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DIY機器人幫助海洋生物學家發現新的深海居民

來源 : 亞洲健康互聯海外中心
update : 2018/08/02
一個三指軟操縱器,抓住附著在岩石上的海葵。 圖片來源:Schmidt 海洋研究所

寒冷而缺發氧氣的深海充滿了在惡劣環境中茁壯成長的微妙生物。研究這些生物需要安裝在遙控車輛(ROV)上的專用設備,任何其他類型的設備都可能在壓力下崩潰。多學科的工程師、海洋生物學家和機器人專家共組開發了一種柔軟、靈活且可定製的採樣裝置,使科學家能夠從海中輕輕收集不同類型的生物而不會傷害它們。它還能在一夜之間對設備進行3D列印修改,而無需返回陸基實驗室。 PLOS One發表的一篇論文深入研究了這項研究。

該團隊設計的「軟抓手」設備有兩到五個手指,由聚氨酯和其他柔軟材料製成,可透過低壓液壓泵系統打開和關閉,該系統使用海水驅動。 共同作者,紐約城市大學巴魯克學院生物與環境科學教授David Gruber說:「我們在深海遇到的許多動物都是新物種,這些軟機器人讓我們能夠精心互動並研究更多樣化的動物群。夾持器連接到木球上,由ROV硬爪式工具操縱使用木球,該工具由ROV的船上操作人員控制。

該團隊在南太平洋偏遠的鳳凰群島保護區的R / V Falkor號航行中,對最新版本的軟式夾具進行了測試。處於這樣一個孤立的環境,意味著為夾具獲取新零件幾乎是不可能的,因此他們帶來了兩台3D列印機,用於即時創建新組件。 「透過在海上進行3D列印,我們可以在飛行中進行創新,並提出軟機器人與以前未經檢驗的柔軟細膩的動物進行互動,」Gruber說,他也是2017-2018 Radcliffe研究員和國家地理探索者。

Wyss Institute研究工程師Daniel Vogt說:「3D列印機在我們停留在船上一個時發揮了極大的功用。我們能夠從ROV操作員那裡獲得有關他們使用軟夾具的經驗反饋,並在一夜之間製造新版本以解決任何問題。」

與傳統的水下取樣工具相比,軟夾具能夠更有效地收集海珊瑚、海綿和其他海洋生物,並且損壞更小。根據ROV操作員的意見,團隊3D列印的「手指」可以幫助他們獲得堅硬表面上的樣本。每個手指還添加了一個柔韌的網狀物,以保持將工具握在手指內。另一個雙手版夾鉗也是基於ROV飛行員,對控制現有雙指抓手的熟悉程度而創建的,他們要求兩根手指能夠抓住小物體的樣品。

該團隊正在進一步開發夾具,希望增加傳感器,當夾具與生物接觸時,可以向ROV操作員指示,「感覺」軟硬度,並進行其他測量。最後,目標是能夠捕獲深海中的海洋生物,並獲得完整的物理和遺傳數據,而不需將它們帶出原生棲息地。