Costruire un mulino di volo potenziato per lo studio del volo degli insetti legati

Sommario

Questo protocollo utilizza stampanti tridimensionali (3D) e taglierine laser presenti nei makerspace al fine di creare un design più flessibile del mulino di volo. Utilizzando questa tecnologia, i ricercatori possono ridurre i costi, migliorare la flessibilità di progettazione e generare lavoro riproducibile durante la costruzione dei loro mulini di volo per studi di volo di insetti legati.

Abstract

I makerspace hanno un alto potenziale di consentire ai ricercatori di sviluppare nuove tecniche e di lavorare con nuove specie nella ricerca ecologica. Questo protocollo dimostra come sfruttare la tecnologia presente nei makerspace per costruire un mulino di volo più versatile a un costo relativamente basso. Dato che questo studio ha estratto il suo prototipo da mulini di volo costruiti nell'ultimo decennio, questo protocollo si concentra maggiormente sulla delineazione delle divergenze fatte dal semplice e moderno mulino di volo. Studi precedenti hanno già dimostrato quanto siano vantaggiosi i mulini di volo per misurare parametri di volo come velocità, distanza o periodicità. Tali mulini hanno permesso ai ricercatori di associare questi parametri a fattori morfologici, fisiologici o genetici. Oltre a questi vantaggi, questo studio discute i vantaggi dell'utilizzo della tecnologia nei makerspace, come stampanti 3D e taglierine laser, al fine di costruire un design del mulino di volo più flessibile, robusto e pieghevole. In particolare, i componenti stampati in 3D di questo design consentono all'utente di testare insetti di varie dimensioni rendendo regolabili le altezze del braccio del mulino e dei sensori a infrarossi (IR). Le stampe 3D consentono inoltre all'utente di smontare facilmente la macchina per una rapida conservazione o trasporto sul campo. Inoltre, questo studio fa un maggiore uso di magneti e vernice magnetica per legare gli insetti con il minimo stress. Infine, questo protocollo descrive in dettaglio un'analisi versatile dei dati di volo attraverso script informatici che separano e analizzano in modo efficiente le prove di volo differenziabili all'interno di una singola registrazione. Sebbene sia più laborioso, l'applicazione degli strumenti disponibili nei makerspace e nei programmi di modellazione 3D online facilita pratiche multidisciplinari e orientate ai processi e aiuta i ricercatori a evitare costosi prodotti predefiniti con dimensioni strettamente regolabili. Sfruttando la flessibilità e la riproducibilità della tecnologia nei makerspace, questo protocollo promuove la progettazione creativa del mulino di volo e ispira la scienza aperta.

Introduzione

Dato quanto sia intrattabile la dispersione degli insetti sul campo, il mulino di volo è diventato uno strumento di laboratorio comune per affrontare un importante fenomeno ecologico: come si muovono gli insetti. Di conseguenza, da quando i pionieri del mulino di volo^1,2,3,4 hanno inaugurato sei decenni di progettazione e costruzione di mulini di volo, ci sono stati notevoli cambiamenti di progettazione man mano che le tecnologie miglioravano e diventavano più integrate nelle comunità scientifiche. Nel corso del tempo, il software di raccolt....

Protocollo

1. Costruisci il Flight Mill in un Makerspace

1. Tagliare e assemblare al laser la struttura di supporto in plastica acrilica.
   1. Utilizzare 8 fogli acrilici trasparenti spessi (304,8 mm x 609,6 mm x 3,175 mm) per costruire la struttura di supporto in plastica acrilica. Assicurarsi che il materiale non sia in policarbonato, che sembra simile all'acrilico ma si scioglierà invece di essere tagliato sotto il laser.
   2. Individuare la fresa laser nel makerspace. Questo protocollo presuppone che il makerspace abbia una fresa laser come indicato nella Tabella dei materiali. Per altre frese laser, leggere le impostazioni della fresa laser ....

Risultati

I dati di volo sono stati ottenuti sperimentalmente durante l'inverno 2020 utilizzando J. haematoloma raccolto dal campo dalla Florida come insetti modello (Bernat, A. V. e Cenzer, M. L. , 2020, dati non pubblicati). Prove di volo rappresentative sono state condotte presso il Dipartimento di Ecologia ed Evoluzione dell'Università di Chicago, come mostrato di seguito in Figura 6, Figura 7, Figura 8e Figu.......

Discussione

Il semplice e moderno mulino di volo offre una serie di vantaggi per i ricercatori interessati a studiare il volo degli insetti legati fornendo un design affidabile e automatizzato che testa più insetti in modo efficiente ed economico^13,31,35. Allo stesso modo, vi è un forte incentivo per i ricercatori ad adottare tecnologie e tecniche in rapida crescita dall'industria e da altri campi scientifici come mezzo per costruire strume.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
180  Ω Resistore	E-Projects	10EP514180R	Film di carbonio; cavo rigido calibro 24.
Microgruppo di tubi in acciaio ipodermico non magnetico calibro 19		304H19RW
2,2 kΩ Resistore	Adafruit	2782	Film di carbonio; piombo rigido calibro 24.
Stampante 3D	FlashForge	700355100638
Stampante 3D Filamento	FlashForge	700355100638	Diametro 1,75 mm; 1kg/rotolo.
Software di affettatura per stampa 3D	FlashPrint	4.4.0
Fogli di plastica acrilica	Blick Art Supplies	28945-1006
Target in foglio di alluminio	253-01-0860
Alimentatore per breadboard	HandsOn Tech	MDU1025	Può accettare un ingresso da 6,5 V a 12 V e può produrre 3,3 V e 5 V.
DI-1100 USB Data Logger	DATAQ Instruments	DI-1100	Dispone di 4 ingressi analogici corazzati differenziali.
Cavi elettrici	Striveday	B077HWS5XV	filo pieno calibro 24.
Perni entomologici	BioQuip	1208S2	Misura 2; diametro 0,45 mm.
Filtrato 20 uL Pipetta Tip	Fisher Scientific	21-402-550
Pistola per colla a caldo con colla a caldo	Joann Fabrics	17366956
IR Sensor	Adafruit	2167	Questo è il  3 mm IR  Versione; lavora fino a 25 cm.
Tubo in vinile trasparente grande	Home Depot	T10007008	Diametro interno 3/8 pollici; diametro esterno 1/2 pollici; lunghezza 20 piedi.
Magneti grandi	Bunting	EP654	Neodimio N42 a basso attrito; diametro 0,394 pollici; lunghezza 0,157 pollici; forza di tenuta 4,9 libbre.
Taglio laser	Sistemi laser universali	PLS6.75
Dado esagonale M5	Home Depot	204274112	Passo filettatura 0,8 mm; lunghezza vite 20 mm; diametro 5 mm.
Viti in ferro lunghe M5	Home Depot	204283784	testa cilindrica Philips; passo filettatura 0,8 mm; lunghezza vite 20 mm; diametro 5 mm.
Viti in ferro corte M5	Home Depot	203540129	testa cilindrica Philips; passo filettatura 0,8 mm; lunghezza vite 10 mm; diametro 5 mm.
Neoprene foglio di gomma	Grainger	60DC16	Lunghezza 12 in; larghezza 12 in; profondità 1/8in.
Software di modellazione 3D online	Autodesk	2019_10_14	Tinkercad.com offre un account gratuito.
Adattatore di alimentazione	Adafruit	63	9 VDC 1000mA commutazione regolata; tensione di ingresso DC 3.3V 5V.
Piccolo Tubo In Vinile Trasparente Home	Depot	T10007005	Diametro interno 1/4 di pollice; diametro esterno 3/8 di pollice; 20 piedi di lunghezza.
Piccoli magneti	Bunting	N42P120060	Neodimio N42 a basso attrito; diametro 0,120 pollici; lunghezza 0,060 pollici; forza di tenuta 0,5 libbre.
Breadboard MB-102 senza saldatura	Adafruit	239	830 punti di fissaggio; lunghezza 17 cm; larghezza 5,5 cm; tensione di ingresso, DC 3,3 V 5 V.
Finiture sofisticate Ferro Metallico Surfacer	Blick Art Supplies	27105-2584
Tronchesi	Target	84-031W