Manta Drive: dowód koncepcji systemu napędowego ROV.: 8 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:33

Każdy pojazd podwodny ma słabe punkty. Wszystko, co przebija kadłub (drzwi, kabel) jest potencjalnym wyciekiem, a jeśli coś musi jednocześnie przebić kadłub i poruszać się, potencjał wycieku jest zwielokrotniony.

Ta instrukcja opisuje układ napędowy, który eliminuje konieczność przebijania kadłuba pojazdu ROV ("Remotely Operated Vehicle" - zrobotyzowanej łodzi podwodnej sterowanej przewodowo), a także eliminuje bardzo realną możliwość splątania lub zakleszczenia obracających się wirników. przez podwodne rośliny lub wiszące liny. Może to również spowodować powstanie pojazdów, które mają znacznie mniej szkodliwy wpływ na siedliska, które są wykorzystywane do badania, ze względu na brak „mycia”, a brak obracających się wirników zmniejszy ryzyko zranienia zwierząt. spotkania.

Krok 1: Koncepcja

Cała idea Manta Drive została zainspirowana wizytą w akwarium, gdzie publiczność miała okazję pilotować małe ROVy po torze przeszkód. Po raz pierwszy spojrzałem na ROV i zdałem sobie sprawę z dwóch rzeczy:

• Było wiele miejsc, w których woda mogła dostać się do wnętrza pojazdów ROV
• ROV nie wyglądały dobrze – były tylko pudłami i nie wyglądały na zaprojektowane do pływania. Brakowało im elegancji, którą kojarzę z pływającymi zwierzętami.

Późniejsze rozważania również zaczęły brać pod uwagę moc – wysokoobrotowe wirniki używane przez pojazdy ROV wydały mi się żądne mocy. Mogę się mylić i nie testowałem zużycia energii przez Manta Drive, ale jest to kwestia drugorzędna. Gdy wędrowałem po akwarium, ROV grały mi w głowie i porównywałem je do każdego zwierzęcia, które widziałem. Jak się porównywali? Czy ruchy pływania zwierzęcia mogą być elegancko odtworzone w sposób, który zachowałby integralność kadłuba*? Patrząc na ryby, takie jak płaszczki, ogórki morskie i szkarłatce, zdałem sobie sprawę, że najbardziej eleganckim sposobem napędu jest machająca płetwa. Zdałem sobie również sprawę z czegoś ważnego - ryby nie wyciekają. Obrotowy wał musi całkowicie przebić kadłub, przechodząc przez otwór w kadłubie. Z drugiej strony ruch posuwisto-zwrotny (góra-dół) może działać przez elastyczną, wodoodporną membranę, która może być mocno przymocowana do ruchomych części bez rozrywania. Ponadto zdałem sobie sprawę, że elastyczne membrany mogą się zużywać, ale magnesy nie, a magnesy mogą działać przez dowolne materiały niemagnetyczne bez ograniczeń. Spraw, aby kadłub był sztywny, ale niemagnetyczny, a ryzyko wycieków z powodu układu napędowego jest całkowicie wyeliminowane._{* Och, poszedłem tam na cały Star Trek!}

Krok 2: Materiały i narzędzia

Wszystko, co kupiłem do tego projektu, to magnesy - małe, wpuszczane magnesy neodymowe z serwisu eBay. Reszta została wykonana z materiału, który już miałem w swojej szopie - złom drewna, bambusowe szpikulce i parę martwych długopisów. nie były potrzebne żadne specjalistyczne narzędzia - mała piła do metalu z ostrzami do drewna i metalu, pistolet do klejenia na gorąco, wiertarka i moje narzędzie wielofunkcyjne. Zdrowie i bezpieczeństwoBędziesz używać gorących, ostrych i bardzo śliskich rzeczy. Bądź ostrożny. Zachowaj szczególną ostrożność w przypadku magnesów neodymowych - mogą boleśnie uszczypnąć i roztrzaskają się, jeśli pozwolimy im latać razem.

Krok 3: Ramki

Pociąłem dwa puste długopisy na pięć mniej więcej równych długości każdy - trzy, aby wyjąć żebra manty, dwa, aby je rozsunąć.

Sama rama wykonana jest z trzech odcinków wyciętych z kawałka drewna - podstawa ma około 10 cm długości, końcowe sekcje mają około 3 cm długości i są nawiercone przy wierzchołku za pomocą wiertła krętego o tej samej średnicy co bambusowe szpikulce. Drewno skleiłem na gorąco, a następnie przewlekłem bambus przez otwory i kawałki długopisu.

Krok 4: Żebra

Właściwy napęd Manta Drive niosą proste żebra. Są one sprzężone z mechanizmem napędowym za pomocą magnesów.

Łatwo. W otwory magnesów wkręciłem bambusowe szpikulce i przykleiłem je na gorąco, a następnie przykleiłem bambus do trzech kawałków długopisu na ramie.

Krok 5: Rzeczywisty napęd

Żebra są połączone siłami magnetycznymi z mechanizmem napędowym.

W gotowym ROV magnesy wewnętrzne byłyby prawdopodobnie poruszane przez silniki lub serwa. W tym modelu zastosowałem po prostu więcej dźwigni, skrócone wersje żeber.

Krok 6: Połączenie i napęd

Napęd nie jest przeznaczony do bezpośredniego kontaktu magnesów, a mimo to pokonuje obiekt.

W finalnym ROV pomiędzy żebrami a napędem będzie niemagnetyczny kadłub. Niemagnetyczne powietrze robi to samo, więc wszystko, czego potrzebowałem, to zestaw przekładek, aby utrzymać dwa zestawy magnesów oddzielnie. Więcej kawałków drewna (o długości 6 cm, jeśli jesteś zainteresowany), z kawałkami bambusa, aby zapobiec ześlizgiwaniu się na bok.

Krok 7: Praca z modelem

Operacja jest w zasadzie bardzo prosta: kiedy dźwignie poruszają się wewnątrz ROV, kolce poruszają się na zewnątrz. Sztuka polega na tym, aby przesuwać żebra w przydatnej kolejności. W tym filmie zrobiłem prosty „wspornik” z większej ilości bambusa, nasunął go na dźwignie napędu i użył go do poruszania dźwigniami w podstawowej sekwencji fal. W końcowym ROV dźwignie były poruszane po prostu przez wałek rozrządu napędzany pojedynczym silnikiem. Aby uzyskać większą kontrolę, pozwalając na „fale” o różnej długości i częstotliwości, każda dźwignia może być poruszana indywidualnie przez serwomotor sterowany mikroprocesorem.

Krok 8: Przyszłe kroki

Oczywiście model przedstawiony w kroku 7 nic nie będzie napędzał. Gotowy pojazd ROV będzie miał rząd żeber wzdłuż każdej strony kadłuba, znacznie więcej żeber niż trzy. Pomiędzy żebrami pojazd ROV będzie miał albo pojedynczą membranę, aby zmarszczki w membranie zapewniały siłę napędową. Odwrócenie kierunku fali odwraca ciąg. Zamierzam, aby ta instrukcja była swobodnie dostępna dla innych do zbudowania własnego Pojazdy ROV są znacznie tańsze niż obecnie dostępne profesjonalne urządzenia. Używając napędu ze sprzężeniem magnetycznym, kadłub może być łatwy do pozyskania i łatwy do wykonania wodoszczelnego. Wyobrażam sobie, że dobrze by to współpracowało z długością plastikowej rury kanalizacyjnej o dużej średnicy jako kadłuba. Dopasowane złączki zaciskowe mogą z łatwością zamknąć końce rury. Modyfikacje, które pozwalają kamerze widzieć na zewnątrz lub kablowi sterującemu, mogą być bardzo łatwo wodoszczelne, ponieważ nie będą musiały umożliwiać ruchu. pojazdy hobbystyczne, służące do odkrywania tajemnic miejscowego basenu czy kanału. Mam jednak nadzieję, że napęd ten zostanie przejęty przez „poważnych” badaczy, ponieważ może on zostać wykorzystany do stworzenia bardziej niewidzialnych pojazdów typu ROV – z odpowiednio ukształtowanym i pokolorowanym kadłubem, pojazd ROV Manta Drive może być zamaskowany jako duża kamienna ryba, lub nawet prawdziwy promień Manta. To pozwoliłoby im na bardziej naturalną interakcję z żywymi rybami, podobnie jak Roboshark z BBC lub Robot Tuńczyk z Draper Laboratory, ale z mniejszą liczbą przeszkód technologicznych do przeskoczenia (i znacznie taniej!).

Druga nagroda w konkursie robotów Instructables i RoboGames