發布日期：2022-10-09 點擊率：47
日前，受到深海中海膽的牙齒的啟發，科學家們用3D打印開發出了一種可以在火星探險時使用的機械爪。據稱這種機械爪可以用來在火星上采集巖石樣品或者其它對象。
據了解，為了在險惡的海底環境中生存，海膽主要靠它尖利的牙齒在石頭上咬出洞穴，以躲避天敵和保護自己不受海浪的沖擊。
而如今，加州大學圣地亞哥分校的工程師和海洋生物學家們就模擬它的這樣一種習性，開發出了一種設備，而且這種設備可以連接到一輛可以遠程控制的小型火星車上。
據悉，研究人員已經在實驗室里這個機械爪進行了多次測試，它無論是在沙地上，還是在模擬火星環境的土壤中表現得都很出色。研究人員設想未來可以在火星上派出一個火星車群，每輛火星車上都安裝上此類裝置以分散收集樣品，然后再將這些樣品匯集到一輛主火星車上。他們希望美國宇航局（NASA）能夠對這個方案感興趣。
據該項目的參與者博士生Michael Frank稱，像火星車這樣的太空車輛可以借鑒海膽撕開巖石的非凡能力，改進其采樣裝置。到目前位置，這些火星車主要靠鏟子來收集地面樣品。他說：“我們的目標就是開發出一種能夠更加精確有效抓取不同區域地面樣本的裝置，而且不能夠像鏟子那樣影響到周圍。”
據悉，研究團隊開發的這種新的采樣裝置完全是模擬海膽的口器設計的。其口器包括了復雜的肌肉組織和5個彎曲三角形牙齒，可以在最硬的巖石上刮、切、咬和鉆孔。
研究人員發現，海膽的這些牙齒像穹頂那樣整齊排列，向外打開和向內閉合都很順暢，有點像我們常見的抓獎機上的機械爪。而且海膽的每個牙齒中間都有一個被稱為龍骨的T形結構。仿真研究結果表明，帶有龍骨的牙齒盡管質量增加了4%，但是在再10磅載荷下其承受的應力卻減少了16%。
研究人員們研究的主要是一種粉紅色的海膽，它們主要生活在北美 西海岸100至1000米的深海里。他們提取海膽的口器，并用3D顯微鏡對它們進行掃描，然后根據其幾何形狀設計出高度精確的模型。這些數據然后被轉化成易于使用的文件以設計出機械爪的原型。在這個過程中研究人員還借助3D打印機對其進行了多次快速迭代。
第一次的原型非常接近海膽口器的天然結構，但是在采集沙子方面表現得并不理想；在第二此原型的時候，研究人員將其牙齒的尖端改得平了一點，以便于其更好地挖沙子，但是卻不能正確地打開。最后，在第三次嘗試時，他們將每個牙齒分別與裝置的其它部分連接，使其更容易打開。
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