The Manta Drive: Proof-of-concept for a ROV Propulsion System .: 8 Steps (with Pictures)

2025 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2025-01-23 14:39

Κάθε υποβρύχιο όχημα έχει αδυναμίες. Όλα όσα διαπερνούν τη γάστρα (πόρτα, καλώδιο) είναι μια πιθανή διαρροή, και αν κάτι πρέπει να τρυπήσει το κύτος και να κινηθεί ταυτόχρονα, η πιθανότητα διαρροής πολλαπλασιάζεται.

Αυτό το Instructable σκιαγραφεί ένα σύστημα κίνησης που εξαλείφει την ανάγκη για άξονες κίνησης για να τρυπήσουν το κύτος ενός ROV ("Remotely Operated Vehicle" - ένα ρομπότ υποβρύχιο που ελέγχεται μέσω καλωδίου), και επίσης αφαιρεί την πολύ πραγματική πιθανότητα να περιπλέκονται ή να μπλοκάρουν οι περιστρεφόμενες πτερωτές από υποβρύχια φυτά ή κρεμαστές γραμμές. Θα μπορούσε επίσης να προκαλέσει οχήματα που έχουν πολύ λιγότερο επιζήμια επίδραση στα ενδιαιτήματα που χρησιμοποιούνται για να ερευνήσουν, λόγω της έλλειψης "πλύσης" και επειδή η έλλειψη περιστρεφόμενων πτερωτών θα μειώσει τον κίνδυνο τραυματισμού ζώων στο Manta Drive συναντήσεις.

Βήμα 1: Η έννοια

Η όλη ιδέα του Manta Drive εμπνεύστηκε από μια επίσκεψη σε ένα ενυδρείο όπου τα μέλη του κοινού είχαν την ευκαιρία να πιλοτάρουν μικρά ROVs σε μια πορεία εμποδίων. Πήρα την πρώτη μου ματιά στα ROV και συνειδητοποίησα δύο πράγματα:

• Υπήρχαν πολλά μέρη για να φτάσει το νερό στο εσωτερικό των ROV
• Τα ROV δεν φαίνονταν σωστά - ήταν απλά κουτιά και δεν φαίνονταν σχεδιασμένα για κολύμπι. Τους έλειπε η κομψότητα που συνδέω με τα κολυμβητικά ζώα.

Αργότερα ο προβληματισμός άρχισε επίσης να θεωρεί την εξουσία-οι πτερωτές υψηλής επανάστασης που χρησιμοποιήθηκαν από τα ROV με χτύπησαν ως διψασμένους για δύναμη. Μπορεί να κάνω λάθος και δεν έχω δοκιμάσει την κατανάλωση ενέργειας του Manta Drive, αλλά αυτό είναι δευτερεύον. Καθώς περιπλανιόμουν στο ενυδρείο, τα ROV έπαιζαν στο μυαλό μου και βρέθηκα να τα συγκρίνω με κάθε ζώο που είδα. Πώς συγκρίθηκαν; Θα μπορούσε η κολυμβητική κίνηση του ζώου να επαναληφθεί κομψά, με τρόπο που να διατηρεί την ακεραιότητα του κύτους*; Κοιτάζοντας τα ψάρια σαν τις ακτίνες, τα αγγούρια της θάλασσας και τα πετρόψαρα, συνειδητοποίησα ότι η πιο κομψή μέθοδος πρόωσης ήταν το πτερύγιο που κυμάτιζε. Συνειδητοποίησα επίσης κάτι σημαντικό - τα ψάρια δεν διαρρέουν. Ένας περιστρεφόμενος άξονας πρέπει να τρυπήσει το κύτος εντελώς, δουλεύοντας μέσα από μια τρύπα στο κύτος. Από την άλλη πλευρά, μια παλινδρομική κίνηση (πάνω-κάτω) θα μπορούσε να λειτουργήσει μέσω μιας εύκαμπτης, αδιάβροχης μεμβράνης, η οποία θα μπορούσε να στερεωθεί σταθερά γύρω από οποιαδήποτε κινούμενα μέρη χωρίς σχίσιμο. Συνειδητοποίησα περαιτέρω ότι οι εύκαμπτες μεμβράνες θα μπορούσαν να φθαρούν, αλλά οι μαγνήτες όχι και οι μαγνήτες μπορούν να δράσουν μέσω οποιωνδήποτε μη μαγνητικών υλικών χωρίς περιορισμό. Κάντε το κύτος άκαμπτο, αλλά μη μαγνητικό και ο κίνδυνος διαρροών λόγω του συστήματος κίνησης εξαλείφεται πλήρως._{* Ω, πήγα όλα τα Star Trek για ένα δευτερόλεπτο εκεί!}

Βήμα 2: Υλικά και εργαλεία

Το μόνο που αγόρασα για αυτό το έργο ήταν οι μαγνήτες - μικροί μαγνήτες νεοδυμίου από το ebay. Τα υπόλοιπα ήταν κατασκευασμένα από υλικό που είχα ήδη αποθηκεύσει στο υπόστεγο μου - ξύλο παλιοσίδερα, σουβλάκια από μπαμπού και ένα ζευγάρι νεκρά στυλό. Ομοίως, δεν απαιτούνταν εξειδικευμένα εργαλεία-ένα μικρό πριόνι με λεπίδες για ξύλο και μέταλλο, ένα πιστόλι θερμής κόλλας, τρυπάνι και το πολυεργαλείο μου. Υγεία και ασφάλεια Θα χρησιμοποιείτε ζεστά πράγματα, αιχμηρά πράγματα και πολύ σπαστά πράγματα. Να είστε προσεκτικοί. Προσέξτε ιδιαίτερα με μαγνήτες νεοδυμίου - μπορούν να τσιμπήσουν επώδυνα και θα διαλυθούν αν τους επιτραπεί να πετάξουν μαζί.

Βήμα 3: Τα πλαίσια

Έκοψα δύο κενά στυλό σε πέντε περίπου ίσα μήκη το καθένα-τρία για να πάρω τα πλευρά του μαντάτου, δύο για να τα χωρίσω.

Το ίδιο το πλαίσιο είναι κατασκευασμένο από τρία μήκη κομμένα από παλιοσίδερα - η βάση έχει μήκος περίπου 10 εκατοστά, τα ακραία τμήματα έχουν μήκος περίπου 3 εκατοστά και τρυπιούνται κοντά στην κορυφή, χρησιμοποιώντας ένα στριφτάρι της ίδιας διαμέτρου με τα σουβλάκια από μπαμπού. Κόλλησα θερμά την ξυλεία μαζί και μετά πέρασα από μπαμπού τις τρύπες και τα κομμάτια του στυλό.

Βήμα 4: Οι νευρώσεις

Η πραγματική πρόωση του Manta Drive μεταφέρεται με απλές νευρώσεις. Αυτά συνδέονται με τον μηχανισμό κίνησης από τους μαγνήτες.

Ανετα. Έβαλα σουβλάκια από μπαμπού στις τρύπες των μαγνητών και τα κόλλησα ζεστά στη θέση τους, στη συνέχεια κόλλησα το μπαμπού σε τρία από τα κομμάτια στυλό στο πλαίσιο.

Βήμα 5: Η πραγματική μονάδα δίσκου

Οι νευρώσεις συνδέονται, μέσω μαγνητικών δυνάμεων, στο μηχανισμό κίνησης.

Σε ένα τελικό ROV, οι εσωτερικοί μαγνήτες πιθανότατα θα μετακινούνταν από κινητήρες ή σερβομηχανισμούς. Σε αυτό το μοντέλο, απλώς χρησιμοποίησα περισσότερους μοχλούς, συντομευμένες εκδόσεις των νευρώσεων.

Βήμα 6: Σύνδεση και μονάδα δίσκου

Η κίνηση δεν προορίζεται για τους μαγνήτες να είναι σε άμεση επαφή και έτσι και αλλιώς νικά το αντικείμενο.

Στο τελικό ROV, θα υπάρχει ένα μη μαγνητικό κύτος μεταξύ των νευρώσεων και της μονάδας κίνησης. Ο μη μαγνητικός αέρας κάνει το ίδιο πράγμα, οπότε το μόνο που χρειαζόμουν ήταν ένα σετ αποστάσεων για να χωρίσουν τα δύο σύνολα μαγνητών. Περισσότερη θραύσματα ξυλείας (μήκους 6 εκατοστών, αν σας ενδιαφέρει), με κομμάτια μπαμπού για να μην γλιστράει στη μία πλευρά.

Βήμα 7: Εργασία του μοντέλου

Η λειτουργία είναι, κατ 'αρχήν, πολύ απλή: όταν οι μοχλοί κινούνται μέσα στο ROV, τα αγκάθια κινούνται προς τα έξω. Το κόλπο είναι να μετακινήσετε τα πλευρά με μια χρήσιμη ακολουθία. Σε αυτό το βίντεο, έφτιαξα ένα απλό "βραχίονα" από περισσότερο μπαμπού, το γλίστρησε πάνω στους μοχλούς κίνησης και το χρησιμοποίησε για να μετακινήσει τους μοχλούς σε μια βασική ακολουθία κυμάτων. Στο τελικό ROV, οι μοχλοί θα μετακινούνταν απλώς από έναν άξονα έκκεντρου που οδηγείται από έναν μόνο κινητήρα. Για περισσότερο έλεγχο, επιτρέποντας «κύματα» διαφορετικού μήκους και συχνότητας, κάθε μοχλός θα μπορούσε να μετακινηθεί ξεχωριστά από έναν σερβοκινητήρα που ελέγχεται από μικροεπεξεργαστή.

Βήμα 8: Μελλοντικά βήματα

Προφανώς, το μοντέλο όπως παρουσιάζεται στο βήμα 7 δεν θα οδηγήσει τίποτα. Ένα τελικό ROV θα έχει μια σειρά νευρώσεων σε κάθε πλευρά του κύτους, σημαντικά περισσότερες πλευρές από τρεις. Μεταξύ των νευρώσεων, το ROV θα έχει είτε μία μόνο μεμβράνη, έτσι ώστε οι κυματισμοί στη μεμβράνη να παρέχουν την προωστική δύναμη. Αντιστρέφοντας την κατεύθυνση του κύματος αντιστρέφεται η ώση. Σκοπεύω αυτό το Instructable να είναι ελεύθερα διαθέσιμο για άλλους να χρησιμοποιήσουν για να κατασκευάσουν το δικό τους Τα ROV είναι πολύ φθηνότερα από τις διαθέσιμες επαγγελματικές συσκευές. Χρησιμοποιώντας τη μαγνητική ζεύξη, η γάστρα θα μπορούσε να είναι εύκολη στην πηγή και εύκολη στην υδατοστεγή. Φαντάζομαι ότι θα λειτουργούσε όμορφα με ένα μήκος πλαστικού σωλήνα αποχέτευσης μεγάλης διαμέτρου ως κύτος. Τα ταιριαστά εξαρτήματα συμπίεσης μπορούν εύκολα να κλείσουν τα άκρα του σωλήνα. Οι τροποποιήσεις που επιτρέπουν στην κάμερα να βλέπει ή να περνάει ένα καλώδιο ελέγχου μπορούν να γίνουν αδιάβροχες πολύ εύκολα, επειδή δεν χρειάζεται να επιτρέπουν κίνηση. Για πραγματική χρήση, τα ROV που τροφοδοτούνται από το Manta Drive, αναμένω, θα είναι κυρίως οχήματα χόμπι, που χρησιμοποιούνται για να εξερευνήσουν τα μυστήρια της τοπικής πισίνας ή καναλιού. Ωστόσο, θα ήλπιζα ότι η κίνηση θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί από "σοβαρούς" ερευνητές, καθώς θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να κάνει τα ROV πιο κλέφτικα - με μια γάστρα κατάλληλα διαμορφωμένη και χρωματισμένη, ένα Manta Drive ROV θα μπορούσε να μεταμφιεστεί σε ένα μεγάλο πέτρινο ψάρι, ή ακόμη και μια πραγματική ακτίνα Manta. Αυτό θα τους επέτρεπε να αλληλεπιδρούν με ζωντανά ψάρια πιο φυσικά, με παρόμοιο τρόπο με το Roboshark του BBC ή το Robot Tuna του Εργαστηρίου Draper, αλλά με λιγότερα τεχνολογικά εμπόδια (και πολύ φθηνότερα!)

Δεύτερο Βραβείο στον Διαγωνισμό Ρομπότ Instructables και RoboGames