaso (vidinės temperatūros)

7. Periodiškai siunčia telemetrijos duomenis Serial1

   Gylis, kryptis, vandens temperatūra, sauso vamzdžio temperatūra, akumuliatoriaus įtampa, stiprintuvai, rankos būsena, šviesos būsena, širdies plakimas

8. Žiūri į šviesos valdymo PWM signalą ir įjungia/išjungia šviesą per relę.

Vektoriniai varikliai

Šoninių traukų valdymo magija yra 4.1, 4.3 ir 4.5 žingsniuose. Norėdami tai padaryti, ieškokite kodo „Arduino“skirtuke, pavadintame „runThrusters“funkcijos getTransVectors () ir runVectThrusters (). Išmanioji matematika buvo nukopijuota iš įvairių šaltinių, visų pirma tų, kurie susiję su „Mecanum“ratlankiais.

7 veiksmas: „Floating Control Station“(atnaujinta)

6 kanalų RC siųstuvas

Valdymo dėžutė

Originalią valdymo dėžutę (seną cigarų dėžutę), kurioje nebuvo elektronikos, esančios antrinėje dalyje, pakeitė plūduriuojanti valdymo stotis.

Plūduriuojanti valdymo stotis

Pradėjau nerimauti, kad mano penkiasdešimties pėdų rišimas nebuvo pakankamai ilgas, kad galėčiau kur nors pasiekti. Jei stoviu prieplaukoje, didelė dalis pririšimo bus paimta tik išlipus į ežerą ir nardymui neliks jokių. Kadangi jau turėjau radijo ryšį su valdymo bloku, supratau plaukiojančios vandeniui atsparios valdymo dėžutės sąvoką.

Taigi aš atsisakiau senos cigarų dėžutės ir uždėjau valdymo dėžutės elektroniką ant siauro faneros gabalo. Fanera įslysta į 3 colių plastikinio trijų galonų ąsočio burną. Televizoriaus ekraną iš valdymo dėžutės reikėjo pakeisti vaizdo siųstuvu. O RC siųstuvas (vienintelė dalis vis dar yra krante) dabar turi planšetinį kompiuterį su vaizdo imtuvu, sumontuotu viršuje. Planšetinis kompiuteris gali pasirinktinai įrašyti rodomą vaizdo įrašą.

Ąsočio dangtelyje yra maitinimo jungiklis ir voltmetras, tvirtinimo elementas, RC ūsų antenos ir guminė anketa vaizdo siųstuvo antena. Kai ROV išsitraukia į ežerą, nenorėjau, kad jis per daug pakreiptų valdymo ąsotį, todėl šalia dugno sumontavau žiedą, kuriame yra pririštas raištis ir kur bus pritvirtinta gavimo linija. Aš taip pat įdėjau apie 2 colius betono į ąsotėlio apačią kaip balastą, kad jis plauktų vertikaliai.

Plūduriuojančiame valdymo pulte yra ši elektronika:

• RC imtuvas - su PPM išvestimi
• Arduino Uno
• OSD skydas - „Amazon“
• RS485 modulis, skirtas sustiprinti serijinės telemetrijos signalą
• Vaizdo siųstuvas
• Voltmetras, skirtas stebėti 3s Lipo baterijos būklę
• 2200 mAh 3s Lipo baterija

Ekrano ekranas (OSD)

Keturių sraigtasparnių pasaulyje telemetrijos duomenys pridedami prie FPV (pirmojo asmens vaizdo) ekrano bepiločio orlaivio gale. Aš nenorėjau dėti daugiau daiktų į jau perkrautą ir netvarkingą „Dry Tube“. Taigi nusprendžiau siųsti telemetriją į bazinę stotį atskirai nuo vaizdo įrašo ir įdėti informaciją į ekraną. Tam puikiai tiko „Amazon“OSD skydas. Jame yra vaizdo įvestis, vaizdo išvestis ir „Arduino“biblioteka (MAX7456.h), kuri slepia bet kokią netvarką.

„SubBase“programinė įranga

Ši logika vykdoma eskizu naudojant „Arduino Uno“valdymo stotyje:

1. Skaito iš anksto suformatuotą serijinės telemetrijos pranešimą
2. Rašo pranešimą į ekrano ekrano skydą

8 žingsnis: ateities dalykai

Aš pridėjau mini DVR modulį prie valdymo dėžutės, kad būtų galima sėdėti tarp OSD (ekrano ekrano) ir mažo televizoriaus, kad būtų galima įrašyti vaizdo įrašą. Tačiau pakeitus „Floating Control Station“dabar filmavimuisi pasikliauju planšetinio kompiuterio programa.

Jei būsiu labai ambicingas, galiu pabandyti pridėti greiferį. Rištuve yra nepanaudotų radijo valdymo kanalų ir nenaudojamų kabelių porų, kurios tik ieško darbo.

Antrasis prizas „Make it Move“konkurse