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[ 介紹文 ] 一窺水下機器人ROV航海家號(Voyager) I的研發奧秘

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ROV MAKER團隊(特此致謝!!)

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ROV MAKER團隊開始於2012年大仁哥研究遙控潛艇。航海家號I是ROV MAKER團隊首台嘗試自造的消費型ROV。(ROV MAKER心路歷程可參考連結:https://youtu.be/XNyclrNijgo

 

在優化遙控潛艇,以及改造遙控潛艇微電腦控制的過程中,ROV MAKER團隊深刻了解到,防水的模組化設計完善的電子電路及軟體,是阻礙愛好者進入DIY ROV世界的主要限制原因。

 

ROV MAKER團隊參考了現實世界的潛艇造型,認為以原球殼玻璃艙罩的潛艇,擁有較佳的外觀亮麗造型。

圖1

 

圖2

 

2016年12月著手進行航海家I開發的同時,ROV MAKER團隊以「水下載具模組化專案」向經濟部SBIR提出第一期申請,並於2017年2月獲得委員會評審通過,進行為期半年的開發補助。

 

研發航海家I,ROV MAKER團隊同時朝四個方向進行開發設計:(1)圓球殼艙罩的設計與樣品(Mockup)製作;(2)控制電路板/感測器版設計;(3)軟體開發;(4)機身設計。經過為期半年的努力,我們開發了自有的電路板和軟體,並組裝了航海家號I第一台樣機。

 

我們的控制板是基於路由器晶片,因為未來兩年的產品效能瓶頸主要是資訊流傳輸,而非多媒體影像的問題。

圖3 航海家I的控制板

 

IMU感測板設計,仿效OpenROV初代設計,因為9250磁力計校正問題,改採用愛盛科技 IST8310晶片。

圖4

 

軟體架構則採用OpenROV初代設計概念,以Node.js為主的網路伺服機主從概念,讓使用者可利用瀏覽器及搖桿進行操控。

圖5

 

在機身設計上,團隊一致決定向無敵鐵金剛的指揮艇致敬。

圖6

 

圖7

 

圖8

 

研發過程的種種概況,請讀者們參考圖9:

圖9

 

2017年7月,航海家號I在海科館進行了首次測試,進行一系列的驗證及軟體校正。

圖10

 

圖11

 

圖12

 

航行動態請參考以下影片:

https://youtu.be/Ti7iBGjiFcs

https://youtu.be/1Ricc10u1pc

 

在基隆海科館的測試後,我們檢討了軟體和機構的缺失,並且在SBIR結案前,前往石門水庫進行最後測試驗收。而在石門水庫的測試中,我們分別測試了水深20米及43米的深度測試,並留下寶貴的測試影片,43米的限制來自於水庫的最深深度。

https://youtu.be/P-4taTfF8v8

 

因台灣夏天的午後雷陣雨,所以測試當天石門水庫水質欠佳,以致於水下影像畫面欠佳。但我們依舊得到相當有趣的水文數據,例如,隨著深度的溫度變化。

 

航海家號I是以Maker 的角度,利用隨手可買到的簡單材料,搭配自行設計的電路板、IMU板及自行開發的軟體組裝而成。動力方面僅利用現有多軸穿越機(Drone)無刷馬達,以及簡易的船槳,所以速度表現仍有相當大的進步空間。

圖13

 

隨著航海家號I樣機開發完畢,ROV MAKER團隊持續各模組化零件的開發。目前,已陸續完成 (1)可至70米深球殼防水模組Asgard;(2)推進器槳葉設計;(3)防水電池盒;(4)航海家號II機身設計。

 

航海家號II預計於於2018年10月亮相。若讀者們想關注更多水下機器人ROV的訊息,可關注ROV MAKER的Facebook粉絲頁,或官網 www.rovmaker.com

 

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