Реферат
Введение 3
Глава 1. Разработка структурной схемы подводного аппарата, анализ существующей компонентной базы и выбор комплектующих
1.1 Разработка структурной схемы подводного аппарата 7
1.2 Анализ комплектующих отечественного производства 10
1.3 Оригинальные компоненты и импортные аналоги 20
Глава 2. Разработка модели подводного аппарата для исследования морских объектов
2.1 Перечень компонентов 40
Глава 3. Сборка и отладка подводного аппарата
3.1 Описание сборки электрической схемы 68
3.2 Печать элементов корпуса 72
3.3 Сборка и отладка подводного аппарата 79
3.4. Математическое модулирование характеристик 84
Заключение 82
Список
литературы 83
Данная работа посвящена разработке модели подводного дистанционно-управляемого аппарата для работы в условиях пониженных температур с борта научно-исследовательского судна в подобных условиях. В качестве основной платформы для разработки данной модели подводного аппарата, была выбрана плата Агбшпо Mega Rev3 с микроконтроллером ATmega2560.
Объект исследования: разработка прототипа дистанционно управляемого аппарата для мониторинга подводных объектов в условиях Арктики.
Предмет исследования: Компонентная база и основные характеристики дистанционно управляемого аппарата, имплементация разработанной технологии
Актуальность работы: Актуальность данного проекта определена необходимостью визуального контроля за подводными объектами, которые могут быть труднодоступны для человека, поэтому в данной работе был разработан прототип малогабаритного подводного аппарата для дистанционного контроля труднодоступных подводных сооружений и объектов.Цель исследования — Разработка прототипа малогабаритного подводного аппарата для дистанционного контроля корпуса судна в ледовых условиях
Задачи:
• Анализ компонентной базы и выбор элементов для создания малогабаритного подводного аппарата
• Разработка малогабаритного подводного аппарата для работы в ледовых условиях
• Сборка и отладка прототипа аппарата
Основная задача данного аппарата - осмотр корпуса корабля на наличие повреждений, однако при помощи дополнительного оборудования, такого как акустический датчики и приёмники для того чтобы изучить труднодоступный сегмент шельфа, либо набор датчиков, позволяющих получать данные о температуре, солености и процента насыщения окружающей воды кислородом.
Новизна выпускной квалификационной работы заключается в том, что предлагаемый прототип на базе Arduino IDE впервые используется для подобных целей.
Теоретическая значимость: В работе разработана принципиальная схема малогабаритного подводного аппарата для работы в ледовых условиях. Определены основные необходимые компоненты и проработаны принципы взаимодействия основных составных частей.
Практическая ценность исследования: Данная работа предоставляет документацию для создания прототипа подводного аппарата для исследования подводной части судна в условиях Арктики, без привлечения дополнительных человеческих ресурсов, уменьшение времени, которое может быть затрачено на осуществление контроля подводной части корабля.
Выпускная квалификационная работа состоит из: титульного листа, реферата, содержания, введения, основной части, заключения, списка используемых в работе литературных источников.
Цель проделанной работы - разработка подводного аппарата для оперативного подводного обследования корпуса судна.
Задачи - анализ компонентной базы для выбора комплектующих разрабатываемого аппарата, выбор материала и технологии печати для изготовления корпуса аппарата, печать деталей корпуса, сборка и окончательная отладка подводного аппарата.
В ходе работы над дипломным проектом цель разработки подводного аппарата была достигнута, а также решены все перечисленные выше задачи. Разработанный прототип предназначен для обследования подводных объектов.
В первой главе работы дается подробный анализ отечественных и импортных комплектующих, пригодных ля разработки небольшого аппарата для подводных работ. Приводится также описание рыночной ситуации с доступностью конкретных плат в петербургских магазинах и под заказ. С учетом проведенного анализа и доступности конкретных компонентов для реализации проекта были выбраны следующие комплектующие: Arduino mega 2560 в количестве двух единиц, камера Eachine 1000TVL и GPS щит NEO-6M. В роли пульта было решено использовать портативный компьютер для облегчения управления и уменьшения количества компонентов.
Во второй главе приводится детальное описание разработанной схемы управления подводным аппаратом. Управление аппаратом реализовано на базе двух плат с микроконтроллерами Atmega8U2, к которым подключены сервомоторы, двигатели и GPS-шилд. Такая схема управления позволяет обеспечить стабильную работу всех подключенных элементов.
Главными причинами выбора использованных плат (Arduino Mega 2560) стали их основные технические характеристики и их хорошая представленность
на российском рынке. Большинство использованных компонентов
ремонтнопригодны и легко заменяемы.
Остальные элементы в схеме также имеют технические характеристики, которые позволяют обеспечить работоспособность подводного аппарата на его рабочей глубине. Наиболее удачными решениями стали потоковая передача видеоматериала и использование в аппарате GPS-шилда. Ввиду потоковой передачи видеоматериала, ориентирование под водой будет в разы проще для пользователя, а GPS-шилд поможет определить более точное местоположение.
В главе 3 подробно описан процесс печати составных блоков устройства на 3d принтере, рассмотрены наиболее удачные с точки зрения практики положения деталей в ходе печати, их постобработка. Объяснен критерий выбора пластика для 3d печати.
После завершения изготовления деталей осуществлена сборка и отладка подводного аппарата, которая подробно изложена в этой же главе.
Разработанный в настоящем дипломе прототип подводного аппарата может быть в дальнейшем улучшен. Возможные параметры улучшения:
1) Выполнить полностью беспроводною автономную версию, которая потребует больший корпус, более качественно продуманный балласт.
2) Более мощный микропроцессор, способный одновременно управлять несколькими процессами, для более качественной работы аппарата.
3) Установка гиростабилизатора, который позволит стабилизировать аппарат при неожиданном изменении его положения во время работы.
4) Увеличение времени автономной работы - можно достигнуть путем установки внутри корпуса более мощного аккумуляторного блока.
