SimpleBob

Время от времени я ныряю с аквалангом в море, поэтому сразу после новогодних праздников решил заняться изготовлением скутера для передвижения под водой.

Для корпуса аппарата я отпилил кусок трубы низкого давления, что нашел у дороги, они используются для прокладки водопроводных сетей и держат колоссальное давление, что мне и было нужно.

Все необходимые детали были спроектированы в SketchUp и распечатаны на 3Д принтере.

В трубе я разместил блок аккумуляторов – обычные литий-ионные банки форм-фактора 18650

Если вы читали мою предыдущую статью,
Как я создал подводного робота в 10 раз дешевле
то смогли заметить, что аккумулятор с боксом аналогичен варианту, описанному в статье выше, это связано с тем, что он уже доказал свою полную водозащищенность и работоспособность на больших глубинах, и смысла изобретать велосипед не было.

Внутри корпуса, помимо аккумулятора, расположен датчик Холла, который улавливает магнитное поле, создаваемое магнитом с внешней стороны корпуса, контроллер мотора и Arduino Nano – микроконтроллер, который всем управляет.

Магнит залит компаундом, чтобы не ржаветь.

Датчик Холла, для пайки понадобится увеличительное стекло.

Подпружиненная кнопка. Пружина – из нержавейки, спецзаказ из Китая.

По поводу искусственного интеллекта.  Для управления устройством была написана программа, которая отрабатывает следующий сценарий – при нажатии на кнопку с магнитом, датчик холла улавливает магнитное поле и отдает команду микроконтроллеру запускать мотор. Когда кнопка возвращается на место,  магнитное поле пропадает и мотор останавливается.

Эта программа была написана полностью ChatGPT (Чат-бот с генеративным искусственным интеллектом, разработанный компанией OpenAI). 
Я написал только запрос на английском языке. Мне подумалось, что на английском ИИ меня поймет лучше. ))
Вот и сам запрос: I need arduino sketch. A brushless motor is connected to ESC (electronic speed controller) through pin D3 of arduino nano. Hall sensor SS49 is connected to arduino nano through 3 pins - 5v, gnd and analogue pin A0. When the hall sensor detects the presence of a magnet, it starts the motor and when the magnet is removed, it stops the motor. The motor speed should build up gradually over a couple of seconds so that there is no jerk on start up.
Перевод: дорогой ChatGPT, мне нужна программа как у настоящего программиста, помоги, брат. Сделай так, чтобы, чтобы мотор запускался, когда я нажимаю на кнопку и останавливался, когда я ее отпускаю.
ChatGPT сказал, что такую мелочь он делает на раз и тут же выдал код, который я просто скопипастил в ардуино.

Да, код несложный и достаточно короткий, но оказалось гораздо проще пообщаться посредством текста с ChatGPT, чем искать программиста-исполнителя, объяснять ему, что тебе нужно и ждать, пока он соизволит выполнить работу. Кстати, кто знает, сколько такая работа могла бы стоить на заказ у программиста?

Собрав все воедино и убедившись, что конструкция работает, пришел к пониманию, что изучать языки программирования, уже, видимо, пустая трата времени, но это не точно ))

В завершение статьи прилагаю видео с использованием данного аппарата в реальных условиях на глубине около 20 метров, для съемки которого я попросил опытного дайвера протестировать скутер.

P.S. Пока писал статью, подумал, что если убрать ручки по бокам скутера и на поплавке прикрепить камеру с радиопередатчиком, которые будут болтаться на поверхности, то можно незаметно подплывать и снимать на видео животных, например тюленей. )

Варить цветное мыло я не научился, рисовать - тоже, ножи не изготавливаю, в общем, рассказать нечего.

Пришлось сделать, что попроще - подводного дрона-робота, в узких кругах известного как ROV (Remote Operated Vehicle). Назвал Жорой. И это - ни разу не игрушка – глубина его погружения до 200 метров.

Если в недалеком прошлом для производства подобного устройства понадобились бы усилия целого конструкторского отдела и экспериментального цеха, то в наше время его можно изготовить самостоятельно. Для этого, помимо прямых рук и могучего интеллекта, понадобятся 3Д принтер, паяльник, программа для 3Д моделирования, и знакомство с китайскими товарищами с Алиэкспресс.

У многих возникает вопрос, а чем собственно подводный робот отличается от своего «воздушного» брата – квадрокоптера и почему первый стоит сильно дороже.
Проблема состоит в агрессивной водной среде, особенно если мы говорим о соленой морской воде, и тут два основных момента. Первый - герметичность корпуса, в котором размещается вся электроника для управления и видеокамеры. И второе  - это моторы, которые, в большинстве случаев открыты для доступа воды, которая разрушает все узлы и подшипники мотора.
Интересный момент состоит в том, что практически никакие радиосигналы не распространяются в воде, следовательно, управление и передача видеосигнала происходит через кабель, который, помимо наличия самих жил-проводов, должен обладать нулевой или положительной плавучестью и быть очень крепким.

Сама идея создания подводного робота появилась давно, но только спустя три года стала готова полностью рабочая версия.
Первый вариант был сделан за несколько месяцев, но каждый раз при тестах появлялись недоработки и пожелания по улучшению. В итоге – это пятая итерация.
Знал бы я все сложности заранее, когда вписывался в это – даже не стал бы пытаться. Колумб говорил тоже самое, кстати.

Несмотря на наличие большого числа готовых изделий, было три основные вещи, которые подталкивали создать свой вариант: слишком большая цена хорошего аппарата с нужными характеристиками, отсутствие внятной поддержки в случае поломки устройства (владельцы даже  дорогих аппаратов жаловались, что их невозможно отремонтировать вообще или же в разумный срок, а поломки часты из-за условий использования), и желание иметь возможность модификации. У меня всегда с собой запчасти, из которых можно собрать второй аппарат, и есть полное понимание, как все устроено и работает.

Первые испытания проводились в гидрокамере, и основные узлы выдержали давление, соответствующее 150 метрам, но, полагаю, есть запас. Теперь робот плавает в море и набирается опыта.

Первоначально сделал 3д модель, чтобы понять размеры всех частей и узлов и способ их компактного размещения. В итоге около 100 деталей смоделировано и распечатано на 3д принтере. Как оказалось, эти детали достаточно крепки и хорошо выдерживают давление воды.

Моторы – 6 штук, с большой тягой, подшипники заменены на керамические, потому как обычные от воды, особенно соленой, сразу ломаются, корпуса моторов также спроектированы и напечатаны на 3д принтере.

Сделаны два герметичных бокса из водопроводной трубы высокого давления. Конечно, можно было выточить их из алюминия, сделать меньше и красивее, но мы помним, что мы все делаем из доступных материалов. В одном боксе – все электроника (практически идентична начинке «воздушного коптера»), во втором  - аккумуляторная батарея, которая состоит из 24 литий-ионных элементов форм-фактора 18650, что дает около 24 ампер-часов и позволяет роботу проплавать несколько часов под водой.

Свет – залитые компаундом светодиодные лампы в корпусах, которые, как и все остальное, напечатаны на принтере.
Присутствуют 3 камеры, одна в основном боксе пишет HD видео, две другие – аналоговые камеры ночного видения, передают видео в очки, при этом одна смотрит назад, чтобы контролировать провод, что плетется позади дрона.

Сам провод, как я уже упомянул, специальный, созданный для подобных роботов, имеет положительную плавучесть и кевларовую нить внутри, поскольку не только передает сигналы для управления и видео, но и позволяет вытягивать робота с глубины, если он утонет.

Присутствует клешня-манипулятор, корпус которой выточен из алюминия, а все остальное распечатано на принтере, внутри - обычный коллекторный мотор. К слову, при изготовлении только двух деталей пришлось обратиться к токарю – при изготовлении клешни и боксов для света, поскольку они требовали особой формы. При желании можно было обойтись – первая рабочая версия клешни была тоже распечатана на принтере и залита компаундом. Эта клешня легко может раздавить пустую пивную банку.

Ну и немного про цифры. Себестоимость всех запчастей для изготовления робота составила около 40 тысяч рублей без учета кабеля. Специальный кабель стоит 3-5 долларов за метр, но в первой версии я использовал витую пару с привязанными поплавками от рыболовных сетей, что тоже прекрасно работало, но было не очень красиво.

P.S. Ответить на вопрос, зачем мне это надо, я не в состоянии. Наверное, было просто интересно, монетизации тут никакой нет – инженерное хобби в чистом виде.