深海

深海，黑暗，寒冷，高壓和無氣 - 對人類來說是眾所周知的荒涼之物，但卻充滿了能夠在惡劣環境中茁壯成長的生物。研究這些生物需要安裝在遠端操作車輛（ROV）上的專用裝置，這些裝置能夠承受這些條件以便收集樣本。該裝置主要設計用於水下石油和採礦業，裝置笨重，昂貴，並且難以透過與微妙海洋生物相互作用所需的控制來操縱。用這些工具從海底採摘一個精緻的海slu is就像是用修枝剪來採摘葡萄。

現在，一個多學科的工程師，海洋生物學家和機器人專家組開發了一種柔軟，靈活和可定製的替代取樣裝置，使科學家能夠從海中輕輕抓取不同型別的生物而不會損壞它們，並且可以進行3D列印在不需要返回陸基實驗室的情況下對裝置進行一夜之間的修改。該研究報告在

PLOS One中

報道。

“當與柔軟，細膩的水下生物互動時，它最適合你的取樣裝置也柔軟溫和，”合著者Rob Wood博士說，他是Wyss Institute的創始核心教員，是哈佛大學工程與應用科學學院（SEAS）的查爾斯河工程與應用科學教授。“直到最近，軟機器人技術領域才發展到我們能夠真正建造能夠可靠無害地抓住這些動物的機器人的地步。”

團隊設計的“軟抓手”裝置有兩到五個“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開啟和關閉，該系統使用海水驅動其運動。夾子本身連線到木球上，該木球使用ROV現有的硬爪式工具保持和操縱，該工具由ROV被栓系的船上的操作人員控制。

該團隊在南太平洋偏遠的鳳凰群島保護區的R / V Falkor號航行中部署了他們最新的軟式夾具。這樣一個孤立的環境意味著為夾具獲得新零件幾乎是不可能的，因此它們帶來了兩臺3D印表機，用於即時建立新的元件。

“在船上停留一個月意味著我們必須能夠做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執行，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，他是該論文的第一作者。 。

與傳統的水下取樣工具相比，軟夾具能夠更有效地抓住海slu ，，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，團隊可以新增3-D列印的“指甲”擴充套件，可以新增到抓手的手指上，以幫助他們獲得位於堅硬表面上的樣本。每個手指還添加了一個柔韌的網狀物，以幫助保持手指握在手指內。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建立的，他們要求兩根手指能夠抓住“捏”抓住樣品（對於小物體）和“力量”掌握（對於大型物體）。

該團隊正在繼續開發夾具，希望增加感測器，當夾具與生物接觸時，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，他們的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資料，而不會將它們帶出原生棲息地。

模具

“能夠在幾小時內對這些軟機器人進行3-D列印變化以安全地與不同型別的海洋生物相互作用，這有可能徹底改變海洋生物實地工作的方式，”共同通訊作者David Gruber博士說。 。，他是2017-2018拉德克利夫研究員，國家地理探索者，以及紐約市立大學巴魯克學院生物與環境科學教授。

“新技術不斷使我們能夠克服舊技術的侷限性，這些技術往往被簡單地接受為現狀，從未受到挑戰，”Wyss研究所創始主任Donald Ingber博士說，他也是猶他州民營醫生HMS的血管生物學教授和波士頓兒童醫院的血管生物學專案，以及SEAS的生物工程教授。“3-D列印和軟機器人技術現在允許設計和迭代過程在現場而不是在實驗室中進行，使得為現有問題建立解決方案變得更快，更容易，更便宜。”