这款3D打印折纸能精确的捕捉海洋生物而不会伤害到它们

称呼某人“没有骨气”是对陆地生物的侮辱,但在海洋中,这只是一种明智的生活方式选择。从海蜇到章鱼,海葵到海参,海浪下的生活充满了柔软的无脊椎动物。虽然这些柔软的身体完全适应了海洋的压力,但对于希望研究它们的科学家来说,这是一个问题。你如何在没有损坏的情况下找回这些微妙的生

一个答案可能在于日本的折纸艺术。受传统纸张折叠技术的启发,工程师和海洋生物学家设计了一个3D打印的12面折纸陷阱,可以轻轻地折叠在毫无防备的海洋生物周围。该装置(称为旋转驱动的十二面体,或简称RAD)可以连接到水下漫游车的臂上并远程触发以安全地捕获软海洋生物。

该装置已经成功测试,捕获海洋中700米深处的小鱿鱼,章鱼和水母。但它的设计足够坚固,能够在长达11公里的深度工作,并且可以轻松扩展以瞄准更大的生物。

帮助设计RAD的海洋生物学家David Gruber告诉The Verge,这样的新技术是探索海洋的关键。从20世纪20年代开始,研究海洋生物的尝试依赖于成功在海上捕捞鱼类和甲壳类等强壮物种的网。然而,他们在捕获的东西中不分青红皂白,他们撕碎了凝胶状的生命形态。诸如抽吸式采样器(它实际上是从远程漫游车上扫描样品)这样的新设备可以针对特定的生物体,但它们仍然可以破坏脆弱的生命形态。

静止图像显示使用RAD捕获三种不同类型的软体海洋生物。图片:哈佛大学威斯学院

格鲁伯说,这意味着对水母,梳状果冻和被囊类动物等软体生物的研究已被“忽视”。由于这个原因,他们甚至被称为“被遗忘的动物群”。格鲁伯说,在新技术的帮助下,我们才刚刚开始了解这些生物在海洋生态系统中发挥的重要作用。“在全球范围内,凝胶状浮游动物估计构成了超过380亿公斤碳的生物量,”他指出。这大约占世界总生物量的7%(生物体的干重),或超过人类总生物量的100倍。

然而,设计RAD并不容易,而且该设备充满了小而重要的设计触感。例如,在十二面体的面板之间留有间隙,以便当海洋漫游车从海底到达地面时,阻止压力在内部积聚。这些面板的边缘也比主体的耐用塑料更柔软。(做出这个决定是为了让装置不会意外截断任何争取离开的海洋生物。)

但根据哈佛大学机械工程师Zhi Ern Teoh的说法,关键的挑战是只用一台电机即可展开折纸。这样做意味着整个系统具有较少的故障点,并且可以使用单个命令折叠和展开。但这意味着Teoh和他的同行必须设计一系列复杂的连接,将每个设备的12个面板连接回中央电机。这些必须足够轻,不会使电机过载,并且足够坚固,不会破坏任务中期。

该研究的主要作者Zhi Ern Teoh在连接到水下漫游车(左)和RAD的特写镜头(折叠关闭(右)时检查RAD。照片来自哈佛大学的Kaitlyn Becker / Wyss研究所

这种折纸设备只是一种用于捕捉软体海洋生物的方法。其他科学家已经尝试过用鱿鱼手指制作的机器人手,非常适合抓住珊瑚。但Teoh和Gruber说,这种新设计的一大优势在于其改进的潜力。

如上所述,基本折纸机制可以扩大到几乎任何尺寸,使其能够捕获更大的物种。(Teoh说人类大小的版本甚至可以用于太空探索中自建的栖息地。)虽然RAD目前是手动操作的,但它也可以变成一个自动陷阱,用诱饵吸引海洋生物和传感器来检测何时他们处于正确的位置被抓住。

格鲁伯更加雄心勃勃。“我认为这是一种我们希望将继续发展的平台技术,”他说。“我们的梦想是将精致的深海动物包围起来,拍摄3D图像,其中包括硬度,动物在表面的3D打印等特性,还有一个'牙刷'使生物体发痒,以获得其全基因组。然后,我们发布它。“

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  • 原文链接https://www.theverge.com/2018/7/18/17585142/soft-sea-life-origami-trap-dodecahedron-rad
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