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探测火星利器 3D打印火星车机械爪

来源:e键打印   发布时间:2016-05-16 11:07:48   浏览次数:507

探测火星利器 3D打印火星车机械爪

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大自然是非常神奇的,有非常非常多的地方值得我们人类去模仿、学习、创新、科学家们观察深渊中海牙齿从而受到启发,以海胆牙齿为原型,用3D打印开发出了一种可以在火星探险时使用的机械爪。这种机械爪可以用来在火星上采集岩石样品或者其它对象。

为了在险恶的海底环境中生存,海胆主要靠它尖利的牙齿在石头上咬出洞穴,以躲避天敌和保护自己不受海浪的冲击。

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而如今,加州大学圣地亚哥分校的工程师和海洋生物学家们就模拟它的这样一种习性,开发出了一种设备,而且这种设备可以连接到一辆可以远程控制的小型火星车上。


据悉,研究人员已经在实验室里这个机械爪进行了多次测试,它无论是在沙地上,还是在模拟火星环境的土壤中表现得都很出色。研究人员设想未来可以在火星上派出一个火星车群,每辆火星车上都安装上此类装置以分散收集样品,然后再将这些样品汇集到一辆主火星车上。他们希望美国宇航局(NASA)能够对这个方案感兴趣。

据该项目的参与者博士生Michael Frank称,像火星车这样的太空车辆可以借鉴海胆撕开岩石的非凡能力,改进其采样装置。到目前位置,这些火星车主要靠铲子来收集地面样品。他说:“我们的目标就是开发出一种能够更加精确有效抓取不同区域地面样本的装置,而且不能够像铲子那样影响到周围。”

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据悉,研究团队开发的这种新的采样装置完全是模拟海胆的口器设计的。其口器包括了复杂的肌肉组织和5个弯曲三角形牙齿,可以在最硬的岩石上刮、切、咬和钻孔。


研究人员发现,海胆的这些牙齿像穹顶那样整齐排列,向外打开和向内闭合都很顺畅,有点像我们常见的抓奖机上的机械爪。而且海胆的每个牙齿中间都有一个被称为龙骨的T形结构。仿真研究结果表明,带有龙骨的牙齿尽管质量增加了4%,但是在再10磅载荷下其承受的应力却减少了16%。

研究人员们研究的主要是一种粉红色的海胆,它们主要生活在北美 西海岸100至1000米的深海里。他们提取海胆的口器,并用3D显微镜对它们进行扫描,然后根据其几何形状设计出高度精确的模型。这些数据然后被转化成易于使用的文件以设计出机械爪的原型。在这个过程中研究人员还借助3D打印机对其进行了多次快速迭代。

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第一次的原型非常接近海胆口器的天然结构,但是在采集沙子方面表现得并不理想;在第二此原型的时候,研究人员将其牙齿的尖端改得平了一点,以便于其更好地挖沙子,但是却不能正确地打开。最后,在第三次尝试时,他们将每个牙齿分别与装置的其它部分连接,使其更容易打开。

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