Arduino.ru

Вот так выглядит структура всей системы.

В качестве контроллера подводной части взял Arduino uno

Моторы выбрали бесколлекторные с ШИМ управлением (не нужно герметизировать)

Все управление моторами идет серез I2C PWM контроллер (минимизировать количество используемых портов на Arduino)

I2C выбран с заделом на будущее (подключать дополнительный датчики)

связь между подводной частью и надводной происходит по RS-485 интерфейсу (до 1200 метров длина кабеля)

Протокол передачи данных самописный

В качестве контроллера надводной части взял Arduiono Mega (много портов, удобно для отладки)

Джойстик пока будет программный, так как пока не понятно как будет удобней управлять.

 Была мысль собрать из квадрокоптер, но почему-то казалось, что возникнут какие-то непреодолимые трудности.

 в связи с этим само управление было достаточно примитивным и сложным, а под воду тянулся целый жгут толстых силовых кабелей (все же каждый мотор потреблял до 20А, а учитывая, что длина кабеля составляет 30-50 метров, то и потери в нем существенные).

Вы всерьез считаете, что такая отрлаженная тема как квадрокоптер на ардуине сложнее, чем Ваш проект ? )))

Квадрокоптер может упасть и разбится, а здесь главное нулевую плавучесть организовать. И если что, всегда можно вытащить из воды за провод :)))

Итак, вся электроника находится внутри герметичной коробки. Соединение с внешним миром происходит через вклеенные контакты. В качестве коробки была выбрана обыкновенная ПВХ труба. С двух сторон пробки, одна из которых вклена намертво, вторая (в которой организованы контакты) будет вытаскиваться, чтобы проводить обслуживание и перепрограммирование. Основание под шилды распечатано на 3D принтере. С одной стороны будет электроника, с обратной ESC регуляторы.

Вот так это выглядит без установленной электроники

на подводный борт ставить свинцовые акуумы для моторов.

кабель утоньшить и пустить через него подзарядку аееумв, что серьезно удлиннит работу.

напряжения заряда поднять до 70-100в. - провода будуть еще тоньше.

заряжать можно постоянным током.

Да, конечно же на подводный робот будут установлены свинцовые акб, тем более что на текущий момент плавучесть положительная и приходится накидывать свинцовый груз.  Кабель планируется использовать исключительно для передачи команд, так как толстый кабель существенно снижает маневренность. Поэтому производить подзарядку акб через кабель - даже пока не обдумывали эту возможность. Спасибо за совет, подумаем над этим предложением.

Итак, удалось перенести контроллер управления роботом (КУ-1) с монтажной платы уже на постоянную, убрать временные перемычки и спаять все начисто.

Сегодня отдам ребятам, чтобы на выходных испытали в гидростенде на предмет герметичности. Так как подмосковные водоемы глубже 10 метров не бывают,то с учетом запаса тестироваться система будет на 3 атмосферах, что соответсвует примерно 30 метрам.

А вот так пока выглядит КУ-2:

В качестве программного джойстика решили пока использовать функционал RemoteXY. Респект ребятам, благодаря их проекту удалось эту часть собрать буквально за 30 минут. Потом, когда все запустится, уже решим будут ли органы управления выполнены в железе или останутся в таком виде.

Пришли от китайцев с али комплекты моторов с регуляторами (все в одной партии). При подключении одного мотора к разным регуляторам и подачи эталонного сигнала с ардуинки обнаружилось, что тяга мотора разная. Сначала была мысль, что регуляторы запрограмированы по разному. Перепрограмировал одинаково все регуляторы, однако ситуация осталась прежняя. Причем разброс по тяге очень существенный (порядка 12%). Прийдется собирать какой-то дополнительный стенд, для калибровки моторов.

Немного красоты. Вот такими получаются крепления для моторов. Все отпечатано на 3D принтере.

В таком исполнении тяга с одного мотора получается около 3,5- 4 кг.

https://habrahabr.ru/post/147030/

 там кстати и опитании по кабелю говорится.

Когда искал датчик глубины, нашел как раз их сайт и их датчик за 120$. Не бюджетно, заказал с али обычный датчик атмосферного давления за 150 рублей (2,5$) с управлением по i2c. Герметизировать буду сам.

какая разница с датчиком? я за принцип пишу..

Да, о принципе я понял. Интересная мысль. Но пока мы еще далеко от полной реализации и четкой концепции именно в плане питания нет. Есть много акб от UPS, парочка очень хорошо становится в собранный каркас. Какая в таком виде будет автономность не понятно. Хотелось бы иметь пару часов. Если не будут получаться данные цифры будем рассамтривать и подзарядку акб, как в вышеуказанном проекте.

Вес нашей конструкции на воздухе получается 12-13 кг (за миниатюрностью не гонимся, не сама цель). В движение приводится сейчас двуми двигателя по 4 кг тяги у каждого. Т.е. даже по асфальту сможет сейчас сам себя тащить. Под водой получается очень быстро передвигаться и это в настоящий момент проблема. В мутной воде моментально теряется ориентация. Сейчас будем работать над плавностью хода и маневров.

стандартная глупейшая ошибка: делаем из того дерьмеца, что есть ....

как вы яхту назовете - так она и поплывет..

кстати, для ориентации в мутной воде - я бы попробовал миниатютрый гирокомпас поставить, магнитометр... для ориентации.

ведь наверх показания всех датчиков можно выводить..

Я бы не стал собирать на этих прводочках. Только паяные соединения.

бк мотор в воде нормально будет жить?

Да, такая мысль есть. Сейчас заказан и глубиномер и акселерометр с магнитометром на али. Посмотрим как это поможет, но по-крайне мере с помощью этих датчиков можно будет попробовать простейщий автопилот реализовать, чтобы бороться с возможным рысканьем и тангажом.

А по-поводу того, что собирать и того "дерьмеца", что есть.....   Ну тут уж не нужно о нас совсем плохо думать. Не с помойки же запчасти несем. Что-то покупается на али, что-то печатается на 3D принтере, что-то действительно берется из того запаса, который есть. Чем плох акб от UPS? По мне так его большой плюс в том, что он тяжелый, и им можно снизить ту положительную плавучесть, которая есть.

Все же основная цель данного проекта - поработать руками и головой, а не скупить запчастей на 800$ собрать конструктор и радоваться этому.

Тут вы совершенно правы, никаких проводочков, только паянные соединения. Пока на макете, то еще есть проводочки, а то что отработали и уже готовим к установке, то все паяется на мертво. Вплоть до того, что на модуле с RS485 интерфесом выкушены контактные площадки под винт для присоединения витой пары, и витая пара впаяна намертво.

Опыт использования подобных моторов в пресной воде уже есть, вроде проблем не было, за исключением одной - всегда существует вероятность засасывания грязи в мотор, после чего он может начать клинить. Это не смертельно, но требует разборки и чистки. Но в любом случае по мне это проще, чем организовывать герметизацию или набивать мотор маслом. Но самое главное это КПД, которое у бк моторов гораздо выше обычных щеточных.

Удачно нырнули на 30 метров. Протечек нет. Следующий этап сборка каркаса робота, установка и калибровка моторов.

Пару фотографий с места испытаний:

На правах рекламы хочу рекомендовать ребят, которые проводили испытания (если вдруг вам потребуется провести гидроиспытания подводных боксов или же просто поплавать с аквалангом, пишите в личку дам координаты).

Очень плотно думали о возможности зарядки АКБ на роботе,через кабель, который идет с поверхности. Чтобы получить хороший ток зарядки, нужно будет по кабелю пускать напряжение 80-100В. Но данного робота планируем использовать совместно с людьми (они могут находиться в непосредственной близости с роботом и кабелем под водой). И подключать к этому подводному кабелю 100В, зная, что рядом с ним будут люди честно говоря очень стремно. Думаем дальше.... 

условия отвода тепла в воде гораздо лучше, чем на воздухе, т.е. для проводов в кабеле допустимы существенно большие токи и нет необходимости значительно повышать напряжение.  Однако тут начинают вылезать всякие дополнительные ограничения на условия эксплуатации и/ или  конструкцию самого кабеля.

Немножко причесали и облагородили контроллер управления (КУ-2).

Теперь он выглядит примерно так:

Заканчивается сборка самого подводного робота, так что в ближайщие пару недель возможно состоится первый заплыв.

3D принтер..... мечты мечты)))

Рекомендуется до 50В с повышенной частотой

При большом давлении пайка может потрескаться
на подлодках - болтовые соединения

kasper007, предлагаю объединить усилия

а шо, сильно глубоко нырять планируете что пайка треснет))))

не знал что на подлодках все радиодетали на болтах...

От питания из вне пока отказались полностью. Установили 2 акб емкостью по 7АЧ каждый. Суммарное потребление моторов ограничили 10А. На 1 час должно хватать. Однако последний заплыв показал, что esc регуляторы, которые мы установили в блоке с электроникой, через 40 минут так разогрелись в замкнутом пространстве, что просто по отключались. Принято решение герметизировать каждый из них и крепитть на корпусе робота.

Также пришлось отказаться и от программного джойстика. Управлять, не имея под пальцем физический джойстик оказалось очень не удобно. В дело пошел позаимстованный у ребенка пульт от XBOX. :) Он очень просто подключается через usb shield для меги

военная тайна

На подлодках пайка не подвергается высокому давлению
Невозможно объять необъятное...

Готовы поделиться некоторыми наработками, чтобы вы не наступали на теже грабли, по которым прошлись уже мы.

Мы планируем погрузить электронику  в жидкость ПЭС-5 и внутреннее давление уровнять с внешним
Герметизация от давления в 150 атмосфер проблематична.

По жидкости начались тёрки
напарник хочет использовать бензин, так как он легче воды и попутно решает "нулевую" плавучесть, а ПЭС-5 немного тяжелее воды.
Я хочу нулевую плавучесть обеспечить - будете смеяться - медицинскими пузырьками - каждый по 100 мл и залить их компаундом.

Питание извне - напарник пообещал на этой неделе достать в/ч трансформатор.

Я вообще предлагаю объединиться, тем более, что Русское Географическое общество наконецто разродилось - объявили приём заявок на гранты, на экспедицию дают 2,5 млн руб

Напишите мне на sergeclause@mail.ru
Поговорим поконкретней

Подскажите, здесь есть возможность отправить досаждающего чудака в черный список?

А как он вам досаждает?

Он топикстартер, а вы к нему вроде сами напрашивались. нет?

Согласен, что для борьбы с подобными давлениями нужно будет заливать электронику чем-то. Но вот чем заливать пока можете не спорить, соберете прототип, взвесите его в воде, тогда будет понятно чем заливать (в нашем случае несмотря на аллюминиевую конструкцию и свинцовые акб пришлось еще около 300 гр свинца размещать, потому как всплывал).

По поводу грантов от РГО. Я отпишусь вам на почту, но вообще, если вы зондировали интернет, то должны были увидеть, что несмотря на то, что тема ROV достаточно специфична и ей не так много кто занимается, все же есть 3 конторы, которые поставляют коммерческие аппараты и являются законодателями мод:

http://www.gnomrov.ru/

http://www.openrov.com/

http://www.bluerobotics.com/

Во всей вашей идее основой является проведение поисковых работ, так может имеет смысл рассмотреть приобретение уже готового аппарата?

Напарник собирается в понедельник на кабельный завод заглянуть. Попробует подобрать подходящий кабель с низким сопротивлением. Мы планировали аккумуляторы для автономного рова, но пока решили связь через кабель.

Я видел эти аппараты. Небольшая глубина и высокая цена.

Я планирую эпоксидкой, уже заказал. А сверху еще - компаундом. У нас есть каучуковый завод, но я еще не интересовался.

Де-факто, законодатели - за рубежом.
Например:
http://sonardyne-ms.net/products/bluecomm/
http://www.digitaltrends.com/cool-tech/underwater-wifi-university-buffalo/
https://www.evologics.de/en/products/acoustics/s2cm_hs.html
http://teledynebenthos.com/product_dashboard/acoustic_modems

У меня был список из более чем 30-ти фирм. Кто-то только комплектующие, кто-то - только сборка. И цены - мама, не горюй...

Мечта моя собрать подводную лодку и выпустить в море, что бы был автономным, заряжался от солнечных батарей и прокладывал сам себе курс, а потом по завершении миссии приплыл ко мне и рассказал о своих приключениях....

дык ничего нереального нет - куча денег и много много работать....

Насчет зарядки только от солнечных батарей:
- либо ваш агрегат будет весьма ограничен функционально
- либо всё-таки его придется "подкармливать" и, скорее всего ядерной энергией, как это делается в морском флоте

Природа не сделала живое существо, способное  передвигаться и питаться только от солнца. 

В целом задача осуществима

Напишите мне на sergeclause@mail.ru

Провели очередной тестовый заплыв. Столкнулись с очень интересным явлением. Больше недели думали почему и как. Решение вроде нашлось, может кому-нибудь в будушем тоже пригодится.

На берегу ROV прекрасно управляется по кабелю длиной 50  м. Опускаем в воду, аппарат отплывает на 10-15 метров и начинаются глюки в управлении моторами (периодически отпадает управление моторами), если отплывает еще дальше, связь пропадает полностью. Опять же замечу, что на суше все работает, глюки в воде. Сразу отмечу, что все контакты загерметизированы.

Сначала была мысль, что есть дефект в оболочке кабеля, и при опускании в воду где-то коротит. Но потом, выяснилось, что глюки начинаются после того, как определенный метраж провода попадает в воду. Т.е. электрические параметры кабеля координально меняются при попадании в воду (опять же замечу, что повреждения кабеля нет, в воду погружали даже те участки бухты, которые даже и не разматывались до этого эксперимента).

Как бороться с этим обсуждали долго, в конечном итоге решение нашлось следующее: используемая витая пара имеет изолирующую металлическую оплетку. После того, как эта оплетка была припаяна на общую землю помехи в канале практически полностью исчезли, аппарат обрел управляймость в воде уже на кабеле 30 метров.

Вот такое вот интересное явление.

Изначально оплетка не была посажена на землю???

Нет, изначально оплетку на землю не садили. Стандарт RS-485 рекомендует использовать витые пары в оплетке на скоростях свыше 500 кбит/с. В нашей же системе 57.6 кбит/с, да еще и длина в 50 метров (вместо 1000 возможных). Запас колосальный. Да и проверки выполненные на воздухе не обозначили указанную проблему (в воде электро-магнитных помех не бывает), так что заземлять оплетку даже и не предполагали.

Для низких скоростей с небольшими расстояниями можно использовать витую пару вообще без оплетки.

Оплетка должна заземляться везде и обязательно. Иначе она сама может стать наводчиком помех.

Мне приходилось брать кабель с оплеткой даже для обычной тлф связи.  

А само по себе явление, которое вы обнаружили, довольно странное. Описали бы его подробнее.

Итак, наконец-таки состоялся полнценный тест-драйв в течении нескольких часов, в результате которого не был выявлен ни один глюк (появились только новые мечты по усовершенствованию). Видео в студию:

https://www.youtube.com/watch?v=mtDyUONoMAg

Запись идет от трех лиц:

1. От дайвера с камерой

2. От самого ROV

3. С камеры оператора

прикольно))