Так уж получилось, что этот отпуск я провел на чудесном озере, вдали от крупных городов, и этот опыт навел меня на ряд мыслей, которые я собираюсь изложить в этой статье.
Дело в том, что мне удалось неплохо порыбачить на этом озере, но хотелось чего-то большего (инженеры мы или кто-то еще!), что позволило бы расширить возможности рыбалки - и мой пытливый ум взялся за работу.
Озеро Кандыкуль Я думал об этом: А что, если рыбалка несколько автоматизирована и рыбу ловят прямо в среде обитания, то есть под водой? И сразу все мысли стали склоняться к какому-то управляемому дрону, который позволил бы осуществить этот процесс.
Однако у меня сразу возникли некоторые сомнения в возможности реализации этого плана.
Корень этих сомнений в том, что мне периодически приходится проезжать мимо Кстовского района Нижегородской области, в окрестностях которого имеется система связи с подводными лодками, о которой я узнал совсем недавно.
До этого я воспринимал эту систему лишь как некое потенциально военное сооружение, представляющее собой ряд высоких штырей (высотой 210 метров), стоящих прямо посередине поля.
Спустя много времени совершенно случайно мне удалось узнать, что это за система.
захваченная радиостанция «Голиаф» , захваченный в годы Великой Отечественной войны, в Германии.
Почти все время на Западе эту систему считали утерянной, и только совершенно случайно, в 90-е годы, кто-то на одной из фотографий или в газетной статье (точно не помню) узнал радиостанцию, и через он, весь мир.
Именно тогда, ознакомившись с особенностями устройства и его работой, я понял, что связь с устройствами, расположенными под водой, будет непростой, в связи с тем, что вода поглощает радиосигналы - а это значит, что включен какой-то трансивер.
необходимы сверхдлинные волны, что само по себе проблематично.
Чтобы понять масштаб проблемы, давайте посмотрим на вики :
«Способность сверхдлинных волн проникать в глубокие морские воды используется при организации дальней связи с подводными лодками.Именно об этом я подумал, когда в голову пришла идея некоего подводного дрона.В СССР для этих целей на базе противолодочного самолета Ту-142МК был даже создан специальный самолет Ту-142МР «Орел», оснащенный радиостанцией ВСД Р-826ПЛ «Фрегат» дальностью действия 8,6 км.
длинная кабельная антенна».
«Спортивное гугление» на эту тему дало ряд результатов, готовых проектов людей: И еще одно устройство.
Прочитав их, я убедился в том, о чем и подозревал изначально: передать радиосигнал под водой весьма проблематично, хотя и возможно.
Именно поэтому любители предпочитают ограничиваться более проверенными решениями, а именно соединением панели управления подводного дрона и самого дрона с помощью кабельной системы.
Кабели могут передавать как сигналы управления, так и видеосигналы с камеры, расположенной на дроне.
Кроме того, для облегчения веса и повышения надежности системы в целом силовые батареи можно разместить на берегу, а мощность также можно будет передавать на дрон по кабелю.
Поскольку я представлял себе дрон в виде своеобразного «подводного охотника», который мог бы охотиться на рыбу, непосредственно наблюдая за ней через камеру, мне показалось, что хорошим решением будет устройство с размещенными на нем подводными охотничьими ружьями пружинного типа.
.
После ряда раздумий я придумал устройство, похожее на то, что на картинке: 
Однако, как видите, корпус устройства создать достаточно проблематично:
- если он изготовлен методом 3D-печати, то приобрести корпус большого размера проблематично, так как понадобится 3D-принтер соответствующего масштаба;
- если же сделать его из какого-нибудь плоского материала с помощью лазерной резки (то есть сделать стопку пластин, а затем собрать их между собой, стянув болтами), то заклеить каждый слой будет достаточно проблематично и возникнет риск многочисленных утечек, которых нам бы очень не хотелось.
В этом случае мы сможем получить достаточно надежный корпус, который практически гарантированно исключит риск протечек.
Представление о том, как может выглядеть этот корпус, можно увидеть на рисунке ниже: 
Кстати, этот тип устройства позволяет очень удобно размещать внутри трубчатого корпуса различные компоненты; для этого нужно всего лишь разместить в соответствующих местах переборочные трубы, в отверстиях которых смонтирована как электроника, так и силовая двигательная установка.
Но в целом, продумывая устройство дальше, сама идея подключения к берегу длинного троса показалась мне совершенно неправильной, так как трос такой длины затруднил бы продвижение и вытягивание дрона это до дна.
Поэтому мне показалось, что было бы неплохо, если бы дрон не подключался кабелем к берегу.
Однако как этого добиться? Передача сигнала через воду невозможна или затруднена (по крайней мере, мы такой вариант не рассматриваем).
И тут я подумал, что не обязательно тянуть трос до самого берега! Достаточно просто вывести его за пределы зоны, в которой передача сигнала проблематична: то есть как-то вынуть кабель из воды и превратить в антенну! И тут просто напрашивается следующее решение: кабель выводят из дрона в плавучий буй, который уже беспроводным способом связан с береговым управлением.
Чтобы дрону было легче передвигаться по воде, не имея за собой висящего длинного неиспользуемого кабеля, кабель необходимо сматывать в катушку по мере необходимости.
Для этого вполне может подойти либо какой-нибудь автоматический намотчик, либо более простое механическое решение: просто пружина, установленная на оси катушки, которая в свою очередь находится внутри этого поплавка.
Катушка довольно легко разматывается и так же легко сматывается удлиненный кабель.
Плавучесть поплавка достаточно велика, поэтому при выдергивании из него троса поплавок не уходит под воду.
При таком подходе у нас будет аккуратный кабель, выпущенный только на ту длину, которая нужна дрону и не более того.
Но я продолжал рассуждать дальше: для осуществления подводной охоты необходимое устройство делится на две части – сам подводный дрон и поплавок.
Можно ли как-то совместить эти устройства? И тут пришла следующая идея: а что, если не размещать дрон под водой, а использовать его как своего рода надводный корабль, установить на него пушку или ружья для подводной охоты, камеру видеонаблюдения и устройство беспроводной связи с берег! При таком подходе мы, конечно, несколько теряем в возможностях, так как корабль постоянно находится на одной и той же поверхности, то есть не может, как подводная лодка, двигаться во всей толще воды.
Однако мы получаем массу других преимуществ, среди которых интеграция 2-х устройств вместе, легкая связь с берегом и отсутствие каких-либо кабелей, которые имеют свойство запутываться.
Оружие для подводной охоты можно разместить прямо на этом корабле, направив вертикально вниз: 
В этом случае все становится кристально ясно:
1. сам корпус корабля можно спроектировать в 3D и создать соответствующие чертежи, по которым все детали корпуса, включая переборки, можно вырезать из листового материала методом лазерной резки;
2. Сделать корабль непотопляемым довольно легко, если заполнить все неиспользуемые пустоты в корпусе пенопластом.
В этом случае, даже если произойдет какая-либо протечка, воде будет просто некуда стекать, так как все пустоты уже будут заполнены; 
3) Я сам исторически имею предрасположенность к кораблям этого типа, так как в свое время, будучи 20-летним студентом, скачал из Интернета и построил виндсерфер по чертежам, которые до сих пор есть у моих родителей.
Возможно, я расскажу вам об этом в будущем.
:-) 
Тут только надо оговориться, что киль корабля должен быть закруглен в передней части, чтобы обеспечить так называемое «глиссирование» — то есть легкий доступ к скольжению по поверхности воды.
Благодаря этому корабль будет достаточно легко двигаться и преодолевать встречные волны.
Говоря о способе видеонаблюдения в процессе охоты, я вижу следующие три варианта размещения камеры на корабле (сразу оговорюсь, что во всех трех вариантах предполагается, что в днище корабля имеется прорезь для перемещение подводной пушки).
Вариант А: Для защиты камеры от неблагоприятного воздействия воды в этом варианте камера располагается в защищенном месте и от камеры выведено оптоволокно, прикрепленное к стволу ружья.
Таким образом, при выстреле мы смотрим в ту же точку, что и пистолет, камера защищена от воды; Вариант Б: более проблематично, так как камера расположена непосредственно на стволе подводного ружья и соответственно находится под водой.
Это вызывает массу вопросов относительно надлежащей герметизации камеры.
Однако этот подход позволяет очень удобно прицеливаться; Вариант Б: одновременно достаточно прост в реализации и имеет свои нюансы при эксплуатации.
Главный из этих нюансов заключается в том, что стрелок не наблюдает за мишенью непосредственно в прицел.
Поскольку камера просто направлена на прозрачное окно в нижней части корабля, прицеливание несколько затруднено.
Для решения этой проблемы можно разместить, например, лазерную указку на стволе подводного ружья.
Но опять же возникнут вопросы с соответствующей герметизацией, а также привлечением повышенного внимания к кораблю со стороны рыбы, что не является положительным фактором.
Если говорить о возможных вариантах силовой установки, которая позволит кораблю двигаться, то здесь, на мой взгляд, также возможны два варианта.
В первом варианте в качестве силовой установки используется электродвигатель.
Подобных решений довольно много; мощные образцы двигателей этого типа имеют водяное охлаждение.
Что касается блока питания, то здесь все стандартно – лучше всего брать литий-ионную сборку.
Источник изображения: www.elenergi.ru
Во втором случае можно использовать решение достаточно не недорогое, но к тому же достаточно мощное (легко установить двигатель даже на 3 кВт, менее чем за 10 000 рублей ).
В качестве такого решения можно использовать обычный бензиновый триммер для стрижки газонов.
Двигатель триммера достаточно высокооборотный (вопрос дискуссионный, в разных источниках его называют от 3000 до 12000 об/мин для двухтактного двигателя) и мощный.
Минусом такого решения является шум во время работы.
Однако такое решение позволяет собрать мощную систему «по недорогой цене».
И в нашем случае сила лишней не будет - рыбу еще вытащить надо :-) 
Как видно из картинки выше, триммер мы можем взять практически без изменений, нужно лишь немного доработать его алюминиевый стержень, а также стальной вал, проходящий внутри него.
То есть нам нужно их сократить.
Но, в отличие от электродвигателя, бензиновый двигатель необходимо периодически запускать (так как во время охоты мы не будем держать его постоянно включенным).
Для этого нам потребуется немного доработать армстартер этого триммера или в просторечии «стартер».
В первом варианте на эту моталку устанавливаем небольшой электродвигатель, который позволяет энергично наматывать трос моталки на подключенную к ней катушку и соответственно запускать двигатель.
Во втором варианте снимаем стартер вообще и устанавливаем вместо стартера на вал бензинового двигателя большую шестерню, которая будет приводиться в движение маленькой шестерней на валу электродвигателя - стартера: 
Пока обдумывал варианты, мне вдруг пришла в голову внезапная мысль: а зачем, собственно, устанавливать какие-то пушки? Ведь на нее можно установить обычную удочку, с устройствами отслеживания поклевки и автоматической подмоткой, чтобы осуществлять как спуск лески, так и ее втягивание, и подсечку в момент поклевки! 
В этом случае система упрощается еще больше!
И вот мы подошли к самому интересный : способ связи с кораблем.
Здесь, на мой взгляд, также возможен ряд вариантов: 1) можно взять вполне стандартные комплекты управления от множества дронов, продающихся на Али; 2) использовать самодельную двухканальную систему связи, в которой первый канал отвечает за передачу непосредственно видеосвязи, а второй предназначен для передачи сигналов управления.
Этот метод весьма перспективен; к его основным преимуществам относятся высокая скорость обновления изображения, благодаря аналоговому сигналу, передаваемому на частоте 5,8 ГГц, а также дальнобойная система управления, которая теоретически позволяет управлять устройством на расстоянии до 1 м.
км.
В качестве устройства управления используются известные недорогие радиомодули.
То есть мы получаем быструю картинку и хороший дальний контроль;
3) построить свою довольно уникальную систему управления, основу которой составляют 2 корпоративные точки доступа.
Несмотря на достаточно уникальный характер системы, она позволяет осуществлять высокоскоростную передачу цифрового сигнала и сигнала управления одновременно.
Видится эта система следующим образом: на берегу есть точка доступа, к которой по беспроводной сети подключаются ноутбуки и смартфоны, и через них осуществляется управление кораблем.
Точка доступа на берегу подключается по беспроводному каналу Wi-Fi к той же точке доступа, что установлена на корабле.
Точки соединяются между собой посредством соединения типа «мост».
Преимуществом системы является высокоскоростная передача цифрового сигнала, а также стандартные порты rg45, позволяющие подключать к точке доступа обычные видеокамеры.
Таким образом, мы можем использовать совершенно стандартные камеры видеонаблюдения с высоким разрешением и специальными функциями, такими как инфракрасная подсветка, для съемки в темноте.
Кроме того, с берега можно просто получить доступ к микроконтроллеру управления esp32, расположенному на корабле и подключенному к точке доступа по Wi-Fi, введя обычный IP-адрес.
Минусом системы является некоторая избыточность и возможность замедления видеосигнала.
Именно из-за этого потенциала заикания компании, производящие высокоскоростные гоночные дроны, используют аналоговую передачу видео.
Да, в последнее время стали появляться различные цифровые решения для высокоскоростной передачи изображения, в частности, решение от DJI , однако цена их довольно высока.
В данном случае, поскольку в качестве управляющего микроконтроллера используется ESP32, расположенный в сети Wi-Fi, мы можем управлять этим микроконтроллером, запустив на нем небольшую html-страницу, используя для управления вебсокеты.
То есть эта страница представляет собой небольшую панель управления, которая отслеживает действия пользователя – начало его действия и конец («нажал кнопку – идем, нажал – не идем»).
В качестве кода для прошивки esp32 можно использовать шаблон, который я прикрепил ниже.
Он требует доработки, но, тем не менее, его можно использовать (после соответствующей модификации).
Пустой код для управления через вебсокеты Напоследок скажу, что использование небольшого судна для рыбалки может быть довольно интересной идеей, если к тому же установить на дрон эхолот или просто скачать какой-нибудь алгоритм, который позволит судну двигаться в любом порядке, опускать и поднимать леску.
, делаем крючки и возвращаемся обратно на базу, если рыба поймалась: 
Еще одним очень интересным вариантом использования системы является возможность создания целого флота умных кораблей, которые обмениваются информацией друг с другом и один из них осуществляет ретрансляцию всей информации на берег.
Средство дальней связи – точка доступа, установленная на «базе»; все остальные ведомые корабли подключаются к нему с использованием стандартных возможностей микроконтроллеров esp32. 
Теоретически использовать esp32 можно только для дальней связи (в сети есть примеры использования этой платы для передачи данных на расстояние более 10 км, но понадобится направленная антенна).
Однако из-за слабости его процессора я считаю, что использовать его для передачи видеосигналов высокого разрешения будет невозможно.
Соответственно, остается только использовать его для управления, а видеосигнал передавать по-другому.
Либо закодировать сигнал на самой камере - и использовать esp32 только для беспроводной передачи данных.
Вот какие мысли пришли ко мне на тему создания дрона-рыбалки.
Если вы хотите что-то подправить, добавить или предложить свое видение, будет интересно прочитать! Порассуждаем? 
Теги: #Сделай сам или Сделай сам #сделай сам #роботы #Разработка робототехники #дроны #arduino #разработка на Arduino #ruvds_articles #ruvds_articles #подводные лодки
-
Лучшие Снайперские Игры
19 Oct, 24 -
День Рождения Основателя Nintendo
19 Oct, 24
