3Dプリントされた水中ロボットは、海洋生物の特性に合わせて設計され、船上でプリントされます。

船が海に出ると、特に長い航海になると、通常は数か月間海上に留まる必要があります。この期間中に新しいツールを設計および製造する必要がある場合、それは非常に困難になります。 3D プリンターの出現により、海洋に新たな解決策がもたらされました。

深海の環境は暗く、寒く、高圧で、空気がなく、人間にとって住みにくいですが、繁栄する多くの繊細な生物の生息地となっています。これらの生物を研究するには、これらの条件に耐えられる遠隔操作型無人探査機 (ROV) に搭載された特殊な機器が必要です。しかし、これらのデバイスは主にオフショアエネルギー産業や軍事用途での使用を目的として設計されており、一般的に柔らかく非常に壊れやすい生物との相互作用には適していません。

水深1282メートルの極上ナマコ。

2018年8月6日、アンタークティックベアは海外メディアから、エンジニア、海洋生物学者、ロボット工学の専門家からなるチームが、科学者が海からさまざまな種類の生物を傷つけずに優しく採取できる、柔らかく柔軟性がありカスタマイズ可能な代替サンプリング装置を開発したことを知りました。さらに、ソフトロボットマニピュレーターの 3D プリントにより、遠隔地でのリアルタイムの製造と変更が可能になります。

チームの論文は8月1日にオープンアクセスジャーナル「PLOS ONE」に掲載された。
論文リンク: http://journals.plos.org/plosone ... ournal.pone.0200386

研究チームが設計した「ソフトグリッパー」装置には、ポリウレタンなどの柔らかい素材でできた2～5本の「指」があり、海水を利用して駆動する低圧油圧ポンプシステムによって開閉する。クランプは木製のボールに取り付けられており、ROV の既存のハードクローツールを使用して固定および操作されます。このツールは、ROV が接続されている船舶のオペレーターによって制御されます。

完全に3Dプリントされたグリッパー

「深海で遭遇する動物の多くは新種であり、これらのソフトロボットにより、より多様な動物群と注意深く交流し、研究することが可能になる」と、ニューヨーク市立大学の研究論文の共著者であるデビッド・グルーバー氏は述べた。

2017年10月5日から11月2日までフェニックス諸島保護区への深海探検中、チームは遠隔操作無人探査機（ROV）を介してソフトグリッパーを使い、水深2,224メートルで種のサンプルを採取した。乗組員は船上で2台の3Dプリンターを使用し、その場で新しい部品を組み立てました。

「海上で3Dプリントすることで、移動中に設計し、これまであまりに壊れやすいためにテストされていなかった柔らかく繊細な動物と相互作用するソフトロボットを開発することができます」とグルーバー氏は語った。

「船上で1か月過ごすということは、必要なものは何でも作れるようにしておかなければならないということですが、船上で3Dプリンターが本当にその役割を果たしてくれることがわかりました。プリンターはほぼ24時間365日稼働しており、ROVオペレーターからソフトグリッパーの使用感についてのフィードバックを得て、問題があればそれに対処するために一晩で新しいバージョンを作ることができます」と、ワイス研究所の研究エンジニア、ダニエル・フォクト氏は語った。

2本の指しかないグリッパーは、人間の手のように、大きなものも小さなものもつかめるように改良されました。

ソフトグリッパーは、従来の水中サンプル採取ツールよりも効率的に、損失を少なくして、海のサンゴ、海綿動物、その他の海洋生物を採取できると報告されている。

研究チームはグリッパーの開発をさらに進めており、グリッパーが生物に接触したことをROVオペレーターに知らせたり、生物の硬さや柔らかさを「感じ」たり、その他の測定を行ったりできるセンサーを追加したいと考えています。最終的な目標は、深海の海洋生物を捕獲し、本来の生息地から移動させることなく、完全な物理的および遺伝的データを取得することです。

「世界の遠隔地への科学的探検は費用がかかり、計画にも時間がかかるため、柔らかいロボットマニピュレーターを瞬時に印刷することで、繊細で柔らかく、壊れやすい生物がいる深海環境をよりよく理解し、相互作用するためのリアルタイムのソリューションが提供される」とヴォクト氏らは述べた。

出典: 3ders

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