Minisubmarinos eléctricos: Die Zukunft des Aquariums?
Aquarien sind entspannend und wunderschön. Doch sie haben auch ihre Schattenseiten: Reinigung, Fütterung, Krankheitskontrolle und die ethische Frage nach der Haltung von Lebewesen in einem begrenzten Raum. Eine Lösung könnte sein, Fische durch elektrische Minisubmarins zu ersetzen.
Die Herausforderung: Miniaturisierung und Unterwassertechnik
Der YouTube-Kanal CPSdrone ist auf die Herstellung verschiedenster Drohnen spezialisiert. Das Fliegen und Tauchen sind jedoch völlig unterschiedliche Konzepte. Die Entwicklung elektrischer Submarins zur Ersetzung von Aquarienfischen birgt eine Reihe von Schwierigkeiten. Dazu gehören die Lösung des Problems der Unterwasser-Aufladung, der Fortbewegung, der gegenseitigen Sichtbarkeit und der Interaktion mit dem Aquarium, der Schutz vor Wasser, die Unterwasser-Kommunikation und die Tatsache, dass die geringe Größe die Verwendung vieler Komponenten einschränkt.
Der elektrische Clownfisch: Künstliche Intelligenz und Navigation
Zunächst war es eine Herausforderung, Motoren in Millimetergröße zu finden. Für jedes Submarin wurden drei installiert: einer für die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung, einer für den Auf- und Abstieg und einer für die Drehung. Die Installation eines KI-Systems in jedem Submarin, das die Größe eines Fisches hat, für die visuelle Wahrnehmung und um Kollisionen mit anderen Fischen oder dem Glas des Aquariums zu vermeiden, ist mit einer kleinen Arduino-Platine, dem „Gehirn“ jedes U-Boots, kompliziert. Stattdessen entschieden sie sich für eine Webcam, die von einem Raspberry Pi 5 gesteuert wird. Die Webcam überwacht die Minisubmarins von außerhalb des Aquariums und weist sie an, die Richtung zu ändern, wenn sie eine Kollision mit einem anderen Submarin oder dem Glas beabsichtigen. Sie identifizieren sie anhand eines Codes, der an ihrem Rücken angebracht ist, wie auf dem Titelbild des Artikels zu sehen ist.
Kommunikation und Wasserdichtigkeit: Ein langer Weg
Der nächste Schritt war die Lösung des Problems der Kommunikation. Die Übertragung von Radiowellen durch Wasser ist nicht einfach. Glücklicherweise fanden sie eine Funkantenne, die in der Lage war, niederfrequente Wellen durch Wasser zu empfangen. Das gesamte technische Gefüge dieser elektrischen Fische war bereit. Nun musste man die Kabel und Platinen vor Wasser schützen, da das 3D-gedruckte Gehäuse Flüssigkeit eindringen ließ. Sie versuchten, die Platine mit Harz zu überziehen, aber das Gewicht ließ das U-Boot am Boden des Aquariums sinken. Dieses Problem führte dazu, dass sie das Projekt einige Monate einstellten, bis sie eine hochwertigere 3D-Drucker kauften, der ein wasserdichtes Harz akzeptierte. So druckten sie wasserdichte Gehäuse.
Gewicht, Aufladung und das Ergebnis
Mit allem montiert, einschließlich Batterie, war das Minisubmarin so leicht, dass es schwamm. Wie bei einem echten U-Boot mussten sie kleine Gewichte hinzufügen, damit es im Ruhezustand halbtunken blieb. Die letzte große Hürde war, wie die Minisubmarins unter Wasser aufladen. Im Stil der MagSafe-Ladung von Apple verwendeten sie Magnete, um das Schiff an der Ladestation zu befestigen. Durch Elektromagnetismus werden die Magnete je nach Stromfluss aktiviert oder deaktiviert. Es war ein kompliziertes Projekt, aber das Ergebnis lohnt sich: elektrische Minisubmarins, die die Fische ersetzen. Sie laden sich selbst auf, müssen nicht gefüttert oder das Aquarium gereinigt werden, und bieten einen zusätzlichen Vorteil: Man kann mit ihnen spielen, indem man sie in einem Rennen im Aquarium steuert, und sogar Unterwasserfußball spielen.