El océano profundo - oscuro, frío, bajo alta presión y sin aire - es notoriamente inhóspito para los humanos, pero está lleno de organismos que logran prosperar en su ambiente hostil. El estudio de esas criaturas requiere equipo especializado montado en vehículos operados a control remotoROV que pueden soportar esas condiciones para recolectar muestras. Este equipo, diseñado principalmente para las industrias petroleras y mineras subacuáticas, es torpe, costoso y difícil de maniobrar con el tipo de control necesario para interactuar con la delicada vida marina.Una delicada babosa marina del fondo del océano con estas herramientas es similar a tratar de arrancar una uva con unas tijeras de podar.
Ahora, un grupo multidisciplinario de ingenieros, biólogos marinos y robotistas ha desarrollado un dispositivo de muestreo alternativo que es suave, flexible y personalizable, que permite a los científicos capturar suavemente diferentes tipos de organismos del mar sin dañarlos, e imprimir en 3Dmodificaciones al dispositivo durante la noche sin la necesidad de regresar a un laboratorio terrestre. La investigación se informa en PLOS uno .
"Cuando interactúa con criaturas submarinas suaves y delicadas, tiene más sentido que su equipo de muestreo también sea suave y gentil", dijo el coautor Rob Wood, Ph.D., miembro fundador de la Facultad del Instituto Wyssquien también es Profesor Charles River de Ingeniería y Ciencias Aplicadas en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas SEAS John A. Paulson de Harvard. "Es solo recientemente que el campo de la robótica blanda se ha desarrollado hasta el punto en que realmente podemos construir robotsque pueden agarrar a estos animales de manera confiable e inofensiva "
Los dispositivos de "agarre suave" que el equipo diseñó tienen entre dos y cinco "dedos" hechos de poliuretano y otros materiales blandos que se abren y cierran a través de un sistema de bomba hidráulica de baja presión que utiliza agua de mar para impulsar su movimiento.se unen a una bola de madera que se sostiene y manipula utilizando las herramientas existentes, duras y similares a garras, de un ROV, controladas por un operador humano en el barco al que está atado el ROV.
El equipo desplegó su última versión de las pinzas blandas en un viaje a bordo del R / V Falkor en el área protegida de las Islas Fénix remotas en el Pacífico Sur. Un entorno tan aislado significaba que sería casi imposible obtener nuevas piezas para las pinzas.trajeron dos impresoras 3D para crear nuevos componentes sobre la marcha.
"Estar en un barco durante un mes significaba que teníamos que ser capaces de hacer todo lo que necesitábamos, y resulta que las impresoras 3D funcionaron realmente bien para hacerlo en el barco. Los tuvimos funcionando casi 24/7,y pudimos recibir comentarios de los operadores de ROV sobre su experiencia usando las pinzas suaves y hacer nuevas versiones de la noche a la mañana para abordar cualquier problema ", dijo Daniel Vogt, MS, ingeniero de investigación en el Instituto Wyss, quien es el primer autor del artículo..
Las pinzas blandas fueron capaces de agarrar babosas marinas, corales, esponjas y otras especies marinas de manera mucho más efectiva y con menos daño que las herramientas de muestreo subacuáticas tradicionales. Según los comentarios de los operadores de ROV, el equipo imprimió en 3D las extensiones de "uña"eso podría agregarse a los dedos de la pinza para ayudarlos a meterse debajo de las muestras que estaban sobre superficies duras. También se agregó una malla flexible a cada dedo para ayudar a mantener las muestras contenidas dentro del agarre de los dedos. Otra versión de dos pinzas de las pinzastambién se creó en base a la familiaridad de los pilotos de ROV con el control de las pinzas existentes de dos dedos, y su solicitud de que los dos dedos puedan sostener muestras con una "pinza" para objetos pequeños y una "fuerza" para grandesobjetos.
El equipo continúa desarrollando las pinzas, con la esperanza de agregar sensores que puedan indicar al operador del ROV cuándo las pinzas entran en contacto con un organismo, "sienten" cuán duro o blando es, y toman otras medidas.El objetivo es poder capturar criaturas marinas en las profundidades del océano y obtener datos físicos y genéticos completos sin sacarlos de sus hábitats nativos.
"Poder imprimir en 3D variaciones de estos robots blandos en cuestión de horas para interactuar de manera segura con diferentes tipos de vida marina tiene el potencial de revolucionar la forma en que se realiza el trabajo de campo de biología marina", dijo el coautor David Gruber, Ph.D., quien es miembro de Radcliffe 2017-2018, National Geographic Explorer y profesor de biología y ciencias ambientales en Baruch College, CUNY.
"Las nuevas tecnologías nos permiten superar continuamente las limitaciones de las tecnologías antiguas, que con demasiada frecuencia simplemente se aceptan como el status quo y nunca se cuestionan", dijo el Director Fundador del Instituto Wyss, Donald Ingber, MD, Ph.D., quien estambién el profesor de Biología Vascular Judah Folkman en HMS y el Programa de Biología Vascular en el Hospital de Niños de Boston, así como el Profesor de Bioingeniería en SEAS. "Las tecnologías de impresión 3D y robótica suave ahora permiten que los procesos de diseño e iteración sucedan en el sitioen lugar de hacerlo en el laboratorio, lo que hace que sea más rápido, más fácil y más barato crear soluciones a los problemas existentes ".
Los autores adicionales del artículo incluyen a Kaitlyn Becker y Mortiz Graule del Instituto Wyss y Harvard SEAS, Brennan Phillips, Ph.D. de la Universidad de Rhode Island, Randi Rotjan, Ph.D. de la Universidad de Boston, Timothy Shank, Ph.D. De la Institución Oceanográfica Woods Hole, y Erik Cordes, Ph.D. de la Universidad de Temple.
La investigación fue apoyada por la Asociación Nacional Oceanográfica y Atmosférica, el Schmidt Ocean Institute, la National Science Foundation, la National Academy of Sciences, el PIPA Conservation Trust, el PIPA Scientific Committee y el Wyss Institute de la Universidad de Harvard.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en Harvard . Original escrito por Lindsay Brownell. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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