水管教學ROV 組裝示範課程(基隆市立安樂高中)

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ROV MAKER團隊分別在2020/11/13與2020/12/11前往基隆市立安樂高中,進行水管教學ROV組裝示範課程。此次課程主要係搭配ROVMAKER團隊推出的校園優惠方案。安樂高中特地安排八組學生參與此次組裝課程。

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組裝水管ROV是一項很有趣且具有挑戰性的課程。雖然只是水下機器人入門課程,但其涉及的範圍有電學、浮力與防水,非常適合做為一個創客(Maker)教學課程。

此次課程進行分別為(1)機身組裝(2)推進器組裝(3)電控盒組裝與(4)浮力測試(5)水中動力測試。在每一個子課程中,學生都親自使用必要的工具組裝每個環節,ROV MAKER團隊也分享相關學理與過去組裝碰到過的錯誤經驗。

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在機身的組裝中,學員利用水管剪按照特定比例對PVC水管進行裁剪,利用電鑽將相關部位進行鑽孔,最後再搭配PVC彎頭與三通等部件組裝成SeaPerch 造型的水管ROV。這是這個課程中進行最緩慢的環節,因為必續確保學員在使用電鑽與水管剪的實作中保持安全。

為了簡易設計,水管ROV的浮力並不是來自於水管本身,而是來自於泡棉。泡棉的長度決定了浮力提供的多寡。建議整台組裝完成後下水測試,依據垂直馬達的推力與使用者希望的下潛效能,再決定泡棉的長度並切割。

而泡綿也會受到水壓而體積收縮,有可能因為下潛深度過深壓縮泡棉導致浮力不足而使水管ROV無法自然上浮。國外創客也有改用密封的浮筒來替代泡棉。

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接下來的推進器組裝,利用的是網路上普遍使用的簡易方法,零錢盒,365碳刷馬達外加高濃度黃油來達到簡易防水。

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這種密封方式相當簡單。首先是要將零錢盒進行鑽孔,接下來將365碳刷馬達用膠帶進行密封避免超濃稠的黃油封裝時透過其散熱孔跑進馬達內部。密封前在將電源線焊接在馬達電極上。這裡的電源線使用CAT5網路線,好處是容易取得並且其提供四組雙絞電線可供高達四組馬達使用。最後在馬達兩端塗上高濃稠黃油後裝進已鑽孔的零錢盒即可。

這個步驟唯一要注意的除了烙鐵焊接外,就是確認封裝前馬達可以通電運轉,以及避免高濃稠黃油沾到手因為連肥皂都很難洗掉。

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再來利用束帶將封裝好的推進器固定在水管ROV特定位置並且將螺旋槳葉安裝至推進器即可。

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組裝課程的壓軸就是控制盒組裝,ROV MAKER團隊特別設計選用雙向PWM控制板並結合搖桿與旋鈕控制。控制盒設計讓學員在組裝時,給予ROV操控有相當彈性的設定空間。

首先學員可以透過PWM輸出腳位切換來控制馬達轉向,這讓學員避免推進器封裝後才發現馬達運轉方向相反而無法補救。同時使用者可以連結其他設備比如LED來跟PWM控制做相關連動。

PWM控制板就算接錯推進器,學員也可以透過搖桿連接線切換到其對應PWM控制器來控制特定推進器。

控制盒是正方形盒,封裝控制盒前,學員可以先決定操控前控制線出現的方向再蓋上控制盒上蓋封裝。

當然控制盒最大優點就是選用水平推進採用搖桿而垂直推進採用旋鈕控制。這讓學員可用搖桿方式操控水管ROV前進後退甚至原地轉彎,旋鈕方式控制垂直推進器來控制ROV在水中深度。

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組裝完畢就是進行最後的下水測試。此時是決定ROV浮力(泡棉管長度)的最佳時機點之一,學員也可以同時是對ROV推進效果進行確認。

未命名

感謝安樂高中學生與ROVMAKER團隊一同參與此次的水管ROV組裝課程,彼此教學相長。

對於水管ROV組裝有興趣的朋友可以參考 STEAM教學水管ROV (點擊後可以觀看)相關製作分享文章;或可以參考水管ROV相關組裝影片 (點擊後觀看)。

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