O Manta Drive: Prova de conceito para um Sistema de Propulsão de ROV .: 8 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:40

Todo veículo submersível tem pontos fracos. Tudo o que perfura o casco (porta, cabo) é um vazamento potencial, e se algo deve perfurar o casco e se mover ao mesmo tempo, o potencial de vazamento é multiplicado.

Este Instructable descreve um sistema de acionamento que elimina a necessidade de eixos de acionamento para perfurar o casco de um ROV ("Veículo operado remotamente" - um submarino robô controlado por fio) e também remove a possibilidade muito real de impulsores giratórios ficarem emaranhados ou emperrados por plantas subaquáticas ou cabos suspensos. Também pode dar origem a veículos que têm um efeito muito menos prejudicial para os habitats que são usados para investigar, por causa da falta de uma "lavagem", e porque a falta de impulsores rotativos reduzirá o risco de ferir os animais. encontros.

Etapa 1: O conceito

Toda a ideia da Manta Drive foi inspirada por uma visita a um aquário onde o público teve a chance de pilotar pequenos ROVs em uma pista de obstáculos. Dei uma olhada nos ROVs pela primeira vez e percebi duas coisas:

• Havia muitos lugares para a água chegar ao interior dos ROVs
• Os ROVs não pareciam corretos - eram apenas caixas e não pareciam projetados para nadar. Eles não tinham a elegância que associo aos animais nadadores.

A reflexão posterior também passou a considerar a potência - os impulsores de alta revolução usados pelos ROVs me pareceram famintos por potência. Posso estar errado e não testei o consumo de energia do Manta Drive, mas esta é uma consideração secundária. Enquanto eu vagava pelo aquário, os ROVs brincavam em minha mente e me peguei comparando-os a cada animal que via. Como eles se comparam? O movimento de natação do animal poderia ser replicado elegantemente, de uma forma que mantivesse a integridade do casco *? Olhando para peixes como raias, pepinos do mar e peixes-pedra, percebi que o método de propulsão mais elegante era a barbatana ondulante. Também percebi algo importante - os peixes não vazam. Um eixo rotativo precisa perfurar o casco completamente, trabalhando através de um orifício no casco. Por outro lado, um movimento alternativo (para cima e para baixo) poderia funcionar através de uma membrana flexível à prova d'água que poderia ser fixada firmemente em torno de quaisquer partes móveis sem rasgar. Além disso, percebi que as membranas flexíveis podem se desgastar, mas os ímãs não, e os ímãs podem atuar através de qualquer material não magnético sem restrição. Torne o casco rígido, porém não magnético, e o risco de vazamentos devido ao sistema de acionamento são totalmente eliminados._{* Oh, eu fui todo Star Trek por um segundo lá!}

Etapa 2: Materiais e Ferramentas

Tudo o que realmente comprei para este projeto foram os ímãs - pequenos ímãs de neodímio rebaixados do ebay. O resto foi feito de um material que eu já tinha estocado em meu galpão - restos de madeira, espetos de bambu e um par de canetas esferográficas mortas. Da mesma forma, nenhuma ferramenta especializada era necessária - uma serra de metal júnior com lâminas para madeira e metal, uma pistola de cola quente, broca e minha multi-ferramenta. Saúde e segurançaVocê usará coisas quentes, afiadas e muito zunidas. Tenha cuidado. Tome cuidado especial com os ímãs de neodímio - eles podem beliscar dolorosamente e quebrar se voarem juntos.

Etapa 3: os quadros

Cortei duas canetas esferográficas vazias em cinco comprimentos quase iguais cada - três para tirar as costelas da manta, duas para espaçá-las.

A moldura em si é feita de três comprimentos cortados de restos de madeira - a base tem cerca de 10 cm de comprimento, as seções de extremidade têm cerca de 3 cm de comprimento e são perfuradas perto do topo, usando uma broca de torção do mesmo diâmetro dos espetos de bambu. Colei a madeira com cola quente, depois enfiei o bambu nos buracos e nos pedaços de caneta.

Etapa 4: as costelas

A propulsão real do Manta Drive é realizada por costelas simples. Estes são acoplados ao mecanismo de acionamento pelos ímãs.

Fácil. Enfiei espetos de bambu nos orifícios dos ímãs e colei-os a quente no lugar, depois colei o bambu em três pedaços de caneta na moldura.

Etapa 5: o impulso real

As costelas são conectadas, por meio de forças magnéticas, ao mecanismo de acionamento.

Em um ROV acabado, os ímãs internos provavelmente seriam movidos por motores ou servos. Neste modelo, usei apenas mais alavancas, versões encurtadas das costelas.

Etapa 6: conexão e unidade

A unidade não foi projetada para que os ímãs entrem em contato direto e, de qualquer forma, derrota o objeto.

No ROV final, haverá um casco não magnético entre as costelas e o motor. O ar não magnético faz a mesma coisa, então tudo que eu precisava era um conjunto de espaçadores para manter os dois conjuntos de ímãs separados. Mais restos de madeira (6 cm de comprimento, se você estiver interessado), com pedaços de bambu para evitar que escorregue para o lado.

Etapa 7: trabalhando o modelo

A operação é, em princípio, muito simples: quando as alavancas se movem dentro do ROV, as espinhas se movem do lado de fora. O truque é mover as costelas em uma sequência útil. Neste vídeo, fiz um "suporte" simples com mais bambu, deslizou-o sobre as alavancas de acionamento e usou-o para mover as alavancas em uma sequência de onda básica. No ROV final, as alavancas seriam movidas simplesmente por um eixo de came acionado por um único motor. Para obter mais controle, permitindo "ondas" de comprimento e frequência diferentes, cada alavanca pode ser movida individualmente por um servo motor controlado por microprocessador.

Etapa 8: Etapas Futuras

Obviamente, o modelo apresentado na etapa 7 não conduzirá nada. Um ROV acabado terá uma fileira de nervuras em cada lado do casco, significativamente mais nervuras do que três. Entre as costelas, o ROV terá uma única membrana, de modo que as ondulações na membrana fornecerão a força propulsora. Inverter a direção da onda reverte o empuxo. Pretendo que este instrumento esteja disponível gratuitamente para que outros usem para construir o seu ROVs muito mais baratos do que os dispositivos profissionais disponíveis atualmente. Usando a unidade de acoplamento magnético, o casco poderia ser fácil de obter e fácil de tornar à prova d'água. Imagino que funcionaria bem com um tubo de esgoto de plástico de grande diâmetro como casco. Os encaixes de compressão correspondentes podem fechar facilmente as extremidades do tubo. Modificações para permitir que uma câmera veja para fora, ou um cabo de controle para passar podem ser feitas à prova d'água muito facilmente, porque eles não precisam permitir o movimento. Para uso real, ROVs alimentados pelo Manta Drive serão, espero, principalmente veículos de lazer, usados para explorar os mistérios da piscina ou canal local. No entanto, espero que a unidade possa ser assumida por pesquisadores "sérios", já que poderia ser usada para tornar os ROVs mais furtivos - com um casco de formato e cor adequados, um ROV da Manta Drive poderia ser disfarçado como um grande peixe-pedra, ou até mesmo uma arraia Manta real. Isso permitiria que eles interagissem com peixes vivos de forma mais natural, de forma semelhante ao Roboshark da BBC ou ao Robot Tuna do Laboratório Draper, mas com menos obstáculos tecnológicos para pular (e muito mais barato!)

Segundo Prêmio no Concurso de Robôs Instructables e RoboGames