Projekt: Steuerung einer Unterwasserdrohne - Sketchübertragung per Ethernet

Hallo zusammen, wir arbeiten derzeit in einem Team von 4 Leuten in einem Uni-Projekt an der Programmierung einer Unterwasserdrohne, die unter Wasser steuerbar sein soll und während der Fahrt einige Sensordaten liefern soll. Da der Korpus der Drohne aus CFK gezogen ist, sollen möglichst wenige Löcher gebohrt werden, weshalb zur Datenübertragung lediglich eine RJ45 Buchse zur Verfügung steht. Das Problem besteht nun darin, dass auch die Übertragung eines Sketches über diesen Anschluss möglich sein muss, da das Verschließen der Drohne aufgrund eines Vakuum-Verfahrens sehr aufwendig ist. Nun haben wir dieses Tutorial gefunden: http://www.freetronics.com/pages/how-to-upload-a-sketch-to-your-arduino-via-a-network#.UmFYdxBmOJl Hierbei ist jedoch das Problem dass wir mindestens 4 Ausgänge mit PWM benötigen, die beim Uno+Ethernet Shield nicht mehr zur Verfügung stehen... Insgesamt benötigen wir: 17x Dig I/O 4x PWM 6x AnalogIn Optimal wäre für uns, wenn wir Arduino Mega2560+Ehternet Shield über Ethernet programmieren könnten, jedoch haben wir hierfür keine Lösung gefunden. Alternativ hatten wir noch die Überlegung, einen Raspberry Pi in die Drohne zu integrieren, der zur Kommunikation und Programmierung des Arduino genutzt wird, allerdings schien uns diese Lösung nach der Recherche zu kompliziert und aufwendig. Hat jemand einen Vorschlag zur Lösung des Problems? Auch komplett neue Ansätze sind willkommen...

Wie sieht es mit der Spannungsversorung aus? Nutzt ihr PoE oder einen internen Akku?

Also das Problem sehe ich als durch aus lösbar an. Einen Flash mit dem Ethernet Shield als Addon habe ich noch nicht gemacht. Jedoch habe ich zu Hause den Arduino YUN liegen. Den kann ich problemlos über Wifi programmieren. Ethernet weiß ich nicht sicher, gehe aber doch stark von aus.

Eure Aufstellung von Voraussetzung stellt aber ein paar Fragen. Was meint ihr mit 17x Dig I/O? Braucht ihr hier hauptsächlich Ausgänge oder Eingänge?

Die fehlenden Ports könnt ihr mit ShiftRegistern (74HC595, TLC5916, TLC5940, ...) erweitern.

hi,

wenn Ihr ein 10/100MBit ethernet benutzt, bleiben vier der acht litzen unbenutzt. usb braucht 4 (+5V, GND, Data+, Data-) leitungen. könntet Ihr also abgreifen.

oder schaut mal da: http://de.wikipedia.org/wiki/Wireless_USB

gruß stefan

Jo ich würde auch einfach USB nehmen.

Ist am simpelsten und Ihr braucht keine Peripherie wie nen Ethernet-Shield. USB-Kabel nehmen, durchschneiden, eine Seite in dem Ding auflöte, die andere Hälfte an die andere Seite vom Stecker und fertig.

Vor dem Einsatz auf jeden Fall einen Kurzschluss ausschließen (durchmessen), bevor Ihr Euch den USB-Anschluss oder den ganzen Rechner grillt! Also auch Schrumpfschlauch usw verwenden! Ich würde in der Drone auf jeden Fall einen Feuchtigkeitssensor einsetzen. Die sind günstig und klein und ihr könnt bei Wassereinbruch ein Auftauchen und anschließende, sofortige Stromunterbrechung realisieren, damit nichts kaputt geht. So etwas (Sensor Wassereinbruch) hat das beste U-boot ;)

Interessantes Projekt ! Wenn ich das richtig verstanden habe, wird der Rumpf komplett luft- und wasserdicht gemacht - da kann man logo keine normalen Stecker wie USB, RS232 oder sonstwas anbringen.

Aufgetaucht, bzw. "im Dock" könnte mir mir auch der Einfachheit halber eine Kommunikation mit Wireless-USB vorstellen. Du sprachst aber von CFK -> Carbonfaser. Wie schaut es denn da mit möglicher Signalabschwächung aus ?

Nächste Frage für mich wäre: Kommunikation unter Wasser ?! Ich denke mal das gibt Schwierigkeiten bei der Komminukation im Mega-/GigaHertz-Bereich .... Haben Uboote dafür nicht einen Langwellensender ?

Noch ne Frage: Das Teil läuft doch sicherlich mit einer Art Akku. Wie wollte ihr den denn laden ? Mechanischer Stecker fällt w. o. g. ja aus .... Da bleibt wohl nur so etwas wie induktive Ladung, z.B. wie bei elektrischen Zahnbürsten.

Danke schon mal für die Hilfe!
Wir benutzen einen internen Akku. Über POE hätten wir nicht genug Leistung bekommen.
Also wir haben drei Sensoren (Feuchtigkeit, FreeIMU, Abstand => 3x I²C),
Steuerung+Motoren (5 dig. Ausgänge, 4 PWM und 4 analoge Eingänge),
einen analogen Drucksensor für den Außendruck
und zwei weitere Motoren, die für Schwerpunktausrichtung und Auftauchen/Abtauchen zuständig sind.
In dem angehängten Bild “ArduinoMega…” ist unsere vorläufige Pinbelegung zusammengefügt.
In der Drohne ist noch eine Kamera angebracht, die mit 100 Mbit arbeitet, deshalb haben wir uns jetzt für die Variante mit dem Abgreifen des USB-Kabels entschieden und auch schon was zusammengelötet. Danke für die Idee!
Während der Fahrt kommunizieren wir dann über ein zweites Ethernet-Kabel mit dem Arduino (s. Kommunikation_Drohne…), weil die Reichweite vom USB nicht lang genug wäre. Also kommt da noch ein Ethernet-Shield drauf…
Das Aufladen der Akkus erfolgt über einen zusätzlichen Anschluss an der Drohne. Die Bauteile für die Induktion hätten zu viel Platz verbraucht.
Sieht da noch jemand Denkfehler, Probleme, die wir nicht beachtet haben?

Also eine kabelgebundene Drohne... WLAN, sowie sämtlicher 2,4GHz Funk (NRF, GSM, BlueTooth, selbst moderne RC Tchnik) geht bei U-Booten nicht, weil nur bis 10cm Wassertiefe. CFK geht auch nicht. Als Funk müßte da schon klassische 40MHz Technik her. Die Frage ist natürlich, warum nicht zur Steuerung normale RC Technik in Verbindung mit einem Rechner?

hi,

In der Drohne ist noch eine Kamera angebracht, die mit 100 Mbit arbeitet, deshalb haben wir uns jetzt für die Variante mit dem Abgreifen des USB-Kabels entschieden und auch schon was zusammengelötet. Danke für die Idee!

gerne.

wenigstens weiß ich jetzt, daß es funktioniert. ich hab' mich immer schon gewundert, warum das keiner macht, obwohl der bedarf hier im forum schon öfter zu erkennen war. ich selbst hab's nie gebraucht...

gruß stefan

Was ich noch nicht verstehe wieso die Unterwasserdrohne im inneren ein Vakuum haben soll.

da das Verschließen der Drohne aufgrund eines Vakuum-Verfahrens sehr aufwendig ist.

Ist ein Überdruck unter Wasser nicht vorteilhafter? Grüße Uwe

Sorry für die Ansage: Aber für mich ist so ein "Boot" kabelgebunden gleich von vornherein ein absoluter Schuss in den Ofen. Leider.

Warum ? Keine Ahnung, wie tief ihr tauchen wollt - aber bereits im Meter-Bereich ist die Abdichtung einer Netzwerkleitung schon irgendwie zum scheitern verurteilt, da es meines Wissens nach keinerlei nachhaltig druckdichte Verbindungen gibt, die man lösen und stecken kann.

Ich habe mal vor ca. 30 Jahren ein Projekt für meine Firma gemacht, die unbedingt einen funktionierenden Fernseher in einem Aquarium im Schaufenster haben wollten. Wir haben nur die Röhre (JA ! Röhre - 15 KV !) mit essenstiell notwendigen an Gehäuse eingegossen unter Wasser gepackt. Der Rest lag dahinter. Der Erinnerung nach sind min. 10 Röhren-Glotzen damals drauf gegangen.

Ach ja - zur Steuerung unter Wasser: Was glaubst du, wie ihr euer Unterwasser-Modell mit einer starren Leitung wie weit und wie flexibel steuern könnt ? Eher gar nicht .....

Warum ? Keine Ahnung, wie tief ihr tauchen wollt - aber bereits im Meter-Bereich ist die Abdichtung einer Netzwerkleitung schon irgendwie zum scheitern verurteilt, da es meines Wissens nach keinerlei nachhaltig druckdichte Verbindungen gibt, die man lösen und stecken kann.

Danke für die kontruktive Kritik. Also die Punkte sind uns bewusst, aber es geht bei dem Projekt um eine Machbarkeitsstudie, die inklusive Funkübertragung zu umfangreich geworden wäre. Aus diesem Grund wird an einer zweiten Uni an der Datenübertragung unter Wasser gearbeitet und falls dort eine Lösung gefunden wird, soll beides zusammen geführt werden. Für die Abdichtung der Steckverbindung arbeiten wir mit dem Unternehmen eines Kommilitonen zusammen, das Erfahrungen hiermit hat, so dass voraussichtlich ein Abtauchen bis auf eine Tiefe von 10m möglich sein wird.

Was ich noch nicht verstehe wieso die Unterwasserdrohne im inneren ein Vakuum haben soll.

Die Drohne wird im Inneren nach dem Verschluss kein Vakuum haben. Wie genau dieses Verfahren funktioniert, weiß ich momentan leider nicht. Mir wurde nur gesagt, dass sie möglichst nur in Ausnahmefällen geöffnet werden soll. Gruß, Matze

Ich würde die Drohne nach jedem Tauchgang öffnen und auf Wassereinbruch kontrollieren bzw austrocknen lassen und vor jedem Tauchen das Trocknungsmittel wechseln.

Grüße Uwe