The Manta Drive: Proof-of-concept for a ROV Propulsion System .: 8 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Hver nedsenkbar bil har svakheter. Alt som stikker hull i skroget (dør, kabel) er en potensiell lekkasje, og hvis noe må både stikke hull i skroget og bevege seg samtidig, blir potensialet for lekkasje multiplisert.

Denne instruksjonsplanen skisserer et drivsystem som eliminerer behovet for drivaksler for å stikke hull i skroget på en ROV ("Fjernstyrt kjøretøy" - en robotubåt som styres via ledning), og fjerner også den virkelige muligheten for roterende løpehjul som blir sammenflettet eller fastkjørt av undervannsplanter eller hengende linjer. Det kan også føre til kjøretøyer som har en mye mindre skadelig effekt på habitatene de er vant til å undersøke, på grunn av mangel på "vask", og fordi mangel på roterende løpehjul vil redusere risikoen for å skade dyr Manta Drive møter.

Trinn 1: Konseptet

Hele ideen med Manta Drive ble inspirert av et besøk i et akvarium der medlemmer av publikum fikk sjansen til å prøve små ROV -er rundt en hinderløype. Jeg fikk min første titt på ROV -ene og innså to ting:

• Det var mange steder for vannet å komme til innsiden av ROV -ene
• ROV -ene så ikke riktig ut - de var bare bokser, og så ikke ut til å være svømmebasseng. De manglet den elegansen jeg forbinder med svømmende dyr.

Senere kom kogitasjon også til å vurdere makt-de høyrevolusjonære løpehjulene som ble brukt av ROV-ene, syntes meg som kraftsulten. Jeg kan ta feil, og jeg har ikke testet strømforbruket til Manta Drive, men dette er en sekundær vurdering. Da jeg vandret rundt i akvariet, spilte ROV -ene meg, og jeg fant meg selv å sammenligne dem med hvert dyr jeg så. Hvordan sammenlignet de? Kan dyrets svømmebevegelse replikeres elegant, på en måte som opprettholder skrogets integritet*? Når jeg så på fisk som stråler, sjøkurker og steinfisk, skjønte jeg at den mest elegante fremdriftsmetoden var vinkefinnen. Jeg innså også noe viktig - fisk lekker ikke. En roterende aksel trenger å stikke hullet helt gjennom hullet i skroget. På den annen side kan en gjengjeldende bevegelse (opp og ned) arbeide gjennom en fleksibel, vanntett membran som kan festes godt rundt bevegelige deler uten å rive. Jeg innså videre at fleksible membraner kunne slites ut, men magneter gjør det ikke, og magneter kan virke gjennom alle ikke-magnetiske materialer uten begrensninger. Gjør skroget stivt, men ikke-magnetisk, og risikoen for lekkasjer på grunn av drivsystemet elimineres fullstendig._{* Å, jeg gikk alle Star Trek for et sekund der!}

Trinn 2: Materialer og verktøy

Alt jeg faktisk kjøpte for dette prosjektet var magneter - små, forsenkede neodymmagneter fra ebay. Resten var laget av materiale jeg allerede hadde lagret i skuret mitt - skrot, bambusspyd og et par døde kulepenner. ingen spesialverktøy var nødvendig-en junior baufil med kniver for tre og metall, en varmlimpistol, bor og multiverktøyet mitt. Helse og sikkerhet Du kommer til å bruke varme ting, skarpe ting og veldig whizzy ting. Vær forsiktig. Vær spesielt forsiktig med neodymmagneter - de kan nippe smertefullt og vil knuses hvis de får fly sammen.

Trinn 3: Rammer

Jeg kutter to tomme kulepenner i fem omtrent like lange hver-tre for å ta mantas ribber, to for å plassere dem ut.

Selve rammen er laget av tre lengder kuttet av skrot - trebunnen er omtrent 10 cm lang, endeseksjonene er ca 3 cm lange og boret nær toppen, ved hjelp av en vridning med samme diameter som bambusspydene. Jeg limte tømmeret sammen og trådet deretter bambus gjennom hullene og pennbitene.

Trinn 4: Ribbeina

Selve fremdriften av Manta Drive bæres av enkle ribber. Disse er koblet til drivmekanismen av magnetene.

Lett. Jeg trådet bambusspyd i hullene på magnetene og varmlimte dem på plass, og limte deretter bambusen til tre av pennbitene på rammen.

Trinn 5: Den faktiske stasjonen

Ribbene er koblet, via magnetiske krefter, til drivmekanismen.

I en ferdig ROV vil de interne magnetene sannsynligvis bli flyttet av motorer eller servoer. I denne modellen brukte jeg bare flere spaker, forkortede versjoner av ribbeina.

Trinn 6: Tilkobling og stasjon

Stasjonen er ikke beregnet på at magnetene skal være i direkte kontakt, og den beseirer objektet uansett.

I den siste ROV-en vil det være et umagnetisk skrog mellom ribbeina og stasjonen. Ikke-magnetisk luft gjør det samme, så alt jeg trengte var et sett med avstandsstykker for å holde de to settene med magneter fra hverandre. Mer tømmer (6 cm langt, hvis du er interessert), med bambusbiter for å hindre at det glir til en side.

Trinn 7: Arbeide modellen

Driften er i prinsippet veldig enkel: når spakene beveger seg inne i ROV, beveger piggene seg på utsiden. Trikset er å flytte ribbeina i en nyttig sekvens. I denne videoen laget jeg en enkel "brakett" av mer bambus, førte den over drivspakene og brukte den til å flytte spakene i en grunnleggende bølgesekvens. For mer kontroll, som tillater "bølger" av forskjellig lengde og frekvens, kan hver spak flyttes individuelt av en mikroprosessorstyrt servomotor.

Trinn 8: Framtidige trinn

Tydeligvis vil modellen som presentert i trinn 7 ikke kjøre noe. En ferdig ROV vil ha en ribberekke ned på hver side av skroget, betydelig flere ribber enn tre. Mellom ribbeina vil ROV enten ha en enkelt membran, slik at krusninger i membranen vil gi fremdriftskraften. Omvendt retning av bølgen reverserer skyvekraften. Jeg har til hensikt at denne instruksen skal være fritt tilgjengelig for andre å bruke til å bygge sin egen ROV -er langt billigere enn de profesjonelle enhetene som for øyeblikket er tilgjengelige. Ved hjelp av den magnetiske koblingen kan skroget være lett å få tak i og lett å gjøre vanntett. Matchende kompresjonsbeslag kan lett stenge endene på røret. Modifikasjoner for å la et kamera se ut, eller en kontrollkabel for å passere inn, kan gjøres vanntette veldig enkelt, fordi de ikke trenger å tillate bevegelse. For faktisk bruk vil jeg forvente at ROV -er drevet av Manta Drive hovedsakelig vil være hovedsakelig hobbybiler, brukt til å utforske mysteriene til det lokale svømmebassenget eller kanalen. Imidlertid håper jeg at stasjonen kan bli tatt opp av "seriøse" forskere, ettersom den kan brukes til å gjøre ROV -er mer skjulte - med et skrog som er passende formet og farget, kan en Manta Drive ROV være forkledd som en stor steinbit, eller til og med en faktisk Manta -stråle. Dette ville tillate dem å samhandle med levende fisk mer naturlig, på lignende måte som BBCs Roboshark eller Draper Laboratory's Robot Tuna, men med færre teknologiske hindringer for å hoppe (og mye billigere!)

Andre pris i Instructables og RoboGames Robot Contest