水中ROV

この説明は、60フィート以上の機能を備えた完全に機能するROVを構築するプロセスを示します。 このROVは、父とROVを以前に作成したことのある他の人々の助けを借りて作成しました。 これは、夏と学年の初めの一部をとった長いプロジェクトでした。

ステップ1:設計

ROVを水中で安定した状態に保つには、下部に重みを付け、上部にフロートを備えた設計が必要です。

最初のROVは、Homebuilt ROVのSteveによって作成されました。 彼のWebサイトには、他のROV Webサイトへのリンクだけでなく、多数のROVデザインがあります。 彼はまた、彼のサイトにいくつかのHow To命令を取り入れています。 このサイトはROVを構築するのに非常に貴重であることがわかりました。

2番目のROVは、Rollette.comのJason Rolletteによって構築されました。彼のデザインは少し異なりますが、それでも非常に効果的です。

私のROVでは、中央のチューブの少し下に、両側に2つの小さなチューブがある大きな中央チューブを選びました。

ステップ2:フレーム

これが、私がROV用に構築しているフレームの始まりです。 プレキシガラスの窓を切り、パイプの内側に合うようにサンディングしました。 これは、下水に一般的に使用されるスケジュール40 ABSパイプです。 このパイプを接続するときは、ABSの接着用に特別に作られた溶剤接着剤を使用してください。 通常のPVCセメントは機能しないか、漏れる可能性のある不十分な結合を作成しません。 また、海中シーラントを使用してプレキシグラスを密封し、水の浸入を防ぎます。バックエンドでは、バッテリーまたは電子機器に再度アクセスする必要がある場合に備えて、ネジプラグを使用しています。 テフロンテープでスレッドをラップして水密にする必要があります。

いくつかのテストの後、ねじプラグが漏れることを発見したので、それらを固定するバンドクランプを備えたゴム製エンドキャップに切り替えました。

ステップ3:スラスタ

ROVの最も重要な機能の1つは移動です。 ほとんどの人が推力の手段として海洋ビルジポンプを使用していることがわかりました。 ビルジポンプには多くの利点があります。 それらは水没することを意図しており、かなり強力で、既存のROVに簡単に追加できます。 ほとんどは現在の構成で使用していますが、推力を上げるためにプロペラを使用することを選択しました。 Homebuilt ROVの指示に従いました。 How Toセクションでは、ビルジポンプをプロップを使用するように変換する方法について説明しています。 プロペラはハーバーモデルから来ており、多くの異なるサイズのプラスチックといくつかの素敵な真鍮の小道具があります。

4個のRule 1100 GPHビルジポンプを使用し、2個を前進、後進、旋回、2個を上下に使用しました。

ステップ1:ビルジポンプの白いハウジングをすべて切り取りますが、赤いモーターハウジングに切らないように注意してください

ステップ2:ドライバーを使用して羽根車をこじ開けます。青いものはモーターシャフトを露出させます。

ステップ3:飛行機のプロペラアダプターを使用して、プロペラをシャフトに取り付けます。 止めネジが付いており、ナットを支柱のネジ付きハブに締め付けて、所定の位置にロックします。 少し大きすぎたため、プロペラアダプターを再スレッド化する必要がありました。 追加の予防策として、スレッドロッカーを使用してアセンブリを密封しました。

スレッドが揃っていないため、プロップアダプターを再度タップする必要がありました。 簡単そうに見えましたが、正しく実行するにはかなりの時間がかかりました。

ステップ4:ナビゲーション

ROVが向いている方向を判断するために、電子コンパスを使用しました。 これは、Dinsmore 1490電子コンパスです。 Zargos Roboticsから入手しました。 この回路図を使用して、方向を視覚的に表現しました。 注:このコンパスには北がありません。 北の方向を選択すると、残りのすべてが整列します。 また、数度傾けると非常に敏感になり、ねじ込まれます。 それは地球の磁場の変化を感知するので、モーターの磁石のように磁石から十分遠くに配置するようにしてください。 コンパスに関する詳細情報が必要な場合は、このサイトをご覧ください

写真では、銀色のケーシング内の4本のワイヤーが表面に向かってコンピューターと接続し、どちらの方向を向いているかを示します。 ロボットの画像を回転させて方向を示すプログラムを書いています。 ただし、これにはしばらく時間がかかる場合があるため、今のところはLEDを使用するだけです

傾斜補正コンパスについては、Sparkfunでこれを確認してください。 それは間違いなく最上位ですが、巨大な値札も付いています

編集:安定した見出しを維持できないため、これを削除しました。 これは、磁気干渉に加えて、コンパスが処理できなかった傾きが原因である可能性があります。

ステップ5:カメラ

明らかに、何が起こっているのかを見るためにカメラが必要ですよね? カメラを取得する際には、いくつかの異なる方法があります。 あなたがかなり深く行くことを計画しているなら、黒と白の赤外線カメラがいいでしょう。 浅い水では、色は同様に機能し、さらに詳細に表示されます(色?)。 本当に良い写真が必要な場合は、専用の水中カメラを使用してください。 これらはかなりコストがかかりますが、エンクロージャーについて心配する必要はありません。また、十分な光がない場合、内蔵IRイルミネーションで自動的に暗視に切り替わります。

Spark Funの30ドルカラーカメラを使用しました。 コンピューターに接続するRCA出力があります。 ここでは、インストールの準備ができたマウントに取り付けられています。

PCカードはRCAを介してカメラに接続し、ビデオフィードを表示およびキャプチャするプログラムも付属しています

ステップ6:ライト

かなり明るく効率的な照明が必要でした。 LEDはまさにそれであり、私はSpark Fun Electronicsでいくつかを見つけました。 私は2つの3ワットLEDを使用しましたが、正直なところ、目がくらむほどです。 彼らは少し乾杯するので、LEDの寿命を延ばすためにヒートシンクを使用してください。 Spark Funは、ワイヤー用のはんだスポットがあり、ヒートシンクとしても機能するアルミニウムのブレイクアウトボードを販売しています。 彼らはまた、異なるLEDの色を持っています。

ビューポートの中央を保持するために、Lブラケットで作ったスタンドにLEDを取り付けました。 変更しやすくするために、アルミニウムストリップにボルトで固定し、調整または交換できるようにしました

写真は、これらのことがどれほど明るいかを示していません。 1秒で探した後、ビジョンに斑点がありました

ステップ7:制御:ROV側

これはおそらく、構築プロセス全体の中で最も難しい部分です。 ROVを制御するためのさまざまなアプローチを見てきました。 Jason Rolletteはマイクロコントローラを使用しましたが、これが本当に最適な方法です。 彼はすべてのモーターを完全にアナログ制御しており、データはCat 5eイーサネットケーブルで送信されます。 ただし、回路基板を印刷してマイクロコントローラをプログラムする手段がない限り、これは組み立てるのが最も簡単ではありません。 ジェイソンは彼のサイトに回路とPCBの図をここに持っています

あるいは、リレーを使用してモーターのオンとオフを切り替えることもできます。 これはフルレンジコントロールほど優れていませんが、はるかに単純で簡単です。 Homebuilt ROVでは、スティーブはリレーを使用してSeafoxを制御し、リレー制御モーターをいくつでも組み立てるための優れたガイドを持っています。

これは、スラスタ制御に使用している4つの速度コントローラの1つです。

ステップ8:電源

ROVに電池を入れて、独立性を高め、表面に出ているケーブルの数を減らすことにしました。 これは、Battery Martから購入した2つの12ボルト2.5アンペア時のバッテリーのうちの1つです。 既にDeans Ultraコネクタに接続しているので、必要に応じて簡単に取り外すことができます。 スラスタのアンプの引き込みのため、バッテリーを充電し続けるために充電回路を組み込む必要があるかもしれません。 それらは2つのサイドチューブで運ばれ、ROVに必要な重量を追加します。

ステップ9:コントロール:Surface

今、私たちはパイロットの難しい領域に入ります。 話し合った2人は、ラップトップを使用してROVを制御し、キーパッドまたはジョイスティックを使用してROVを移動しました。 必要なのはROV、コントロールケーブル、ラップトップだけなので、これは素晴らしいことです。

マイクロコントローラーを使用せずに完全なアナログ制御が必要だったので、ESC、電子速度コントローラーに決定しました。 これらは、模型飛行機や車を持っている人なら誰でも知っているはずです。 私は速度コントローラーを逆にする必要があり、Bane Botsで偶然見つけました。 それらはROV内の受信機に差し込まれ、アンテナはCat 5ワイヤの1つに取り付けられます。 そこから、適切な水晶と周波数でHitecリモートコントロールを使用しました。

ライトは、サーボで動作するスイッチで制御されます。 コンパスはまだ設定されていませんが、ラップトップと接続するのではなく、LEDの束を使用するだけだと思います。

編集:Arduinoマイクロコントローラーとサーボコントローラーを使用して制御システムをアップグレードしました。 私は、海上試験を終えてすぐに結果を投稿します。

ステップ10:テザー

ROVをコントローラーに接続するには、100フィートのCat 5eイーサネットケーブルを使用しています。 8本のワイヤがあり、私の計画にうまく適合しています。 実行する必要がある機能がさらにある場合は、2本目のケーブルを追加することもできますが、現時点では問題ありません。

これはカテゴリ5のプレナムです。つまり、フィッシュテープを使用して壁を通して引っ張ることができます。 カバーはしっかりと収縮しており、ケーブル全体に荷重を分散するのに役立つ細いナイロンコードが内側にあります。 これにより、耐久性が向上し、負荷ストレスによってケーブルが損傷する可能性が低くなります。

ケーブルはおそらくその重量のために沈むため、ケーブルにフロートを追加する必要があります。

使用したコネクタは、Bulgin Buccaneer Ethernetコネクタです。 ケーブルとロボットを分離することにより、ROVの運搬が容易になります。 Bulginはコネクタを徹底的にテストし、2週間は30フィート、数日間は200フィートと評価されています。 100を超えないように計画しているので、これは十分に制限内です。

ステップ11:テスト

ROVが初めて水を見たとき、叔父のプールで水をテストしました。 予想どおり、ROVは浮きすぎていました。 それ以来、スキッドに重量を追加するために、ハンティングストアで購入した鉛の重量を追加しました。 リードショットはより細かく使いやすいので望ましいでしょうが、本当に高価です。 リード線により、その場で重量を変更する必要がある場合に、妥当な精度でバラストを調整することもできます。 必要なバラストの合計は約8ポンドで、かなりの負荷でした。 次のテストは別のプールで行われ、できれば湖で行われます! 塩水でこれを使用する予定がある場合、腐食を抑えるために後で洗い流すことは悪い考えではありません。

私は近い将来、このことが水中でどのように機能するかを示すためにいくつかのビデオを投稿しようとします

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