بناء مطحنة طيران معززة لدراسة رحلة الحشرات المربوطة

ملخص

يستخدم هذا البروتوكول طابعات ثلاثية الأبعاد (ثلاثية الأبعاد) وقواطع ليزر موجودة في مساحات صانعة من أجل إنشاء تصميم مطحنة طيران أكثر مرونة. وباستخدام هذه التكنولوجيا، يمكن للباحثين خفض التكاليف، وتعزيز مرونة التصميم، وتوليد أعمال قابلة للاستنساخ عند بناء مطاحن الطيران الخاصة بهم لدراسات طيران الحشرات المربوطة.

الملخص

تتمتع مساحات الصانع بإمكانية عالية لتمكين الباحثين من تطوير تقنيات جديدة والعمل مع أنواع جديدة في البحوث البيئية. يوضح هذا البروتوكول كيفية الاستفادة من التكنولوجيا الموجودة في مساحات الصانع من أجل بناء مطحنة طيران أكثر تنوعا بتكلفة منخفضة نسبيا. وبالنظر إلى أن هذه الدراسة استخرجت نموذجها الأولي من مطاحن الطيران التي بنيت في العقد الماضي، يركز هذا البروتوكول بشكل أكبر على تحديد الاختلافات المصنوعة من طاحونة الطيران البسيطة والحديثة. وقد أظهرت الدراسات السابقة بالفعل مدى فائدة مطاحن الطيران لقياس معلمات الطيران مثل السرعة أو المسافة أو الدورية. وقد سمحت هذه المطاحن للباحثين بربط هذه المعلمات بعوامل مورفولوجية أو فسيولوجية أو وراثية. بالإضافة إلى هذه المزايا، تناقش هذه الدراسة فوائد استخدام التكنولوجيا في مساحات الصانع، مثل الطابعات ثلاثية الأبعاد وقواطع الليزر، من أجل بناء تصميم مطحنة طيران أكثر مرونة وقوة وقابلية للطي. وعلى الأخص ، تسمح المكونات المطبوعة ثلاثية الأبعاد لهذا التصميم للمستخدم باختبار الحشرات من مختلف الأحجام من خلال جعل ارتفاعات ذراع الطاحونة وأجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء (IR) قابلة للتعديل. كما تمكن المطبوعات ثلاثية الأبعاد المستخدم من تفكيك الجهاز بسهولة للتخزين السريع أو النقل إلى الحقل. وعلاوة على ذلك ، فإن هذه الدراسة تجعل استخدام أكبر للمغناطيس والطلاء المغناطيسي لربط الحشرات مع الحد الأدنى من الإجهاد. وأخيرا، يفصل هذا البروتوكول تحليلا متعدد الاستخدامات لبيانات الطيران من خلال نصوص الكمبيوتر التي تفصل بكفاءة وتحلل تجارب الطيران المختلفة داخل تسجيل واحد. على الرغم من أن أكثر كثافة في العمالة، وتطبيق الأدوات المتاحة في makerspaces وعلى الانترنت برامج النمذجة 3D يسهل الممارسات متعددة التخصصات وعملية المنحى ويساعد الباحثين تجنب مكلفة، والمنتجات الجاهزة ذات أبعاد قابلة للتعديل بشق الأنفس. من خلال الاستفادة من مرونة واستنساخ التكنولوجيا في مساحات الصانع ، يعزز هذا البروتوكول تصميم مطحنة الطيران الإبداعية ويلهم العلوم المفتوحة.

المقدمة

وبالنظر إلى مدى استعصاء انتشار الحشرات في الميدان ، أصبحت طاحونة الطيران أداة مختبرية مشتركة لمعالجة ظاهرة بيئية مهمة - كيفية تحرك الحشرات. ونتيجة لذلك ، منذ رواد طاحونة الطيران^1،2،3،4 بشرت في ستة عقود من تصميم مطحنة الطيران والبناء ، كانت هناك تحولات ملحوظة في التصميم مع تحسن التقنيات وأصبحت أكثر اندماجا في الأوساط العلمية. مع مرور الوقت، حلت برامج جمع البيانات الآلي محل مسجلات الرسم البياني، والأسلحة مطحنة الطيران انتقلت من قضبان زجاجية لقضبان الكربون وأنابيب الصلب⁵. في العقد الماضي وحده، حلت المحامل المغناطيسية محل....

البروتوكول

1. بناء مطحنة الطيران في مساحة صانع

1. قطع الليزر وتجميع هيكل الدعم البلاستيك الاكريليك.
   1. استخدم 8 (304.8 مم × 609.6 مم × 3.175 مم) أوراق أكريليك شفافة سميكة لبناء هيكل دعم البلاستيك الأكريليك. تأكد من أن المادة ليست بولي كربونات ، والتي تبدو مشابهة للأكريليك ولكنها ستذوب بدلا من الحصول على قطع تحت الليزر.
   2. حدد موقع قاطع الليزر في مساحة الصانع. يفترض هذا البروتوكول أن مساحة الصانع تحتوي على قاطع ليزر كما هو مشار إليه في جدول المواد. بالنسبة لقطع الليزر الأخرى، اقرأ إعدادات قاطع الليزر لتحديد لون الخط أو سمكه المطلوب لتعيين خطوط الملف لتكون قطع ليزر أو محفورة (لا يجب أن تكون تنقيطية).
   3. افتح Adobe Illustrator أو Inkscap....

النتائج

تم الحصول على بيانات الطيران تجريبيا خلال شتاء 2020 باستخدام الحقل الذي تم جمعه J. haematoloma من فلوريدا كحشرات نموذجية (بيرنات، أ. ف. وسينوزر، م. ل. ، 2020، بيانات غير منشورة). أجريت تجارب الطيران التمثيلي في قسم الإيكولوجيا والتطور في جامعة شيكاغو، كما هو موضح أدناه في الشكل 6 والشكل 7 والشكل 8 والشكل 9. تم إنشاء طاحونة الطيران داخل حاضنة تم تعيينها إلى 28 درجة مئوية / 27 درجة مئوية (ليلا / .......

المناقشة

توفر طاحونة الطيران الحديثة البسيطة مجموعة من المزايا للباحثين المهتمين بدراسة طيران الحشرات المربوطة من خلال تقديم تصميم موثوق وآلي يختبر حشرات متعددة بكفاءة وفعالية من حيث التكلفة^13و31و35. وبالمثل، هناك حافز قوي للباحثين لاعتماد التقنيات والتقنيات الناشئة بسرعة من الصناعة والمجالات العلمية الأخرى كوسيلة لبناء أدوات تجريبية لدراسة النظم الإيكولوجية^9و32و

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة

الاسم	الشركة	رقم فهرسي	التعليقات
180  وأوميغا. المقاوم	E-Projects	10EP514180R	الكربون ؛ رصاص قياس 24 صلب.
19 مقياس غير مغناطيسي تحت الجلد أنابيب الصلب	Microgroup	304H19RW
2.2 ك & أوميغا ؛ المقاوم	Adafruit	2782	فيلم الكربون ؛ رصاص قياس 24 صلب.
طابعة ثلاثية الأبعاد	FlashForge	700355100638
خيوط طابعة ثلاثية الأبعاد	FlashForge	700355100638	قطر 1.75 مم ؛ 1 كجم / لفة.
3D الطباعة التقطيع البرمجيات	FlashPrint	4.4.0
الاكريليك صفائح البلاستيك	Blick Art Supplies	28945-1006
رقائق الألومنيوم	الهدف	253-01-0860
لوح التيار	الطاقة HandsOn Tech	MDU1025	يمكن أن يأخذ إدخال 6.5 فولت إلى 12 فولت ويمكن أن ينتج 3.3 فولت و 5 فولت.
DI-1100 USB Data Logger	DATAQ Instruments	DI-1100	يحتوي على 4 مدخلات تناظرية مدرعة تفاضلية.
الأسلاك الكهربائية	Striveday	B077HWS5XV	سلك صلب قياس 24.
دبابيس الحشرات	BioQuip	1208S2	الحجم 2 ؛ القطر 0.45 مم.
20 لتر	فيشر Scientific	21-402-550
مسدس الغراء الساخن مع أقمشة جوان بالغراء الساخن		17366956
مستشعر الأشعة تحت الحمراء	Adafruit	2167	هذا هو   ؛ 3 مم IR   ؛ الإصدار; يعمل حتى 25 سم.
الفينيل الشفافة	الكبيرة T10007008		القطر الداخلي 3/8 بوصة ؛ القطر الخارجي 1/2 بوصة ؛ الطول 20 قدما.
مغناطيس كبير	Bunting	EP654	منخفض الاحتكاك N42 نيوديميوم ؛ قطر 0.394 بوصة ؛ طول 0.157 بوصة ؛ قوة الإمساك 4.9 رطل   ؛
القاطع بالليزر	أنظمة الليزر العالمية	PLS6.75
M5 عرافة الجوز	هوم ديبوت	204274112	ميل الخيط 0.8 مم ؛ طول المسمار 20 مم ؛ القطر 5 مم.
مسامير الحديد الطويلة M5	هوم ديبوت	204283784	رأس المقلاة من Philips ؛ ميل الخيط 0.8 مم ؛ طول المسمار 20 مم ؛ القطر 5 مم.
مسامير الحديد القصيرة M5	هوم ديبوت	203540129	رأس المقلاة من Philips ؛ ميل الخيط 0.8 مم ؛ طول المسمار 10 مم ؛ القطر 5 مم.
صفائح مطاطية من النيوبرين		60DC16	الطول 12 بوصة ؛ العرض 12 بوصة ؛ العمق 1/8 بوصة.
برنامج النمذجة ثلاثية الأبعاد عبر الإنترنت	يقدم Autodesk	2019_10_14	Tinkercad.com حسابا مجانيا.
محول الطاقة	Adafruit	63	9 VDC 1000mA التبديل المنظم ؛ جهد الإدخال DC 3.3V 5V.
الفينيل الصغيرة الشفافة	هوم ديبوت	T10007005	القطر الداخلي 1/4 بوصة ؛ القطر الخارجي 3/8 بوصة ؛ 20 قدما.
مغناطيس صغير		N42P120060	نيوديميوم N42 منخفض الاحتكاك ؛ قطر 0.120 بوصة ؛ طول 0.060 بوصة ؛ قوة الإمساك 0.5 رطل.
Solderless MB-102 اللوح	Adafruit	239	830 نقطة ربط؛ الطول 17 سم؛ العرض 5.5 سم؛ جهد الإدخال، تيار مستمر 3.3 فولت 5 فولت.
التشطيبات المتطورة الحديد المعدنية السطحية	Blick Art Supplies	27105-2584
قواطع الأسلاك	الهدف	؛ 84-031 واط

فيلم مزود مسدس الغراء الساخن من الماصة أنابيب أنابيب