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使用浮力引擎的多功能水下滑翔机
发布时间:2021-01-13
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使用浮力引擎的多功能水下滑翔机
发布时间:2021-01-13
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为什么要滑翔机? 传统的无人水下航行器依靠主动推进,限制了它们的航程和运行时间,使其不适合长时间监视任务。水下滑翔机使用浮力引擎来改变滑翔机的质量,使其能够在水中上升和下降。由于仅使用间歇性动力为引擎提供动力,滑翔机通常无需充电即可运行数周或数月,这使其非常适合进行环境监测。然而,几乎没有可用的商业解决方案(并且可用的解决方案非常昂贵),并且存在的业余爱好者项目甚至更少。 当水下滑翔机在水中缓慢移动时,它们几乎不会干扰周围的水,从而可以进行准确可靠的数据记录。水下滑翔机通常是AUV(自动水下航行器),无需人工干预即可运行预定路线。它们的低速和自主性以及较长的电池寿命使水下滑翔机非常适合长时间,环境监测任务,能够记录溶解气体水平,pH,温度和光学传感(用于海洋测量和海洋生物记录)。 该滑翔机是开放源代码的,具有3D打印的组件以及易于获得的硬件,因此可以低成本进行组装。考虑到项目的开放性,可以将项目分叉,以产生适合特定场景的替代设计。

用例范例 随着人们对产品透明度和可追溯性的兴趣日益浓厚,环境监控变得越来越重要。海带农民可以在生长季节使用滑翔机监测水的状况(温度/ pH /营养水平/污染),并将测量结果推送到区块链上。海带/海鲜可以包装有QR码,将您定向到Web前端,以显示生长季节的状况。使用区块链和数据保险进行测量存储将消除测量篡改的机会,因此消费者将既知道食物生长的条件,又确切地知道所吃的食物。

上图:一个方框图,概述了如何将滑翔机用于产品可追溯性

为了使滑翔机运动,浮力引擎会吸收水并增加滑翔机的密度。当滑翔机的密度大于周围水的密度时,滑翔机下降。滑翔机的机翼可确保滑翔机前进,并且可以改变迎角以引起不同的滑翔机特性。当在下降的底部时,浮力引擎将排出所容纳的水,使滑翔机更加浮力,使其滑升,再次向前移动。 我设计的浮力引擎在通过步进电机旋转时使用顶杆使注射器的末端移动,从而导致柱塞吸水。当取水时,滑翔机的体积保持恒定,但是总质量增加,因此滑翔机的总密度增加并且滑翔机变得不那么浮力。

滑翔机的中心将是一个控制俯仰和横滚的质量。砝码应由锂离子电池和钢棒组成,以形成一个较大的砝码,以便对滑翔机进行充分控制。质量将控制滑翔机的俯仰和滚动。螺距将由步进电机决定,该步进电机通过另一个acme杆连接,以使质心向前和向后移动,从而使质心向前和向后移动,从而影响螺距。辅助步进电动机应驱动行星齿轮箱以控制质量的滚动。由于重物应为底部重物,因此当重物向左滚动时,重心应略微向左移动,从而使滑翔机略微向左滚动并在下降时弯曲。将质量向右滚动会产生相反的效果。 当前每个下降的深度都基于计时器,但是当前的硬件包括一个压力传感器,当达到某个深度时,该传感器可以允许滑行器切换滑行状态。此外,IMU可以向微处理器(ATMEGA2560)提供有关俯仰的信息,并且可以使用PID算法来确保滑翔机保持恒定的迎角,同时最大程度地减少了功耗。 该板使用Blue Robotics的Fathom-S串行通信板,允许连接中性浮力的系绳,这样滑行器可以在系绳时在水下运行(因此,它也可以在水下进行编程,以加快测试/开发速度)。该系绳也可以取下并用防水帽代替。 下面显示了一个系统图,该图显示了滑翔机的所有不同部分如何一起发挥作用

外文原文:点击原文

声明:本文由Hackaday授权电路城翻译,系电路城的原创内容,转载请注明出处!

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