开源3D打印鲸鱼测量仪助力全球海洋生物保护,无需接触即可采集数据

打印派   2026-04-21 09:16:30

尽管大西洋座头鲸已从20世纪中叶的濒危状态中恢复,但这一物种仍面临人类活动和渔业作业的威胁。其中,被渔网缠绕是一个尤为突出的问题,可能导致这些大型海洋哺乳动物死亡或受伤。海洋哺乳动物保护组织Whale Wise多年来一直致力于解决这一问题,首要任务是收集有价值的数据——例如鲸鱼的体型大小,这是评估鲸鱼健康状况的关键指标。

然而,测量一头座头鲸并非简单地拿出卷尺就能完成。它们不仅体长可超过15米,而且在水下持续游动。为此,Whale Wise此前依赖安装在无人机上的激光雷达(LiDAR)传感器,在鲸鱼接近水面时捕捉数据。但早期版本的设备体积庞大且容易损坏。

于是,由Gravity Industries首席设计官(也是喷气式飞行服驾驶员)Sam Rogers与电影制作人、设计师Edwin Towler共同创立的研发机构Tandem Ventures介入。他们与Whale Wise合作,设计了一款名为WHASER的改进型测量设备,将所有功能组件集成到一个紧凑、轻便且呈鲸鱼形状的3D打印外壳中。

WHASER本质上是一种测距工具,可安装在无人机上,用于捕捉水面鲸鱼的图像。在捕捉图像的同时,设备中的激光雷达会精确测量飞行高度,使研究人员能够高精度地计算出鲸鱼的尺寸。从技术上讲,该设备集成了多种组件,包括Arduino ESP32 Nano微控制器、小型LiDAR传感器、GPS模块、IMU、microSD读卡器、USB-C可充电电池以及OLED显示屏(可实时显示电池电量、LiDAR读数、存储卡状态和GPS信号)。所有这些都被封装在一个紧凑轻便的3D打印外壳内。

在开发WHASER过程中,Tandem Ventures团队严重依赖H2D和P1S Bambu Lab 3D打印机,实现了快速迭代和设计概念测试。最终,团队确定了一款多功能外壳设计,既易于组装,又兼容陆地和船只发射,且可手持接取。设备的轻量化特性还有助于延长无人机飞行时间。

在首次现场测试中,WHASER原型机大获成功。在冰岛西峡湾部署期间,它捕获了三头座头鲸的测量数据,其中一头体长10.24米的鲸鱼此前已被测量过,以便团队评估系统的准确性。首航成功后,该设备又用于采集超过115头鲸鱼的数据。此时,这款3D打印鲸鱼测量设备开始引起广泛关注。

据合作方介绍,全球各地的组织与研究人员纷纷咨询WHASER,不仅用于鲸鱼数据采集,还包括海豚和海龟。这意味着他们必须将设备从功能原型转变为成熟产品。在重新设计过程中,Tandem进行了多项升级:集成更大容量的电池、优化内部几何结构以确保组件在运输过程中固定、密封LiDAR传感器、简化操作界面,并将产品总重量降至仅170克。为方便WHASER的运输,团队还开发了定制硬壳箱,内部配有3D打印的组件固定插槽。

如今,WHASER已成为帮助全球研究人员从鲸鱼及其他水生生物身上采集关键数据的工具,无需接触或捕捉它们。每台设备均带有独立序列号,并配有监控与支持系统。此外,该项目是开源的,意味着研究人员可以根据自身需求调整系统,甚至可以自行3D打印WHASER的组件。


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