ROV subacuático

Este instructable 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 padre y varias otras personas que han construido ROV antes. Este fue un proyecto largo que duró 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 esté ponderado en la parte inferior y que tenga flotadores en la parte superior.

El primer ROV fue construido por Steve de los ROV construidos en casa. Su sitio web tiene numerosos diseños de ROV, así como enlaces a otros sitios web de ROV. También incorpora varias instrucciones de cómo hacerlo en su sitio. Encontré que este sitio es invaluable en la construcción de mi ROV, y lo recomendaría a cualquier persona interesada en construir su 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 me decidí por 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 ABS Schedule 40, comúnmente utilizada para aguas residuales. Al unir esta tubería, asegúrese de usar pegamento solvente que esté hecho específicamente para pegar ABS. El cemento de PVC normal no funcionará o creará una mala unión que podría tener fugas. También estoy usando un sellador marino para sellar los plexiglás y evitar que entre agua. En el extremo posterior, estoy usando tapones de tornillo en caso de que necesite acceder a las baterías o la electrónica nuevamente. Tendré que envolver los hilos en cinta de teflón para que quede hermético.

Después de algunas pruebas, descubrí que los tapones de los tornillos tienen fugas, así que cambié a tapas de goma que tienen una abrazadera de banda para asegurarlas.

Paso 3: empujadores

Una de las características más importantes de un ROV es el movimiento. Descubrí que la mayoría de las personas usan bombas de achique marinas como medio de empuje. Las bombas grandes tienen muchas ventajas. Están destinados a ser sumergidos, son bastante potentes y son fáciles de agregar a un ROV existente. La mayoría los usa en su configuración actual, pero opté por usar hélices para aumentar el empuje. Seguí las instrucciones en los ROV de Homebuilt. En las secciones Cómo, tiene instrucciones sobre cómo convertir una bomba de achique para usar un accesorio. Las hélices provienen de Harbour Models, tienen una buena selección de plástico y algunos accesorios de latón, con muchos tamaños diferentes.

Usé 4 bombas de achique GPH Rule 1100, 2 para adelante, atrás y giro, y 2 para arriba y abajo.

Paso 1: corte todas las carcasas blancas de la bomba de achique, pero tenga cuidado de no cortar las carcasas rojas del motor

Paso 2: Use un destornillador para sacar el impulsor, la cosa azul para exponer el eje del motor.

Paso 3: uso un adaptador de apoyo para un avión para unir la hélice al eje. Tiene un tornillo de ajuste, y acabo de apretar la tuerca contra el cubo roscado en el puntal para bloquearlo en su posición. Tuve que volver a enhebrar el adaptador de utilería porque era demasiado grande. Como precaución adicional, utilicé un bloqueador de roscas para sellar el conjunto.

Como los hilos no se alinearon, me vi obligado a volver a tocar el adaptador de utilería. Aunque parecía sencillo, tomó bastante tiempo hacerlo correctamente.

Paso 4: Navegación

Para determinar en qué dirección mira 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 selecciona una dirección como norte, y luego todo el resto se alineará. También es muy sensible a la inclinación, unos pocos grados y se arruina. 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, consulte 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 constante. Esto probablemente se deba a la inclinación que la brújula no pudo manejar, junto con la magnífica interferencia.

Paso 5: cámara

Obviamente necesitas una cámara para poder ver lo que está pasando, ¿verdad? Hay varias maneras diferentes de obtener una cámara. Si planea profundizar bastante, una buena cámara sería una cámara infrarroja en blanco y negro. Para aguas poco profundas, el color funciona igual de bien, además muestra más detalles (es decir, ¿color?). Si realmente quieres una buena foto, entonces ve con una cámara submarina dedicada. Estos cuestan un poco más, pero no necesita preocuparse por un recinto, y a menudo cambian a visión nocturna automáticamente con iluminación IR incorporada cuando no hay suficiente luz.

Fui con una cámara a color de 30 $ de Spark Fun. Tiene una salida RCA que adjuntaré a mi computadora. Aquí está conectado 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 el 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 sincero, son cegadores. Se ponen un poco tostados, 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 alambre y también actúa como disipador de calor. También tienen diferentes colores LED.

Adjunté los LED a un soporte que hice con un soporte en L para sostenerlo en el centro de la ventana. para facilitar el cambio, los atornillé a una tira de aluminio para que se puedan ajustar o reemplazar

Las imágenes no muestran cuán brillantes son realmente estas cosas. Después de buscar un segundo a la una, tuve puntos 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 completo de todos los motores, y en los datos se transmite 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 ensamblar. Jason tiene un diagrama del circuito y la PCB en su sitio aquí

Alternativamente, podría 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 de Homebuilt, Steve utilizó relés para controlar el Seafox, y tiene una buena guía para ensamblar cualquier número 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 salen a la superficie. Esta es una de las dos baterías de 12 voltios y 2.5 amperios por hora que compré en Battery Mart. Ya lo conecté a un conector Deans Ultra para que se pueda quitar fácilmente si es necesario. Debido al consumo de amplificador de los propulsores, es posible que deba incorporar un circuito de carga para mantener las baterías cargadas. Se transportarán en los dos tubos laterales y agregarán el peso necesario al ROV

Paso 9: Control: superficie

Ahora entramos en el difícil reino 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 tienen un modelo de avión o automóvil. Necesitaba controladores de velocidad de marcha atrás, y me topé con algunos en Bane Bots. Están enchufados en el 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 apropiados.

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 conectarlo 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 en el mar.

Paso 10: atadura

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.

Este es un plenum clasificado Cat 5, lo que significa que se puede tirar a través de las paredes con una cinta de pescado. La cubierta está bien encogida y tiene un delgado cordón de nylon 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 debido a la 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 a fondo su conector, y esto supuestamente tiene una clasificación de 30 pies durante 2 semanas y 200 pies durante unos días. Como planeo no superar los 100, esto está dentro de los límites.

Paso 11: prueba

La primera vez que el ROV vio agua, lo probé en la piscina de mi tío. Como era de esperar, el ROV era demasiado flotante. Desde entonces he agregado pesos de plomo que compré en una tienda de caza para agregar peso a los patines. La inyección de plomo hubiera sido preferible porque es más fina y fácil de usar, pero es realmente costosa. El cable también me permite ajustar el lastre con un grado razonable de precisión en caso de que necesite cambiar el peso en el acto. El lastre total requerido era de aproximadamente 8 libras, bastante carga. La próxima prueba será en otra piscina, ¡y 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 próximo para mostrar cómo funciona esto en el agua