ROV submarino: 11 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Este instructivo le mostrará el proceso de construcción de un ROV completamente funcional capaz de 60 pies o más. Construí este ROV con la ayuda de mi papá y varias otras personas que han construido ROV antes. Este fue un proyecto largo que tomó todo el verano y parte del comienzo del año escolar.

Paso 1: diseño

Para mantener el ROV estable en el agua, necesita un diseño que tenga peso en la parte inferior y flotadores en la parte superior. El primer ROV fue construido por Steve de los ROV Homebuilt. Su sitio web tiene numerosos diseños de ROV, así como enlaces a otros sitios web de ROV. También incorpora varias instrucciones prácticas en su sitio. Encontré este sitio invaluable para construir mi ROV, y lo recomendaría a cualquiera interesado en construir el suyo propio. El segundo ROV fue construido por Jason Rollette en Rollette.com Su diseño es un poco diferente pero aún muy efectivo. Para mi ROV decidí en un tubo central grande con dos tubos más pequeños ubicados a cada lado, ligeramente debajo del tubo central.

Paso 2: Marco

Aquí está el comienzo del marco que estoy construyendo para el ROV. Corté ventanas de plexiglás y las lijé para que encajaran dentro de la tubería. Esta es la tubería de ABS cédula 40, comúnmente utilizada para aguas residuales. Al unir esta tubería, asegúrese de usar un pegamento solvente que esté hecho específicamente para pegar ABS. El cemento de PVC normal no funcionará o creará una unión deficiente que podría tener fugas. También estoy usando un sellador marino para sellar el plexiglás y evitar que entre agua. En la parte posterior, estoy usando tapones de rosca en caso de que necesite acceder a las baterías o la electrónica nuevamente. Tendré que envolver los hilos en cinta de teflón para que sea hermético. Después de algunas pruebas, encontré que los tapones roscados tenían fugas, así que cambié a tapas de goma que tienen una abrazadera de banda para asegurarlas.

Paso 3: propulsores

Una de las características más importantes de un ROV es el movimiento. Descubrí que la mayoría de la gente usa bombas de achique marinas como medio de empuje. Las bombas grandes tienen muchas ventajas. Están diseñados para sumergirse, son bastante potentes y son fáciles de agregar a un ROV existente. La mayoría los usa en su configuración actual, pero yo opté por usar hélices para aumentar el empuje. Seguí las instrucciones en los ROV Homebuilt. En las secciones Cómo hacer, tiene instrucciones sobre cómo convertir una bomba de achique para usar un accesorio. Las hélices vinieron de Harbor Models, tienen una buena selección de plástico y algunos buenos accesorios de latón, con muchos tamaños diferentes. Usé 4 bombas de achique Rule 1100 GPH, 2 para avanzar, retroceder y girar, y 2 para subir y bajar. 1: Corte toda la carcasa blanca de la bomba de achique, pero tenga cuidado de no cortar la carcasa roja del motor Paso 2: Utilice un destornillador para sacar el impulsor, la cosa azul para exponer el eje del motor. Paso 3: Yo uso un adaptador de hélice para un avión para sujetar la hélice al eje. Tiene un tornillo de fijación, y simplemente apreté la tuerca contra el eje roscado del puntal para bloquearlo en su posición. Tuve que volver a enhebrar el adaptador de apoyo porque era un poco demasiado grande. Como precaución adicional, utilicé un bloqueador de roscas para sellar el conjunto. Como las roscas no se alinearon, me vi obligado a volver a golpear el adaptador de hélice. Aunque parecía sencillo, tomó un tiempo considerable hacerlo correctamente.

Paso 4: Navegación

Para determinar en qué dirección está mirando el ROV, utilicé una brújula electrónica. Esta es una brújula electrónica Dinsmore 1490. Lo obtuve de Zargos Robotics. Usé este esquema para crear una representación visual de la dirección. Una nota: esta brújula no tiene norte. Simplemente seleccione una dirección como norte, y luego todo el resto se alineará. También es muy sensible a la inclinación, algunos grados y se estropea. Detecta cambios en el campo magnético de la Tierra, así que asegúrese de colocarlo lo suficientemente lejos de los imanes, como los de los motores. Si necesita más información sobre la brújula, visite este sitio

En la imagen, los cuatro cables en la carcasa plateada irán a la superficie e interactuarán con la computadora para mostrarme en qué dirección estoy mirando. Estoy escribiendo un programa que rotará una imagen del robot para mostrar la dirección. Sin embargo, esto puede llevar un tiempo, así que por ahora podría usar los LED. Para una brújula con compensación de inclinación, mira esta en Sparkfun. Definitivamente es de primera línea, pero también tiene un precio enorme EDITAR: eliminé esto debido a su incapacidad para mantener un rumbo estable. Lo más probable es que esto se deba a la inclinación que la brújula no pudo manejar, junto con la interferencia de aumento.

Paso 5: cámara

Obviamente necesitas una cámara para poder ver lo que está pasando, ¿verdad? Hay varias formas de conseguir una cámara. Si planeas profundizar bastante, entonces una cámara de infrarrojos en blanco y negro sería una buena apuesta. Para aguas menos profundas, el color funciona igual de bien, además de que muestra más detalles (es decir, ¿color?). Si realmente desea una buena imagen, elija una cámara subacuática dedicada. Estos cuestan un poco más, pero no necesita preocuparse por un gabinete, y a menudo cambian a visión nocturna automáticamente con iluminación IR incorporada cuando no hay suficiente luz.. Tiene una salida RCA que conectaré a mi computadora. Aquí se adjunta a un soporte listo para ser instalado. La tarjeta de PC se conecta a la cámara a través de RCA, y también viene con un programa para ver y capturar la transmisión de video.

Paso 6: luces

Necesitaba algunas luces que fueran bastante brillantes y también eficientes. Los LED son exactamente eso, y encontré algunos en Spark Fun Electronics. Usé dos LED de 3 vatios y, para ser honesto, son deslumbrantes. Se calientan un poco, así que asegúrese de usar un disipador de calor para prolongar la vida útil del LED. Spark Fun vende una placa de aluminio que tiene puntos de soldadura para cables y también actúa como un disipador de calor. También tienen diferentes colores de LED. Adjunté los LED a un soporte que hice con un soporte en L para sostener el en el centro de la ventana gráfica. Para facilitar el cambio, los atornillé a una tira de aluminio para que pudieran ser ajustados o reemplazados. Las imágenes no muestran cuán brillantes son realmente estas cosas. Después de buscar un segundo en uno, tenía manchas en mi visión.

Paso 7: Control: Lado del ROV

Esta es probablemente la parte más difícil de todo el proceso de construcción. He visto numerosos enfoques diferentes para controlar el ROV. Jason Rollette usó un microcontrolador, que es realmente la mejor manera de hacerlo. Tiene control analógico total de todos los motores y los datos se transmiten por un cable Ethernet Cat 5e. Sin embargo, a menos que tenga los medios para imprimir una placa de circuito y programar un microcontrolador, este no es el más fácil de montar. Jason tiene un diagrama del circuito y la PCB en su sitio aquí. Alternativamente, puede usar relés para encender y apagar los motores. esto no es tan bueno como el control de rango completo, pero es mucho más simple y directo. En los ROV Homebuilt, Steve usó relés para controlar el Seafox, y tiene una buena guía para ensamblar cualquier cantidad de motores controlados por relé. Este es uno de los 4 controladores de velocidad que estoy usando para el control del propulsor.

Paso 8: Poder

Decidí llevar baterías en mi ROV para hacerlo más independiente y reducir la cantidad de cables que van a la superficie. Esta es una de las dos baterías de 12 voltios y 2,5 amperios hora que compré en Battery Mart. Ya lo he conectado a un conector Deans Ultra para que se pueda quitar fácilmente si es necesario. Debido al consumo de amperios de los propulsores, es posible que deba incorporar un circuito de carga para mantener las baterías cargadas. Se llevarán en los dos tubos laterales y agregarán el peso muy necesario al ROV.

Paso 9: Control: Superficie

Ahora entramos en el difícil ámbito del pilotaje. Las dos personas con las que hablé usan una computadora portátil para controlar su ROV, usando un teclado o un joystick para mover el ROV. Esto es genial porque todo lo que necesita es el ROV, el cable de control y su computadora portátil.

Quería un control analógico completo sin usar un microcontrolador, así que me decidí por los ESC, controladores electrónicos de velocidad. Estos deben ser familiares para todos los que tengan un modelo de avión o automóvil. Necesitaba controladores de velocidad de marcha atrás y me encontré con algunos en Bane Bots. Están conectados al Receptor dentro del ROV y la antena está conectada a uno de los cables Cat 5. Desde allí utilicé mi control remoto Hitec con el cristal y la frecuencia adecuados. La luz está controlada por un interruptor que es operado por un servo. La brújula aún no se ha configurado, pero creo que podría usar un montón de LED en lugar de intentar conectarla con mi computadora portátil. EDITAR: Desde entonces he actualizado mi sistema de control usando un microcontrolador Arduino y un servocontrolador. Publicaré mis resultados tan pronto como termine las pruebas de mar.

Paso 10: Tether

Para conectar el ROV al controlador, estoy usando 100 pies de cable Ethernet Cat 5e. Tiene 8 cables, que encajan muy bien con mis planes. Podría agregar un segundo cable si tengo más funciones que necesito ejecutar, pero por ahora se ve bien. Esta es una categoría Plenum Cat 5, lo que significa que se puede tirar a través de las paredes con una cinta de pescado. La cubierta está muy encogida y tiene un delgado cordón de nailon en el interior que ayuda a distribuir la carga por todo el cable. Esto lo hace más duradero y reduce la posibilidad de que dañe el cable por tensión de carga. Necesitaré agregar flotadores al cable porque probablemente se hundirá debido a su peso. El conector que utilicé es un conector Bulgin Buccaneer Ethernet. Facilita el transporte del ROV al separar el cable y el robot. Bulgin prueba su conector a fondo, y supuestamente tiene una clasificación de 30 pies durante 2 semanas y 200 pies durante unos días. Como planeo ir a no más de 100, esto está dentro de los límites.

Paso 11: Prueba

La primera vez que el ROV vio agua, la probé en la piscina de mi tío. Como era de esperar, el ROV era demasiado flotante. Desde entonces, agregué pesos de plomo que compré en una tienda de caza para agregar peso a los patines. Hubiera sido preferible el tiro de plomo porque es más fino y más fácil de usar, pero es realmente caro. El cable también me permite ajustar el lastre con un grado razonable de precisión en caso de que necesite cambiar el peso en el lugar. El lastre total requerido fue de aproximadamente 8 libras, una gran carga. La próxima prueba será en otra piscina, ¡y luego, con suerte, en un lago! Si planea usar esto en agua salada, no sería una mala idea enjuagarlo después para mantener baja la corrosión.

Intentaré publicar algunos videos en un futuro cercano para mostrar cómo funciona esto en el agua.