ROV podwodna kamera - loopFPV

Na rok 2013 zaplanowałem sobie budowę ROV'a. Część materiałów już mam, część zamówiona i w drodze. Po weryfikacji różnych cudzych projektów (mniej lub bardziej udanych), mając doświadczenie w budowie RC oraz nurkowaniu, myślę że realizacja projektu ROV'a nurkującego do 30m z kamerą i własnym zasilaniem nie powinna nastręczać specjalnych problemów.

Budowany prototyp jest połączeniem dostępnych tanich materiałów i moich pomysłów. Po wymiarowaniu części i przesłaniu do 3D, po czym poukładaniu wyszła sympatyczna maszynka. 4 żelowe akumulatory 12V, razem mające 10Ah, 5 silników 3 fazowych, 4 komory stablizujące, dwie z nich na akumulatory i balast, 2 na powietrze i wypełniacz styropianowy, jedna komora centralna na elektronikę.

Obrotowa kamera, w następnej fazie manipulator z kamerą i chwytakiem.
Tak wygląda koncept i to co będzie budowane. Taka konstrukcja i układ rozwiązuje masę problemów, począwszy od sterowania, kończywszy na balansowaniu i niechcianym podnoszeniu mułu z dna.



Na pokładzie będą:
1 - manipulator (ramie) z chwytakiem i kamerą + światło
2 - czujnik ciśnienia
3 - czujnik temperatury
4 - czujnik pH
5 - czujnik (jest jeszcze kilka innych pomysłów)
6 - On Screen Display
7 - kompas
8 - wykrywacz metalu
9 - GoPro HD

Już wykonałem kilka podzespołów, w tym sygnalizator świetlny. Do oświetlenia posłużą Power Ledy, sterowanie proporcjonalne możliwe że dwie aparatury łącznie 18 kanałów. Zapowiada się ciekawie.

a te aparatury to chyba nie radiowe?

Modelarskie aparatury radiowe w przypisanych pasmach (2,4GHz szczególnie) są silnie pochłaniane przez wodę i nie nadają się do takiego projektu.
Nawet w profesjonalnych maszynach badawczych stosuje się sterowanie kablowe. Choć tu akurat raczej nie są kable z marketu stosowane.

Oświetlenie LED pod wodą to też marny pomysł. Zwłaszcza w naszych wodach.
Lepsze jest oświetlenie żarowe, najlepiej halogenowe lub ksenonowe albo HID, czyli ksenon w poważniejszym wydaniu.
Myślę że dobra latarka nurkowa powinna wystarczyć.

Tak z ciekawości, jaki system sterowania wypornością chcesz zastosować?

Bezpośrednie sterowanie radiowe przez wodę, to tylko niskie częstotliwości i do kilku metrów da radę, ale dla mnie to za mało. Będzie kabel z liną. Miał być światłowód, jednak po zapoznaniu się z ilością wymaganego osprzętu oraz ilości napisania programu pod sterowniki, i czasie testowania tego, nie ma sensu dla prostej wersji prototypowej.

Prototyp jest projektowany na nasze wody śródlądowe do 30m głębokości.
Oświetlenie będzie POWER LED soczewkowe kierunkowe, sterowane, a nie byle led i to nie będzie jedna dioda, tylko kombinacja kilku/nastu diód załączana stopniowo w zależności od warunków widoczności (zasyfienia). Na pokładzie będzie kamera światłoczuła, więc dorzucanie potężnych strumieni światła ksenon/hid jedynie wymusi na kamerze zmniejszenie czułości i wtedy ampery z akumulatora do oświetlenia idą w straty, co skróci czas nurania. Oświetlenie zrównoważone da radę. W naszych wodach mało które jeziorko ma widoczność 5m+, średnio jest 2m, oświetlenie odpalone w całości da radę na 5m, więcej zupełnie nie potrzeba. Jak ktoś nie wierzy to niech nałoży piankę i ponurkuje, to się zdziwi

Jednak gdybym planował morskie nurkowanie w czystych wodach to mam płytę montażową pomiędzy komorami i bez problemu podwieszę potężną latarkę nurkową.

Będzie zamontowany prosty system laserowego pomiaru wielkości obiektu. Lasery ustawi się wiązkami do przodu święcące równolegle i mając obie plamki na obiekcie będzie można policzyć rozmiar obiektu. Proste fajne i tanie.

Na zakładane 30m wody słodkiej nie jest potrzebny system sterowania wypornością, w prosty sposób robi się to manualnie. Wkłada / wyjmuje się balast w takich ilościach aby mieć wyporność zerową na głębokości operacyjnej. Po próbach praktycznych po prostu wiesz że na tą głębokość dodajesz tyle gram balastu, a na taką tyle. System wypornościowy robiłbym jedynie do profesjonalnego ROV'a który miałby nurkować np od 50m do 300m. Inaczej jest to bez sensu, bo zajmie tylko miejsce i będzie prąd zjadać, bo taki system musi pracować co kilka/naście metrów zależy od rozmiaru pojazdu.

A co z przypadkiem awarii? Powiedzmy, że ci się zaplącze kabel w konar i zerwie. Zostawisz ROV'a wiszącego w toni na 30m?
Gdy stosujesz system wypornościowy, można zaimplementować w sterowniku procedurę awaryjną. Np. brak kontaktu przez półgodziny - wynurzenie awaryjne.
Poza tym, głębokość operacyjna może się zmieniać w trakcie misji. Nie wiele naszych jezior posiada dno jak stół.

W przypadku oświetlenia chodziło mi o to, że oświetlenie LED ma słabą oddawalność szczegółów. Obraz w ich świetle jest nijaki i pozbawiony kolorów naturalnych. Chodzi o jakość światła. Ponieważ ROV jest twoim narzędziem oceny obiektów, powinien jak najlepiej oddawać jakość obrazu.

Scenariuszy awarii niestety można napisać bardzo długą listę, jednak dobór elementów ma dużo z nich wykluczyć.

Nurkowałem i wiem jakie ciekawostki kryją dna jezior. Doświadczenie pozwala mi tak zbudować ROV'a aby był jak najmniej narażony na awarie. Np aby nie zaplątać w nic kabla, trzeba z ROV'a wyprowadzić kabel pionowo w górę i wyżej po lekkim łuku dopiero może gdzieś zawijać w stronę bojki/operatora, kabel musi też być wyważony na zerową wyporność lub minimalnie dodatnią co jest dość łatwe (co metr/dwa założyć kawałek rurki pcv odpowiedniej długości (względem masy kabla), lub kabel przeciągnąć w rurce ala wąż ogrodowy). W efekcie kabel nie będzie opadał i łapał różnych przedmiotów i nie wkręci się w śruby, może być na tyle sztywny że będzie się uginał, ale nie zaplącze się. To dość proste.

Kabel będzie miał linkę, w przypadku gdy utknie, to po prostu go wyciągnę za linkę, a w najgorszym przypadku unieruchomienia bez możliwości użycia linki, założę piankę, płetwy, kilka wdechów i spokojnie zanurkuje i uwolnię, na większą głębokość to już kolega nurek z butlą w akcji ale niezwykle trudno będzie o ten najgorszy scenariusz, bo to za małe głębokości, to tj z systemem wypornościowym, powyżej 4 barów sens jest, ale do 3 barów to zbędny luksus.

Największym znanym zagrożeniem dla mojego ROV'a będą wodorosty (potocznie trawa), ten szajs wkręca się we wszystko. Potrafi unieruchomić silnik pontona, łódki, kil żaglówki, nawet szybsze łodzie motorowe. Największe draństwo w wodzie dla maszyny. Pływanie w trawie zupełnie odpada, maszyna musiałaby być jednokomorowa, kształt ostrego pocisku, tak samo się kończyć, z drobną siatką wielkiej powierzchni tworzącą osłonę zespołu napędowego i brak czegokolwiek wystającego. Do głębinowych pracek by się nie nadawało.

Jeśli śmigam po dnie jeziora które będzie miało dużą amplitudę, to znaczy że zwiedzam, a wtedy wyporność ustawia się na zero dla 3/4 głębokości jeziora i na odcinku 30m głębokości różnice wyporności będą małe, bo maszyna mała. Przy wadze ok 5kg, to bez różnicy. A trzeba realnie spojrzeć i u nas jeziora mają po kilka m głębokości, średnio 3-4m więc co to jest? Fajnie będzie zwiedzać zalane kamieniołomy, tam średnio 10-15m. Zakrzówek w Krakowie 30m.
Zwiedza się jeziorko, znajdzie się coś ciekawego i np pojawi się chęć odkurzenia przedmiotu z dna, wtedy można wrócić do bazy, i przygotować się do misji.

Na ramieniu, będzie manipulator, kamera i światło, nie ma problemu dodać np odkurzacz (czyli pompka wody z dyszą) i odmulić przedmiot, wtedy warto też mieć wyporność ujemną, co by maszyna siadła na dnie.

Przy spodziewanej mocy silników niezależnie od obciążenia bez problemu będzie można wrócić na powierzchnię. Gorzej jak się złapie coś zbyt ciężkiego, że maszyna tego nie ruszy, wtedy można np zanurkować z hakiem na linie i to złapać. Improwizuje się i jakoś jest. Łowienie to i tak sporadycznie, raczej monitorowanie dna i testy różnych czujników.

Witam też jestem w trakcie budowy swojego rov , a jak panu wypalił ??? dzieki i pozdrawiam