Проекты

Роботизированный подводный аппарат

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Интеллектуальные робототехнические системы, беспилотные аппараты» среди работ учащихся 7–9 классов

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: ГБОУ Школа «Свиблово»
Предметы: Физика, Информатика
Классы: 7 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Нынешний уровень развития технологий позволяет создавать полностью автономные аппараты разного рода, в том числе предназначенные для работы под водой. Российские проектные организации давно осваивают это направление, результатом чего уже стал широкий круг разнообразных АНПА (автономные необитаемые подводные аппараты) различного назначения.

Современный подводный дрон способен решать задачи, которые не так давно были под силу только батискафам с людьми на борту.

Сфера применения подводных устройств не ограничивается только профессиональными задачами, большую популярность получили аппараты для рыбалки, охоты, для подводной фотографии, для ныряний с аквалангом.

Созданный подводный аппарат можно использовать при дайвинге, подводной охоте и видеосъёмке, при исследованиях водоёмов.

Цель

Создать прототип роботизированного подводного аппарата.

Задачи

  1. Разработка, печать элементов и сборка каркаса.
  2. Интегрирование электроники в корпус лодки.
  3. Создание программы для работы аппарата на языке ARDUINO.
  4. Создание балластной системы.
  5. Настройка компонентов и тестирование системы.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Контроллер ARDUINO MEGA
  • Балластные насосы
  • Маршевые двигатели
  • Персональные компьютеры с установленным ПО (программа SCADA IWS)
  • Arduino UNO
  • Кабель RS485
  • Алюминиевый профиль

Описание

Работа над проектом состояла из следующих этапов: проектирование и сборка корпуса, сборка электрической схемы, сборка балластной системы.

За основу конструкции выбрана система двухбаллонного катамарана.  Каркас выполнен из алюминиевых шпангоутов, которые скреплены с помощью болтов. Каркас имеет форму прямоугольника. Он лёгкий, не подвержен коррозии, собран из подручных материалов: ПВХ труб, алюминиевых шпангоутов, болтов и скрепляющих материалов, которые соединяют ПВХ-трубы и алюминиевые шпангоуты. Также внутри каждого баллона установлен водяной насос, который предназначен для откачивания жидкости при всплытии аппарата.

В программированной среде Arduino IDE создана программа, которая осуществляет различные действия под командами оператора. Баллоны служат балластными ёмкостями. Внутри балластных ёмкостей установлены соленоидные клапаны (по 2 шт. в каждом), которые открываются по команде из блока управления для достижения нулевой плавучести и погружения под воду.

В результате создан полностью рабочий подводный аппарат, который может погружаться на заданную глубину, передвигаться в толще воды, держаться на плаву даже при отсутствии заряда питания.

Подводный аппарат, созданный нами, можно использовать при дайвинге, при подводной рыбалке, подводной съёмке и при исследованиях неглубоких водоёмов. Мы создавали этот аппарат для подводной рыбалки, т.к. это хобби автора.

Результаты работы/выводы

В ходе работы над проектом получены новые знания и навыки по моделированию, сборке, программированию. В результате создан полностью рабочий подводный аппарат, который может погружаться на заданную глубину и передвигаться в толще воды. В дальнейшем планируется оснастить аппарат видеокамерой и манипулятором.

Перспективы использования результатов работы

В дальнейшем планируется оснастить дрон видеокамерой, которая позволит выполнять функции подводной видеосъёмки. На основе прототипа возможно создание серийной модели и аппарата для морских исследований.

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

V Всероссийский конкурс проектных и исследовательских работ «Транспорт будущего» (номинация «Автоматика, телемеханика, робототехника и интеллектуальные системы на транспорте») –­ 1 место.

Мнение автора о своей работе, проекте «Инженерный класс в московской школе», конференции «Инженеры будущего», пожелания

«Это был важный и интересный опыт работы над сложным проектом, который будет использоваться в дальнейшем. Было интересно узнавать что-то новое в процессе работы и участия в конкурсе»