Okyanus isminizi çağırıyor! Hem doğal hem de insan yapımı yaratıklar, deniz manzaraları ve hazineler, bulunmayı bekleyen dünya sularının hemen altında yer alır. Bir takım elbise giyip giyebilirsin, ama bunun yerine bir robot gönderirken neden bu kadar belaya girdin? Kendi minyatür, uzaktan kumandalı aracınızla kuru bir maceranın tadını çıkarın! Bu Derste, ROV'umun tasarımını ve çalışmasını tartışacağım. Dallayalım! (Denizcilik cezalarını en aza indireceğine söz veriyorum, ancak bu tür şeylere gerçekten güvenemiyorum)

Gereçler:

Adım 1: Çalışma Teorisi

Peki, bir ROV nedir?

ROV anlamına gelir uzaktan kumandalı su altı aracı. Yani, en temel anlamıyla, bir RC denizaltı. Minimal bir ROV oluşturmak için ihtiyaç duyduğum ana tasarım kavramları ve zorluklar:

itme

Tuzlu suların derinlemesine dolaşabilmesi için, bir ROV'un bazı manevra ve itme araçlarına ihtiyacı vardır. Çoğu elektronik, sulu ortamlarda çok iyi oynamıyor ve bu hoşnutsuzluğu kıvılcım ve ani ölüm şeklinde ifade ediyor. Elemanlara maruz kalan motorların ve bileşenlerin sayısını en aza indirmek için, üç motorlu bir kurulum yapmayı seçtim: diferansiyel yönlendirme için arkada iki paralel motor ve dikey ayarlamalar için merkezi bir motor. Fırçasız dıştan takma motorlar, (genellikle) su geçirmez, emaye kaplı sargılı sargılı epoksi bağlantılara sahip oldukları için mükemmel bir seçimdir. Doğru motorları seçmek bu Eğitilebilirliğin kapsamı dışındadır, ancak daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız, son adımda birkaç referans bağlantısı sağladım.

canlılık

İdeal olarak, ROV, su içinde hareket etmek için minimum itme gerektirecek şekilde nötr olarak yüzer halde olacaktır. Yüzdürme gücünü artıran ve (aracın ağırlığına ek olarak) balast için iki adet paslanmaz çelik içeren hava içeren üç ana boru vardır. Bu sürümü tatlı su kullanımı için tasarladım, bu yüzden tuzlu su ortamı için ilave balast gerekli olacak.

geri bildirim

Nispeten açık bir havuzda test yapılmadığı sürece, bir ROV'yi doğru şekilde yönlendirmek için bazı görsel geribildirim araçları gerekir. Basit bir çözüm olarak, direksiyon ve su altı incelemesi için yeterli çözünürlük sağlayan küçük bir kompozit video kamerayı seçtim.

Kontrol

ROV, birkaç temel girişe sahip bir el kumandası ile çalıştırılır. Kumanda, kamera beslemesini görüntülemek için bir joystick, düğmeler ve LCD içerir. ROV kendi güç kaynağına sahiptir, çünkü uzun bir ip aracılığıyla güç iletmek, mesafe arttıkça giderek daha zordur, daha sonra daha büyük, daha ağır teller vb. Gerektiren daha fazla güç gerektiren, zanaat ağırlığını düşürür. Kontrolör, UART üzerinden ROV'un Edison'daki bir balunun üzerinden iletişim kurar. Balun, hem kompozit video beslemesinin hem de ayrı Tx ve Rx'in sinyal bütünlüğünü koruyor ve ROV'yi kontrol ünitesine bağlayan 75ft Cat-5e kablosunun üzerinden geçiyor.

yapı

ROV'yi büyük oranda 1/8 "Delrin, ABS ve polikarbonat tüpten oluşturdum. Lazerle kesmek, hafif ve çok dayanıklı olması nedeniyle Delrin'i seçtim. Kesme sırasında el ile kesilen parçaları elimde tutamadım. Herhangi bir durumda darbelere ve çizilmelere kolayca dayanmalı, çerçevenin büyük kısmı birbirine kenetlenmiş Delrin plakalardan oluşur Polikarbonat tüpler elektronikleri barındırır ve 3D-baskılı ABS parçaları ile çerçeveye bağlanır. denge ve minimum benzersiz parça sayısının korunması Sonuçta, dört benzersiz 3D dosya ve yedi benzersiz vektör profili var: Bu, bir parçanın arızalanması durumunda kolay değiştirmeyi sağlar ve montajı çok daha kolay hale getirir Tüm tasarım dosyaları bir sonraki adımda bağlanır.

Adım 2: Parçalar ve Malzemeler

(2x) Arduino Breakout özellikli Intel Edison anakart

(3x) pervane (saatin tersi yönde bir tane)

(3x) 750 kv fırçasız dıştan takma motor

(3x) 30A ESC, geri vitesli

oyun kolu

led sürücü

(2x) beyaz led

(2x) balun

NTSC kamera

2 "LCD

(2x) ses / görüntü dosyası

(75 ') Cat-5e kablosu

11.4V (3 hücreli) RC LiPo pil

7.4V (2 hücreli) RC LiPo pil

(2x) çarşı düğmesi

(2x) 1.5 x 12 "paslanmaz mermi

ABS filament

'14 AWG silikon teli

(2x).125 "x 2 'x 2' Delrin sayfası

5 "x 12" polikarbon tüp

2 "x 12" polikarbon tüp

6-32 vida

6-32 naylon somunları

(sonlandırıldığında.STL ve vektör dosyaları yukarıda eklenecek)

Adım 3: Kontrol Cihazı Elektrik Bağlantıları

genel bakış

Kontrolör, pilot için bir arayüz sağlayan ve ana kontrol elektroniklerini barındıran bir el montajıdır. Yüzünde, denetleyicide çok sayıda denetime sahiptir: denetleyici güç düğmesi, ışık durumu düğmesi, itme yönü kumanda kolu, dalış düğmesi ve yüzey düğmesi. Yerleşik Edison, düğmelerin ve sevinç çubuğunun durumunu okur ve seri komutları uzun mesafeli iletime izin veren balun üzerinden iletir. Video sinyali, Edison sisteminden tamamen bağımsız olarak çalışır, ancak hala her iki uçtan balun boyunca devam eder.

Güç

Tek bir 7.4V LiPo pil denetleyici için güç sağlar. Gerçekten, 6V üzerindeki herhangi bir iyi pil kullanacaktır, ancak ana ROV pille aynı şarj cihazıyla şarj edilebildiğinden, bir RC pil kullanmayı seçtim. 7.4V (güç düğmesiyle) Edison Arduino Breakout Board'un VIN pimine beslenir, bu da LCD ve joystick için 5V sağlar.

Adım 4: Kontrol Ünitesi

Denetleyici düzeneğinin kendisi oldukça basittir ve kenar boyunca sekiz vidayla sıkılmış basit bir Delrin kutusundan oluşur. Tek bir plaka LCD'nin altında durmasını sağlar. Kontrollerin geri kalanı, sadece üst levhadan açılan ve yerine sabitlenen panele monteli bileşenlerdir. Dahili olarak, batarya ve baun Velcro ile bağlanmıştır. Öndeki retro desenli etiketler isteğe bağlıdır, ancak şiddetle tavsiye edilir.

Adım 5: Biriktirme Grubu

Bağlama makarası, bağlanma için ağırlıklı bir taban sağlar ve ROV'nin kendisini serbestçe çekmesini sağlar. Kesintisiz serbest bırakmayı sağlamak için ortada bir kayma halkası ve kolay geri çekilme için dişli bir tekerleğe sahiptir. İplik kendisi plenum Cat 5e ağ kablosudur. Bu tür bir kullanım için önemli olan biraz fazladan aşınma ve yıpranma için derecelendirilmiştir. Makara düzeneği, bir avuç somun ve cıvata ile tutturulmuş, lazerle kesilmiş, katlanmış bir ahşaptan oluşur.

Adım 6: ROV Elektrik Bağlantıları

Güç

ROV gücü, tek bir üç hücreli, 5Ah RC LiPo pil ile sağlanır. Tam çekimde, ROV> 60A çekebilir, böylece bir güç düğmesi çok hacimli olur; bunun yerine ROV, pili terminal blok yolundan ayıran mermi bağlantılarına manüel olarak taktığımda açılır.

Aydınlatma

İki adet 3W sıcak beyaz LED kamera için aydınlatma sağlar. Herhangi bir su kütlesinin oldukça karanlık olması muhtemeldir ve bunlar görüntülemeyi çok daha kolaylaştırır. Bir yığın kesme kartı, LED'leri sürmek için sabit akım sağlar.

Kamera

Kamera Edison'dan bağımsız ve basit çalışması için 5V'a ihtiyaç duyuyor. Kompozit video beslemesi doğrudan balun RCA konektör girişlerinden birine bağlanır.

Edison

ROV Edison kartı, sürekli olarak denetleyici anakarttan iletişimi bekler ve UART üzerinden kontrol karakterlerini balun üzerinden bekler. İki dijital pin LED sürücüyü kontrol eder ve üç PWM pin ESC'lerin sinyal pinlerine bağlanır. Edison, LED sürücü ve kamera için pilin 11.1V'ını 5V'a ayarlıyor.

Adım 7: Ana Çerçeve Düzeneği

Ana gövde, birbirine cıvatalanan dört ayrı Delrin plakadan oluşur. İki 6-32 x 3/4 "vida, orta plakayı iki yan plakaya sabitler. Arka gerdirme plakalarının her biri, kendi 6-32 x 3/4" vida çiftlerini gerektirir. Hemen kullanılmamasına rağmen, her bir yan plaka, balast yerleşimini ayarlamak veya ek bileşenler eklemek için üst ve alt kenara doğru eşit aralıklarla yerleştirilmiş bir deliklere sahiptir. Çerçeve oldukça esnektir, ancak tüpler ve elektronik parçalar çerçeveye vidalandıktan sonra oldukça sertleşir.

Adım 8: Ana Gövde Borusu

Ana gövde borusu, aşağıdakiler dahil olmak üzere ROV'un elektrikli bileşenlerinin çoğuna ev sahipliği yapar:

Ana boru, elektronik parçaların çoğu için vidalı bir montaj noktası sağlayan, merkezi olarak yerleştirilmiş bir plakaya sahiptir. Akü, plakanın ortasındaki bir boşluk ile mekanik olarak sabitlenmiştir. İki adet yükseltici plaka ana plakaya vidalanır ve kamera ve LED'ler için montaj noktası yapan daha küçük bir plaka için destek sağlar. Her şey monte edildikten sonra, plaka ana mahfazaya kayabilir ve 3D baskılı uç kapaklarındaki yuvalarla aynı hizada olabilir. Uç başlıkları çerçeveye her eksen etrafında altı adet 6-32 x 3/8 "vidayla cıvatalanır.

Adım 9: Liman ve Sancak Pervanesi Tüpleri

Liman ve sancak itici boruları elektriksel olarak basittir, ancak ROV alt düzeneklerinin en mekanik bileşenlerine sahiptir. Her bir yan boru, bir itici için bir ESC'ye sahiptir, iki uç kapağı, kapakları ana gövdeye monte etmek için iki adaptör, etrafındaki akışı artırmak için motoru dengelemek için bir motor plakası, bir pervane ve pervaneyi korumak için bir kanal bulunur hasar. Motor, ESC ve akü güç yolu arasına konektörler eklememiz gerekir. Her tüp için ihtiyacımız olacak:

Elektrik:

(3 çift) kurşun konektörü

(1 çift) XT60 konektörü

(3x) 4 "16 AWG kablo

(2x) 6.5 "16 AWG kablo

30A ESC

Yapışkan Tüp ile Isı Büzüşmeli

Silikon tutkal

Mekanik:

motor plakası

motor örtüsü

(2x) tüp adaptörü

(Gerçek fotoğraf derleme ekle)

Adım 10: Dikey İtici ve Bağlantı Grubu

Dikey motor düzeneği yan borulara benzer, bunun dışında özel bir motor plakası yerine, doğrudan ana gövdenin orta plakasının merkezine monte edilmesidir. Motor bir kez sabitlendiğinde, motor kanalı vidalanabilir ve uçlar ana borudan avlanabilir. Ana boruya bağlanan ip ile, delik kapatılarak epoksile edilebilir.

Adım 11: Yazılım

Sistemi çalıştıran iki ayrı Arduino tarzı eskiz var (yukarıdaki kod arşivini ekleyin). İlk taslak "ROV kontrol cihazı" düğmeleri ve joystick'i sürekli olarak seçer ve giriş koşullarına bağlı olarak farklı karakterleri UART üzerinden geçirir. "ROV alıcısı" çizimi, geçen karakterleri sürekli olarak ayrıştırır ve motorları geçici olarak çalıştırır. Güncelleme kodlarını sürekli algılamadıkça, alıcı çizimi gücü korumak ve motorlarda hasarı önlemek için boşta durumuna girer. Alıcı, alınan herhangi bir geçerli karakter için bir ACK koduyla cevap verir.

Adım 12: Dalış Öncesi Hazırlıkları

ROV'u batırmadan önce, her şeyin tamamen denetlenmesi önemlidir. İyi bir sızdırmazlık için, altı o-halkanın hepsinin yağlanması gerekir. Herhangi bir sentetik yağ yapacaktır. O-halkaları yağlandıktan sonra arka motorlar ESC'lerine takılabilir ve yan tüpler güvenli bir şekilde takılabilir ve vidalanabilir. Ana boru güç bağlantısı daha sonra yapılabilir. Batarya bağlandıktan sonra, LED'ler aktif olarak kapatılması için bir sinyal gerektirdiklerinden hemen yanmalıdır. ESC'ler şimdi bir kontrol sinyali bekliyor olacak ve sabit bir bip sesi çıkaracak ve motorlar değişecektir. Edison bir kez önyüklendikten sonra, hemen uygun PWM darbesini ESC'lere gönderecek ve hoş bir onay sesi yapacaklar, bu da nötr bir gaz sinyali aldıklarını ve buna göre tepki vereceklerini teyit edecektir. Kameradan gelen video beslemesi, her şey düzgün bir şekilde bağlanmışsa derhal denetleyicide görünebilmelidir.

Adım 13: Son Düşünceler

Eğer bunu okumaktan zevk alıyorsanız ve kendi kitaplarınızı oluşturmaktan ilham alıyorsanız, lütfen önce özel mesaj yoluyla bana ulaşın ve ben yardım edeceğim. Bu tasarımı tamamladıktan sonra hem zamandan hem de paradan tasarruf edebilecek ve kaliteyi artırabilecek birçok iyileştirme gerçekleştirdim.

Prototip olarak bu kadar mutluyum. ROV'lar oldukça zorlu! Daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız, kontrol edin:

OpenRov ve HomeBuiltROV'lar

Bunlar, kendi inşa etmek isteyen hobiler için iki harika referans.