لماذا بدأت المزيد والمزيد من الجامعات في تطوير روبوتاتها الخاصة تحت الماء؟

في السنوات الأخيرة، بدأت أعداد متزايدة من الجامعات حول العالم بالاستثمار في التطوير الذاتي للمركبات العاملة عن بُعد تحت الماء (ROV – Remotely Operated Vehicle).
من كليات الهندسة والكليات البحرية إلى فرق المختبرات البحثية، تقوم المزيد من الجامعات بإنشاء مشاريع ROV خاصة بها لاستخدامها في الاستكشاف البحري، والبحث العلمي، والتعليم الهندسي، والمنافسات الدولية.

فلماذا تميل الجامعات بشكل متزايد إلى تطوير ROVs ذاتيًا بدلًا من شراء معدات تجارية جاهزة؟
ستقوم هذه المقالة بتحليل الأسباب من عدة زوايا، وفي نهايتها سيتم推荐 (تقديم توصيات) بمحركات دفع مناسبة لمختبرات الجامعات.

أولًا: لماذا بدأت الجامعات بتطوير ROVs ذاتيًا؟

1. تكلفة أقل وتحكم أعلى من خلال التطوير الذاتي

في الماضي، كان نظام ROV كامل قد يكلف عشرات الآلاف أو حتى مئات الآلاف من الدولارات. أما اليوم، ومع انخفاض تكلفة المكونات الأساسية مثل محركات الدفع، وحدات التحكم الإلكترونية (ESC)، ولوحات التحكم، فقد انخفضت عتبة الدخول إلى التطوير الذاتي بشكل كبير.

أكبر قيمة للتطوير الذاتي تكمن في “التحكم الكامل”:

• هيكل قابل للتعديل

• خوارزميات تحكم قابلة للتغيير

• إمكانية تبديل تكوينات الدفع

• القدرة على إجراء تجارب ديناميكا الموائع

هذا المستوى من الانفتاح لا يمكن أن توفره أنظمة ROV التجارية الجاهزة.

2. أفضل أسلوب لتعليم الهندسة: مشاريع متعددة التخصصات وغامرة

عادةً ما يتم تطوير ROVs داخل الجامعات من خلال تعاون طلاب من تخصصات مختلفة، تشمل:

• الهندسة الميكانيكية: تصميم الهياكل، الديناميكا المائية

• الهندسة الكهربائية: المحركات، وحدات ESC، أنظمة العزل المائي

• هندسة التحكم: تحكم PID، التحكم في الوضعية، تخطيط المسار

• علوم الحاسوب: الرؤية الحاسوبية، التعرف على الصور، SLAM

• الهندسة البحرية: التطبيقات العملية والاختبارات تحت الماء

يُعد هذا النوع من المشاريع من أكثر المشاريع التطبيقية شعبيةً وقيمةً تعليمية في الجامعات.

3. المنافسات الدولية تدفع الجامعات إلى التطوير الذاتي

من أمثلة هذه المنافسات:

• MATE ROV Competition

• RoboSub

• Singapore AUV Challenge

تشترط معظم هذه المسابقات على الفرق المشاركة تصميم أنظمة الدفع والهياكل ووحدات التحكم بأنفسهم، مما يدفع الجامعات بشكل مباشر إلى بناء منظومات ROV مستقلة.

4. قابلية الترقية المستدامة على مدى 5–10 سنوات

يمكن ترقية ROV المطوّر ذاتيًا بشكل مستمر، مثل:

• استبدال محركات الدفع

• إضافة حساسات جديدة

• تغيير وحدات ESC

• تحسين خوارزميات التحكم في الوضعية

وهذا يتوافق تمامًا مع الطبيعة طويلة الأمد لمشاريع البحث الأكاديمي.

5. حل أكثر اقتصادية وأسهل في الحصول على التمويل البحثي

تتراوح أسعار ROV التجارية عادة بين 6000 و20000 دولار أمريكي أو أكثر، في حين أن الحلول المطورة داخل الجامعات غالبًا ما تتطلب ميزانية لا تتجاوز 400–2700 دولار أمريكي.

كما أن المشاريع المطوّرة ذاتيًا تكون أكثر قابلية للحصول على:

• منح بحثية

• تمويلات خاصة بكليات الهندسة

• ميزانيات مخصصة للمسابقات

ثانيًا: ما الخصائص التي يجب أن تتوفر في محركات دفع ROV المستخدمة في الجامعات؟

تتطلب الجامعات عادةً الخصائص التالية في محركات الدفع:

• موثوقية عالية + مقاومة ممتازة للتآكل في مياه البحر

• دفع مستقر وسهل التحكم، مناسب للتحقق من الخوارزميات

• توافق مع الجهود الشائعة (12V / 24V / 48V)

• مراوح قابلة للاستبدال لإجراء تجارب ديناميكا الموائع

• سهولة التكامل مع أنظمة التحكم مثل Arduino

ثالثًا: توصيات بمحركات الدفع المائية من Apisqueen لمشاريع ROV الجامعية

(مرتبة من حيث مستوى الدفع من الأقل إلى الأعلى)

جميع الطرازات التالية من Apisqueen، وقد أُعيد تنظيمها وفقًا لـ:
«مستوى الدفع → سيناريوهات الاستخدام → نوع الجامعة المناسبة»

المستوى 1: التعليم التمهيدي / ROVs تجريبية صغيرة (0.6–2.1 كجم دفع)

1. BM70 — دفع 0.6 كجم (الخيار الأمثل للمبتدئين)

مناسب لـ: المبتدئين في ROV، العروض الصفية

• الدفع: حوالي 0.6 كجم

• الجهد: 7.4V (2S)

• المزايا: سعر منخفض، ضجيج منخفض

مثالي لتجارب المرحلة الجامعية الأولى والتعليم داخل الصف.

2. X2 — دفع 2.1 كجم (محرك تعليمي عالي الأداء)

مناسب لـ: ROVs خفيفة الوزن، تجارب الديناميكا المائية

• الدفع: 2.1 كجم

• الجهد: 12–16V

• القدرة المستمرة: 84W

خفيف ومستقر، مثالي لتعلم الهياكل واختبارات الموائع.

3. U01 — دفع 2 كجم (فئة البحث التمهيدية)

مناسب لـ: ROVs بحثية خفيفة، تعليم خوارزميات التحكم

• الدفع: 2 كجم

• القدرة القصوى: 390W

• ESC ثنائي الاتجاه مدمج

مناسب جدًا لتجارب التحكم في الوضعية.

4. U3 — دفع 3 كجم (خيار ممتاز للبحث الخفيف)

مناسب لـ: مختبرات البكالوريوس، ROVs صغيرة موجهة للمهام

• الدفع: 3 كجم

• نطاق الجهد: 3–6S (12V–24V)

أقوى من U01 ومناسب للأحمال الخفيفة.

5. X3 — دفع 2.6 كجم (مناسب لتكوين 4–6 محركات)

مناسب لـ: فئة MATE المبتدئة، ROVs هندسية صغيرة

• الدفع: حتى حوالي 6 كجم

• القدرة: 260W

قيمة ممتازة مقابل السعر واستقرار عالٍ.

المستوى 2: ROVs بحثية / تنافسية متوسطة (حوالي 7 كجم دفع)

6. U5 — دفع 7 كجم (الأكثر استخدامًا في الجامعات)

مناسب لـ: تجارب الهياكل، التحكم في الوضعية، ROVs موجهة للمهام

• الدفع: 7 كجم

• الجهد: 12V–24V

موثوقية عالية وتعدد استخدامات، ويُعد “محركًا شاملاً” للجامعات.

المستوى 3: ROVs بحثية / هندسية (8–10 كجم دفع)

7. MU7 / MU7 Pro — فئة بحثية متوسطة إلى عالية الدفع

مناسب لـ: منصات بحثية، ROVs هندسية صغيرة مزودة بأذرع آلية

• القدرة: 435W–825W

يتميز MU7 Pro بنضج عالٍ في الاستقرار والأداء.

8. U9 — محرك دفع عالي 600W

مناسب لـ: أبحاث استقرار المسار، الدفع الرئيسي في المسابقات

• الدفع: حوالي 9 كجم

• ESC مدمج لسهولة التوصيل

9. U10 — دفع 10 كجم (محرك رئيسي هندسي)

مناسب لـ: الهندسة البحرية، ROVs ذات الحمولة الكبيرة

• الدفع: 10 كجم

• القدرة: 900W

• هيكل معدني مقاوم للتآكل

مثالي للمهام العميقة وطويلة الأمد.

المستوى 4: ROVs علمية كبيرة (فئة احترافية 40 كجم+)

10. AQ1020 — محرك احترافي عالي القدرة 24V / 48V

مناسب لـ: منصات بحث علمي كبيرة، مهام أعماق البحار

• الدفع: أكثر من 40 كجم (حسب نوع المروحة)

• الجهد: 24–48V

• ESC عالي الكفاءة مع نظام تبريد مدمج

يُستخدم على نطاق واسع في الجامعات، ومعاهد البحث، وبرامج الهندسة البحرية.

رابعًا: الخلاصة

تتجه المزيد من الجامعات إلى تطوير ROVs ذاتيًا للأسباب التالية:

• تكلفة أقل

• تحكم أعلى

• قيمة تعليمية أكبر

• ملاءمة أفضل للبحث العلمي

• دعم الترقية والتطوير طويل الأمد

• توافق مع متطلبات المسابقات الدولية

للمزيد من الدعم أو الاستفسارات، لا تترددوا في التواصل معنا في أي وقت.