深海生物脆弱難采樣？這個(gè)“水下精靈球”捕捉精準(zhǔn)還保證無(wú)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(xué)家們非常頭痛。最近，一種新的多面體樣品采集機(jī)制的發(fā)明，就像一個(gè)水下精靈球一樣，幫助科學(xué)家們捕捉到這些深海生物，而且不會(huì)在整個(gè)捕捉過(guò)程中破壞它們?nèi)彳洝⒋嗳醯纳眢w。
從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，工業(yè)機(jī)器人維修，這個(gè)球是一個(gè)十二面體，當(dāng)捕捉的生物被包圍時(shí)，這個(gè)球就會(huì)在生物周圍輕輕地關(guān)閉。這并不完全是革命性的技術(shù)，因?yàn)檫@個(gè)球的制造工藝只是極其簡(jiǎn)單的、無(wú)損的機(jī)械技術(shù)。在幾千英尺深處，就無(wú)損這一點(diǎn)的重要性怎么強(qiáng)調(diào)都不為過(guò)。
生物取樣通常是通過(guò)兩端都裝有移動(dòng)蓋子的管子進(jìn)行的，生物必須通過(guò)引導(dǎo)和捕獲，或者用真空管吸入的方式進(jìn)入管內(nèi)。可以想象到，這樣的操作對(duì)樣本來(lái)說(shuō)是不利的，在最壞的情況下，是致命的。
水下精靈球是一個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的十二面體，或稱RAD，有五個(gè)三維打印的花瓣，其外觀復(fù)雜，但機(jī)械構(gòu)造上簡(jiǎn)單，使這些花瓣能夠通過(guò)其后方面板附近的一個(gè)點(diǎn)施加的力而同時(shí)閉合。
該水中精靈球的發(fā)明者，哈佛大學(xué)威斯研究所的科學(xué)家ZhiErnTeoh說(shuō)：我在研究所親手建造微型機(jī)器人，這是一項(xiàng)非常艱苦而枯燥乏味的工作。我想知道有沒(méi)有辦法用馬達(dá)將平面折疊成三維形狀。
答案顯然是肯定的，因?yàn)樗龅搅恕ｊP(guān)于該發(fā)明的細(xì)節(jié)已經(jīng)發(fā)表在權(quán)威的學(xué)術(shù)期刊ScienceRobotics上了。在折紙和造紙術(shù)的啟發(fā)下，Teoh和他的同事們運(yùn)用他們的設(shè)計(jì)知識(shí)，庫(kù)卡機(jī)器人，創(chuàng)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(wěn)運(yùn)動(dòng)中完成折疊過(guò)程的機(jī)制。其結(jié)果是圍繞多面體的鉸鏈臂構(gòu)造可以輕輕地、均勻地推進(jìn)并將其密封起來(lái)。
在測(cè)試過(guò)程中，RAD在一個(gè)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(kù)卡機(jī)器人，能夠捕捉到魷魚(yú)、章魚(yú)和一些野生水母，而且在沒(méi)有造成傷害的情況下再次釋放它們。他們用攝像機(jī)并沒(méi)有拍攝到章魚(yú)，但顯然它對(duì)這個(gè)十二面體的裝置更加好奇。
研究人員表示，由于其RAD的設(shè)計(jì)，該裝置可以在地表下幾英里的地方工作，盡管他們還沒(méi)有機(jī)會(huì)測(cè)試這一想法的可行性。
Teoh說(shuō)：RAD采樣器的設(shè)計(jì)非常適合深海的艱難環(huán)境，因?yàn)樗倏胤浅：?jiǎn)單，因此對(duì)生物和環(huán)境都不會(huì)造成很大的破壞。
他還指出，建造一個(gè)更大的或類似的、在太空工作的設(shè)備也是可行的。至于目前的應(yīng)用，如海洋生物的取樣，這些設(shè)備也可以很容易地通過(guò)增加相機(jī)和其他工具或傳感器得到改善。
在未來(lái)，我們可以捕獲一只動(dòng)物，收集大量關(guān)于它的數(shù)據(jù)，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(fā)表文章的合著者、紐約大學(xué)的DavidGruber說(shuō)。