Международная выставка «Инрыбпром 90», проходившая в Ленинграде в августе 1990 г., была во многом посвящена теме со здания подводных ТВ систем (ПТВС). По одному из главных технических параметров — способу перемещения под водой передающей ТВ камеры — ПТВС можно поделить на три группы:

ПТВС с погружаемым аппаратом, несущим передающую ТВ камеру и подвешенным на вертикально натянутом тросе или на кабеле;

ПТВС с дистанционно управляемым погружаемым аппаратом, буксируемым за судном;

ПТВС с дистанционно управляемым погружаемым аппаратом самоходного типа.

Буксируемые и самоходные ПТВС, как правило, имеют в названии слово «rover», происходящее от ROV (Remotely Operated Vehicle — дистанционно управляемый подвижный аппарат). Два буксируемых «ровера» были представлены на стенде только макетами, ибо имеют внушительные размеры. Ocean Rover Mk 3 предназначен для наблюдения за рыболовными тралами во время траления и имеет габариты — 2000 × 1400 × 1425 мм, вес в воздухе — 300 кг. Ocean Surveuor предназначен для более широкого спектра подводных наблюдений и исследований, его габариты — 1900 × 1800 ×1900 мм, вес в воздухе 400 кг. Сходные конструкции обоих погружаемых аппаратов обеспечивают высокую стабильность их положения и хорошую маневренность, достигаемые с помощью крестообразно расположенных роторов Магнуса, которые приводятся во вращение гидравлической передачей. Важная область применения Ocean Surveuor — осмотр подводных трубопроводов. При обнаружении повреждения трубопровода, как привило, возникает необходимость немедленного более тщательного обследования места повреждения, что с помощью Ocean Surveuor сделать трудно. Поэтому в его конструкции предусмотрена площадка для установки дистанционно управляемого самоходного аппарата (второй ПТВС), который при остановке основного аппарата приводится в действие с бортового пульта управления и может самостоятельно передвигаться к месту повреждения трубопровода. Фирма использовала для этого ПТВС, выпускаемые другой английской фирмой, — устанавливаемый на площадке буксируемого самоходный аппарат Hyball (на рис. 2.1 справа вверху) имеет почти сферическую форму, позволяющую поворачивать ТВ камеру вокруг горизонтальной оси на 360°, а стало быть, вести осмотр трубы или другого объекта сверху, сбоку, снизу. Цветная ТВ камера с матрицами ПЗС имеет автоматическую диафрагму. В аппарат могут быть дополнительно вмонтированы черно белая ТВ камера для работы в условиях особо низкой освещенности и фотоаппарат. Самоходный аппарат снабжен двумя фарами с галогенными лампами 100 Вт, еще две лампы 75 Вт поворачиваются вместе с ТВ камерой. Для перемещения в различных направлениях и вращения аппарат имеет четыре пропеллерных движителя с электродвигателями постоянного тока 24 В общей мощностью 380 Вт. Длина кабеля, идущего к бортовым устройствам контроля, управления и питания, составляет 300 м. При работе с Ocean Surveuor кабель подключается к буксируемому аппарату.

Но наиболее широко на выставке были представлены ПТВС на платформе самоходных погружаемых аппаратов, имеющих более «классические» формы. Советско-канадское совместное предприятие поставляет серию ПТВС, включающую в себя: MicROVER с особо малым самоходным аппаратом (диаметр 14 см, длина 63,5 см; вес в воздухе 6,4 кг), ПТВС среднего класса MiniROVER (вес в воздухе до 25 кг) и ПТВС с «тяжелым» аппаратом, требующим крана для спуска в воду, SeaROVER (масса 80 кг) — он показан на рис. 2.1 вверху слева. В двух первых аппаратах установлены цветные ТВ камеры с высоким разрешением; в аппарате SeaROVER к такой камере добавлена еще черно белая камера с матрицей ПЗС. Рабочая глубина первого аппарата — 30 м, второго — 182 м, третьего  360 м. Источник света у MicROVER — четыре лампы 12 Вт, у других аппаратов — 2 лампы по 150 Вт. Длина стандартного кабеля соответственно 48, 152 и 300 м (по специальным заказам поставляются кабели большой длины). На аппарате SeaROVER установлен также гидроакустический локатор. И могут быть также дополнительно установлены фотоаппарат, навигационная система, глубиномер и другие приборы. На стенде была представлена еще одна ПТВС, которую можно отнести к классу «микро» — Seamor. Самоходный аппарат этой ПТВС имеет габариты 330 × 266 × 225 мм и вес в воздухе 8 кг (вес в воде, как и у других малых аппаратов, «нейтральный», т. е. аппараты в воде уравновешены). В аппарате две ТВ камеры на матрицах ПЗС — цветная с разрешением 330 твл и черно белая с разрешением 280 твл). Источник света — галогенная лампа 100 Вт. Аппарат приводится в движение тремя электродвигателями с пропеллерами. Длина кабеля — 50,6 м.

Нетипичный для аппаратов среднего класса обтекаемый корпус без стабилизирующих крыльев имеет самоходный аппарат ПТВС Super С’САТ — вес в воздухе 42 кг — он на рис. 2.1 внизу. Четыре пропеллерных движителя приводятся в действие электродвигателями постоянного тока 12 В. Рабочая глубина — 100 м, длина стандартного кабеля 100 м, дополнительного — 200 м. Цветная ТВ камера имеет минимальную освещенность — 10 лк.

 

"Черный ящик" в автомобиле: технологии западных автоконцернов "отрихтуют" водителей  - http://www.liveinternet.ru/users/albrs/post402370094/

 

Подводный телеуправляемый аппарат

«Гном» олицетворяет собой класс малогабаритных, объемом 1 3 л (на рис. 2.2 «Гном» в руках у человека), подводных осмотровых телеуправляемых аппаратов для дистанционных осмотров подводных объектов. Цель разработки — создание семейства переносных «персональных» ROV для широкого спектра применений. Система состоит из собственно подводного аппарата «Гном», катушки с кабелем и надводного блока. Подводный модуль выполнен в виде герметичного алюминиевого цилиндра с иллюминатором для видеокамеры. К цилиндру прикреплены четыре электродвижителя (два горизонтальных с боков и два вертикальных вдоль корпуса) с пропеллерами и пенопласт для плавучести. Такая конструкция позволяет переводить аппарат в режим наклона, что бывает необходимо при осмотрах. Внутри корпуса размещены электронный блок и цветная видеокамера, вокруг которой расположено кольцо осветительных светодиодов, а также имеются электронный компас и датчик глубины, мембрана которого выходит наружу. Для связи с аппаратом использован коаксиальный кабель. В надводном блоке размещены источник питания, электроника передачи команд/данных/видео и пульт управления (PlayStation с двумя джойстиками). Надводный блок может быть дополнен плоским видеомонитором. Имеется стандартный видеовыход для подключения к телевизору или видеомагнитофону. Электропитание либо автономное (встроенный или внешний аккумулятор), либо внешнее (220 В). В качестве кабеля использован одножильный коаксиальный, по которому на «Гном» передаются электропитание (180 В) и команды управления, а видеосигнал с камеры и данные (показания датчика глубины, компаса) транслируются с «Гнома» наверх в надводный блок. Кабель гибкий и прочный (в оболочке использованы кевларовые нити), намотан на пластмассовую катушку размером 30 × 30 × 12 см, в которой может быть установлен разъем со скользящим контактом. Такой кабель позволяет «Гному» легко маневрировать и удаляться на расстояние 150 200 м, он дешевле (порядка 1,5 2 $/м) многожильных кабелей, используемых в большинстве аналогичных аппаратов: например, в Videoray 2000 или Seabotix (стоимость кабеля 6 10 $/м). Движители сделаны на базе отечественных электромоторов постоянного тока ДПР 42 (модификации с редкоземельными магнитами). Для передачи вращения с помещенного в прочный корпус электромотора на ось гребного винта разработана дисковая магнитная муфта, что позволило сократить потери мощности по сравнению с сальниковым уплотнением. Для подсветки использованы сверхяркие светодиоды с КПД 80%. Управляет работой аппарата внутренний микрокомпьютер, который принимает команды через кабель связи. Он также обрабатывает данные от датчика глубины, компаса и осуществляет коммуникацию (в модулированном цифровом коде) через кабель с блоком управления. Вся информация с «Гнома» выводится на экран монитора в режиме «телетекст» (наложение алфавитно-цифровых данных на видеокартинку — рис. 2.3), включая многоуровневые меню режимов работы, настройки и калибровки. Реализованный в «Гноме» двунаправленный канал передачи цифровых данных, а также наличие аналоговых и цифровых интерфейсов позволяют дополнять «Гном» датчиками и рядом дополнительных устройств, таких как эхолот, транспондер для акустической навигации и др. В блоке управления есть интерфейс с РС (через COM порт), позволяющий осуществлять управление с компьютера.

Базовая модель — это четырёхмоторный аппарат с двумя горизонтальными и двумя вертикальными движителями, расположенными вдоль корпуса, что позволяет ему наклоняться вверх вниз в режиме реверса вертикальных моторов. Максимальная рабочая глубина — до 120 м, длина кабеля — до 230 м, напряжение на кабеле — 180 В. Камера с электронным приближением (режим «Digital zoom»). Вокруг камеры и с боков (рис. 2.4) — осветители, яркость которых отдельно и плавно регулируются от 0 до максимума джойстиком, что необходимо для съемок под водой при разных освещенности и мутности. Вместо заднего вертикального мотора предусмотрена установка второй видеокамеры с собственным осветителем для вертикального или бокового обзора. Камеры переключаются с джойстика. Такой вариант удобен для осмотра днищ судов, стен резервуаров, подводных объектов. Таким же образом предусмотрено подключение модуля эхолота. На задней крышке расположен датчик глубины, а внутри аппарата — компас Precision navigation. Максимальная скорость — 2 узла. В качестве пульта управления используется уже упомянутый джойстик. Общая потребляемая мощность всей системы вместе со встроенным плоским ТВ монитором состав ляет 150 Вт, что позволяет использовать внутренний мини аккумулятор 12 В/12 А·ч, при этом длительность работы составляет в среднем режиме потребления около часа. 

Максимальная тяга достигается в «СуперГноме» — модели с четырьмя горизонтальными движителями и одним вертикальным. Этот вариант собран из тех же конструктивных блоков (кроме блока плавучести), как и в базовой модели. Количество боковых осветителей увеличено вдвое. Эта модель дорабатывается до глубин 200-250 м и кабеля длиной 250-300 м. Для широкого применения создана модель «Гном микро»: трёхмоторный аппарат весом менее 1,5 кг, с двумя горизонтальными и одним вертикальным движителями. Цветная видеокамера помещена в полусферу из оргстекла, по одножильному коаксиалу передаются питание 48 В, видеосигнал и команды управления. Рабочая глубина — до 60 м, максимальная скорость — 1,5 узла. Реализован вариант с наклоном камеры вверх вниз, что обеспечивает угол обзора по вертикали 1800. Подготовка к работе занимает несколько минут — подключение питания, кабелей связи, монитора, размотка кабеля. В некоторых случаях желательна калибровка датчика глубины — выставления нулевой отметки и компаса, — для чего есть режим в меню на экране. Аппарат опускают в воду за кабель и далее направляют на объект: либо погружая сразу, либо сначала двигая в надводном положении, а затем погружая при помощи движителей. Оператор управляет движением и режимами работы аппарата: направлением и скоростью хода, регулировкой яркости осветителей, режимом камеры и т. д. с помощью двух джойстиков и клавиш на пульте. Правый джойстик управляет горизонтальным движением — ход вперед назад, повороты вправо влево, левый джойстик — вертикальным перемещением вниз вверх и наклоном аппарата вниз вверх. Скорость плавно регулируется от 0 до максимума, при этом вектор движения и относительные значения скоростей индицируются на экране в режиме «телетекст». Предусмотрен режим «малого хода» (20% мощности) для тщательного осмотра объекта. «Гном» может автоматически поддерживать заданную глубину. Достигнув нужной глубины, оператор нажимает кнопку стабилизации аппарата на этой глубине. Также есть режим фиксации вертикальной скорости, что удобно при длительном погружении/всплытии аппарата. Освещение включается и регулируется с пульта, причем раздельно регулируется яркость переднего осветителя и двух боковых, что полезно при засветке от взвеси и плавающих частиц.

Уже первые «Гномы» были использованы для видеосъемок в московском дельфинарии учеными, изучающими морских млекопитающих. «Позировали» подводным аппаратам несколько дельфинов и белуха. Они встретили «Гномов» миролюбиво и потом потеряли к ним интерес. При этом аккуратно отнеслись к кабелю и ни разу не задели его. В 2000 г. аппараты «Гном» были испытаны в экспедиции МЧС по осмотру затонувшей баржи в Балтийском море, и хотя они передавали качественное видеоизображение, практическое использование затруднялось из за недостаточной мощности осветителей, малой скорости, особенно при растяжке кабеля более 20-30 м, и отсутствии средств навигации. В последующее время эти недостатки были устранены: аппараты были доработаны в части увеличения мощности моторов и осветителей, оснащены средствами ориентирования, а также упрочнен кабель. Так, были добавлены два боковых осветителя, что позволило проводить съемки в темноте с дальностью видения 5-6 м в прозрачной воде. В 2002 г. эти аппараты были использованы на Байкале в экспедиции МЧС по поиску и осмотру потенциально опасных объектов — затонувших судов и провалившихся под лед автомобилей (рис. 2.5) на зимней переправе между берегом Байкала и о. Ольхон. Искали затонувшие объекты гидролокатором бокового обзора, координаты цели фиксировались с помощью судового GPS, а потом судно выходило по установленным координатам в точку, и затем опускались «Гномы» для допоиска и осмотра обнаруженных объектов. Глубины работ доходили до 45 м. Тогда же впервые оператор смог провести «Гном» внутрь кабины затонувшего на глубине 38 м автомобиля через приоткрытое боковое стекло и осмотреть ее. Оператор управлял аппаратом с судна, стоящего на якоре на расстоянии 50-60 м от объекта. Ориентация осуществлялась по компасу и датчику глубины «Гнома». Кабель имел отрицательную плавучесть, и «Гном» по мере своего движения растягивал его на дне на протяжении 80-100 м. Далее, при нахождении объекта, оператор проводил аппарат на 7-10 м дальше от него для того, чтобы при последующем осмотре тянуть за собой только небольшой кусок кабеля. Чтобы остальная его часть не сдерживала движения аппарата (рис. 2.6). Яркость светодиодных осветителей была вполне достаточной для детального осмотра. Пригодилась и функция наклона аппарата. В отличие от простого наклона самой камеры, используемого в ряде аппаратов (например, в Videoray, в котором свет направлен только вперед и не следует за камерой), при наклоне самого «Гнома» свет направляется в ту же сторону, что и камера. Поиск велся по компасу, если в этом направлении ничего не обнаруживалось, то оператор возвращал «Гном» обратно в точку опускания по разложенному на дне кабелю, затем вел аппарат в ортогональном или противоположном направлении, последовательно просматривая круг с центром в точке опускания. В этой экспедиции «Гномы» в большинстве случаев заменили водолазов, с которых была снята задача поиска и осмотра, а осталась только работа по подъему объекта в случае констатации фактов потенциальной опасности.

«Гномы» в экспедиции МЧС на Байкале обследовали порядка 20 объектов — затонувших автомобилей и судов, большая часть которых была затем поднята. Следующее применение «Гнома» — осмотр труб изнутри. Была осмотрена труба газопровода под р. Тверца. В 2003 г. «Гном» был использован для поиска и осмотра затопленных после II мировой войны барж с немецким химическим оружием в Балтийском море в районе о. Борнхольм (Дания). Аппарат погружали с моторного бота на глубину 100 м. При этом отмотали 50 м кабеля, после чего его в этом месте привязали к грузу весом 15-16 кг, который, в свою очередь, опустили на фале на дно. Таким образом, «Гном» смог двигаться в радиусе 50 м от этого груза. На аппарат были установлены два дополнительных боковых осветителя, что помогло при работе в полной темноте на глубине 100 м. Профессиональные применения: уже реализованный вариант с двумя видеокамерами, удвоение числа маршевых движителей и осветителей, эхолот, доработка аппарата для глубин 200 м и более. Для определения местоположения аппарата относительно судна создана система акустического позиционирования на базе двух гидрофонов, опускаемых с носа и кормы судна, и пингера на самом «Гноме». Наконец, система дистанционной работы с «Гномом» через локальную сеть и Интернет позволит использовать аппарат как подводную управляемую Web камеру (рис. 2.7).

 

Сокращенный текст 2-го выпуска справочника "Кто есть кто в робототехнике"