2018年7月23日星期一

抓取水母是世界难题?哈佛“精灵球”对软体动物很温柔|科学子刊

几何栗 发自 凹非寺 量子位 出品 | 公众号 QbitAI

唯有温柔的精灵球,才能收住软体精灵。

这美如晶体的五角星,其实是一只温柔的机器人

可以平和地抓起一只水母,把它握在掌心。

也能平和地放开手。一张一合,水母毫发无伤。

乍听之下,并非惊人之举?且容在下稍作解释。

研究海洋生物的科学家们,期待这一天已经很久了。

他们爱这神秘的深海,也不希望伤害它柔软的居民。

可是,在研究人员捕捉研究对象的过程中,软体动物常常被人类的工具,

而哈佛大学3D打印的机械手,能把软体动物平安地吸收,也能原样还给大海,并不简单。

介绍一下,哈佛"精灵球"是登上了Science Robotics期刊的选手。

优雅的几何

精灵球的名字叫RAD取样器,三个字母代表旋转驱动十二面体

这样的结构,是受到了折纸的启发。

展开的时候,像颗星星,宽度有20英寸 (约50公分) 。

收起的时候,它就变成了正十二面体,宽度是8英寸 (约20公分) ,比保龄球稍小一点。

由于结构复杂,在3D打印之后,人类还要手动组装许久,才能获得一只完整的取样器。

组装完成后,机器人所有的动作,都由一台电机驱动。电机向中心部位施加一个扭矩,整只机械手都会运转起来,这对结构设计要求很高。

那么,研究人员怎么会想到,把"轻柔地抓放"任务交给这样的结构?

深海之娇子

当时,罗德岛大学的助理教授Brennan Phillips,还在哈佛读博。

有一天,他看到 (同样研究微型机器人的) Zhi Ern Teoh同学,在显微镜下展示一个多面体纸模,就问那结构能不能做大,能不能用来捕捉海洋生物。

讨论的结果,可以是可以,但从微型机器人,到捕捉深海动物的、大一些的机器人,还是有很多需要注意的事情。比如——

修起来要方便,不能用太多电机,要能承受深海的水压,最重要的是对动物温柔。

后来,陆续有小伙伴加入他们。再后来,有了我们今天看到的精灵球。

它已经在加州下了海,最远到过664米深的地方,一直收放自如。

不过,这并不是它的极限。团队说,机器人能接受的深度,超过1000米

而到目前为止,200米几乎是海洋生物研究人员,探索过的极限深度了。

学界估计,200米以下的深海,生活着大约100万种未知生物。为今后神秘的旅途,替精灵球激动一秒。

可是,它只有"抓放"这么简约的技能么?

水下实验室

团队成员David Gruber说,以后可能把精灵球做成一个水下实验室

给机器人搭载摄像头和其他设备,就可以从各个角度拍摄影像,建起动物的3D模型,还可以提取它们的DNA,收集环境变化时的生理反应

虽然这些还只是理想,但哈佛探寻深海的计划,似乎还是稳的。

你看,这是"软弹弹的手指 (Squishy Fingers) ",拥有轻取珊瑚的操作。

这些手指和精灵球一样,出生在哈佛Wyss研究所,那里的人类要接受生物学的启迪,然后做出工程领域的突破。

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