The Manta Drive: Proof-of-concept per un sistema di propulsione ROV.: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:05

Ogni veicolo sommergibile ha dei punti deboli. Tutto ciò che perfora lo scafo (porta, cavo) è una potenziale perdita, e se qualcosa deve perforare lo scafo e muoversi allo stesso tempo, il potenziale di perdita si moltiplica.

Questo Instructable delinea un sistema di azionamento che elimina la necessità di alberi di trasmissione per perforare lo scafo di un ROV ("Remotely Operated Vehicle" - un robot sottomarino controllato tramite filo), e rimuove anche la possibilità molto reale che le giranti rotanti si impiglino o si inceppino da piante subacquee o corde sospese. Potrebbe anche dar luogo a veicoli che hanno un effetto molto meno dannoso sugli habitat che vengono utilizzati per indagare, a causa della mancanza di un "lavaggio", e perché la mancanza di giranti rotanti ridurrà il rischio di ferire gli animali Manta Drive incontri.

Passaggio 1: il concetto

L'intera idea del Manta Drive è stata ispirata da una visita a un acquario dove i membri del pubblico hanno avuto la possibilità di pilotare piccoli ROV lungo un percorso a ostacoli. Ho dato il mio primo sguardo ai ROV e ho capito due cose:

• C'erano molti posti in cui l'acqua poteva raggiungere l'interno dei ROV
• I ROV non sembravano a posto: erano solo scatole e non sembravano progettati per nuotare. Non avevano l'eleganza che associo agli animali che nuotano.

La riflessione successiva arrivò anche a considerare il potere: le giranti ad alta rivoluzione utilizzate dai ROV mi sembravano assetate di potere. Potrei sbagliarmi e non ho testato il consumo energetico del Manta Drive, ma questa è una considerazione secondaria. Mentre vagavo per l'acquario, i ROV giocavano nella mia mente, e mi sono ritrovato a confrontarli con ogni animale che vedevo. Come si sono confrontati? Il movimento di nuoto dell'animale potrebbe essere replicato elegantemente, in modo da mantenere l'integrità dello scafo*? Guardando pesci come razze, cetrioli di mare e pesci pietra, mi sono reso conto che il metodo di propulsione più elegante era la pinna ondeggiante. Ho anche capito una cosa importante: il pesce non perde. Un albero rotante deve perforare completamente lo scafo, lavorando attraverso un foro nello scafo. D'altra parte, un movimento alternativo (su e giù) potrebbe funzionare attraverso una membrana flessibile e impermeabile che potrebbe essere fissata saldamente attorno a qualsiasi parte in movimento senza strapparsi. Mi sono inoltre reso conto che le membrane flessibili potrebbero usurarsi, ma i magneti no, e i magneti possono agire attraverso qualsiasi materiale non magnetico senza restrizioni. Rendi lo scafo rigido, ma non magnetico, e il rischio di perdite dovute al sistema di trasmissione viene completamente eliminato._{* Oh, sono andato tutto Star Trek per un secondo lì!}

Passaggio 2: materiali e strumenti

Tutto quello che ho comprato per questo progetto sono stati i magneti: piccoli magneti al neodimio svasati da ebay. Il resto era fatto di materiale che avevo già immagazzinato nel mio capanno: legname di scarto, spiedini di bambù e un paio di penne a sfera morte. Allo stesso modo, non erano necessari strumenti speciali: un seghetto junior con lame per legno e metallo, una pistola per colla a caldo, un trapano e il mio multiutensile. Salute e sicurezzaUtilizzerai cose calde, cose affilate e cose molto frizzanti. Fai attenzione. Presta particolare attenzione ai magneti al neodimio: possono mordere dolorosamente e si frantumeranno se lasciati volare insieme.

Passaggio 3: le cornici

Ho tagliato due penne a sfera vuote in cinque lunghezze approssimativamente uguali ciascuna: tre per prendere le costole della manta, due per distanziarle.

Il telaio stesso è costituito da tre lunghezze tagliate da legno di scarto: la base è lunga circa 10 cm, le sezioni terminali sono lunghe circa 3 cm e forate vicino alla parte superiore, utilizzando una punta a spirale dello stesso diametro degli spiedini di bambù. Ho incollato insieme il legno a caldo, poi ho infilato il bambù nei fori e nei pezzi di penna.

Passaggio 4: le costole

L'effettiva propulsione del Manta Drive è trasportata da semplici costole. Questi sono accoppiati al meccanismo di azionamento dai magneti.

Facile. Ho infilato degli spiedini di bambù nei fori dei magneti e li ho incollati a caldo in posizione, quindi ho incollato il bambù a tre dei pezzi di penna sul telaio.

Passaggio 5: l'unità reale

Le nervature sono collegate, tramite forze magnetiche, al meccanismo di azionamento.

In un ROV finito, i magneti interni sarebbero probabilmente mossi da motori o servi. In questo modello, ho usato solo più leve, versioni accorciate delle nervature.

Passaggio 6: connessione e azionamento

L'unità non è destinata al contatto diretto dei magneti e sconfigge comunque l'oggetto.

Nel ROV finale, ci sarà uno scafo non magnetico tra le centine e la trasmissione. L'aria non magnetica fa la stessa cosa, quindi tutto ciò di cui avevo bisogno era un set di distanziatori per tenere separati i due set di magneti. Più legname di scarto (6 cm di lunghezza, se sei interessato), con pezzi di bambù per evitare che scivoli da un lato.

Passaggio 7: lavorare il modello

Il funzionamento è, in linea di massima, molto semplice: quando le leve si muovono all'interno del ROV, le spine si spostano verso l'esterno. Il trucco è muovere le costole in una sequenza utile. In questo video ho realizzato una semplice "staffa" da più bambù, lo fece scivolare sulle leve di azionamento e lo usò per muovere le leve in una sequenza d'onda di base. Nel ROV finale, le leve sarebbero state mosse semplicemente da un albero a camme azionato da un singolo motore. Per un maggiore controllo, consentendo "onde" di diversa lunghezza e frequenza, ogni leva potrebbe essere mossa singolarmente da un servomotore controllato da microprocessore.

Passaggio 8: passaggi futuri

Ovviamente, il modello presentato nel passaggio 7 non guiderà nulla. Un ROV finito avrà una fila di nervature su ciascun lato dello scafo, significativamente più nervature di tre. Tra le nervature, il ROV avrà una singola membrana, in modo che le increspature nella membrana forniscano la forza propulsiva. Invertendo la direzione dell'onda si inverte la spinta. Intendo che questo Instructable sia liberamente disponibile per gli altri da utilizzare per costruire il proprio ROV molto più economici dei dispositivi professionali attualmente disponibili. Usando l'unità ad accoppiamento magnetico, lo scafo potrebbe essere facile da reperire e facile da rendere impermeabile. Immagino che funzionerebbe bene con una lunghezza di tubo di fognatura in plastica di grande diametro come scafo. I raccordi a compressione corrispondenti possono facilmente chiudere le estremità del tubo. Le modifiche per consentire a una telecamera di vedere fuori, o un cavo di controllo per il passaggio, possono essere rese a tenuta stagna molto facilmente, perché non dovranno consentire il movimento. Per l'uso effettivo, i ROV alimentati dal Manta Drive saranno, mi aspetto, principalmente veicoli per hobby, utilizzati per esplorare i misteri della piscina o del canale locale. Tuttavia, mi auguro che il drive possa essere ripreso da ricercatori "seri", in quanto potrebbe essere utilizzato per rendere i ROV più furtivi - con uno scafo opportunamente sagomato e colorato, un Manta Drive ROV potrebbe essere travestito da un grosso pesce pietra, o persino una vera manta. Ciò consentirebbe loro di interagire con i pesci viventi in modo più naturale, in modo simile al Roboshark della BBC o al Robot Tuna del Draper Laboratory, ma con meno ostacoli tecnologici da superare (e molto più a buon mercato!)

Secondo Premio al Concorso Robot Instructables e RoboGames