深海生物脆弱難采樣?這個“水下精靈球”捕捉精準還保證無傷
生活在海洋深處的生物往往是極其脆弱的,因此,如何捕捉這些生物令科學家們非常頭痛。最近,一種新的多面體樣品采集機制的發明,就像一個水下精靈球一樣,幫助科學家們捕捉到這些深海生物,而且不會在整個捕捉過程中破壞它們柔軟、脆弱的身體。
從技術角度來說,工業機器人維修,這個球是一個十二面體,當捕捉的生物被包圍時,這個球就會在生物周圍輕輕地關閉。這并不完全是革命性的技術,因為這個球的制造工藝只是極其簡單的、無損的機械技術。在幾千英尺深處,就無損這一點的重要性怎么強調都不為過。
生物取樣通常是通過兩端都裝有移動蓋子的管子進行的,生物必須通過引導和捕獲,或者用真空管吸入的方式進入管內。可以想象到,這樣的操作對樣本來說是不利的,在最壞的情況下,是致命的。
水下精靈球是一個旋轉驅動的十二面體,或稱RAD,有五個三維打印的花瓣,其外觀復雜,但機械構造上簡單,使這些花瓣能夠通過其后方面板附近的一個點施加的力而同時閉合。
該水中精靈球的發明者,哈佛大學威斯研究所的科學家ZhiErnTeoh說:我在研究所親手建造微型機器人,這是一項非常艱苦而枯燥乏味的工作。我想知道有沒有辦法用馬達將平面折疊成三維形狀。
答案顯然是肯定的,因為他做到了。關于該發明的細節已經發表在權威的學術期刊ScienceRobotics上了。在折紙和造紙術的啟發下,Teoh和他的同事們運用他們的設計知識,庫卡機器人,創造了一種任意多面體(你可以從任何一張紙中剪出一張)都可以在一次平穩運動中完成折疊過程的機制。其結果是圍繞多面體的鉸鏈臂構造可以輕輕地、均勻地推進并將其密封起來。
在測試過程中,RAD在一個水池中成功捕獲了一些月球水母,在海平面下約2000英尺深處,庫卡機器人,能夠捕捉到魷魚、章魚和一些野生水母,而且在沒有造成傷害的情況下再次釋放它們。他們用攝像機并沒有拍攝到章魚,但顯然它對這個十二面體的裝置更加好奇。
研究人員表示,由于其RAD的設計,該裝置可以在地表下幾英里的地方工作,盡管他們還沒有機會測試這一想法的可行性。
Teoh說:RAD采樣器的設計非常適合深海的艱難環境,因為它操控非常簡單,因此對生物和環境都不會造成很大的破壞。
他還指出,建造一個更大的或類似的、在太空工作的設備也是可行的。至于目前的應用,如海洋生物的取樣,這些設備也可以很容易地通過增加相機和其他工具或傳感器得到改善。
在未來,我們可以捕獲一只動物,收集大量關于它的數據,比如大小、材料特性,甚至基因組,然后再放生,就像綁架水下外星人一樣。Teoh發表文章的合著者、紐約大學的DavidGruber說。