Miksi yhä useammat yliopistot alkavat kehittää omia vedenalaisia ​​robottejaan?

Viime vuosina yhä useammat yliopistot ympäri maailmaa ovat alkaneet investoida ROV-järjestelmien (Remotely Operated Vehicle – kauko-ohjatut vedenalaiset ajoneuvot) omaan kehitykseen.
Insinööri- ja meritekniikan tiedekunnista tutkimuslaboratorioihin monet yliopistot perustavat omia ROV-hankkeitaan merentutkimusta, tieteellistä tutkimusta, insinöörikoulutusta ja kansainvälisiä kilpailuja varten.

Miksi yliopistot siis suosivat yhä useammin ROV-järjestelmien omaa kehitystä valmiiden kaupallisten laitteiden hankinnan sijaan?
Tässä artikkelissa tarkastellaan syitä useasta näkökulmasta, ja lopussa esitetään suosituksia yliopistolaboratorioihin sopivista potkurimalleista.

I. Miksi yliopistot kehittävät omia ROV-järjestelmiään?

1. Alhaisemmat kustannukset ja parempi hallittavuus omalla kehityksellä

Aiemmin täydellinen ROV-järjestelmä saattoi maksaa kymmeniä tai jopa satoja tuhansia dollareita. Nykyään kuitenkin keskeisten komponenttien, kuten potkurien, ESC-yksiköiden ja ohjauskorttien, hinnat ovat laskeneet merkittävästi, mikä on alentanut omaan kehitykseen siirtymisen kynnystä.

Oman kehityksen suurin etu on täysi hallinta:

• Säädettävä rakenne

• Muokattavat ohjaus- ja säätöalgoritmit

• Vaihdettavat työntövoimakonfiguraatiot

• Mahdollisuus hydrodynaamisiin kokeisiin

Tällaista avoimuutta kaupalliset ROV-järjestelmät eivät pysty tarjoamaan.

2. Paras tapa opettaa insinööritaitoja: monialaiset ja osallistavat projektit

Yliopistojen omat ROV-projektit toteutetaan yleensä useiden eri alojen opiskelijoiden yhteistyönä, kuten:

• Koneenrakennus: rakennesuunnittelu, hydrodynamiikka

• Sähkötekniikka: moottorit, ESC-yksiköt, vesitiiviit järjestelmät

• Säätö- ja automaatiotekniikka: PID-säätö, asennonhallinta, reitinsuunnittelu

• Tietojenkäsittelytiede: kuvantunnistus, SLAM

• Meritekniikka: käytännön sovellukset ja vedenalaiset testit

Tämäntyyppiset projektit ovat yksi yliopistojen suosituimmista ja opetuksellisesti arvokkaimmista käytännön oppimismuodoista.

3. Kansainväliset kilpailut ohjaavat yliopistoja omaan kehitykseen

Tyypillisiä kilpailuja ovat esimerkiksi:

• MATE ROV Competition

• RoboSub

• Singapore AUV Challenge

Lähes kaikki kilpailut edellyttävät, että tiimit suunnittelevat ja toteuttavat itse käyttövoimajärjestelmät, rakenteet ja ohjausmoduulit, mikä pakottaa yliopistot kehittämään omia ROV-ratkaisujaan.

4. Kestävä päivitettävyys 5–10 vuoden tutkimuskäyttöön

Omaa kehitystä oleva ROV voidaan päivittää jatkuvasti, esimerkiksi:

• Potkurien vaihtaminen

• Uusien antureiden lisääminen

• ESC-yksiköiden vaihtaminen

• Asennonhallinta-algoritmien parantaminen

Tämä vastaa erinomaisesti yliopistollisten tutkimusprojektien pitkäjänteisiä tarpeita.

5. Taloudellisempi ratkaisu ja paremmat mahdollisuudet tutkimusrahoitukseen

Kaupalliset ROV-järjestelmät maksavat yleensä 6 000–20 000 USD tai enemmän, kun taas yliopistojen itse kehittämät ratkaisut vaativat usein vain 400–2 700 USD budjetin.

Lisäksi itse kehitetyt projektit saavat helpommin:

• Tutkimusapurahoja

• Tekniikan tiedekuntien projektirahoitusta

• Kilpailukohtaista rahoitustukea

II. Mitä ominaisuuksia yliopistojen ROV-potkureilta vaaditaan?

Yliopistot edellyttävät ROV-potkureilta yleensä seuraavia ominaisuuksia:

• Korkea luotettavuus + erinomainen merivedenkestävyys

• Vakaa ja helposti hallittava työntövoima algoritmien testaukseen

• Yhteensopivuus yleisten jännitteiden kanssa (12V / 24V / 48V)

• Vaihdettavat potkurit hydrodynaamisiin kokeisiin

• Helppo yhteensopivuus ohjausjärjestelmien, kuten Arduinon, kanssa

III. Suositellut Apisqueen-vedenalaiset potkurit yliopistojen ROV-projekteihin

(järjestetty työntövoiman mukaan pienimmästä suurimpaan)

Kaikki seuraavat mallit ovat Apisqueenin tuotteita, ja ne on järjestetty uudelleen seuraavan rakenteen mukaan:
“Työntövoimataso → Käyttöskenaario → Yliopistotyyppi”

Taso 1: Perusopetus / pienet kokeelliset ROV-järjestelmät (0,6–2,1 kg)

1. BM70 — 0,6 kg (paras aloittelijoille)

Sopii: ROV-aloittelijoille, luokkahuonedemonstraatioihin

• Työntövoima: noin 0,6 kg

• Jännite: 7,4 V (2S)

• Edut: edullinen, hiljainen

Erinomainen kandidaattitason opetukseen ja peruskokeisiin.

2. X2 — 2,1 kg (tehokas opetuskäyttöön)

Sopii: kevyille ROV-järjestelmille, hydrodynaamisiin kokeisiin

• Työntövoima: 2,1 kg

• Jännite: 12–16 V

• Jatkuva teho: 84 W

Kevyt ja vakaa, ihanteellinen rakenteelliseen oppimiseen.

3. U01 — 2 kg (tutkimuksen aloitustaso)

Sopii: kevyisiin tutkimus-ROV:eihin, säätötekniikan opetukseen

• Työntövoima: 2 kg

• Maksimiteho: 390 W

• Sisäänrakennettu kaksisuuntainen ESC

Erinomainen asennonhallintakokeisiin.

4. U3 — 3 kg (paras valinta kevyisiin tutkimus-ROV:eihin)

Sopii: kandidaattilaboratorioihin, pieniin tehtäväkohtaisiin ROV:eihin

• Työntövoima: 3 kg

• Jännitealue: 3–6S (12V–24V)

Tehokkaampi kuin U01, sopii kevyille kuormille.

5. X3 — 2,6 kg (4–6 potkurin kokoonpanoihin)

Sopii: MATE-aloittelijaluokkaan, pieniin insinööri-ROV:eihin

• Työntövoima: jopa noin 6 kg

• Teho: 260 W

Erittäin hyvä hinta–laatusuhde ja korkea vakaus.

Taso 2: Keskikokoiset tutkimus- ja kilpailu-ROV:t (~7 kg)

6. U5 — 7 kg (yksi yleisimmistä yliopistoissa)

Sopii: rakennetesteihin, asennonhallintaan, tehtäväkeskeisiin ROV:eihin

• Työntövoima: 7 kg

• Jännite: 12V–24V

Erittäin luotettava ja monikäyttöinen – todellinen “yleispotkuri” yliopistoille.

Taso 3: Tutkimus- ja insinööri-ROV:t (8–10 kg)

7. MU7 / MU7 Pro — keski- ja suuritehoinen luokka

Sopii: tutkimusalustoille, pieniin robottikäsivarsilla varustettuihin ROV:eihin

• Teho: 435 W–825 W

MU7 Pro tunnetaan erinomaisesta vakaudestaan ja kypsyydestään.

8. U9 — 600 W:n suurtehopotkuri

Sopii: reitin vakaustutkimuksiin, kilpailujen pääkäyttövoimaksi

• Työntövoima: noin 9 kg

• Sisäänrakennettu ESC helpottaa kaapelointia

9. U10 — 10 kg (insinööriluokan pääpotkuri)

Sopii: meritekniikkaan, suuria kuormia kantaviin ROV:eihin

• Työntövoima: 10 kg

• Teho: 900 W

• Korroosionkestävä metallikotelo

Ihanteellinen syviin ja pitkäkestoisiin tehtäviin.

Taso 4: Suuret tieteelliset ROV:t (ammattilaistaso 40 kg+)

10. AQ1020 — Suurtehoinen ammattilaispotkuri 24V / 48V

Sopii: suuriin tutkimusalustoihin, syvänmeren tehtäviin

• Työntövoima: yli 40 kg (potkurista riippuen)

• Jännite: 24–48 V

• Sisäänrakennettu erittäin tehokas jäähdytyksellinen ESC

Laajasti käytössä yliopistoissa, tutkimuslaitoksissa ja meritekniikan ohjelmissa.

IV. Yhteenveto

Yhä useammat yliopistot valitsevat ROV-järjestelmien oman kehityksen seuraavista syistä:

• Alhaisemmat kustannukset

• Parempi hallittavuus

• Suurempi opetuksellinen arvo

• Parempi soveltuvuus tutkimukseen

• Pitkän aikavälin päivitettävyys

• Yhteensopivuus kansainvälisten kilpailujen kanssa

Lisätietoja tai teknistä tukea varten ota rohkeasti yhteyttä meihin milloin tahansa.