Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Zdalnie sterowana sonda do eksploracji wąskich szczelin

Ragrastin 30 Paź 2010 00:22 2263 11
  • #1 30 Paź 2010 00:22
    Ragrastin
    Poziom 9  

    Na wstępie chciałem Was wszystkich przywitać i pozdrowić jako, że od jakiegoś czasu podglądam co się tutaj dzieje i czerpie dużo inspiracji z przedstawionych przez Was konstrukcji

    Jestem członkiem stowarzyszenia Stowarzyszenie Ochrony Jaskiń 'Grupa Malinka'

    Jestem konstruktorem amatorem dlatego większości moje konstrukcje maja poprawić jakość sprzętu oraz pomoc w eksploracji jaskiń gdyż to jest moje główne hobby, staram się tworzyć projekty które pozwolą zrewolucjonizować dotychczas stosowane techniki. Przepraszam za błędy w profesjonalnym nazewnictwie, nie jestem na bieżąco...

    Chciałbym uzyskać od Was pomoc w realizacji mojego projektu

    Główną konstrukcją która zamierzam zbudować jest właśnie "robot eksploracyjny"
    Projekt mam zamiar podzielić na 2 części
    1. W pełni sterowalna rama nośna pod sprzęt nagrywający
    2. System nagrywania, stramingu i odbioru oraz nagrywani sygnału wideo dostarczonego przez konstrukcje umieszczoną na ramie.

    A jego realizacje podzielić na 2 następujące po sobie wersje:
    1. Wersja w której obie części będą zrealizowane "po kablu"
    2. W późniejszej części planuje wszystko zrealizować bezprzewodowo.

    Założenia: w miarę precyzyjnie sterowalny robot o wąskich kształtach o udźwigu około 500g, umieszczenie na nim systemu nagrywania/streamowania wideo oraz promiennika IR lub oświetlenia diodowego zrealizowanego na podstawie diody mocy. Duża odporność mechaniczna. Zastosowanie gąsienic do poruszania się robota. Wprowadzenie robota do skranie wąskiej szczeliny i zdalna penetracja niedostępnych obszarów dla człowieka. W końcowej fazie projektu zrealizowanie całkowitego bezprzewodowego sterowania i streamingu wideo.

    Budżet: na razie około 1000zł
    Termin wykonania: zakładam, że pierwszą fazę rozpocznę z początkiem roku. Zakończenie zależne o wielu czynników.

    Podstawową sprawą jest decyzja wyboru opcji "podwozia" czy "ramy" wydaje mi się, że są tutaj 2 możliwości:
    1.Zdalnie sterowany "samochodzik" z napędem 4x4 made by drzasiek z moimi modyfikacjami:
    -Silnik wymiana na bezszczotkowy o mniejszym poborze prądu.
    -Akumulatory Li-Ion Panasonic 3000mAh (obecnie najlepszy współczynnik gęstości mocy - stosunek pojemności do wagi) Umieszczenie pakietu w środku ciężkości podwozia.
    -Konstrukcja podwozia wycinana laserowo z aluminium o podwyższonej twardości.
    -Dużo większe koła tak aby wystawały poza górną część ramy, większa przyczepność.
    -Wykonanie odpornej obudowy używając np. plastycznej masy plastikowej
    2. Gotowy czołg RC, pozbawiony górnej części obudowy i przystosowany pod instalacje systemu wideo, zmiana środka ciężkości, implikacja systemu automatycznego wycofu w przypadku utraty sygnału. Może np 3840 Tiger Tank??

    Link





    Na pewno robot nie będzie miał do pokonania trudniejszego terenu niż ten pokonywany przez czołg na filmie...

    Prosiłbym o Wasze opinie na ten temat, czy ma ktoś może z Was taki model czołgu? Jak on na prawdę sprawdza się w terenie i czy nada się do mojego zastosowania?

    Dalej, spotkałem się z kilkoma rozwiązaniami przeglądając to forum odnośnie sterowania takich robotów. Co moglibyście mi doradzić. Zasięg robota powinien wynosić około 50m w różnym terenie, przeważnie będzie pokonywał płaskie odcinki wody jaskiniowe i kałuże raczej nie chociaż będę chciał w późniejszym etapie uodpornić całkowicie konstrukcje na wodę, nie znam się na przenoszeniu sygnałów radiowych przez typy skał występujące we fliszu ale może się tak zdarzyć że sygnał będzie musiał pokonać około 10m litej skały, czy to jest możliwe?

    Spotkałem się także z możliwościa kontroli robota na podstawie routera np. Linksysa, moglibyście przybliżyć mi temat i podzielić się jakimiś linkami z teorią bo niestety słabo się w tym orientuje...

    Co do rozwiązania nagrywania i przesyłu wideo, to w pierwszej częsci projektu mam zamiar zrealizować to przy pomocy samego nagrywania na podstawie umieszczenia na gotowej już ramie Kamery przenośnej MINI od MDH system 720 x 480 px.
    Link
    Na początku robot po prostu będzie badał szczeliny gdzie będzie kontakt wzrokowy z robotem. Następnie mam zamiar zaimplementować weń poważniejszy system wideo:
    I tutaj mam kilka pytań i rozwiązań:
    Co będzie lepsze, miniaturowy system składający się z kamera kolorowa płytkowa 420 linii 0,1 lux + samodzielnie zbudowany układ przesyłu wideo do odbiornika
    Link
    czy może minikamera bezprzewodowa 2,4 GHz MDH i odbiór sygnału z niej na notebooku?
    Link
    Może nie koniecznie muszę skupić się na miniaturyzacji i zastosować jakąś większą wersję kamery kosztem większego zasięgu przesyłu wideo i lepszą jakością obrazu, czy może to się nie opłaca i nie łączy się ze sobą?

    Kolejnym kłopotem jest zasięg takiej kamerki w całkowitej ciemności, nie wiem na co się zdecydować opcje znowu są 2:
    1. Bardzo mocna dioda IR i wideo w czerni i bieli np. IR 48 LED InfraRed Illumination Light for Night Vision z DX lub 3W InfraRed LED 850nm IR Emitter on 2cm Star

    Link

    2. Konstrukcja oświetlenia na bazie diody mocy XP-G R5 i możliwość uzyskania w miarę mocnego średnio skupionego oświetlenia i widoczności w kolorze.

    Moce pobierane nie będę się wiele różniły i będą w granicach 3W (rozwiązanie oświetlenia) proszę o jakieś rady jaką opcje mam zastosować.

    Jakie planuje zasilanie do tej konstrukcji:
    Będzie składało się z dwóch osobnych zasobników z Li-Ionami 18650 3,7V 3000mAh (Panasonic), jeden zasilający ramę jezdną drugi system wideo.
    Jeszcze nie wiem ile będę musiał ich dokładnie zastosować, zakładam że robot będzie pobierał podczas pracy około 10W a chciałbym aby pracował około 30 min więc wydaje mi się iż przy moich założeniach będę potrzebował minimum 4 ogniwa mając jeszcze pewien zapas mocy. Do doprowadzenia odpowiednich napięć i prądów użyje przetwornic DC/DC step up/step down. Chcę całe zasilanie oprzeć na tych ogniwach jako, że obecnie mają najlepszy stosunek wagi do pojemności.

    Przepraszam za tak długie wywody i bardzo proszę o pomoc w realizacji tego projektu. Oczywiście zdaje sobie sprawę, że to bardzo zaawansowana konstrukcje ale mam warunki do jej wykonania oraz jasno określony cel to nie będzie zwykła zabawka tylko profesjonalne urządzenie zwiadowcze.

    0 11
  • #2 30 Paź 2010 00:40
    pukury
    Poziom 35  

    Witam.
    Co do " podwozia " - może zastosować by po 4 koła z przodu i 4 z tyłu .
    O osiach tworzących kwadrat .
    Po prostu jak Ci się zwykły samochodzik przewróci to koniec .
    W ten sposób zawsze da się pojechać .
    No i układ pozwalający na awaryjne zasilanie do wycofanie
    pojazdu , gdy zabraknie " mocy " z głównego zasilania .
    Albo możliwość podładowania baterii przez kabel sterujący .
    Co do zdalnego sterowania to skały raczej słabo przepuszczają w.cz.
    wystarczy zejść z komórką do piwnicy aby się o tym przekonać .
    Lub spróbować sterować jakimś modelem z piwnicy , a to nie będzie 10metrów litej skały .
    Lepiej przenikają niższe częstotliwości - ale o przesyle video o lepszej jakości to chyba można zapomnieć .
    Pozdrawiam .

    0
  • #3 30 Paź 2010 09:15
    Urgon
    Poziom 36  

    AVE...

    Poszukaj sobie informacji o robotach do przeglądania rur kanalizacyjnych. Wszystkie są sterowane i zasilane przewodowo gdyż fale radiowe nie przejdą przez skałę, beton czy zwykłą ziemię na tyle łatwo, by to miało sens. Ponadto w razie awarii robot może być wyciągnięty za kabel...

    Co do zasilania, to osobiście bym użył prądu zmiennego i wyższego napięcia(230V) i przesyłał to przewodami, akumulatory zajmą po prostu za dużo miejsca i dadzą raczej niezbyt długi czas pracy...

    Kwestia kamery i oświetlenia: diody LED mocy to doskonały pomysł. Możesz też dodać diody lub żarówki UV, gdyż kamery są bardzo wrażliwe na to pasmo...

    0
  • #4 30 Paź 2010 09:35
    dste5
    Poziom 16  

    Proponuję również zasilanie przewodowe, ale napięciem 24V, ze względu na bezpieczeństwo. Akumulatory są dość ciężkie i z czasem tracą pojemność. Poza tym układ będzie prostszy i umożliwiający dłuższą pracę

    0
  • #5 30 Paź 2010 13:18
    Ragrastin
    Poziom 9  

    Prawie na pewno w mojej konstrukcji planuje zastosowanie gąsienic na tyle obszernych aby rama nie była wstanie się przewrócić na plecy - o to się nie martwię.

    Co do proponowanego przez Was rozwiązania sterowania/transmisji poprzez kabel to sam także to przemyślałem i ostatecznie padło na zastosowanie przewodów, dlatego proszę o przybliżenie tematu sterowania routerem!.

    Niestety nie mogę się zgodzić z Waszą propozycją na zasilanie z większych napięć. Specjalizuje się w układach zasilania akumulatorowego/bateryjnego i wierzcie mi Li-Iony są wystarczającym źródłem aby zasilić taką konstrukcje do 30min. Nie tracą one pojemności i są stosunkowo lekkie. Byłoby duża komplikacją dostarczać jeszcze dodatkowo przewodem zasilanie, pomyślcie o stratach przy 50m przewodu!

    Pozatym w warunkach jaskiniowych w takich jakich ja pracuje dostarczenie takich napięc jakie proponujecie byłoby bardzo kłopotliwe!

    Zastanawiając się pomiędzy oświetleniem na podstawie diody mocy a oświetlacza IR chyba zdecyduje się na połączenie tych 2 technologi i dobór oraz testu już kiedy będę miał dostępne oba rozwiązania. Obecnie sprzedawane mini kamery płytkowe mają funkcje automatycznego przechodzenia w "night view" co da mi swobodę wyboru oświetlenia.

    Dalej zamierzam w późniejszej fazie rozwoju projektu wyposażyć go w system zwijania i rozwijania kabla transmisyjnego. Jak coś takiego rozwiązać. Musi to być na tyle wytrzymałe by robot potrafił utrzymać się w zwisie na kablu. Czy to jest możliwe? Jakich kabli transmisyjnych użyć?

    0
  • #6 30 Paź 2010 13:33
    pukury
    Poziom 35  

    Witam.
    Co będzie jak się przewróci na bok ?
    Czołgi źle działają leżąc na boku .
    Przy kołach jak pisałem - może więcej kół - jak by nie padło to ma jak jechać .
    Ale to i tak kwestia prób - bez nich się nie obędzie .
    Urządzenia do inspekcji rur nie mają takich problemów jak szczeliny , itp.
    Każdy kto " bywał " w jaskini ma pojęcie o co chodzi .
    Co do mocy - to jednak trzeba brać pod uwagę to że sporo kabla pojazd będzie musiał ciągnąć za sobą , nawinąć ( miejsce i napęd nawijania ) , itp .
    Pozdrawiam .

    0
  • #7 30 Paź 2010 23:08
    Madrik
    Moderator Robotyka

    Sterowanie tylko przewodowe. Napięcie zasilające poniżej 24V. W Jaskiniach panują trudne warunki środowiskowe. Użycie napięcia wyższego niż bezpieczne - może narazić obsługę na porażenie.

    Robot płaski z kołami zawieszonymi po bokach platformy, w taki sposób, żeby "składały" się po bokach platformy, pod naciskiem skały, a przy rozszerzaniu się szczeliny - prostowały, dotykając skały. Można to zrobic, przez umieszczenie kół na "ramionach" kontrolowanych sprężyną skrętną. Szczeliny nie zawsze są proste.
    8 kół, z czego 4 dolne, i 4 górne, po dwa koła napędowe.

    Można umieścić kamerę na wysięgniku, obracaną w 2 osiach. Wystarczy typowa kamerka bezpieczeństwa, na ruchomej platformie, osłonięta kopułką. Zintegrowana lampka ksenonowa (wysoki współczynnik oddawania barw).

    Można na przodzie pojazdu umieścić dwa wyłaczniki krańcowe, która nie pozwolą wjechać pojazdowi w szczelinę mniejszą niż jego minimalna wysokość.

    Ponieważ starowanie jest przewodowe, można też tak zasilać samego robota, np. z baterii dwóch akumulatorów żelowych.
    Kabel musi być zintegrowany z mocną linką nośną - np. stalową, trwale zamocowaną do ramy robota.
    Umożliwi to jego awaryjne wyciągnięcie w przypadku zakleszczenia.

    W samym robocie mogą być tylko silniki napędowe z przekładniami (najlepsze będą bezszczotkowe jako mało awaryjne i wydane). Sterowniki silników (każdy silnik BL musi mieć własny regulator) i sterowanie kamerką. Kamera powinna mieć możliwość obracania się tak, by wskazywać sferę 180*. Umożliwi to np spojrzenie na sklepienie lub podłoże.

    Zoom raczej w małej kamerce nie da się upchnąć. Ale można dać wymienne obiektywy o różnej ogniskowej.

    0
  • #8 01 Lis 2010 19:58
    Ragrastin
    Poziom 9  

    Madrik
    Mógłbyś rozrysować mi Twoją koncepcje układu i zasilania kół?

    Lampa ksenonowa to prądożerna strata czasu, diody mocy mają dużo lepsze współczynniki oddawania barw, tylko zależy czy ma się do nich dobry dostęp - Ja mam wyjątkowo dobry.

    Zamierzam zamontować czujniki na podstawie sonaru które będą wykrywały przeszkody także będą zwracały informacje o tym iż robot dalej nie pojedzie bo się nie zmieści. Włączniki były by prostsze lecz zbyt prymitywne.

    Czy dało by się bezpośrednio sterować i podawać napięcie do robota poprzez USB? Wtedy problem z linką by odpadł bo dużo kabli USB ma już taką linkę wmontowaną. Tylko jeszcze jestem pełen obaw czy i jakie straty wystąpią na 50m długości kablu....

    Wydaje mi się że moje umiejętności programistyczne są zbyt małe by ogarnąć cały projekt, może ktoś bardziej doświadczony ode mnie podjął by się programowania tego robota?? Propozycje proszę składać na PW

    0
  • #9 01 Lis 2010 22:36
    lord_blaha
    Poziom 33  

    USB odpada- tylko 0,5A; 5V; a do tego na dłuższych kablach trzeba stosować wzmacniacze sygnału.
    Dobrym pomysłem natomiast jest jakikolwiek kabel ze stalową linką- np. popularna skrętka- jest tam kilka żył do wykorzystania, niektóre mają dodatkowe dwie na podpięcie zasilania- wzmacniany kabel rozwiązuje problem zaklinowania, bo można ustrojstwo wyciągnąć z dziury po prostu zwijając kabel.

    0
  • #10 02 Lis 2010 08:39
    Urgon
    Poziom 36  

    AVE...

    Skrętka jest dość sztywna, a zarazem łamliwa, gdy zbyt często zginana...
    Można użyć zwykłych kabli, połączyć ze stalową linką za pomocą taśmy lub rurki termokurczliwej, a na to wszystko naciągnąć wąż z tworzywa lub gumy. Będzie sztywne, ciężkawe i bardzo odporne mechanicznie. A przy tym linka nie zardzewieje...

    0
  • #11 02 Lis 2010 10:31
    Madrik
    Moderator Robotyka

    Aktualnie jestem pozbawiony dostępu do sieci (łącze padło). Korzystam okazyjnie w pracy.

    Koncepcja jest bardzo prosta. To technicznie, dwa, złączone ze sobą układy typu czołgowego. Sterowanie przez różnicowanie prędkości silników, po obu stronach.

    Co do lampy, to jeszcze baaaardzo długo żadna dioda nie dorówna porządnej kesonówce, szczególnie wyładowczej jak np. stosowane w latarkach dla nurków.
    Diodami mocy się bawiłem i codziennie używam w pracy latarki z diodą 3W z uwagi na energooszczedność.
    Owszem jasna - Ale jakość oddawania barw i szczegółów otoczenia poniżej zadowalającej.
    Nie wiem, kto ci nawciskał takiego kitu, ale diody zupełnie się tu nie nadają. Ludzkie oko po prostu nie dostaje w świetle LED (niezależnie od ich koloru czy mocy) pełnego składu widma.
    Tylko żarówki ksenonowe mają widmo niemal identyczne ze światłem słonecznym, choć doganiają je już metahalogenki czy białe sodówki. Ale w ich wypadku nizbędny jest dodatkowy osprzęt, a i gabaryty są spore.
    LEDy mocy zaś są drogie i równie energożerne jak żarówki. 3W dioda żre tyle samo energii co 3W żarówka, ale jej światło, mimo większego strumienia będzie jakościowo gorsze.

    A skoro chcesz penetrować szczeliny, do których nie ma innego dostępu, zapewne chciałbyś obejrzeć je tak, jak widziałbyś je własnymi oczami, w dobrym świetle i z prawdziwymi barwami.

    Pomijam już nawet to, że przy tej skali żarówka nawet 10W pobiera na tyle mało energii, że jest to niezauważalne w porównaniu do mocy silników.

    0
  • #12 02 Lis 2010 12:15
    sztomi
    Poziom 16  

    Witam,
    ponieważ troszkę zajmuję się tym zawodowo, dorzucę swoje pięć groszy.
    Po pierwsze w takim środowisku tylko i wyłącznie sterowanie przez kabel.
    Po drugie zasilanie również radziłbym puścić kablem. Przy odległości 50 m
    nie masz się co martwić spadkami napięcia, poważniejszym problemem
    jest waga (ciężar) przewodu który robot musi ciągnąć za sobą !!
    Przewód musi być w odpowiedniej izolacji ochronnej (nie może to być zwykła skrętka komputerowa)
    gdyż kabel będzie ocierał się i zaczepiał o skalne podłoże. Zasilanie wyłącznie bezpieczne czyli 24 lub 48 V,
    do zasilania silników napędowych lepsze byłoby 48V - przy tej samej mocy silników popłynie mniejszy prąd
    a więc mniejsze spadki napięcia i mniejsze zakłócenia.

    Nie ma co wyważać otwartych drzwi- wiele problemów z którymi się spotkasz jest już rozwiązane -
    poczytaj dokładnie o mobilnych robotach/kamerach inspekcyjnych stosowanych w technologiach bezwykopowych
    do inspekcji rur i kanałów podziemnych. Takie mobilne kamery są sterowane za pomocą kabla o długości nawet 500 m,
    zasilanie, wizja, sterowanie - wszystko za pomocą kabla - a w samym wózku w zasadzie tylko mechanika, duże silniki, przekładnie itd.
    Taki wózek musi być na tyle mocny by uciągnął za sobą ciężar całego przewodu, dodatkowo pokonać przeróżne przeszkody
    a przy tym nie "boksować". Kabel jest przydatny w przypadku utknięcia robota - możemy go za niego wciągnąć :)
    Nie zapomnij o szczelnej obudowie wózka i kamery - woda i kałuże w jaskiniach to normalna rzecz a elektronika ich nie lubi :]
    Kończąc tą przydługawą wypowiedź skoncentruj się na najprostszych rozwiązaniach :
    dobry kabel (swobodnie rozwijany z jakiejś rolki - zwijacza), sterowanie RS485, przesył wideo po skrętce, oświetlenie LED itp.
    Najlepiej zacząć od prostych rozwiązań i później je rozwijać w oparciu o zdobyte spostrzeżenia i obserwacje.
    Udało mi się popełnić kilka układów sterujących do takich robotów - są komercyjnie sprzedawane, pracują w przemyśle już ładnych kilka lat.
    W ramach wolnego czasu służę więc pomocą. Powodzenia !

    0