ROV ใต้น้ำ: 11 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:09

คำแนะนำนี้จะแสดงให้คุณเห็นถึงขั้นตอนการสร้าง ROV ที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์ที่มีความสามารถ 60 ฟุตขึ้นไป ฉันสร้าง ROV นี้ด้วยความช่วยเหลือจากพ่อของฉันและคนอื่นๆ อีกหลายคนที่สร้าง ROV มาก่อน นี่เป็นโครงการที่ยาวนานซึ่งใช้เวลาช่วงฤดูร้อนและเป็นส่วนหนึ่งของการเริ่มต้นปีการศึกษา

ขั้นตอนที่ 1: ออกแบบ

เพื่อให้ ROV มีความเสถียรในน้ำ คุณต้องมีการออกแบบที่มีน้ำหนักที่ด้านล่างและให้ลอยอยู่ด้านบน ROV แรกสร้างโดย Steve แห่ง Homebuilt ROV เว็บไซต์ของเขามีการออกแบบ ROV มากมาย รวมถึงลิงก์ไปยังเว็บไซต์ ROV อื่นๆ เขายังรวมคำแนะนำ How To ไว้ในไซต์ของเขาด้วย ฉันพบว่าไซต์นี้มีค่ามากในการสร้าง ROV ของฉัน และอยากจะแนะนำให้ทุกคนที่สนใจในการสร้างของตัวเอง ROV ที่สองถูกสร้างขึ้นคือ Jason Rollette ที่ Rollette.com การออกแบบของเขาแตกต่างไปเล็กน้อย แต่ก็ยังมีประสิทธิภาพมาก สำหรับ ROV ของฉัน ฉันตัดสินใจ บนท่อกลางขนาดใหญ่ที่มีท่อขนาดเล็กกว่าสองท่ออยู่ด้านใดด้านหนึ่ง ใต้ท่อกลางเล็กน้อย

ขั้นตอนที่ 2: เฟรม

นี่คือจุดเริ่มต้นของเฟรมที่ฉันกำลังสร้างสำหรับ ROV ฉันตัดหน้าต่างลูกแก้วแล้วขัดให้พอดีกับท่อ นี่คือท่อ ABS Schedule 40 ที่ใช้กันทั่วไปสำหรับสิ่งปฏิกูล เมื่อต่อท่อนี้ ต้องแน่ใจว่าคุณใช้กาวตัวทำละลายที่ทำขึ้นเพื่อติดกาว ABS โดยเฉพาะ ปูนซีเมนต์พีวีซีธรรมดาจะไม่ทำงานหรือสร้างพันธะที่ไม่ดีที่อาจรั่วไหลได้ ฉันยังใช้สารเคลือบหลุมร่องฟันในทะเลเพื่อปิดผนึกลูกแก้วและป้องกันไม่ให้น้ำเข้ามา ที่ส่วนหลัง ฉันใช้ปลั๊กสกรูในกรณีที่ต้องการเข้าถึงแบตเตอรี่หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อีกครั้ง ฉันจะต้องพันด้ายด้วยเทปเทฟลอนเพื่อให้น้ำแน่น หลังจากการทดสอบบางอย่าง ฉันพบว่าปลั๊กสกรูรั่ว ฉันจึงเปลี่ยนไปใช้ฝาปิดที่เป็นยางที่มีแคลมป์รัดเพื่อยึดให้แน่น

ขั้นตอนที่ 3: ขับดัน

หนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของ ROV คือการเคลื่อนไหว ฉันพบว่าคนส่วนใหญ่ใช้เครื่องสูบน้ำท้องเรือเป็นเครื่องสูบน้ำ ปั๊ม BIlge มีข้อดีหลายประการ พวกมันมีไว้เพื่อจมอยู่ใต้น้ำ พวกมันค่อนข้างทรงพลังและง่ายต่อการเพิ่มลงใน ROV ที่มีอยู่ ส่วนใหญ่ใช้ในการกำหนดค่าปัจจุบัน แต่ฉันเลือกใช้ใบพัดเพื่อเพิ่มแรงขับ ฉันทำตามคำแนะนำที่ Homebuilt ROV ในส่วน How To เขามีคำแนะนำในการเปลี่ยนเครื่องสูบน้ำท้องเรือเพื่อใช้อุปกรณ์ประกอบฉาก ใบพัดมาจาก Harbor Models พวกเขามีพลาสติกให้เลือกมากมายและอุปกรณ์ประกอบฉากทองเหลืองที่ดี มีหลายขนาด ฉันใช้ปั๊มน้ำท้องเรือกฎข้อ 1100 GPH 4 ข้อ 2 สำหรับไปข้างหน้า ถอยหลัง และหมุน และ 2 สำหรับขึ้นและลงขั้นตอน 1: ตัดตัวเรือนสีขาวทั้งหมดของปั๊มน้ำท้องเรือออก แต่ระวังอย่าตัดเข้าไปในตัวเรือนมอเตอร์สีแดง ขั้นตอนที่ 2: ใช้ไขควงเพื่อแงะใบพัด สิ่งสีน้ำเงินเพื่อให้เห็นเพลามอเตอร์ ขั้นตอนที่ 3: ฉันใช้ prop adapter สำหรับเครื่องบินเพื่อต่อใบพัดเข้ากับเพลา มันมีชุดสกรู และฉันเพิ่งขันน็อตให้แน่นกับดุมล้อเกลียวบนเสาเพื่อล็อคเข้าที่ ฉันต้องร้อยด้ายใหม่กับอะแดปเตอร์ prop เพราะมันใหญ่ไปหน่อย เพื่อเป็นการป้องกันไว้ก่อน ฉันจึงใช้ตัวล็อกเกลียวเพื่อผนึกชุดประกอบเข้าด้วยกัน เนื่องจากเกลียวไม่เรียงกัน ฉันจึงถูกบังคับให้แตะอะแดปเตอร์ prop อีกครั้ง แม้ว่าจะดูเหมือนตรงไปตรงมา แต่ก็ต้องใช้เวลามากในการทำอย่างถูกต้อง

ขั้นตอนที่ 4: การนำทาง

ในการพิจารณาว่า ROV หันไปทางใด ฉันใช้เข็มทิศอิเล็กทรอนิกส์ นี่คือเข็มทิศอิเล็กทรอนิกส์ Dinsmore 1490 ผมได้มาจาก Zargos Robotics ฉันใช้แผนผังนี้เพื่อสร้างภาพแทนทิศทาง หมายเหตุหนึ่ง: เข็มทิศนี้ไม่มีทิศเหนือ คุณเพียงแค่เลือกทิศทางเป็นทิศเหนือ จากนั้นส่วนที่เหลือทั้งหมดจะเข้าแถว นอกจากนี้ยังไวต่อการเอียงมาก ไม่กี่องศาและเมาขึ้น โดยจะรับรู้ถึงการเปลี่ยนแปลงในสนามแม่เหล็กของโลก ดังนั้นควรวางให้ห่างจากแม่เหล็กมากพอ เช่น แม่เหล็กในมอเตอร์ หากคุณต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเข็มทิศ โปรดดูที่เว็บไซต์นี้

ในภาพ สายไฟสี่เส้นในปลอกสีเงินจะไปที่พื้นผิวและเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์เพื่อแสดงให้ฉันเห็นทิศทางที่ฉันกำลังเผชิญ ฉันกำลังเขียนโปรแกรมที่จะหมุนภาพของหุ่นยนต์เพื่อแสดงทิศทาง อย่างไรก็ตาม อาจใช้เวลาสักครู่ ดังนั้นตอนนี้ฉันอาจใช้ไฟ LED สำหรับเข็มทิศที่ชดเชยการเอียงได้ ให้ลองดูที่ Sparkfun มันอยู่ในอันดับต้น ๆ ของบรรทัด แต่ก็มีป้ายราคาขนาดใหญ่ แก้ไข: ฉันลบสิ่งนี้ออกเนื่องจากไม่สามารถรักษาส่วนหัวที่มั่นคงได้ เป็นไปได้มากว่าเนื่องจากการเอียงที่เข็มทิศไม่สามารถจับได้ รวมถึงการรบกวนด้วยแม่เหล็ก

ขั้นตอนที่ 5: กล้อง

เห็นได้ชัดว่าคุณต้องการกล้องเพื่อให้สามารถเห็นสิ่งที่เกิดขึ้นใช่ไหม? มีหลายวิธีในการไปรับกล้อง หากคุณกำลังวางแผนที่จะลงลึกมาก กล้องอินฟาเรดขาวดำก็เป็นทางเลือกที่ดี สำหรับน้ำตื้น สีก็ใช้ได้เช่นกัน และยังแสดงรายละเอียดเพิ่มเติม (เช่น สี?) หากคุณต้องการภาพที่ดีจริงๆ ให้ไปกับกล้องใต้น้ำโดยเฉพาะ ราคาเหล่านี้ค่อนข้างแพงกว่าเล็กน้อย แต่คุณไม่จำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับกล่องหุ้ม และพวกเขามักจะเปลี่ยนเป็นการมองเห็นในตอนกลางคืนโดยอัตโนมัติด้วยไฟอินฟราเรดในตัวเมื่อมีแสงไม่เพียงพอ ฉันเลือกกล้องสีราคา 30 ดอลลาร์จาก Spark Fun. มันมีเอาต์พุต RCA ที่ฉันจะต่อเข้ากับคอมพิวเตอร์ของฉัน ที่นี้ติดมากับ Mount ที่พร้อมจะติดตั้ง PC card เชื่อมต่อกับกล้องผ่าน RCA และยังมาพร้อมโปรแกรมดูและจับภาพวิดีโอฟีด

ขั้นตอนที่ 6: ไฟ

ฉันต้องการไฟที่ค่อนข้างสว่างและมีประสิทธิภาพ ไฟ LED เป็นแบบนั้นจริงๆ และฉันพบบางส่วนที่ Spark Fun Electronics ฉันใช้ LED 3 วัตต์ 2 ดวง และบอกตามตรง พวกมันทำให้ไม่เห็น พวกมันค่อนข้างจะร้อนไปหน่อย ดังนั้นต้องแน่ใจว่าใช้ฮีทซิงค์เพื่อยืดอายุของ LED Spark Fun จำหน่ายแผ่นอะลูมิเนียมที่มีจุดบัดกรีสำหรับลวดและยังทำหน้าที่เป็นตัวระบายความร้อน พวกมันมีสี LED ที่แตกต่างกันด้วย ฉันติดไฟ LED เข้ากับขาตั้งที่ฉันทำจากขายึด L เพื่อยึดไว้ตรงกลางวิวพอร์ต เพื่อให้ง่ายต่อการเปลี่ยน ฉันยึดมันไว้กับแถบอลูมิเนียมเพื่อปรับหรือเปลี่ยน รูปภาพไม่ได้แสดงว่าสิ่งเหล่านี้สว่างจริงๆ หลังจากมองหาวินาทีที่หนึ่ง ฉันมีจุดในการมองเห็นของฉัน

ขั้นตอนที่ 7: การควบคุม: ROV Side

นี่อาจเป็นส่วนที่ยากที่สุดของกระบวนการสร้างทั้งหมด ฉันได้เห็นวิธีการต่างๆ มากมายในการควบคุม ROV Jason Rollette ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งเป็นวิธีที่ดีที่สุด เขามีการควบคุมแบบแอนะล็อกเต็มรูปแบบของมอเตอร์ทั้งหมด และข้อมูลจะถูกส่งไปยังสายเคเบิล Cat 5e Ethernet อย่างไรก็ตาม หากคุณไม่สามารถพิมพ์แผงวงจรและตั้งโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ได้ การประกอบนี้ไม่ใช่วิธีที่ง่ายที่สุด Jason มีไดอะแกรมของวงจรและ PCB บนเว็บไซต์ของเขาที่นี่ หรือคุณสามารถใช้รีเลย์เพื่อเปิดและปิดมอเตอร์ได้ สิ่งนี้ไม่ดีเท่ากับการควบคุมแบบเต็มช่วง แต่มันง่ายและตรงไปตรงมากว่ามาก ที่ Homebuilt ROV สตีฟใช้รีเลย์เพื่อควบคุม Seafox และเขามีคำแนะนำที่ดีในการประกอบมอเตอร์ที่ควบคุมด้วยรีเลย์จำนวนเท่าใดก็ได้ นี่เป็นหนึ่งในตัวควบคุมความเร็ว 4 ตัวที่ฉันใช้สำหรับการควบคุมแรงขับ

ขั้นตอนที่ 8: พลัง

ฉันตัดสินใจพกแบตเตอรี่ใน ROV ของฉันเพื่อให้มีอิสระมากขึ้น และลดจำนวนสายเคเบิลที่ไหลลงสู่ผิวน้ำ นี่เป็นหนึ่งในแบตเตอรี่ 12 โวลต์ 2.5 แอมป์ชั่วโมงสองก้อนที่ฉันซื้อจาก Battery Mart ฉันได้ต่อสายเข้ากับตัวเชื่อมต่อ Deans Ultra แล้ว จึงสามารถถอดออกได้อย่างง่ายดายหากจำเป็น เนื่องจากการดึงแอมพลิฟายเออร์ของแอมป์ขับดัน ฉันอาจต้องรวมวงจรการชาร์จเพื่อป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่หมด พวกเขาจะถูกบรรทุกในท่อสองข้างและเพิ่มน้ำหนักที่จำเป็นมากให้กับ ROV

ขั้นตอนที่ 9: การควบคุม: พื้นผิว

ตอนนี้เราเข้าสู่อาณาจักรแห่งการขับเครื่องบินที่ยากลำบาก คนสองคนที่ฉันคุยด้วยใช้แล็ปท็อปเพื่อควบคุม ROV โดยใช้แป้นพิมพ์หรือจอยสติ๊กเพื่อเคลื่อน ROV ไปรอบๆ นี่เป็นสิ่งที่ดีเพราะสิ่งที่คุณต้องมีคือ ROV, สายเคเบิลควบคุม และแล็ปท็อปของคุณ

ฉันต้องการการควบคุมแบบอะนาล็อกเต็มรูปแบบโดยไม่ต้องใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจใช้ ESCs ซึ่งเป็นตัวควบคุมความเร็วแบบอิเล็กทรอนิกส์ สิ่งเหล่านี้ควรจะคุ้นเคยกับทุกคนที่มีเครื่องบินจำลองหรือรถยนต์ ฉันต้องการตัวควบคุมความเร็วถอยหลัง และไปเจอที่ Bane Bots พวกเขาเสียบเข้ากับตัวรับภายใน ROV และต่อเสาอากาศเข้ากับสาย Cat 5 สายใดสายหนึ่ง จากนั้นฉันก็ใช้รีโมตคอนโทรล Hitec กับคริสตัลและความถี่ที่เหมาะสม ไฟถูกควบคุมโดยสวิตช์ที่ควบคุมโดยเซอร์โว ยังไม่ได้ตั้งค่าเข็มทิศ แต่ฉันคิดว่าฉันอาจใช้ไฟ LED หลายดวงแทนที่จะพยายามเชื่อมต่อกับแล็ปท็อปของฉัน แก้ไข: ฉันได้อัพเกรดระบบควบคุมโดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino และตัวควบคุมเซอร์โว ฉันจะโพสต์ผลลัพธ์ของฉันทันทีที่ฉันเสร็จสิ้นการทดลองใช้ในทะเล

ขั้นตอนที่ 10: Tether

ในการเชื่อมต่อ ROV กับคอนโทรลเลอร์ ฉันใช้สาย Cat 5e Ethernet 100 ฟุต มีสายไฟ 8 เส้นซึ่งพอดีกับแผนของฉันอย่างดี ฉันอาจเพิ่มสายเคเบิลเส้นที่สอง ถ้าฉันมีคุณสมบัติเพิ่มเติมที่ต้องใช้งาน แต่ตอนนี้ดูดีแล้ว นี่คือ plenum จัดอันดับ Cat 5 ซึ่งหมายความว่าสามารถดึงผ่านกำแพงได้โดยใช้เทปพันสายไฟ ตัวหุ้มหดอย่างแน่นหนาและมีสายไนลอนบางๆ ด้านในที่ช่วยกระจายน้ำหนักให้ทั่วทั้งสาย ทำให้มีความทนทานมากขึ้นและลดโอกาสที่สายจะเกิดความเสียหายจากแรงกดทับ ฉันจะต้องเพิ่มสายลอยลงในสายเคเบิลเพราะอาจจะจมเนื่องจากน้ำหนัก ตัวเชื่อมต่อที่ฉันใช้คือตัวเชื่อมต่อ Bulgin Buccaneer Ethernet ทำให้การขนส่ง ROV ง่ายขึ้นด้วยการแยกสายเคเบิลและหุ่นยนต์ Bulgin ทดสอบตัวเชื่อมต่ออย่างถี่ถ้วน และคาดว่าจะได้รับการจัดอันดับที่ 30 ฟุตเป็นเวลา 2 สัปดาห์และ 200 ฟุตเป็นเวลาสองสามวัน ในขณะที่ฉันวางแผนที่จะไม่เกิน 100 สิ่งนี้อยู่ในขอบเขตที่ดี

ขั้นตอนที่ 11: การทดสอบ

ครั้งแรกที่ ROV เห็นน้ำ ฉันได้ทดสอบในสระของลุงของฉัน ตามที่คาดไว้ ROV ลอยตัวเกินไป ฉันได้เพิ่มน้ำหนักตะกั่วที่ฉันซื้อที่ร้านล่าสัตว์เพื่อเพิ่มน้ำหนักให้กับลื่นไถล การยิงลีดน่าจะดีกว่าเพราะมันดีกว่าและใช้งานง่ายกว่า แต่ราคาแพงจริงๆ ตะกั่วยังช่วยให้ฉันปรับบัลลาสต์ด้วยระดับความแม่นยำที่เหมาะสมในกรณีที่ฉันต้องเปลี่ยนน้ำหนักทันที บัลลาสต์ที่ต้องการทั้งหมดประมาณ 8 ปอนด์ ค่อนข้างหนัก การทดสอบครั้งต่อไปจะอยู่ในสระอื่น และหวังว่ามันจะลงไปในทะเลสาบ! หากคุณวางแผนที่จะใช้สิ่งนี้ในน้ำเกลือ ไม่ควรล้างออกในภายหลังเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการกัดกร่อน

ฉันจะพยายามโพสต์วิดีโอในอนาคตอันใกล้เพื่อแสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้ทำงานอย่างไรในน้ำ