加拿大生物學家3D印表機器蟾蜍來研究蟾蜍的變色原因

加拿大溫莎大學的一組研究人員利用3D列印技術來調查自然界中的一種不尋常現象。 他們3D列印的複製品''robo-toads''， 類似于過去曾用於研究的其他3D列印機器人版本的動物。 這些機器人蟾蜍被用來跟蹤蟾蜍的交配行為。 生活在中美洲森林中的一種蟾蜍的雄性在其交配季節每年變黃一天， 而行為生態學家Daniel Mennill和StéphanieDoucet想要找出原因。

該專案是科學家們在哥斯大黎加偶爾發現的， 當時他們在那裡研究鳥類， 但他們所看到的蟾蜍發生了顯著的變化感到驚訝。 在長時間乾燥的天氣出現暴雨的第一天， 出現了明亮的黃色蟾蜍， 如檸檬。 當他們第二天回來時， 他們又變回了褐色。 該小組想要瞭解為什麼會發生這種情況， 並推斷這是雄性蟾蜍給潛在伴侶留下深刻印象的一種方式。 他們希望製作可以放在真正的蟾蜍中的3D列印蟾蜍的複製版本， 以通過它們的顏色來刺激特定類型的行為。

從塑造橡皮泥和粘土蟾蜍開始， 他們發現黃色是蟾蜍的一種方式， 表明它們是哪種性別。 然後他們想知道女性是如何在同樣顏色的男性中做出選擇的， 而且這項研究需要更高水準的模擬模型。

使用3D列印的想法來自溫莎大學理學碩士研究生林肯薩維。

3D列印的優勢在於複製品蟾蜍可以列印到足夠高的準確度， 以致真正的蟾蜍會傻傻分不清楚， 並且它們還可以結合機器人機制， 使他們能夠四處移動， 通過移動刺激真正的蟾蜍， 以及顏色和形狀。 Savi開始使用攝影測量技術， 這種技術可拍攝多張物體照片， 並使用軟體從2D圖像創建數位3D模型。 然而， 這花了一段時間， 因為他拍攝的物體不停地跳來跳去， 很少有足夠的姿勢被捕獲。

“在他移動之前， 我只有11張照片， ”Savi說， “我無法看到他的下面的任何照片， 並且他在一些葉子上， 所以有一些葉子隱藏的幾何圖形。 ”為了獲得最好的圖像， Savi 3D列印了模型， 然後雕刻出他無法在數字版本中正確捕捉的部分。

最初的印刷只花了一個小時， 但他雕刻卻花了大約七個小時。 然後， 他使用不同的油漆塗料來獲得正確的顏色， 一個用於黃色蟾蜍， 一個用於常規棕色。

（所有圖片：CBC.ca）

“機器人部分其實很簡單， ”Savi說。 “我使用了一些可程式設計的微處理器和一些舵機， 並且製作了一個簡單的程式，

可以選擇一個隨機的角度並讓蟾蜍在那裡移動。 ”一個研究小組現在在哥斯大黎加， 等待大雨開始。 他們會將為雌性蟾蜍展示給他們的3D列印蟾蜍， 希望能夠更接近地解決黃蟾蜍及其交配儀式的奧秘。