Manta Drive: Proof-of-concept til et ROV fremdriftssystem .: 8 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:30

Hver nedsænket bil har svagheder. Alt, der gennemborer skroget (dør, kabel) er en potentiel lækage, og hvis noget både skal gennembore skroget og bevæge sig samtidigt, multipliceres potentialet for lækage.

Denne Instructable skitserer et drivsystem, der eliminerer behovet for drivaksler til at gennembore skroget på en ROV ("Fjernbetjent køretøj" - en robotubåd styret via ledning) og fjerner også den meget reelle mulighed for, at roterende skovlhjul bliver sammenfiltrede eller fastklemte ved undervandsplanter eller hængelinjer. Det kan også give anledning til køretøjer, der har en meget mindre skadelig effekt på de levesteder, de bruges til at undersøge, på grund af manglen på en "vask", og fordi manglen på roterende løbehjul vil reducere risikoen for at skade dyr Manta Drive møder.

Trin 1: Konceptet

Hele ideen med Manta Drive var inspireret af et besøg i et akvarium, hvor offentligheden fik en chance for at pilotere små ROV'er rundt om en forhindringsbane. Jeg fik mit første kig på ROV'erne og indså to ting:

• Der var mange steder for vandet at komme til indersiden af ROV'erne
• ROV'erne så ikke rigtigt ud - de var bare kasser og så ikke ud til at være svømmeture. De manglede den elegance, jeg forbinder med svømmedyr.

Senere kom kogitation også til at overveje magt-de rotorhjul med høj revolution, der blev brugt af ROV'erne, virkede på mig som strømhungrende. Jeg tager måske fejl, og jeg har ikke testet strømforbruget på Manta Drive, men det er en sekundær betragtning. Da jeg vandrede rundt i akvariet, spillede ROV'erne i mit sind, og jeg fandt mig selv at sammenligne dem med hvert dyr, jeg så. Hvordan sammenlignede de? Kan dyrets svømmebevægelse replikeres elegant på en måde, der bevarer skrogets integritet*? Når jeg kiggede på fisk som stråler, havagurker og stenfisk, indså jeg, at den mest elegante fremdriftsmetode var den vinkende finne. Jeg indså også noget vigtigt - fisk lækker ikke. En roterende aksel skal gennembore skroget fuldstændigt og arbejde gennem et hul i skroget. På den anden side kunne en frem- og tilbagegående bevægelse (op og ned) arbejde gennem en fleksibel, vandtæt membran, som kunne fastgøres fast omkring alle bevægelige dele uden at rive. Jeg indså endvidere, at fleksible membraner kunne slides, men magneter gør det ikke, og magneter kan virke gennem alle ikke-magnetiske materialer uden begrænsninger. Gør skroget stift, men ikke-magnetisk, og risikoen for lækager på grund af drivsystemet elimineres fuldstændigt._{* Åh, jeg gik hele Star Trek et sekund der!}

Trin 2: Materialer og værktøjer

Alt, hvad jeg egentlig købte til dette projekt, var magneterne - små, forsænkede neodymmagneter fra ebay. Resten var lavet af materiale, jeg allerede havde opbevaret i mit skur - skrot, bambusspyd og et par døde kuglepenne. ingen specialværktøjer var påkrævet-en junior hacksav med knive til træ og metal, en varmlimspistol, boremaskine og mit multiværktøj. Vær forsigtig. Vær særlig forsigtig med neodymmagneter - de kan nippe smertefuldt og vil knuses, hvis de får lov til at flyve sammen.

Trin 3: Rammerne

Jeg skar to tomme kuglepenne i fem nogenlunde lige lange hver-tre for at tage mantas ribben, to for at rumme dem ud.

Selve rammen er lavet af tre længder, der er skåret ud af skrot - træet er ca. 10 cm langt, endesektionerne er cirka 3 cm lange og boret nær toppen ved hjælp af en twist -bit med samme diameter som bambusspydene. Jeg varmlimede tømmeret sammen og trådede derefter bambus gennem hullerne og penstykkerne.

Trin 4: Ribbenene

Selve fremdriften af Manta Drive bæres af simple ribber. Disse er koblet til drivmekanismen af magneterne.

Let. Jeg trådte bambusspyd ind i hullerne på magneterne og varmlimede dem på plads og limede derefter bambusen til tre af penstykkerne på rammen.

Trin 5: Det faktiske drev

Ribbenene er via magnetiske kræfter forbundet til drivmekanismen.

I en færdig ROV ville de interne magneter sandsynligvis blive flyttet af motorer eller servoer. I denne model brugte jeg bare flere håndtag, forkortede versioner af ribbenene.

Trin 6: Tilslutning og drev

Drevet er ikke beregnet til, at magneterne skal være i direkte kontakt, og det besejrer alligevel objektet.

I den sidste ROV vil der være et ikke-magnetisk skrog mellem ribberne og drevet. Ikke-magnetisk luft gør det samme, så alt hvad jeg havde brug for var et sæt afstandsstykker for at holde de to sæt magneter fra hinanden. Mere skrot (6 cm langt, hvis du er interesseret), med stykker bambus for at forhindre det i at glide til den ene side.

Trin 7: Arbejde med modellen

Betjeningen er i princippet meget enkel: Når håndtagene bevæger sig inde i ROV, bevæger rygsøjlerne sig udvendigt. Tricket er at flytte ribbenene i en nyttig sekvens. I denne video lavede jeg et simpelt "beslag" af mere bambus, gled det over drivhåndtagene og brugte det til at flytte håndtagene i en grundlæggende bølgesekvens. I den sidste ROV ville håndtagene simpelthen flyttes af en kamaksel drevet af en enkelt motor. For mere kontrol, hvilket tillader "bølger" af forskellig længde og frekvens, kan hvert håndtag flyttes individuelt af en mikroprocessorstyret servomotor.

Trin 8: Fremtidige trin

Modellen som vist i trin 7 vil naturligvis ikke køre noget. En færdig ROV vil have en række ribben ned ad hver side af skroget, betydeligt flere ribben end tre. Mellem ribbenene vil ROV'en enten have en enkelt membran, så krusninger i membranen vil give fremdriftskraften. Omvendt retning af bølgen vender tryk. Jeg har til hensigt, at denne instruktør skal være frit tilgængelig for andre at bruge til at bygge sin egen ROV'er langt billigere end de professionelle enheder, der i øjeblikket er tilgængelige. Ved hjælp af det magnetisk koblede drev kunne skroget være let at anskaffe og let at gøre vandtæt. Jeg forestiller mig, at det ville fungere fint med en længde af stor kloakrør i plast som skroget. Matchende kompressionsbeslag kan let lukke enderne af røret. Modifikationer, der gør det muligt for et kamera at se ud, eller et kontrolkabel til at passere ind, kan gøres meget vandtæt meget let, fordi de ikke behøver at tillade bevægelse. For egentlig brug vil ROV'er, der drives af Manta Drive, hovedsageligt være hovedsageligt hobbybiler, der bruges til at udforske mysterierne ved den lokale swimmingpool eller kanal. Jeg ville dog håbe, at drevet kunne blive taget op af "seriøse" forskere, da det kunne bruges til at gøre ROV'er mere stealthy - med et skrog passende formet og farvet, kunne en Manta Drive ROV forklædt som en stor stenfisk, eller endda en egentlig Manta ray. Dette ville give dem mulighed for at interagere med levende fisk mere naturligt, på samme måde som BBC's Roboshark eller Draper Laboratory's Robot Tun, men med færre teknologiske forhindringer for at springe (og meget billigere!)

Anden pris i Instructables og RoboGames Robot Contest