Мягкая робототехника - это новая технология, которая уже зарекомендовала себя как перспективная в глубоководных морских биологических приложениях. Это особенно полезно для облегчения деликатного взаимодействия с хрупкими морскими организмами.
В данном исследовании описывается проектирование судна, 3D-печать и интеграция пользовательских мягких роботов-манипуляторов для исследования и взаимодействия с глубоководными организмами. Манипуляторы с мягкой робототехникой прошли испытания на дистанционном аппарате в охраняемом районе островов Финикс (PIPA) на глубине до 2224 м и способствовали изучению разнообразного набора мягкотелых и хрупких морских организмов.
Мгновенная обратная связь с пилотами и биологами позволила провести быструю переработку конструкции, например, добавить ногти и переделать мягкие манипуляторы. Затем они были использованы для успешного захвата хрупких глубоководных животных, таких как гониастериды и голотурианы, которых исторически было трудно собрать неповрежденными с помощью жестких механических рычагов и всасывающих пробоотборников.
Поскольку научные экспедиции в отдаленные районы мира требуют больших затрат и времени на планирование, печать с использованием приводов мягких роботов в режиме реального времени предлагает решение для лучшего понимания и взаимодействия с чувствительными глубоководными средами, мягкими, хрупкими и другими хрупкими организмами. Это также является менее инвазивным средством взаимодействия с медленно растущими глубоководными организмами, возраст некоторых из которых может достигать 18 000 лет.
Введение
Морские биологи, изучающие глубокую морскую среду, сталкиваются с технологическими трудностями при получении доступа к морским организмам, взаимодействии с ними и сборе информации о них. За пределами технического научного подводного плавания (150 м) необходимо, чтобы подводные аппараты, такие как АДУ, пилотируемые подводные аппараты или автономные подводные аппараты (АПА) имели доступ к глубоководной среде, осуществляли наблюдение и взаимодействие с ней.
Используя эти платформы, морские биологи в основном использовали всасывающие пробоотборники, жесткие канистры и манипуляторы промышленных роботов, которые обычно изготавливаются из негибких металлов. Эти устройства были разработаны в первую очередь для шельфовой энергетики или военного применения и часто не подходят для взаимодействия с мягкими и очень хрупкими организмами. В течение нескольких десятилетий морские биологи пытаются улавливать мегафаунистические организмы, не нанося им вреда, используя традиционные твердые организмы такие как рука робота или коготь.
Важно свести к минимуму ущерб глубоководным пробам, поскольку многие из них являются уязвимыми организмами с медленными темпами роста и длительным сроком службы. Например, возраст глубоководного черноморского коралла недавно составил 4625 лет, а возраст губки - 18000 лет.
Мягкие манипуляторы ранее доказали свою полезность для подводного отбора биологических проб. Мягкие манипуляторы изготовлены из совместимых материалов, а не из жестких элементов. Преимущество использования мягких материалов заключается в упрощении управления манипулятором, например, в том, что при использовании механической совместимости не требуется знание точного положения и размеров желаемого объекта. Мягкий манипулятор может автоматически подогнаться к своей форме с минимальными прилагаемыми усилиями.
Кроме того, манипуляторы с мягким телом обладают тем преимуществом, что не повреждают нежные образцы острыми краями или негибкими захватами. Недавно было показано, что мягкие роботы могут успешно использоваться в глубоководных условиях на глубине до 800 метров.
3D-печать предлагает множество видов производственных процессов, таких как стереолитография (SLA), селективное лазерное спекание (SLS) и многое другое, как описано выше. 3D-печать получила широкую демократизацию и позволяет инженерам, общественным деятелям и любителям 3D-печати дома печатать разные полезные детали.
Наряду с пластмассами 3D-печать может также использоваться с композитными материалами, воском и съедобными материалами. Однако при трёхмерной печати мягких материалов необходимо решить дополнительные проблемы, связанные с возможным самопроизвольным падением, чтобы предотвратить деформацию структуры трёхмерной печати под собственным весом. Исследователи смогли преодолеть эту проблему.
При проведении океанических исследований на исследовательских судах в отдаленных районах использование лабораторного оборудования может быть ограничено, поскольку заранее предсказать технические сценарии трудно.
Кроме того, хотя многие из таких сценариев можно ожидать, на борту самолета имеется ограниченное пространство для размещения необходимого инструментария. Возможность разработки адаптивных стратегий адаптации в реальных условиях эксплуатации является одним из решений в режиме реального времени для удовлетворения потребностей и условий, возникающих при использовании минимального пространства на борту судна для материалов и производственных инструментов.
3D-печать уже продемонстрировала свой потенциал для использования в нетрадиционных местах, таких как предоставление медицинских инструментов в отдаленные горные больницы или даже в космос.
Спасибо что прочитали! Подпишись и поставь лайк! Скоро встретимся в просторах интернета.