एक कठिन पानी के नीचे की समस्या के लिए एक नरम समाधान

शोधकर्ताओं ने अपने तीन-उंगली मुलायम मैनिप्लुलेटर को दो-उंगली वाले संस्करण में परिवर्तित कर दिया, यहां एक बेहद नाजुक समुद्री ककड़ी पर चुटकी पकड़ कर देखा गया। (क्रेडिट: श्मिट ओशन इंस्टीट्यूट)

एक तीन-उंगली नरम मैनिप्लुलेटर एक सख्त सब्सट्रेट पर एक चट्टान से जुड़ा एक समुद्री एनीमोन grasping। (क्रेडिट: श्मिट ओशन इंस्टीट्यूट)

ग्रिपर्स के इस पूरी तरह से 3 डी मुद्रित संस्करण में कठोर सतहों पर बैठे जीवों को लेने में मदद करने के लिए उंगलियों के सिरों पर "नाखूनों" शामिल हैं, साथ ही नमूनों को सुरक्षित रखने के लिए उंगलियों के बीच जाल एक्सटेंशन भी शामिल हैं। (क्रेडिट: हार्वर्ड विश्वविद्यालय में Wyss संस्थान)

केवल दो अंगुलियों के साथ ग्रिपर का एक संशोधित संस्करण बड़ी वस्तुओं को पकड़ने के लिए "शक्ति पकड़" और छोटे हाथों को पकड़ने के लिए "चुटकी पकड़" दोनों कर सकता है, जो मानव हाथ की तरह है। (क्रेडिट: हार्वर्ड विश्वविद्यालय में Wyss संस्थान)

शोधकर्ताओं ने आरओवी पायलटों और जीवविज्ञानी से प्रतिक्रिया के जवाब में रात भर ग्रिपर्स (नारंगी) के नए संस्करण बनाने के लिए जहाज पर 3 डी प्रिंटर का इस्तेमाल किया। (क्रेडिट: हार्वर्ड विश्वविद्यालय में Wyss संस्थान)

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सॉफ़्ट ग्रिपर्स को विभिन्न प्रकार के समुद्री जीवन का सुरक्षित रूप से नमूना देने के लिए बोर्ड जहाजों पर 3 डी मुद्रित किया जा सकता है

गहरे महासागर-अंधेरे, ठंडे, उच्च दबाव के तहत, और वायुहीन - कुख्यात रूप से मनुष्यों के लिए अप्रचलित है, फिर भी यह उन जीवों के साथ प्रतीत होता है जो अपने कठोर वातावरण में बढ़ने का प्रबंधन करते हैं। उन प्राणियों का अध्ययन करने के लिए दूरस्थ रूप से संचालित वाहनों (आरओवी) पर लगाए गए विशेष उपकरण की आवश्यकता होती है जो नमूने एकत्र करने के लिए उन स्थितियों का सामना कर सकते हैं। मुख्य रूप से पानी के नीचे के तेल और खनन उद्योगों के लिए डिज़ाइन किया गया यह उपकरण नाजुक समुद्री जीवन के साथ बातचीत के लिए आवश्यक नियंत्रण के प्रकार के साथ छेड़छाड़ करने वाला, महंगा और मुश्किल है। समुद्र के तल से एक नाजुक समुद्र स्लग चुनना इन उपकरणों के साथ छिद्रण कतरों का उपयोग करके अंगूर को फेंकने की कोशिश करना है।

अब, इंजीनियरों, समुद्री जीवविज्ञानी, और रोबोटिस्टों के एक बहुआयामी समूह ने एक वैकल्पिक नमूनाकरण उपकरण विकसित किया है जो नरम, लचीला और अनुकूलन योग्य है, जिससे वैज्ञानिकों को बिना नुकसान पहुंचाए समुद्र से विभिन्न प्रकार के जीवों को धीरे-धीरे पकड़ने की अनुमति मिलती है, और 3 डी-प्रिंट संशोधन भूमि-आधारित प्रयोगशाला में लौटने की आवश्यकता के बिना रात भर डिवाइस। पीएलओएस वन में शोध की सूचना दी गई है।

वाइस इंस्टीट्यूट के संस्थापक कोर फैकल्टी सदस्य सह-लेखक रोब वुड, पीएचडी ने कहा, "मुलायम, नाजुक पानी के नीचे जीवों के साथ बातचीत करते समय, यह आपके नमूना उपकरणों के लिए सबसे अधिक समझदार और नरम होने के लिए सबसे अधिक समझ में आता है।" हार्वर्ड जॉन ए पॉलसन स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग एंड एप्लाइड साइंसेज (एसईएएस) में इंजीनियरिंग और एप्लाइड साइंसेज के चार्ल्स रिवर प्रोफेसर भी। "हाल ही में यह है कि नरम रोबोटिक्स का क्षेत्र उस बिंदु पर विकसित हुआ है जहां हम वास्तव में रोबोट बना सकते हैं जो इन जानवरों को भरोसेमंद और हानिरहित ढंग से समझ सकते हैं।"

डिजाइन किए गए "सॉफ्ट ग्रिपर" डिवाइसों में पॉलिअरेथेन और अन्य स्क्विश सामग्री से बने दो से पांच "अंगुलियों" होते हैं जो कम दबाव वाले हाइड्रोलिक पंप सिस्टम के माध्यम से खुले और बंद होते हैं जो समुद्री जल का उपयोग अपने आंदोलन को चलाने के लिए करते हैं। ग्रिपर्स स्वयं लकड़ी की गेंद से जुड़े होते हैं जो आरओवी के मौजूदा, हार्ड क्लॉ-जैसे टूल्स का उपयोग करके आयोजित किया जाता है, जिसे जहाज पर मानव ऑपरेटर द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जिसमें आरओवी टिथर किया जाता है।

टीम ने दक्षिण प्रशांत में रिमोट फीनिक्स द्वीप संरक्षित क्षेत्र में आर / वी फाल्कर पर एक यात्रा पर मुलायम पकड़ने वालों के अपने नवीनतम पुनरावृत्ति को तैनात किया। इस तरह के एक अलग वातावरण का मतलब है कि पकड़ने वालों के लिए नए हिस्से प्राप्त करना लगभग असंभव होगा, इसलिए उन्होंने दो 3 डी प्रिंटर लाए थे ताकि वे नए घटक बना सकें।

"एक महीने के लिए जहाज पर होने का मतलब था कि हमें अपनी जरूरतों को पूरा करने में सक्षम होना था, और यह पता चला कि 3 डी प्रिंटर नाव पर ऐसा करने के लिए वास्तव में अच्छा काम करते थे। हम उन्हें लगभग 24/7 चल रहे थे, और हम आरओवी ऑपरेटरों से मुलायम पकड़ने वालों का उपयोग करके अपने अनुभव के बारे में प्रतिक्रिया लेने में सक्षम थे और किसी भी समस्या का समाधान करने के लिए रातोंरात नए संस्करण बनाते थे, "डब्ल्यूएस के रिसर्च इंजीनियर एमएसएल डैनियल वोग ने कहा, संस्थान जो पेपर का पहला लेखक है।

मुलायम पकड़ने वाले समुद्री स्लग, कोरल, स्पंज, और अन्य समुद्री जीवन को अधिक प्रभावी ढंग से और पारंपरिक पानी के नीचे नमूना उपकरणों की तुलना में कम नुकसान के साथ पकड़ने में सक्षम थे। आरओवी ऑपरेटरों से इनपुट के आधार पर, टीम 3 डी मुद्रित "नाखून" एक्सटेंशन जिन्हें कठोर सतहों पर बैठे नमूने के नीचे पाने में मदद करने के लिए ग्रिपर की उंगलियों में जोड़ा जा सकता है। अंगुलियों की पकड़ में निहित नमूने रखने में मदद के लिए प्रत्येक उंगली में एक लचीला जाल भी जोड़ा गया था। ग्रिपर्स का एक और, दो-उंगली संस्करण भी आरओवी पायलटों की परिचितता के आधार पर बनाया गया था, जो मौजूदा दो-उंगली वाले graspers को नियंत्रित करने के साथ परिचित था, और उनका अनुरोध है कि दोनों अंगुलियां "चुटकी" समझ (छोटी वस्तुओं के लिए) दोनों के साथ नमूने पकड़ने में सक्षम होंगी। और एक "शक्ति" समझ (बड़ी वस्तुओं के लिए)।

टीम ग्रिपर्स को विकसित करने के लिए जारी है, जो सेंसर जोड़ने की उम्मीद कर रही है जो आरओवी ऑपरेटर को इंगित कर सकती है जब ग्रिपर्स जीव के संपर्क में आते हैं, "महसूस करते हैं" कितना मुश्किल या नरम होता है, और अन्य माप लेते हैं। आखिरकार, उनका लक्ष्य गहरे महासागर में समुद्री जीवों को पकड़ने में सक्षम होना है और उन्हें अपने मूल निवास स्थान से बाहर ले जाने के बिना पूर्ण शारीरिक और अनुवांशिक डेटा प्राप्त करना है।

सह-संबंधित लेखक डेविड ग्रबर, पीएचडी ने कहा, "इन सॉफ्ट रोबोटों के 3 डी-प्रिंट विविधताओं में सुरक्षित रूप से विभिन्न प्रकार के समुद्री जीवन से सुरक्षित रूप से बातचीत करने के लिए समुद्री जीवविज्ञान क्षेत्र के काम को क्रांतिकारी बनाने की क्षमता है।" 2017-2018 रैडक्लिफ फेलो, नेशनल ज्योग्राफिक एक्सप्लोरर, और बारुच कॉलेज, कुनी में जीवविज्ञान और पर्यावरण विज्ञान के प्रोफेसर कौन हैं।

वाइस इंस्टीट्यूट के संस्थापक निदेशक डोनाल्ड इंगबर, एमडी, पीएचडी ने कहा, "नई प्रौद्योगिकियां लगातार हमें पुरानी प्रौद्योगिकियों की सीमाओं को दूर करने में सक्षम बनाती हैं, जिन्हें सभी को अक्सर स्थिति के रूप में स्वीकार किया जाता है और कभी भी चुनौती नहीं दी जाती है।" एचएमएस में संवहनी जीवविज्ञान के यहूदा लोकमैन प्रोफेसर और बोस्टन चिल्ड्रेन अस्पताल में संवहनी जीवविज्ञान कार्यक्रम के साथ-साथ एसईएएस में बायोइंजिनियरिंग के प्रोफेसर। "3 डी प्रिंटिंग और सॉफ्ट रोबोटिक्स टेक्नोलॉजीज अब प्रयोगशाला की बजाए साइट पर होने और पुनरावृत्ति की प्रक्रियाओं की अनुमति दे रही हैं, जिससे मौजूदा समस्याओं के समाधान के लिए इसे तेज, आसान और सस्ता बना दिया जा सकता है।"

पेपर के अतिरिक्त लेखकों में वाईट्स इंस्टीट्यूट और हार्वर्ड सीईएएस, ब्रेनन फिलिप्स, पीएचडी के कैटलिन बेकर और मोर्टिज़ ग्रुले शामिल हैं। रोड आइलैंड विश्वविद्यालय से, रंदी रोटजन, पीएच.डी. बोस्टन विश्वविद्यालय से, टिमोथी शंक, पीएच.डी. वुड्स होल महासागरीय संस्थान से, और एरिक कॉर्डिस, पीएच.डी. मंदिर विश्वविद्यालय से।

शोध नेशनल ओशनोग्राफिक एंड वायुमंडलीय एसोसिएशन, श्मिट ओशन इंस्टीट्यूट, नेशनल साइंस फाउंडेशन, नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज, पीआईपीए कंज़र्वेशन ट्रस्ट, पीआईपीए वैज्ञानिक कमेटी और हार्वर्ड यूनिवर्सिटी में वाईस इंस्टीट्यूट द्वारा समर्थित था।