ROV subaquático: 11 etapas (com imagens)

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

Este instrutível mostrará o processo de construção de um ROV totalmente funcional, com capacidade para 60 pés ou mais. Construí este ROV com a ajuda de meu pai e de várias outras pessoas que já construíram ROVs antes. Este foi um longo projeto que durou todo o verão e parte do início do ano letivo.

Etapa 1: Design

Para manter o ROV estável na água, é necessário um projeto com peso na parte inferior e flutuadores na parte superior. O primeiro ROV foi construído por Steve de ROVs construídos em casa. Seu site tem vários designs de ROVs, bem como links para outros sites de ROVs. Ele também incorpora várias instruções de Como fazer em seu site. Achei este site inestimável na construção do meu ROV e recomendaria a qualquer pessoa interessada em construir o seu próprio. O segundo ROV foi construído por Jason Rollette em Rollette.com. Seu projeto é um pouco diferente, mas ainda muito eficaz. Para o meu ROV, decidi em um grande tubo central com dois tubos menores localizados em cada lado, ligeiramente abaixo do tubo central.

Etapa 2: Quadro

Aqui está o início da estrutura que estou construindo para o ROV. Cortei janelas de plexiglas e lixei-as para caber dentro do cano. Este é o tubo ABS Schedule 40, comumente usado para esgoto. Ao unir este tubo, certifique-se de usar cola solvente que é feita especificamente para colar ABS. O cimento de PVC normal não funciona ou cria uma ligação fraca que pode vazar. Também estou usando um selante marinho para selar o plexiglas e evitar a entrada de água. Na parte de trás, estou usando plugues roscados para o caso de precisar acessar as baterias ou os componentes eletrônicos novamente. Vou precisar envolver os fios em fita de teflon para torná-los impermeáveis. Depois de alguns testes, descobri que os plugues de parafuso vazam, então mudei para tampas de borracha que têm uma braçadeira de fita para prendê-los.

Etapa 3: propulsores

Uma das características mais importantes de um ROV é o movimento. Descobri que a maioria das pessoas usa bombas de esgoto marinhas como meio de empuxo. As bombas BIlge têm muitas vantagens. Eles devem ser submersos, são bastante poderosos e fáceis de adicionar a um ROV existente. A maioria os usa em sua configuração atual, mas optei por usar hélices para aumentar o empuxo. Eu segui as instruções em ROVs Homebuilt. Nas seções de Como fazer, ele tem instruções sobre como converter uma bomba de porão para usar um adereço. As hélices vieram da Harbor Models, elas têm uma boa seleção de plástico e alguns bons adereços de latão, com muitos tamanhos diferentes. Usei 4 bombas de esgoto Rule 1100 GPH, 2 para frente, para trás e girando, e 2 para cima e para baixo. 1: Corte todo o alojamento branco da bomba de porão, mas tome cuidado para não cortar o alojamento vermelho do motorEtapa 2: Use uma chave de fenda para arrancar o impulsor, a coisa azul para expor o eixo do motor. Passo 3: Eu uso um adaptador de hélice para um avião para conectar a hélice ao eixo. Ele tem um parafuso de fixação e eu apenas apertei a porca contra o cubo roscado no suporte para travá-lo na posição. Tive que refazer a rosca do adaptador de hélice porque era um pouco grande. Como precaução extra, usei o travador de rosca para selar a montagem. Como as roscas não se alinhavam, fui forçado a bater novamente no adaptador de suporte. Embora parecesse simples, demorou um tempo considerável para fazê-lo corretamente.

Etapa 4: Navegação

Para determinar a direção do ROV, usei uma bússola eletrônica. Esta é uma bússola eletrônica Dinsmore 1490. Comprei na Zargos Robotics. Usei este esquema para criar uma representação visual da direção. Uma nota: esta bússola não tem norte. Você apenas seleciona uma direção como norte, e então todo o resto se alinhará. Também é muito sensível à inclinação, alguns graus e fica bagunçado. Ele detecta mudanças no campo magnético da Terra, então certifique-se de colocá-lo longe o suficiente de ímãs, como os dos motores. Se precisar de mais informações sobre a bússola, dê uma olhada neste site

Na foto, os quatro fios da caixa prateada irão para a superfície e farão interface com o computador para me mostrar a direção que estou olhando. Estou escrevendo um programa que irá girar uma imagem do robô para mostrar a direção. No entanto, isso pode demorar um pouco, então, por enquanto, posso apenas usar os LEDs. Para uma bússola de inclinação compensada, verifique este no Sparkfun. É definitivamente top de linha, mas também tem um preço enorme. EDIT: Removi isso por causa de sua incapacidade de manter um rumo estável. Provavelmente, isso se deve à inclinação que a bússola não conseguiu controlar, junto com a interferência de aumento.

Etapa 5: Câmera

Obviamente, você precisa de uma câmera para poder ver o que está acontecendo, certo? Existem várias maneiras diferentes de obter uma câmera. Se você está planejando ir bem fundo, uma câmera infravermelha em preto e branco seria uma boa aposta. Para águas mais rasas, a cor funciona tão bem, além de mostrar mais detalhes (ou seja, cor?). Se você realmente quer uma boa foto, escolha uma câmera subaquática dedicada. Eles custam um pouco mais, mas você não precisa se preocupar com um gabinete, e muitas vezes eles mudam para visão noturna automaticamente com iluminação IR integrada quando não há luz suficiente. Eu comprei uma câmera colorida de $ 30 da Spark Fun. Ele tem uma saída RCA que irei conectar ao meu computador. Aqui, ele é conectado a um suporte pronto para ser instalado. O cartão PC se conecta à câmera via RCA e também vem com um programa para visualizar e capturar o feed de vídeo

Etapa 6: Luzes

Eu precisava de algumas luzes bastante brilhantes e eficientes. LEDs são exatamente isso, e eu encontrei alguns na Spark Fun Electronics. Usei dois LEDs de 3 watts e, para ser honesto, eles são ofuscantes. Eles ficam um pouco quentinhos, então certifique-se de usar um dissipador de calor para prolongar a vida útil do LED. A Spark Fun vende uma placa breakout de alumínio com pontos de solda para arame e também atua como dissipador de calor. Eles têm diferentes cores de LED também. Fixei os LEDs em um suporte que fiz de um suporte em L para segurá-lo no centro do visor. para facilitar a troca, aparafusei-os a uma tira de alumínio para que possam ser ajustados ou substituídos. As fotos não mostram o quão brilhantes são essas coisas. Depois de olhar por um segundo a um, eu tinha manchas na minha visão

Etapa 7: Controle: Lado do ROV

Esta é provavelmente a parte mais difícil de todo o processo de construção. Tenho visto várias abordagens diferentes para controlar o ROV. Jason Rollette usou um microcontrolador, que é realmente a melhor opção. Ele tem controle analógico total de todos os motores, e os dados são transmitidos por um cabo Ethernet Cat 5e. No entanto, a menos que você tenha os meios para imprimir uma placa de circuito e programar um microcontrolador, este não é o mais fácil de montar. Jason tem um diagrama do circuito e do PCB em seu site aqui. Alternativamente, você pode usar relés para ligar e desligar os motores. isso não é tão bom quanto o controle de alcance total, mas é muito mais simples e direto. Em ROVs construídos em casa, Steve usou relés para controlar o Seafox, e ele tem um bom guia para montar qualquer número de motores controlados por relé. Este é um dos 4 controladores de velocidade que estou usando para o controle do propulsor

Etapa 8: Alimentação

Decidi carregar baterias em meu ROV para torná-lo mais independente e reduzir o número de cabos que vão para a superfície. Esta é uma das duas baterias de 12 volts e 2,5 amp / hora que comprei no Battery Mart. Já o conectei a um conector Deans Ultra para que possa ser facilmente removido se for necessário. Devido ao consumo de amplificador dos propulsores, talvez seja necessário incorporar um circuito de carga para manter as baterias carregadas. Eles serão transportados nos dois tubos laterais e adicionarão o peso necessário ao ROV

Etapa 9: Controle: Superfície

Agora entramos no difícil reino da pilotagem. As duas pessoas com quem conversei usam um laptop para controlar seu ROV, usando um teclado ou joystick para mover o ROV. Isso é ótimo porque tudo que você precisa é o ROV, o cabo de controle e seu laptop.

Eu queria um controle totalmente analógico sem usar um microcontrolador, então decidi por ESCs, controladores eletrônicos de velocidade. Eles devem ser familiares a todos que possuem um modelo de avião ou carro. Eu precisava reverter os controladores de velocidade e tropecei em alguns na Bane Bots. Eles são conectados ao receptor dentro do ROV e a antena é conectada a um dos fios Cat 5. De lá, usei meu controle remoto Hitec com o cristal e a frequência apropriados. As luzes são controladas por um interruptor que é operado por um servo. A bússola ainda não foi configurada, mas acho que posso apenas usar um monte de LEDs em vez de tentar fazer a interface com meu laptop. EDITAR: desde então, atualizei meu sistema de controle usando um microcontrolador Arduino e um servo controlador. Vou postar meus resultados assim que terminar os testes de mar.

Etapa 10: Tether

Para conectar o ROV ao controlador, estou usando um cabo Ethernet Cat 5e de 30 metros. Tem 8 fios, que se encaixam perfeitamente nos meus planos. Posso adicionar um segundo cabo se tiver mais recursos para executar, mas por enquanto parece bom. Este é um plenum classificado como Cat 5, o que significa que pode ser puxado através das paredes com uma fita adesiva. A cobertura é totalmente encolhida e possui um fio de náilon fino que ajuda a distribuir a carga por todo o cabo. Isso o torna mais durável e reduz a chance de danificar o cabo devido ao estresse de carga. Precisarei adicionar flutuadores ao cabo porque ele provavelmente afundará devido ao seu peso. O conector que usei é um conector Ethernet Bulgin Buccaneer. Facilita o transporte do ROV, separando o cabo e o robô. Bulgin testa seu conector completamente, e isso é supostamente avaliado para 30 pés por 2 semanas e 200 pés por alguns dias. Como estou planejando não passar de 100, isso está dentro dos limites.

Etapa 11: Teste

A primeira vez que o ROV viu água, testei-o na piscina do meu tio. Como era de se esperar, o ROV estava muito flutuante. Desde então, acrescentei pesos de chumbo que comprei em uma loja de caça para adicionar peso aos patins. O tiro de chumbo teria sido preferível porque é mais fino e fácil de usar, mas é muito caro. O chumbo também me permite ajustar o lastro com um grau razoável de precisão no caso de eu precisar alterar o peso no local. O lastro total necessário era de cerca de 8 libras, uma carga considerável. O próximo teste será em outra piscina e, com sorte, em um lago! Se você planeja usá-lo em água salgada, não seria uma má ideia enxágue-lo depois para evitar a corrosão.

Vou tentar postar alguns vídeos em um futuro próximo para mostrar como essa coisa funciona na água