3D列印軟體機器人使科學家們能夠研究微妙的深海生物

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）上的專用設備。然而，這些裝置主要設計用於海上能源工業或軍事應用，並且通常不適合與軟體和高度脆弱的生物體作業。

精緻的海參，深度為1282米。圖片來源：Vogt等，2018年，由Schmidt Ocean Institute提供

現在，由工程師，海洋生物學家和機器人專家組成的團隊已開發出一種柔軟，靈活且可定製的替水採樣裝置，使科學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列印能夠實現偏遠地區實時製造和修改不足的地方。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，通過低壓液壓泵系統打開和關閉，該系統使用海水驅動其運動。夾子連接到一個木球上，該木球使用ROV現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列印版本的夾具。圖片來源：哈佛大學威斯學院

「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並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台3D印表機構建的新組件。

「通過在海上進行3D列印，我們可以在實際操作中進行創新，並提出柔軟的機器人技術，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製造出我們需要的任何東西，事實證明，3D印表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操作員那裡獲得有關他們使用軟夾具的經驗的反饋，並在一夜之間製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行用於保持大物體的「動力抓握」和用於保持小物體的「夾緊抓握」，非常像人手。圖片來源：哈佛大學威斯學院

據中國3D列印網了解，軟夾具能夠比傳統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，並且損失更小。根據ROV操作員的意見，團隊3D列印的「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採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狀物，以幫助保持手指握在手指內。

該團隊正在進一步開發夾具，希望添加感測器，當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，並進行其他測量。最終目標是捕獲深海中的海洋生物並獲得完整的物理和遺傳數據，而無需將它們從原生棲息地中抓出來。

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