El océano abierto es el entorno más grande y menos explorado de la Tierra, se estima que contiene hasta un millón de especies que aún no se han descrito. Sin embargo, muchos de esos organismos son de cuerpo blando, como medusas, calamar, y pulpos, y son difíciles de capturar para estudiarlos con las herramientas submarinas existentes, que con demasiada frecuencia los dañan o destruyen. Ahora, un nuevo dispositivo desarrollado por investigadores del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard, Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson (SEAS), y el Instituto Radcliffe de Estudios Avanzados atrapa de forma segura a las delicadas criaturas marinas dentro de un recinto poliédrico plegable y las deja ir sin daño con una novela, diseño inspirado en origami. La investigación se informa en Ciencia Robótica .

"Nos acercamos a estos animales como si fueran obras de arte:¿cortaríamos pedazos de la Mona Lisa para estudiarla? No, usaríamos las herramientas más innovadoras disponibles. Estos organismos de aguas profundas, algunos tienen miles de años, merecen ser tratados con una delicadeza similar cuando interactuamos con ellos, "dijo el autor colaborador David Gruber, Doctor., que es becario de Radcliffe 2017-2018, Explorador de National Geographic, y profesor de biología y ciencias ambientales en Baruch College, CUNY.

La idea de aplicar propiedades de plegado a la recolección de muestras bajo el agua comenzó en 2014 cuando el primer autor Zhi Ern Teoh, Doctor. tomó una clase de Chuck Hoberman, SRA., miembro de la facultad asociada de Wyss y profesor de ingeniería de diseño de Pierce Anderson en la Harvard Graduate School of Design, sobre la creación de mecanismos de plegado a través de medios computacionales. "Estaba construyendo microrobots a mano en la escuela de posgrado, que fue un trabajo muy laborioso y tedioso, y me pregunté si había una manera de doblar una superficie plana en una forma tridimensional usando un motor en su lugar, "dijo Teoh, un ex becario postdoctoral de Wyss en el laboratorio de Robert Wood, Doctor., que ahora es ingeniero en Cooper Perkins.

Un compañero del laboratorio de Wood en ese momento, Brennan Phillips, Doctor. - ahora profesor asistente de ingeniería oceánica en la Universidad de Rhode Island - vio los diseños de Teoh y sugirió que lo adaptara para capturar criaturas marinas, que son notoriamente difíciles de agarrar con el equipo submarino existente que está diseñado en gran medida para el trabajo duro de la minería y la construcción oceánicas.

El dispositivo que construyó Teoh consta de cinco "pétalos" de polímero impresos en 3D idénticos unidos a una serie de juntas giratorias que se unen para formar un andamio. Cuando un solo motor aplica un par al punto donde los pétalos se encuentran, hace que toda la estructura gire alrededor de sus articulaciones y se pliegue en un dodecaedro hueco (como un dodecaedro de doce lados, caja casi redonda), lo que le valió el nombre de Dodecaedro Actuado Rotatorio (RAD). El plegado está totalmente dirigido por el diseño de las uniones y la forma de los propios pétalos; no se requiere ninguna otra entrada.

El equipo probó el muestreador RAD en Mystic Aquarium en Mystic, CT y capturó y liberó con éxito medusas lunares bajo el agua. Después de realizar modificaciones en el muestreador para que pudiera soportar las condiciones del océano abierto, luego lo montaron en un vehículo submarino operado por control remoto (ROV) proporcionado por el Instituto de Investigación del Acuario de la Bahía de Monterey (MBARI) en Monterey, CA y lo probé en el campo a profundidades de 500-700 m (1, 600-2, 300 pies) usando el brazo manipulador del ROV y el joystick controlado por humanos para operar el muestreador. El equipo pudo capturar organismos blandos como calamares y medusas dentro de sus hábitats naturales. y libéralos sin daño.

"El diseño del muestreador RAD es perfecto para el difícil entorno de las profundidades oceánicas porque sus controles son muy simples, por lo que hay menos elementos que puedan romperse. También es modular, así que si algo se rompe simplemente podemos reemplazar esa parte y enviar el muestreador al agua, ", dijo Teoh." Este diseño plegable también es adecuado para su uso en el espacio, que es similar al océano profundo en que es de baja gravedad, entorno inhóspito que dificulta el funcionamiento de cualquier dispositivo ".

Teoh y Phillips están trabajando actualmente en una versión más resistente del muestreador RAD para su uso en tareas subacuáticas más exigentes. como la geología marina, mientras que Gruber y Wood se están enfocando en refinar aún más las habilidades más delicadas del muestreador. "Nos gustaría agregar cámaras y sensores al muestreador para que, en el futuro, podemos capturar un animal, recopilar muchos datos sobre él, como su tamaño, propiedades materiales, e incluso su genoma, y luego déjalo ir casi como una abducción alienígena bajo el agua, "dijo Gruber.

"La colaboración de nuestro grupo con la comunidad de biología marina ha abierto la puerta para que los campos de la robótica blanda y la ingeniería inspirada en el origami apliquen esas tecnologías para resolver problemas en una disciplina completamente diferente, y estamos emocionados de ver las formas en que esta sinergia crea soluciones novedosas, "dijo Wood, quien es miembro fundador de la facultad central del Instituto Wyss, el profesor Charles River de Ingeniería y Ciencias Aplicadas en SEAS, y también un Explorador de National Geographic.

"La colaboración entre disciplinas es una característica definitoria del Wyss Institute, y este trabajo ejemplifica cómo pueden surgir nuevas innovaciones cuando científicos de campos muy diferentes comienzan a comunicarse entre sí, "dijo Don Ingber, MARYLAND., Doctor., el Director Fundador del Instituto Wyss, quien también es Profesor Judah Folkman de Biología Vascular en la Escuela de Medicina de Harvard y el Programa de Biología Vascular en el Boston Children's Hospital, así como profesor de Bioingeniería en SEAS.