The Manta Drive: พิสูจน์แนวคิดสำหรับระบบขับเคลื่อน ROV: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

ยานพาหนะใต้น้ำทุกคันมีจุดอ่อน ทุกสิ่งที่เจาะตัวถัง (ประตู สายเคเบิล) ล้วนเป็นรอยรั่วที่อาจเกิดขึ้นได้ และหากมีสิ่งใดต้องเจาะตัวถังและเคลื่อนที่ไปพร้อม ๆ กัน โอกาสในการรั่วจะเพิ่มขึ้นทวีคูณ

คำแนะนำนี้สรุประบบขับเคลื่อนที่ไม่จำเป็นต้องใช้เพลาขับเพื่อเจาะตัวถังของ ROV ("ยานพาหนะที่ควบคุมจากระยะไกล" - เรือดำน้ำหุ่นยนต์ควบคุมด้วยสายไฟ) และยังขจัดความเป็นไปได้ที่แท้จริงที่ใบพัดจะพันกันหรือติดขัด โดยพืชใต้น้ำหรือสายห้อย นอกจากนี้ยังอาจก่อให้เกิดยานพาหนะที่มีผลเสียหายน้อยกว่ามากต่อแหล่งที่อยู่อาศัยที่พวกเขาใช้ในการตรวจสอบ เนื่องจากไม่มี "การล้าง" และเนื่องจากการขาดใบพัดที่หมุนได้จะช่วยลดความเสี่ยงที่จะทำร้ายสัตว์ได้ Manta Drive การเผชิญหน้า

ขั้นตอนที่ 1: แนวคิด

แนวคิดทั้งหมดของ Manta Drive นั้นได้รับแรงบันดาลใจจากการเยี่ยมชมพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำที่ซึ่งประชาชนทั่วไปได้มีโอกาสทดลองขับ ROV ขนาดเล็กรอบ ๆ สิ่งกีดขวาง ฉันได้ดู ROV เป็นครั้งแรกและได้ตระหนักถึงสองสิ่ง:

• มีสถานที่มากมายให้น้ำเข้าไปด้านในของ ROVs
• ROV ดูไม่ถูกต้อง พวกมันเป็นแค่กล่อง และไม่ได้ออกแบบมาให้ว่ายน้ำได้ พวกเขาขาดความสง่างามที่ฉันเชื่อมโยงกับสัตว์ว่ายน้ำ

ภายหลังการคิดใคร่ครวญยังพิจารณาถึงพลังด้วย - ใบพัดที่มีการปฏิวัติสูงที่ใช้โดย ROV ทำให้ฉันรู้สึกว่ากำลังกระหาย ฉันอาจคิดผิด และฉันไม่ได้ทดสอบการใช้พลังงานของ Manta Drive แต่นี่เป็นข้อพิจารณารอง ขณะที่ฉันเดินไปในพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำ ROV ก็เล่นอยู่ในใจของฉัน และฉันพบว่าตัวเองเปรียบเทียบพวกมันกับสัตว์แต่ละตัวที่ฉันเห็น พวกเขาเปรียบเทียบได้อย่างไร? การเคลื่อนไหวว่ายน้ำของสัตว์สามารถจำลองได้อย่างสวยงาม ในลักษณะที่คงความสมบูรณ์ของตัวเรือ* ไว้หรือไม่? เมื่อมองดูปลาอย่างปลากระเบน ปลิงทะเล และปลาหิน ฉันพบว่าวิธีการขับเคลื่อนที่หรูหราที่สุดคือการใช้ครีบโบก ฉันยังตระหนักถึงบางสิ่งที่สำคัญ - ปลาไม่รั่วไหล เพลาที่หมุนได้จะต้องเจาะตัวถังจนสุด โดยทำงานผ่านรูในตัวถัง ในทางกลับกัน การเคลื่อนที่แบบลูกสูบ (ขึ้นและลง) สามารถทำงานผ่านเมมเบรนกันน้ำที่ยืดหยุ่นได้ ซึ่งสามารถแก้ไขได้อย่างแน่นหนารอบชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวโดยไม่ขาด ฉันยังตระหนักอีกว่าเมมเบรนแบบยืดหยุ่นสามารถเสื่อมสภาพได้ แต่แม่เหล็กไม่เสื่อมสภาพ และแม่เหล็กสามารถกระทำผ่านวัสดุใดๆ ที่ไม่ใช่แม่เหล็กได้โดยไม่มีข้อจำกัด ทำให้ตัวถังมีความแข็งแต่ไม่เป็นแม่เหล็ก และขจัดความเสี่ยงของการรั่วไหลเนื่องจากระบบขับเคลื่อนโดยสิ้นเชิง_{* โอ้ ฉันไป Star Trek ทั้งหมดที่นั่นสักวินาที!}

ขั้นตอนที่ 2: วัสดุและเครื่องมือ

ทั้งหมดที่ฉันซื้อจริงสำหรับโครงการนี้คือแม่เหล็ก - แม่เหล็กนีโอไดเมียมขนาดเล็กแบบฝังจากอีเบย์ ส่วนที่เหลือทำจากวัสดุที่ฉันเก็บไว้ในโรงเก็บของแล้ว - เศษไม้ เสียบไม้ไผ่ และปากกาลูกลื่นตายหนึ่งคู่ ในทำนองเดียวกัน ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องมือเฉพาะทาง เช่น เลื่อยตัดเหล็กรุ่นเยาว์ที่มีใบมีดสำหรับไม้และโลหะ ปืนกาวร้อน สว่าน และเครื่องมืออเนกประสงค์ของฉัน สุขภาพและความปลอดภัย คุณจะใช้ของร้อน ของมีคม และของที่เฉียบคม ระวัง ระวังเป็นพิเศษด้วยแม่เหล็กนีโอไดเมียม - พวกมันสามารถบีบอย่างเจ็บปวด และจะแตกถ้าอนุญาตให้บินด้วยกัน

ขั้นตอนที่ 3: เฟรม

ฉันตัดปากกาลูกลื่นเปล่าสองด้ามเป็นห้าความยาวเท่ากันโดยประมาณ - สามด้ามเพื่อเอาซี่โครงของราหู สองอันเพื่อเว้นระยะห่าง

ตัวโครงทำมาจากเศษไม้สามความยาว - ฐานยาวประมาณ 10 ซม. ส่วนปลายยาวประมาณ 3 ซม. และเจาะใกล้ด้านบน โดยใช้ดอกสว่านที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับไม้เสียบไม้ไผ่ ฉันติดกาวไม้ด้วยความร้อนจากนั้นจึงร้อยไม้ไผ่ตามรูและปากกา

ขั้นตอนที่ 4: ซี่โครง

การขับเคลื่อนที่แท้จริงของ Manta Drive นั้นดำเนินการโดยซี่โครงธรรมดา สิ่งเหล่านี้ประกอบกับกลไกการขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็ก

ง่าย. ฉันร้อยไม้เสียบไม้ไผ่เข้าไปในรูของแม่เหล็กและติดกาวร้อนเข้าที่ จากนั้นจึงติดไม้ไผ่เข้ากับปากกาสามชิ้นบนกรอบ

ขั้นตอนที่ 5: ไดรฟ์จริง

ซี่โครงเชื่อมต่อกับกลไกขับเคลื่อนด้วยแรงแม่เหล็ก

ใน ROV ที่เสร็จแล้ว แม่เหล็กภายในอาจจะเคลื่อนที่ด้วยมอเตอร์หรือเซอร์โว ในรุ่นนี้ ฉันเพิ่งใช้คันโยกมากขึ้น ซี่โครงแบบสั้นลง

ขั้นตอนที่ 6: การเชื่อมต่อและไดรฟ์

ไดรฟ์ไม่ได้มีไว้สำหรับให้แม่เหล็กสัมผัสโดยตรง และมันก็ยังเอาชนะวัตถุอยู่ดี

ใน ROV ขั้นสุดท้าย จะมีเปลือกที่ไม่ใช่แม่เหล็กระหว่างซี่โครงกับไดรฟ์ อากาศที่ไม่ใช่แม่เหล็กก็ทำสิ่งเดียวกัน ดังนั้นทั้งหมดที่ฉันต้องการคือชุดตัวเว้นวรรคเพื่อแยกแม่เหล็กทั้งสองชุดออกจากกัน เศษไม้เพิ่มเติม (ยาว 6 ซม. ถ้าคุณสนใจ) ด้วยไม้ไผ่เพื่อป้องกันไม่ให้ลื่นไถลไปข้างหนึ่ง

ขั้นตอนที่ 7: ใช้งานโมเดล

โดยหลักการแล้ว การดำเนินการนั้นง่ายมาก เมื่อคันโยกเคลื่อนที่ภายใน ROV หนามจะเคลื่อนออกไปด้านนอก เคล็ดลับคือการขยับซี่โครงตามลำดับที่มีประโยชน์ ในวิดีโอนี้ ฉันทำ "วงเล็บ" ง่ายๆ จากไม้ไผ่จำนวนมากขึ้น เลื่อนคันโยกไปบนคันโยกของไดรฟ์และใช้มันเพื่อขยับคันโยกในลำดับคลื่นพื้นฐาน ใน ROV สุดท้าย คันโยกจะถูกย้ายโดยง่าย ๆ ด้วยเพลาลูกเบี้ยวที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ตัวเดียว เพื่อการควบคุมที่มากขึ้น ยอมให้มี "คลื่น" ที่มีความยาวและความถี่ต่างกัน คันโยกแต่ละอันสามารถเคลื่อนย้ายแยกกันได้โดยใช้เซอร์โวมอเตอร์ที่ควบคุมด้วยไมโครโปรเซสเซอร์

ขั้นตอนที่ 8: ขั้นตอนในอนาคต

เห็นได้ชัดว่าโมเดลที่แสดงในขั้นตอนที่ 7 จะไม่ขับเคลื่อนอะไรเลย ROV ที่เสร็จแล้วจะมีแถวของซี่โครงอยู่ด้านข้างของตัวถังแต่ละด้าน ซี่โครงมากกว่าสามซี่อย่างเห็นได้ชัด ระหว่างซี่โครง ROV จะมีเมมเบรนเพียงแผ่นเดียว ดังนั้นระลอกคลื่นในเมมเบรนจะทำให้เกิดแรงขับเคลื่อน การกลับทิศทางของคลื่นกลับแรงผลักดัน ฉันตั้งใจที่จะสอนคำสั่งนี้ให้ผู้อื่นสามารถใช้เพื่อสร้างมันขึ้นมาเองได้อย่างอิสระ ROV นั้นถูกกว่าอุปกรณ์ระดับมืออาชีพมากในปัจจุบัน การใช้ตัวขับแม่เหล็กควบคู่ ตัวเรือสามารถหาแหล่งที่มาได้ง่าย และง่ายต่อการกันน้ำ ฉันคิดว่ามันจะทำงานได้ดีเมื่อใช้ท่อระบายน้ำพลาสติกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่เป็นตัวถัง ข้อต่อบีบอัดที่เข้าชุดกันสามารถปิดปลายท่อได้อย่างง่ายดาย การดัดแปลงเพื่อให้กล้องมองออกหรือสายควบคุมให้ผ่านเข้าไปสามารถกันน้ำเข้าได้ง่ายมากเพราะไม่ต้องให้การเคลื่อนไหว สำหรับการใช้งานจริง ROV ที่ขับเคลื่อนโดย Manta Drive นั้นผมคาดว่าส่วนใหญ่จะเป็น รถงานอดิเรก ใช้เพื่อสำรวจความลึกลับของสระว่ายน้ำหรือคลองในท้องถิ่น อย่างไรก็ตาม ฉันหวังว่านักวิจัยที่ "จริงจัง" จะสามารถขับเคลื่อนการขับเคลื่อนได้ เนื่องจากมันสามารถใช้เพื่อทำให้ ROV ลอบเร้นมากขึ้น - ด้วยรูปร่างและสีที่เหมาะสมของตัวเรือ Manta Drive ROV อาจปลอมตัวเป็นปลาหินขนาดใหญ่ หรือ แม้แต่กระเบนราหูตัวจริง สิ่งนี้จะช่วยให้พวกมันมีปฏิสัมพันธ์กับปลาที่มีชีวิตอย่างเป็นธรรมชาติมากขึ้น ในลักษณะเดียวกันกับ Roboshark ของ BBC หรือ Robot Tuna ของ Draper Laboratory แต่มีอุปสรรคทางเทคโนโลยีน้อยกว่าที่จะกระโดด (และถูกกว่ามาก!)

รางวัลที่สองในการประกวด Instructables และ RoboGames Robot