المركبات البحرية الجيدة تأتي في عبوات صغيرة

Riptide AUV (Credit BAE Systems)

A ترايدنت روف (الائتمان SOFAR المحيط)

RangerBot على الشعاب المرجانية (Credit Matthew Dunbabin / QUT)

Previous Next

لقد مر موسم العطلات للتو ، وقد سمع الكثيرون عبارة "الأشياء الجيدة تأتي في عبوات صغيرة". هل هذا ينطبق على المركبات البحرية اليوم؟ بالفعل هي كذلك. أحد أكثر الاتجاهات الحديثة إثارة للدهشة في هذا المجال هو انتشار المركبات البحرية ذات الأسعار المعقولة والفعالة ، ولكن ذات الفعالية العالية. شهد العقد الماضي إنتاج مركبات جديدة يتم تشغيلها عن بعد (ROVs) ومركبات مستقلة تعمل تحت الماء (AUVs) يتم إنتاجها بسهولة ويسهل نقلها بواسطة شخص واحد. الاستفادة من التطورات في الدوائر ، وأجهزة الاستشعار ، والبطاريات المستوحاة من قطاع الالكترونيات الاستهلاكية ، هذه المركبات الصغيرة تتفوق على فئة الوزن في التطبيقات العملية.

هناك العديد من الأمثلة على كلٍ من ROV و AUV التي يمكن للمرء أن يأخذها بعين الاعتبار ، ولكن هناك مجموعة من أربعة تستحق المراجعة كأمثلة على الفئة. كما أنها توفر وجهات نظر متباينة حول بعض الخيارات التقنية والتشغيلية الرئيسية. بالنسبة لـ ROVs ، يمثل Sofar Ocean Trident قمة الأداء المدمج وتحسين التصميم. بينما يمثل Blue Robotics المسمى بشكل مناسب BlueROV خيارًا أكثر مرونة. في AUVs ، يتم توضيح النهج "الكلاسيكي" عالي التصميم من قبل مركبة BAE Systems Riptide الصغيرة ، وإن كان ذلك بنظرة مرنة للغاية للبرنامج. يقدم الوافد الجديد من جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا ، RangerBot ، تغييرًا جديدًا في النموذج لإبقاء التكاليف منخفضة في حالات الاستخدام المحددة.
بدءًا من ROVs ، يقدم BlueROV من Blue Robotics عامل شكل نموذجي ROV. صُممت السيارة تمامًا كما لو كانت أكبر من العمل أو البحث ، تحتوي السيارة على إطار مفتوح يحمل مرفقات الإلكترونيات والبطاريات والدوافع ورغوة الطفو وأوزان الصابورة. هذا التصميم البسيط قوي وقابل للتوسيع ومألوف تمامًا بالمجال. يوفر النظام تكوينات بستة وثمانية أذرع ، والعديد من الملحقات الاختيارية ، وأداء ومرونة كبيرين. لكن النهج الجديد لخفض التكاليف وإدارة التعقيد يجعلان من هذه اللعبة تغييرًا.

للحفاظ على انخفاض التكاليف ، يتم شحن BlueROV مجمّعًا جزئيًا ، مما يتطلب ما يقرب من ست إلى اثني عشر ساعة من تجميع المستخدم لإكماله. في حين أن هذا يمثل وفورات في التكاليف بالنسبة للمشتري ، فإنه يوفر للعملاء أيضًا الفرصة لفهم المكونات وهيكل النظام. هذا يدعم أداة مخصصة لتعديلات المستخدم النهائي وترقيات. تستفيد السيارة من تقنيات الطائرات بدون طيار الشائعة وتوظف البرامج الثابتة للتحكم في ArduSub ، وهذا يوفر ميزات مفيدة ومجتمع مستخدم واسع النطاق. يتحكم المشغل في ROV بجهاز كمبيوتر محمول وجهاز تحكم في الألعاب. يوفر تطبيق QGroundControl مفتوح المصدر واجهة المستخدم. يتم تقديم هذا المزيج القوي من التكنولوجيا بسعر دخول منخفض بشكل ملحوظ قدره 3500 دولار. هذا يجلب روف قادرة حقا لجمهور جديد كبير.
A BlueROV (Credit Blue Robotics، Jeff Milisen) كما أن توسيع جمهور ROVs هو ترايدنت من سوفار أوشن ، سابقا OpenROV. هذا ROV المضغوط هو دراسة حالة في التحسين الهندسي. عامل شكلها والهندسة المعمارية هي تطور كبير من غيرها من روف بالطاقة البطارية. ترايدنت لديه تصميم فريد من نوعه يجمع بين براعة والسيطرة على ROV (مركبة تعمل عن بعد) وكفاءة AUV (مركبة مستقلة تحت الماء). يمكن أن تؤدي المراحل الخطية الممتدة والمناورات المعقدة في المساحات الضيقة. باستخدام ثلاثة محركات دفع فقط ، في تكوين إزاحة فريد من نوعه ، يمكن لـ ROV المضي قدمًا بكفاءة ولكن يمكن المناورة بدقة شديدة. يمكن أن يتسبب التعرق الرأسي خارج المركز للـ ROV في جعله ينطلق بسرعات عالية ، ولكن أيضًا يحوم أو يغير العمق دون أن ينطلق أثناء التشغيل بسرعات منخفضة - على غرار طريقة عمل ROV التقليدي. بالإضافة إلى تصميم هيدروديناميكي أنيق تم تصميم Trident أن تكون محمولة للغاية ودائم للغاية. ROV صغيرة بما يكفي لتناسب حقيبة الظهر في حين أن لوحاتها الجانبية مصبوبة بطبقة مطاطية تمنحها شكلاً من الصدمات. تعتمد واجهة المستخدم على معايير الإنترنت مثل HTML5 و WebGL لتمكين التجريب من خلال متصفح يعمل على أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية والأجهزة المحمولة فقط. يضمن احتضان مناهج البرمجيات مفتوحة المصدر الحديثة إمكانية تحديث قاعدة الكود باستمرار من قِبل كل من المجتمع والشركة. يتيح ذلك تغييرات البرامج التي يحركها المستخدم مثل واجهات المستخدم الجديدة لتشكيل تجربة التشغيل وتقديم قدرات ROV المحسنة إلى مجتمع Trident العالمي.

تتوفر هذه الحزمة سهلة الاستخدام وعالية الأداء على موقع أمازون يحدق بسعر 1700 دولار. إنها حقًا حقبة جديدة بالنسبة إلى روبوتات المحيط التي يمكن الوصول إليها والمفيدة. يمكن لأولئك الذين يبحثون عن تجربة مربوطة اختيار نظام محسن للغاية أو نهج وحدات مع مزيد من التكوين للمستخدم النهائي. في كلتا الحالتين ، بتكلفة كمبيوتر محمول حديث أو كمبيوتر شخصي ، يمكن للمرء أن يكون مجهزا تجهيزا كاملا للانخراط في مهام ذات مغزى في أعماق المياه تصل إلى 100 متر. أولئك الذين يرغبون في "قطع الحبل" لديهم خيارات إضافية.

أصبحت AUVs فعالة أصغر وأكثر بأسعار معقولة ، في السنوات الأخيرة. كما هو الحال مع أبناء عمومتهم روف هناك أمثلة متعددة للنظر. ربما يرتبط AUV "الصغير" الحديث بشكل أفضل بمنتجات BAE Systems ، المعروفة سابقًا باسم Riptide Autonomous Solutions. Riptide هي قصة المركبات الصغيرة والنمو السريع. تأسست في عام 2015 Riptide تسليمها بسرعة AUV المدمجة.

كان المنتج الأول في Riptide هو micro-UUV ، وهي مركبة بحرية مفتوحة المصدر تتمتع بمرونة عالية توفر حلًا منخفض التكلفة ومناسب جدًا لمطوري الاستقلالية والسلوكيات وأجهزة استشعار تحت سطح البحر وحمولات جديدة أخرى. يتميز micro-UUV بواجهات مفتوحة للبرامج والأجهزة ، مما يوفر للمستخدمين منصة موثوقة وقوية لدفع تطوير التكنولوجيا. تم تحسين تصميم السيارة لتحقيق الكفاءة العالية مع أفضل توقيع هيدروديناميكي في فئتها. يبلغ طول وحدة micro-UUV 4 7/8 بوصات ، وطولها 40 بوصة ، ويزن 22 رطلاً. تم تصنيف النظام القياسي على عمق 300 متر.

على الرغم من أن هذه السيارة قد تبدو وكأنها صناعة "نموذجية" ، إلا أنها تختلف عن حجمها الصغير. كان التركيز على احتياجات المستخدم النهائي هو الأكثر انتشارًا في تصميم البرنامج. على النقيض من البنى الاحتكارية النموذجية ، تتميز micro-UUV بهيكل مرن يستفيد من قدر كبير من البرامج مفتوحة المصدر. في الإصدار الأولي من برنامج micro-UUV ، قدمت Riptide رمزًا لمنصات تطوير Arduino و Beaglebone Black ، بالإضافة إلى دعم محرك التحكم في روبوت MOOS-IvP. وكانت هذه ميزة قوية تعيين أي AUV. بسعر يبدأ حوالي 15000 دولار كان هناك اهتمام كبير بالسوق.

بحلول عام 2019 ، لاحظت BAE Systems نجاح هذا المنتج. استحوذت مؤسسة BAE Systems FAST Labs على Riptide وهي الآن تنضج في تكنولوجيا المنصات وتصنيعها. FAST Labs هي ذراع البحث والتطوير لشركة BAE Systems، Inc. وهي فريدة من نوعها في
صناعة الدفاع باعتبارها أعمال البحث والتطوير التي يمولها العملاء في الداخل والمصممة ل
التعاون عبر المؤسسة العالمية للشركة لتطوير ونقل التقنيات المتقدمة. إن AUV الصغيرة التي أطلقتها Riptide في الأصل تستفيد من هذه العملية.
AUV الصغيرة التي ظهرت مؤخرا في الساحة هو RangerBot. تتبع هذه السيارة طريقة مختلفة لتقديم حل ميسور التكلفة للمستخدمين النهائيين. تم تصميم RangerBot من قبل المهندسين في جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا (QUT) في بريسبان ، أستراليا. يعمل فريق QUT في مركز الروبوتات الذي يركز على رؤية الماكينة. كما أنها تعمل لدعم التقييمات البيئية على الحاجز المرجاني العظيم. تم تمكين تحول نموذجي عندما اختار الفريق ، مع إدراكه أن ظروف المياه في بيئته المستهدفة واضحة للغاية ، استخدام الاستشعار المرتكز على الرؤية بشكل حصري.
RangerBot على الشعاب المرجانية (Credit Matthew Dunbabin / QUT) قد يبدو هذا واضحًا ولكن مع التخلي عن الحجم والقوة ، وعلى الأخص ، فرض عقوبات على الآلات الصوتية ، أصبح RangerBot أصغر وأسهل في الاستخدام وأكثر تكلفة من البدائل التقليدية. باستخدام سلسلة من الكاميرات ، يمكن لـ RangerBot إدارة المسار الأفقي على الجزء السفلي وكذلك عمقه. باستخدام أحدث أدوات فسيفساء الصور ، يمكن للسيارة أيضًا إنتاج منتجات بيانات مفيدة عبر موقع مسح. تسمح الأنظمة المرئية أيضًا بتطبيقات إدارة بيئية معقدة. أثبتت RangerBot ونماذجها السابقة قدرتها على التعرف على نجم نجم البحر من الشوك ، وهو حيوان مفترس يمكنه تخريب الشعاب المرجانية. أثبتت AUVs أيضًا القدرة على حمل حمولة يمكن أن تقضي على COTS من خلال الحقن الدقيق للحل الذي يؤذي الكائن الحي الغازي فقط. كما تساعد واجهة الحمولة النافعة التي تدعم هذه المهمة في استعادة الشعاب المرجانية. يمكن تثبيت مثانة تصل إلى 8 لترات من يرقات المرجان على RangerBot. باستخدام قدرات الرؤية الآلية الخاصة به ، يمكن لـ AUV تحديد المساحات العارية المناسبة على الشعاب المرجانية المتدهورة وإيداع التركيز المناسب لليرقات. وبالتالي ، فإن RangerBot المحملة بالكامل يمكن أن تزرع حوالي 250 متر مربع من الشعاب المرجانية. هذا هو أكثر كفاءة من التقنيات السابقة على الغواص.
مستوحاة من هذه الجهود البحثية الناجحة ، قام الفريق في QUT بتحسين تصميم RangerBot للإنتاج ويستعد لدعم جهود التسويق. عندما يأتي هذا المنتج إلى السوق ، فسوف يقدم حلاً قويًا يجمع بين كفاءة السباحة الحر للـ AUV ومستويات القدرة على المناورة بالإضافة إلى قدرات المسح والتفتيش المتقدمة. التحذير هنا هو أن وضوح المياه يجب أن يكون عاليًا بما يكفي حتى تعمل التكنولوجيا المرئية. ولكن هناك العديد من بيئات التشغيل هذه في المحيط العالمي.
يتم تقديم الأمثلة المقدمة هنا للتحقق من صحة التصريح بأن "المركبات الجيدة المغمورة في البحر تأتي في عبوات صغيرة." يمكن لمستخدمي ROV و AUV إيجاد العديد من الخيارات ، بما في ذلك خارج الأنظمة التي تمت مناقشتها هنا. تشمل الاتجاهات الكامنة وراء هذه التطورات اعتمادًا أكبر للبرامج مفتوحة المصدر ، وأدوات الإنتاج الحديثة ، وفوائد التكلفة من المجالات الأخرى ، لا سيما الالكترونيات الاستهلاكية. تأثير التفكير الإبداعي وتصميم ورقة نظيفة هو أيضا ملحوظ. تستفيد السيارات المصنّفة هنا ، والعديد من العروض المدمجة الأخرى في هذا المجال ، من تفكير الأفراد ، أو المنظمات ، الجديدة في هذا القطاع. يبدو أن التخلص من التقنيات القديمة ، أو مفاهيم التصميم ، فكرة كبيرة تُمكّن مجتمع السيارات الأصغر تحت سطح البحر.