3D打印軟體機器人使科學(xué)家們能夠研究微妙的深海生物
時間：2018-08-03 23:06 來源：中國3D打印網(wǎng) 作者：中國3D打印網(wǎng) 閱讀：次
深海的黑暗、寒冷和高壓 對人類來說是不適合的，wj它充滿了在惡劣環(huán)境中茁壯成長的微妙生物。研究這些生物需要安裝在可以承受這些條件的遙控深海潛水器（ROV）上的專用設(shè)備。然而，這些裝置主要設(shè)計用于海上能源工業(yè)或軍事應(yīng)用，并且通常不適合與軟體和高度脆弱的生物體作業(yè)。
精致的海參，深度為1282米。圖片來源：Vogt等，2018年，由Schmidt Ocean Institute提供
現(xiàn)在，由工程師，海洋生物學(xué)家和機器人專家組成的團隊已開發(fā)出一種柔軟，靈活且可定制的替水采樣裝置，使科學(xué)家能夠從海中輕輕抓取不同類型的生物而不會傷害它們。此外，軟機器人操縱器的3D打印能夠?qū)崿F(xiàn)偏遠地區(qū)實時制造和修改不足的地方。團隊設(shè)計的“軟抓手”設(shè)備有兩到五個“手指”，由聚氨酯和其他柔軟材料制成，通過低壓液壓泵系統(tǒng)打開和關(guān)閉，該系統(tǒng)使用海水驅(qū)動其運動。夾子連接到一個木球上，該木球使用ROV現(xiàn)有的硬爪式工具固定和操縱，該工具由ROV系在其上的船上的操作人員控制。
完全3D打印版本的夾具。圖片來源：哈佛大學(xué)威斯學(xué)院
“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并研究更多樣化的動物群，”David Gruber說。在2017年10月5日至11月2日對鳳凰群島保護區(qū)進行的深海探險中，該團隊使用其軟夾具通過遙控潛水器（ROV）對2224米以下的物種進行取樣。機組人員在他們的船上控制由兩臺3D打印機構(gòu)建的新組件。
“通過在海上進行3D打印，我們可以在實際操作中進行創(chuàng)新，并提出柔軟的機器人技術(shù)，以便與以前未見過的柔軟細膩的動物進行互動， 因為它們太脆弱了，”Gruber說。“在船上停留一個月意味著我們必須能夠制造出我們需要的任何東西，事實證明，3D打印機在船上做得非常好。我們讓它們幾乎全天候運行，我們能夠從ROV操作員那里獲得有關(guān)他們使用軟夾具的經(jīng)驗的反饋，并在一夜之間制造新版本以解決任何問題，“Wyss Institute的研究工程師Daniel Vogt說。
僅具有兩個手指的夾具的修改版本可以執(zhí)行用于保持大物體的“動力抓握”和用于保持小物體的“夾緊抓握”，非常像人手。圖片來源：哈佛大學(xué)威斯學(xué)院
據(jù)中國3D打印網(wǎng)了解，軟夾具能夠比傳統(tǒng)的水下取樣工具更有效地收集海草、珊瑚、海綿和其他海洋生物，并且損失更小。根據(jù)ROV操作員的意見，團隊3D打印的“指甲”擴展可以添加到抓手的手指上，以幫助他們獲得坐在堅硬表面上的樣本。這種改進使得能夠成功地抓住諸如海參之類的脆弱動物，這些動物歷史上難以使用剛性機械臂和抽吸采樣器進行無損傷收集。此外，每個手指還添加了一個柔韌的網(wǎng)狀物，以幫助保持手指握在手指內(nèi)。
精致的海參，深度為1282米。圖片來源：Vogt等，2018年，由Schmidt Ocean Institute提供
現(xiàn)在，由工程師，海洋生物學(xué)家和機器人專家組成的團隊已開發(fā)出一種柔軟，靈活且可定制的替水采樣裝置，使科學(xué)家能夠從海中輕輕抓取不同類型的生物而不會傷害它們。此外，軟機器人操縱器的3D打印能夠?qū)崿F(xiàn)偏遠地區(qū)實時制造和修改不足的地方。團隊設(shè)計的“軟抓手”設(shè)備有兩到五個“手指”，由聚氨酯和其他柔軟材料制成，通過低壓液壓泵系統(tǒng)打開和關(guān)閉，該系統(tǒng)使用海水驅(qū)動其運動。夾子連接到一個木球上，該木球使用ROV現(xiàn)有的硬爪式工具固定和操縱，該工具由ROV系在其上的船上的操作人員控制。
完全3D打印版本的夾具。圖片來源：哈佛大學(xué)威斯學(xué)院
“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并研究更多樣化的動物群，”David Gruber說。在2017年10月5日至11月2日對鳳凰群島保護區(qū)進行的深海探險中，該團隊使用其軟夾具通過遙控潛水器（ROV）對2224米以下的物種進行取樣。機組人員在他們的船上控制由兩臺3D打印機構(gòu)建的新組件。
“通過在海上進行3D打印，我們可以在實際操作中進行創(chuàng)新，并提出柔軟的機器人技術(shù)，以便與以前未見過的柔軟細膩的動物進行互動， 因為它們太脆弱了，”Gruber說。“在船上停留一個月意味著我們必須能夠制造出我們需要的任何東西，事實證明，3D打印機在船上做得非常好。我們讓它們幾乎全天候運行，我們能夠從ROV操作員那里獲得有關(guān)他們使用軟夾具的經(jīng)驗的反饋，并在一夜之間制造新版本以解決任何問題，“Wyss Institute的研究工程師Daniel Vogt說。
僅具有兩個手指的夾具的修改版本可以執(zhí)行用于保持大物體的“動力抓握”和用于保持小物體的“夾緊抓握”，非常像人手。圖片來源：哈佛大學(xué)威斯學(xué)院
據(jù)中國3D打印網(wǎng)了解，軟夾具能夠比傳統(tǒng)的水下取樣工具更有效地收集海草、珊瑚、海綿和其他海洋生物，并且損失更小。根據(jù)ROV操作員的意見，團隊3D打印的“指甲”擴展可以添加到抓手的手指上，以幫助他們獲得坐在堅硬表面上的樣本。這種改進使得能夠成功地抓住諸如海參之類的脆弱動物，這些動物歷史上難以使用剛性機械臂和抽吸采樣器進行無損傷收集。此外，每個手指還添加了一個柔韌的網(wǎng)狀物，以幫助保持手指握在手指內(nèi)。
該團隊正在進一步開發(fā)夾具，希望添加傳感器，當(dāng)夾具與生物體接觸時，可以向ROV操作員指示，“感覺”它有多硬或多軟，并進行其他測量。最終目標(biāo)是捕獲深海中的海洋生物并獲得完整的物理和遺傳數(shù)據(jù)，而無需將它們從原生棲息地中抓出來。
中國3D打印網(wǎng)譯自：3ders.org 轉(zhuǎn)載請給本文回鏈！
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