Artykuł metodologiczny

Budowa ulepszonego młyna zgarniającego do badania lotu owadów na uwięzi

DOI:

10.3791/62171

⸱

10 marca 2021

1Department of Ecology and Evolution, University of Chicago

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ten protokół wykorzystuje drukarki trójwymiarowe (3D) i wycinarki laserowe znajdujące się w przestrzeniach twórczych, aby stworzyć bardziej elastyczny projekt młyna lotniczego. Korzystając z tej technologii, naukowcy mogą obniżyć koszty, zwiększyć elastyczność projektowania i generować powtarzalne prace podczas konstruowania młynów do badań nad lotem owadów na uwięzi.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Makerspaces mają duży potencjał umożliwiający naukowcom opracowywanie nowych technik i pracę z nowymi gatunkami w badaniach ekologicznych. Protokół ten pokazuje, jak wykorzystać technologię znajdującą się w makerspace'ach w celu zbudowania bardziej wszechstronnego młyna zgarniającego przy stosunkowo niskich kosztach. Biorąc pod uwagę, że w tym badaniu wyekstrahowano prototyp z młynów zgarniających zbudowanych w ostatniej dekadzie, protokół ten skupia się bardziej na nakreśleniu rozbieżności powstałych w wyniku prostego, nowoczesnego młyna zgarniającego. Wcześniejsze badania wykazały już, jak korzystne są młyny zgarniające do pomiaru parametrów lotu, takich jak prędkość, odległość czy okresowość. Takie młyny pozwoliły naukowcom powiązać te parametry z czynnikami morfologicznymi, fizjologicznymi lub genetycznymi. Oprócz tych zalet, w badaniu tym omówiono korzyści płynące z zastosowania tej technologii w przestrzeniach twórczych, takich jak drukarki 3D i wycinarki laserowe, w celu zbudowania bardziej elastycznej, wytrzymałej i składanej konstrukcji młyna zgarniającego. Przede wszystkim wydrukowane w 3D elementy tej konstrukcji pozwalają użytkownikowi testować owady o różnych rozmiarach poprzez regulację wysokości ramienia młyna i czujników podczerwieni (IR). Wydruki 3D umożliwiają również użytkownikowi łatwy demontaż maszyny w celu szybkiego przechowywania lub transportu w teren. Co więcej, badanie to w większym stopniu wykorzystuje magnesy i farbę magnetyczną do wiązania owadów przy minimalnym stresie. Wreszcie, protokół ten szczegółowo opisuje wszechstronną analizę danych lotu za pomocą skryptów komputerowych, które skutecznie oddzielają i analizują różniczkowalne próby lotu w ramach jednego nagrania. Chociaż jest to bardziej pracochłonne, zastosowanie narzędzi dostępnych w przestrzeniach twórczych i programach do modelowania 3D online ułatwia praktyki multidyscyplinarne i zorientowane na procesy oraz pomaga naukowcom uniknąć kosztownych, gotowych produktów o wąsko regulowanych wymiarach. Wykorzystując elastyczność i powtarzalność technologii w przestrzeniach twórczych, protokół ten promuje kreatywne projektowanie młynów zlotowych i inspiruje otwartą naukę.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Biorąc pod uwagę, jak trudne jest rozprzestrzenianie się owadów na polu, młyn stał się powszechnym narzędziem laboratoryjnym do rozwiązywania ważnego zjawiska ekologicznego - jak poruszają się owady. W rezultacie, odkąd pionierzy młyna lotnikowego1,2,3,4 zapoczątkowali sześć dekad projektowania i budowy młynów zlotowych, nastąpiły zauważalne zmiany w projektowaniu wraz z rozwojem technologii i większą integracją ze społecznościami naukowymi. Z biegiem czasu zautomatyzowane oprogramowanie do zbierania danych zastąpiło rejestratory map, a ramiona młynów przeniosły się ze szklanych prętów na pręty węglowe i rury stalowe5. Tylko w ciągu ostatniej dekady łożyska magnetyczne zastąpiły łożyska teflonowe lub szklane jako optymalnie pozbawione tarcia, a pary między maszynami do młynów lotnych a wszechstronną technologią rozprzestrzeniają się, ponieważ technologia audio, wizualna i produkcja warstw stają się coraz bardziej zintegrowane z przepływami pracy naukowców. Te pary obejmowały szybkie kamery wideo do pomiaru aerodynamiki skrzydeł6, tablice cyfrowo-analogowe do naśladowania sygnałów sensorycznych do badania dźwiękowych reakcji lotu 7, oraz druk 3D do stworzenia stanowiska kalibracyjnego do śledzenia deformacji skrzydeł podczas lotu8. Wraz z niedawnym rozwojem nowych technologii w przestrzeniach twórczych, szczególnie w instytucjach z cyfrowymi centrami medialnymi prowadzonymi przez kompetentny personel9, istnieją większe możliwości ulepszenia młyna do testowania większej liczby owadów i transportu urządzenia w teren. Istnieje również duży potencjał dla badaczy w zakresie przekraczania granic dyscyplin i przyspieszania uczenia się technicznego poprzez pracę opartą na produkcji9,10,11,12. Prezentowany tutaj młyn zlotowy (zaadaptowany z Attisano i współpracowników13) wykorzystuje pojawiające się technologie znalezione w przestrzeniach twórczych, aby nie tylko 1) tworzyć komponenty młyna, których skale i wymiary są precyzyjnie dostosowane do danego projektu, ale także 2) oferować naukowcom dostępny protokół cięcia laserowego i druku 3D bez wymagania wysokiego budżetu lub jakiejkolwiek specjalistycznej wiedzy z zakresu projektowania wspomaganego komputerowo (CAD).

Korzyści z połączenia nowych technologii i metod z młynem są znaczące, ale młyny są również cennymi samodzielnymi maszynami. Młyny lotnicze mierzą wydajność lotu owadów i służą do określenia, w jaki sposób prędkość, odległość lub okresowość lotu odnoszą się do czynników środowiskowych lub ekologicznych, takich jak temperatura, wilgotność względna, pora roku, roślina żywicielska, masa ciała, cechy morfologiczne, wiek i aktywność rozrodcza. W odróżnieniu od alternatywnych metod, takich jak aktografy, bieżnie i nagrywanie wideo ruchu lotu w tunelach aerodynamicznych i halach14, młyn lotowy wyróżnia się zdolnością do zbierania różnych statystyk dotyczących wydajności lotu w warunkach laboratoryjnych. Pomaga to ekologom odpowiedzieć na ważne pytania dotyczące rozproszenia lotów i pomaga im rozwijać się w swojej dyscyplinie - niezależnie od tego, czy chodzi o zintegrowaną ochronę przed szkodnikami15,16,17, dynamika populacji, genetyka, biogeografia, strategie historii życia18, czy plastyczność fenotypowa19,20,21,22. Z drugiej strony, urządzenia takie jak szybkie kamery i aktografy mogą wymagać ścisłej, skomplikowanej i kosztownej konfiguracji, ale mogą również prowadzić do bardziej precyzyjnych parametrów ruchu, takich jak częstotliwości uderzeń skrzydeł i aktywność fotofazowa owadów23,24. W związku z tym prezentowany tutaj młyn lotniczy służy jako elastyczna, niedroga i konfigurowalna opcja dla badaczy do badania zachowania podczas lotu.

Podobnie, motywacja do integracji nowych technologii z przepływem pracy ekologów wciąż rośnie, ponieważ pytania i podejścia do badania rozprzestrzeniania się stają się coraz bardziej kreatywne i złożone. Jako lokalizacje promujące innowacje, makerspace'y przyciągają wiele poziomów wiedzy specjalistycznej i oferują użytkownikom w każdym wieku niską krzywą uczenia się, aby zdobyć nowe umiejętności techniczne10,12. Iteracyjny i oparty na współpracy charakter prototypowania urządzeń naukowych w przestrzeni twórczej i za pośrednictwem otwartych źródeł online może przyspieszyć zastosowanie teorii11 i ułatwić rozwój produktów w naukach ekologicznych. Ponadto zwiększenie odtwarzalności narzędzi naukowych będzie sprzyjać szerszemu gromadzeniu danych i otwartej nauce. Może to pomóc naukowcom w standaryzacji sprzętu lub metod pomiaru dyspersji. Narzędzia standaryzujące mogą dodatkowo umożliwić ekologom ujednolicenie danych dotyczących rozproszenia w różnych populacjach w celu przetestowania modeli metapopulacji, które rozwijają się na podstawie ziaren dyspersyjnych25 lub dynamiki kolonizacji source-sink26. Podobnie jak społeczność medyczna przyjmuje druk 3D do opieki nad pacjentem i edukacji anatomicznej27, ekolodzy mogą używać wycinarek laserowych i drukarek 3D do przeprojektowania ekologicznych narzędzi i edukacji, a w ramach tego badania mogą zaprojektować dodatkowe elementy młyna zgarniającego, takie jak platformy do lądowania lub ramię młyna, które może poruszać się w pionie. Z kolei personalizacja, opłacalność i zwiększona produktywność oferowane przez technologię makerspace mogą pomóc w rozpoczęciu projektów rozproszonych przy stosunkowo niskiej barierze dla badaczy, którzy zamierzają opracować własne narzędzia i urządzenia.

Aby zbudować ten młyn, istnieją również mechaniczne i instrumentalne ograniczenia, które mogą być brane pod uwagę przez producenta. Magnesy i ulepszenia drukowane w 3D pozwalają młynowi zgarniającemu być zasadniczo bezklejowym, z wyjątkiem konstrukcji wsporników krzyżowych, i być przystosowanym do owadów o różnych rozmiarach. Jednak wraz ze wzrostem masy i siły owadów owady mogą być bardziej skłonne do zsiadania z konia podczas trzymania na uwięzi. Silne magnesy mogą być używane kosztem zwiększonego oporu skrętnego, a łożyska kulkowe mogą zastąpić łożyska magnetyczne jako solidne rozwiązanie do testowania w locie owadów ważących kilka gramów28,29. Niemniej jednak, łożyska kulkowe mogą również stwarzać pewne problemy, głównie dlatego, że prowadzenie długotrwałych eksperymentów z dużymi prędkościami i wysokimi temperaturami może pogorszyć smarowanie łożysk kulkowych, co zwiększa tarcie30. W związku z tym użytkownicy będą musieli rozeznać, która mechanika młyna najlepiej pasowałaby do ich owadów z badań i projektu eksperymentalnego.

Podobnie, istnieje kilka sposobów na oprzyrządowanie młyna lotniczego, które wykraczają poza rozważania tego artykułu. Prezentowany tutaj młyn lotniczy wykorzystuje czujniki podczerwieni do wykrywania obrotów, oprogramowanie WinDAQ do rejestrowania obrotów oraz skrypty programistyczne do przetwarzania surowych danych. Chociaż jest łatwe w użyciu, oprogramowanie WinDAQ ma ograniczony wachlarz dostępnych narzędzi. Użytkownicy nie mogą dołączać komentarzy do odpowiedniego kanału i nie mogą być powiadamiani o awarii któregokolwiek z elementów obwodu. Przypadki te są rozwiązywane poprzez wykrywanie i korygowanie ich za pomocą kodu, ale dopiero po zebraniu danych. Alternatywnie, użytkownicy mogą zastosować więcej niż jedno oprogramowanie, które oferuje konfigurowalne funkcje gromadzenia danych28 lub czujniki, które pobierają bezpośrednie statystyki prędkości i dystansu, takie jak liczniki kilometrów rowerowych29. Jednak te alternatywy mogą omijać cenne surowe dane lub rozpraszać funkcjonalność w zbyt wielu aplikacjach, co może sprawić, że przetwarzanie danych będzie nieefektywne. Ostatecznie, zamiast przekształcać oprzyrządowanie młyna lotnego, protokół ten oferuje solidne rozwiązania programistyczne dla obecnych ograniczeń oprogramowania.

W tym artykule opisano projekt ulepszonego prostego młyna do przenoszenia, aby pomóc badaczom w ich badaniach nad rozproszeniem i zachęcić do włączania nowych technologii w dziedzinie ekologii behawioralnej. Ten młyn zgarniający mieści się w ograniczeniach inkubatora, utrzymuje do ośmiu owadów jednocześnie i automatyzuje gromadzenie i przetwarzanie danych. Warto zauważyć, że ulepszenia drukowane w 3D pozwalają użytkownikowi dostosować wysokość ramienia młyna i czujnika podczerwieni w celu przetestowania owadów o różnych rozmiarach oraz demontażu urządzenia w celu szybkiego przechowywania lub transportu. Dzięki instytucjonalnemu dostępowi do wspólnej przestrzeni twórczej, wszystkie ulepszenia były bezpłatne i nie naliczono żadnych dodatkowych kosztów w porównaniu z prostym, nowoczesnym młynem zgarniającym. Całe potrzebne oprogramowanie jest bezpłatne, obwody elektroniczne są proste, a wszystkie skrypty można modyfikować zgodnie z konkretnymi potrzebami projektu eksperymentalnego. Co więcej, kodowana diagnostyka pozwala użytkownikowi sprawdzić integralność i precyzję swoich nagrań. Wreszcie, protokół ten minimalizuje stres odczuwany przez owada poprzez magnetyczne malowanie i przywiązywanie owadów do ramienia młyna. Ponieważ montaż prostego młyna zgarniającego jest już dostępny, niedrogi i elastyczny, zastosowanie technologii makerspace w celu ulepszenia prostego młyna może zapewnić naukowcom przestrzeń do przezwyciężenia własnych specyficznych potrzeb w zakresie badań nad lotem i może zainspirować kreatywne projekty młynów do lotów wykraczające poza rozważania tego artykułu.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Zbuduj młyn w przestrzeni twórczej

  1. Wytnij laserowo i zmontuj akrylową plastikową konstrukcję nośną.
    1. Użyj 8 przezroczystych arkuszy akrylowych (304,8 mm x 609,6 mm x 3,175 mm) do budowy akrylowej konstrukcji nośnej z tworzywa sztucznego. Upewnij się, że materiał nie jest poliwęglanem, który wygląda podobnie do akrylu, ale topi się, zamiast ciąć pod laserem.
    2. Zlokalizuj wycinarkę laserową w przestrzeni twórczej. Protokół ten zakłada, że w przestrzeni twórczej znajduje się wycinarka laserowa, o której mowa w Tabeli materiałów. W przypadku innych wycinarek laserowych przeczytaj ustawienia wycinarki laserowej, aby określić, jaki kolor lub grubość linii jest potrzebna, aby ustawić linie pliku do cięcia laserowego lub grawerowania (nie do rastrowania).
    3. Otwórz Adobe Illustrator, Inkscape (bezpłatny) lub inny edytor grafiki wektorowej. Przygotuj plik, który odczytuje projekt podpory akrylowej w formacie wektorowym z wyżej wymienionymi liniami pokazanymi na Rysunek 1. Utwórz linie pliku w programie Adobe Illustrator w trybie czerwonym, zielonym i niebieskim (RGB) z obrysem linii o wartości 0,0001 punktu, w którym czerwony RGB (255, 0, 0) przecina linie, a RGB niebieski (0, 0, 255) wytrawia linie.
    4. Na wszelki wypadek przetestuj i uwzględnij szczelinę we wszystkich pomiarach szczelin i otworów. Zaprojektuj i przetestuj klucz szczelinowy (rysunek uzupełniający 1).
      UWAGA: Szerokość szczeliny może się różnić w zależności od szerokości wiązki wycinarki laserowej, szerokości materiału i rodzaju użytego materiału.
    5. Zapisz projekty podpór akrylowych i klucz rzazu jako czytelne typy plików, takie jak .ai, .dxf lub pliki .svg. Aby wysłać zadanie do wycinarki laserowej, wydrukuj plik na komputerze lokalnym wycinarki laserowej, a następnie otwórz oprogramowanie laserowe.
      UWAGA: Jeśli wydrukujesz poprawnie, wszystkie wektorowe linie cięcia w projekcie pojawią się z odpowiednimi odpowiednimi kolorami w panelu sterowania oprogramowania laserowego.
    6. Wybierz materiał jako Tworzywo sztuczne, a następnie typ materiału jako Akryl. Aby uzyskać dodatkową precyzję, zmierz grubość materiału za pomocą suwmiarki i wprowadź jego grubość w polu grubości materiału. Automatycznie włącz oś Z punktu centralnego materiału. Ustaw Typ figury na Brak i pozostaw intensywność na 0%. Aby zmienić dowolne zaawansowane wskaźniki w wycinarce laserowej, takie jak % mocy lasera lub % prędkości, przetestuj za pomocą rzazu.
      UWAGA: Ogólna zasada jest taka, że im grubszy materiał, tym większa moc jest wymagana przy niższej prędkości.
    7. Przed cięciem postępuj zgodnie z wytycznymi makerspace dotyczącymi włączania, używania i konserwacji wycinarki laserowej. Umieść materiały we wnęce drukarki i przytnij akrylowe wsporniki.
      UWAGA: Aby zapobiec możliwemu uszkodzeniu oczu, nie patrz na laser ani nie pozostawiaj arkusza akrylowego bez nadzoru podczas cięcia.
    8. Usuń nadmiar materiału z wnęki drukarki i zmontuj konstrukcję wsporczą. Zmontuj, wkładając każdą poziomą półkę w otwarte szczeliny zewnętrznych ścian pionowych i środkowej ściany pionowej, jak oznaczono w Rysunek 2A. Upewnij się, że otwory między poziomymi półkami są wyrównane.
  2. Wydrukuj 3D plastikowe wsporniki.
    1. Otwórz przeglądarkę internetową i utwórz konto w internetowym programie do modelowania 3D. Zapoznaj się ze Tabelą materiałów, aby uzyskać opcję bezpłatnego konta.
    2. Kliknij Projekty 3D > Utwórz nowy projekt. Aby odtworzyć dokładne projekty drukowane 3D z tego badania, jak widać na Rysunek 3, pobierz 3D_Prints.zip archiwum (Uzupełniające wydruki 3D) i przenieś folder na pulpit. Rozpakuj i otwórz folder. Na stronie internetowej programu do modelowania 3D kliknij przycisk Importuj w prawym górnym rogu i wybierz plik .stl.
      UWAGA: Wiele replik projektu lub obiektów może wypełnić płaszczyznę roboczą i zostać zapisanym jako pojedynczy plik .stl, o ile użytkownik ograniczy obiekty w granicach obszaru budowy drukarki 3D. Największy obiekt, jaki może wydrukować drukarka 3D, to 140 mm długości x 140 mm szerokości x 140 mm głębokości. Nie należy jednak obracać obiektów wzdłuż ich osi z, aby zmaksymalizować liczbę obiektów w obszarze budowy. Dzieje się tak dlatego, że pobrane obiekty zostały ustawione tak, aby zminimalizować zwisy, dzięki czemu można je optymalnie wydrukować przy minimalnych niezbędnych podporach.
    3. Aby samodzielnie utworzyć lub wprowadzić poprawki do projektów, postępuj zgodnie z samouczkami witryny, wprowadź zmiany, a następnie wyeksportuj nowe projekty jako pliki .stl. W sumie 8 prowadnic liniowych (długość 100,05 mm x szerokość 23,50 mm x głębokość 7,00 mm), 16 bloków prowadnic liniowych (długość 22,08 mm x szerokość 11,47 mm x głębokość 12,47 mm), 12 do 20 (długość 9,00 mm x szerokość 7,60 mm x głębokość 13,00 mm), 15 wsporników krzyżowych (długość 50,00 mm x szerokość 50,00 mm x głębokość 20,00 mm), 16 uchwytów magnetycznych (12,75 mm długości x 12,50 mm szerokości x 15,75 mm głębokości), 16 wsporników rur (29,22 mm długości x 29,19 mm szerokości x 11,00 mm głębokości), 16 krótkich prowadnic liniowych (40,00 mm długości x 11,00 mm szerokości x 13,00 mm głębokości) i 16 długich wsporników prowadnic liniowych (40,00 mm długości x 16,00 mm szerokości x 13,00 mm głębokości) musi zostać wydrukowanych w 3D. Aby uzyskać lustro każdej konstrukcji prowadnicy liniowej, kliknij obiekt, naciśnij M i wybierz strzałkę odpowiadającą szerokości obiektu.
      UWAGA: Patrz krok 1.3.6. Więcej informacji na temat kołków prowadnic liniowych.
    4. Pobierz i zainstaluj oprogramowanie do krojenia druku 3D, aby przekonwertować pliki .stl na plik .gx czytelny dla drukarki 3D. Zapoznaj się ze Spisem materiałów, aby pobrać bezpłatny program.
      UWAGA: Inne programy do konwersji są dopuszczalne, ale ten protokół zakłada, że przestrzeń twórcza korzysta z drukarki 3D i oprogramowania do cięcia druku, jak określono w Tabeli materiałów.
    5. Kliknij dwukrotnie ikonę oprogramowania do krojenia druku 3D, aby uruchomić oprogramowanie. Kliknij opcję Drukuj > Typ maszyny i wybierz drukarkę 3D, która znajduje się w przestrzeni twórczej.
    6. Kliknij ikonę Załaduj, aby wczytać plik modelu .stl i wyświetlić obiekt w obszarze budowy.
    7. Zaznacz obiekt i kliknij dwukrotnie ikonę Przenieś. Kliknij opcję Na platformie, aby upewnić się, że model znajduje się na platformie. Kliknij przycisk Środek, aby umieścić obiekt na środku obszaru budowy, lub przeciągnij obiekt wskaźnikiem myszy, aby ustawić obiekt w obszarze budowy.
    8. Kliknij ikonę Drukuj. Upewnij się, że Typ materiału jest ustawiony na PLA, podpory i tratwa są włączone, Rozdzielczość jest ustawiona na Standardowa, a temperatura ekstrudera odpowiada temperaturze sugerowanej przez przewodnik drukarki 3D. Temperaturę można zmienić w obszarze Więcej opcji >> Temperatura.
    9. Naciśnij OK i zapisz plik .gx w folderze 3D_Prints lub na pamięci USB, jeśli pliku nie można przesłać do drukarki 3D za pomocą USB.
    10. Zlokalizuj maszynę do drukowania 3D w makerspace. Skalibruj ekstruder i upewnij się, że jest wystarczająca ilość filamentu do drukowania. Przenieś plik .gx do drukarki 3D i wydrukuj wszystkie rodzaje i ilości plastikowych podpór i ulepszeń. Przy każdym wydruku sprawdź, czy filament prawidłowo przylega do płyty.
  3. Montaż wydruków 3D na akrylowej konstrukcji nośnej.
    1. Aby zobrazować wszystkie podpory na miejscu, zobacz Rysunek 2B.
    2. Przyklej na gorąco arkusze neoprenu o grubości 3,175 mm do wewnętrznych ścian wspornika krzyżowego. Po wyschnięciu włóż wsporniki krzyżowe na styku akrylowych półek i ścianek z tyłu urządzenia, aby ustabilizować młyn zgarniający.
    3. Tam, gdzie to możliwe, używaj drukowanych w 3D, aby zminimalizować magnetyczny wpływ żelaznych. Przykręć wsporniki rurki na dole i na górze każdej komórki. Upewnij się, że górne i dolne wsporniki rury są wyrównane.
    4. Włóż rurkę z tworzywa sztucznego o długości 30 mm (średnica wewnętrzna (ID) 9.525 mm; średnica zewnętrzna (OD) 12.7 mm) do wspornika górnej rury i plastikową rurkę o długości 15 mm (ID 9.525 mm; OD 12,7 mm) do dolnego wspornika rury każdego ogniwa. Następnie włóż plastikową rurkę o długości 40 mm (ID 6.35 mm; Średnica zewnętrzna 9,525 mm) do górnej rury i plastikowej rurki o długości 20 mm (średnica wewnętrzna 6,35 mm; OD 9,525 mm) do dolnej rury. Upewnij się, że tarcie między rurkami jest wystarczająco silne, aby utrzymać rurki na miejscu, ale nie za dużo, aby dętka mogła nadal przesuwać się w górę iw dół po pociągnięciu. Jeśli rurki są wypaczone, zanurz segmenty rurek na 1 minutę we wrzącej wodzie. Wyprostuj rurki na ręczniku, pozwól im osiągnąć temperaturę pokojową, a następnie włóż rurki.
    5. Umieść dwa magnesy neodymowe o niskim współczynniku tarcia (średnica 10 mm; długość 4 mm; siła trzymania 2.22 kg) w każdym wsporniku magnesu. Upewnij się, że każda para magnesów odpycha się nawzajem. Następnie mocno umieść dętkę w każdym wsporniku magnesu, aby grawitacja działająca na magnesy i wspornik magnesu nie była wystarczająco silna, aby usunąć podporę z rury wewnętrznej.
    6. Patrząc w tym samym kierunku, wsuń dwa bloki prowadnicy liniowej do prowadnicy liniowej. Umieść prowadnice liniowe i bloki pionowo w oknach na zewnętrznych ścianach pionowych. Upewnij się, że otwory blokowe są skierowane do góry. Aby zamocować jedną prowadnicę liniową na miejscu, użyj dwóch krótkich wsporników prowadnicy liniowej, dwóch długich wsporników prowadnicy liniowej, czterech żelaznych o długości 10 mm (M5; skok gwintu 0,8; średnica 5 mm), dwóch żelaznych o długości 20 mm (M5; skok gwintu 0,8; średnica 5 mm) i dwóch nakrętek sześciokątnych (M5; skok gwintu 0,8; średnica 5 mm). Rysunek 2C pokazuje pełny montaż prowadnicy liniowej.
      UWAGA: Otwarte szczeliny w prowadnicy liniowej są przeznaczone do użycia wtedy i tylko wtedy, gdy prowadnica liniowa ulega erozji w wyniku wielokrotnego przesuwania się jej bloku. Jeśli tak, wydrukuj w 3D mały kołek w kształcie litery T, który znajduje się w folderze 3D_Prints.
  4. Zbuduj ramię obrotowe.
    UWAGA: Podpunkty 1.4.1 i 1.4.2 są równoważne podpunktom 1.2.2. oraz 1.2.3. w Attisano et al. 2015 methods paper13.
    1. Przebić filtr końcówki pipety z filtrem o pojemności 20 μl w jej środkowym punkcie za pomocą szpilki entomologicznej. Następnie wciśnij szpilkę przez końcówkę pipety, aż stalowe końce szpilki będą wystawać z korpusu końcówki pipety. Upewnij się, że filtr końcówki pipety jest zamocowany na miejscu. Sworzeń służy jako oś ramienia młyna zgarniającego.
    2. Aby zmaksymalizować przestrzeń komórki, przyciąć niemagnetyczną rurkę ze stali podskórnej o gramaturze 19 G na długość 24 cm (1 cm mniej niż szerokość komory lotu). Przyklej na gorąco wystający trzpień i koronę końcówki pipety z kroku 1.4.1. do punktu środkowego rurki. Zegnij jeden koniec rurki na 2 cm od końca pod kątem 95°.
      UWAGA: Aby nadać priorytet rozmiarowi owadów, a nie maksymalizować przestrzeń komórkową, skróć promień ramienia w przypadku mniejszych owadów lub słabych lotników. Dłuższe ramię przelotowe można również zmontować, jeśli środkowa ściana akrylowa zostanie usunięta w przypadku większych owadów lub silnych lotników. Co więcej, wygięte zakończenie ramienia może obsługiwać różne kąty, aby ustawić owada w jego naturalnej orientacji lotu.
    3. Aby przetestować jego zawieszenie magnetyczne, umieść ramię między górnym zestawem magnesów. Upewnij się, że obracające się ramię obraca się swobodnie wokół pionowo zawieszonego kołka.
    4. Przyklej dwa magnesy neodymowe o niskim współczynniku tarcia (średnica 3,05 mm; długość 1,58 mm; siła trzymania 0,23 kg) na wygiętym końcu ramienia obrotowego, aby przywiązać magnetycznie pomalowanego owada do lotu (masa ramienia młyna z magnesami = 1,4 g). Na niezgiętym końcu ramienia obrotowego owiń kawałek folii aluminiowej (masa na powierzchnię = 0,01 g/cm2), aby utworzyć flagę. Flaga foliowa pełni rolę przeciwwagi, a dzięki swoim właściwościom wysoce odblaskowym optymalnie łamie wiązkę podczerwieni wysyłaną z nadajnika czujnika IR do odbiornika.
      UWAGA: Średnica wiązki IR wynosi co najwyżej 2,4 mm, więc optymalna minimalna szerokość flagi foliowej to 3 mm. Flaga foliowa o szerokości 3 mm i umieszczona w taki sposób, aby przerywać wiązkę światła podczerwonego przed soczewką emitera czujnika, spowoduje spadek napięcia, który będzie wykrywalny podczas analiz.
  5. Skonfiguruj czujnik podczerwieni i rejestrator danych.
    1. Umieść nadajnik czujnika podczerwieni w górnym bloku prowadnicy liniowej, tak aby emiter wiązki był skierowany w dół. Następnie umieść odbiornik czujnika podczerwieni w dolnym bloku skierowanym do góry.
      UWAGA: Czujniki (20 mm długości x 10 mm szerokości x 8 mm głębokości) można rozdzielić na odległość do 250 mm i nadal działać; Dlatego będą działać nawet wtedy, gdy zostaną umieszczone na końcach prowadnicy liniowej o średnicy około 100 mm.
    2. Na płytce stykowej bez połącz szeregowo nadajnik i odbiornik czujnika podczerwieni z 4-kanałowym rejestratorem danych z wejściem analogowym, jak pokazano w obwodzie elektronicznym w Rysunek 4A. Najpierw podłącz wejście nadajnika czujnika podczerwieni (nie odbiornika), podążając za rezystorem 180 Ω. Umieść kolejny rezystor 2.2 kΩ przed wyjściem połączenia odbiornika IR. Skonfiguruj obwód elektroniczny każdego kanału w naprzemiennych rzędach wzdłuż płytki stykowej, aby zminimalizować szumy w sygnale napięciowym z wielu czujników podczas nagrywania (Rysunek 4B).

2. Przeprowadzanie prób w locie

  1. Magnetycznie przywiązuje owady do ramienia młyna.
    1. Aby zminimalizować stres wywierany na owada, nałóż farbę magnetyczną na przedplecze owada za pomocą wykałaczki lub precyzyjnego aplikatora o cienkiej linii (końcówka 20 G). Pozostaw farbę do wyschnięcia na co najmniej 10 minut. Po wyschnięciu przymocuj owada do magnesów ramienia młyna. Zobacz Rysunek 5 zawiera przykłady magnetycznego malowania i wiązania owadów o różnych rozmiarach. W protokole tym wykorzystano Jadera haematoloma (pluskwa mydlana) jako model owada do wiązania lotu i eksperymentów próbnych.
      UWAGA: Aby uzyskać silniejsze przyciąganie między owadem a magnesami na ramię, nałóż wiele warstw farby magnetycznej. Dodatkowo zamień magnesy przymocowane do końca ramienia młyna lotnego na magnesy o rozmiarach, które najlepiej pasują do pola widzenia, masy i zasięgu skrzydeł owadów.
    2. Lataj do 8 owadów jednocześnie w młynie lotniczym. Przygotuj co najmniej 16 owadów, aby przetestować wiele owadów sekwencyjnie podczas jednej sesji nagraniowej.
    3. Aby usunąć farbę magnetyczną po testowaniu, odłup farbę drobnymi kleszczami i zutylizuj ją zgodnie z przepisami Agencji Ochrony Środowiska (EPA) i Administracji Bezpieczeństwa i Zdrowia w Pracy (OSHA).
  2. Nagrywaj wiele owadów sekwencyjnie bez przerywania sesji nagrywania za pomocą narzędzia WinDAQ Event Marker Comment.
    1. Pobierz i zainstaluj bezpłatne oprogramowanie do nagrywania i odtwarzania danych WinDAQ.
    2. Utwórz nowy folder o nazwie Flight_scripts na pulpicie. Utwórz pięć nowych folderów o następujących dokładnych nazwach w folderze Flight_scripts: data, files2split, recordings, split_files i standardized_files. Pobierz plik datasheet.xlsx (Plik uzupełniający 1) i przeciągnij go do folderu danych w katalogu Flight_scripts.
    3. Używaj datasheet.xlsx jako szablonu ręcznej rejestracji danych. Potrzebne są co najmniej cztery kolumny: numer identyfikacyjny podsłuchu, informacja o tym, czy podsłuch zmarł przed testem, numer zestawu nagrań oraz komora składająca się z litery kanału i numeru kanału (np. 'A-1', 'B-4'). Zapoznaj się z Rysunek 2A, aby zapoznać się z jedną z możliwych konfiguracji komory.
    4. Otwórz pulpit nawigacyjny WinDAQ, wybierz rejestrator(y) danych z listy pól wyboru i naciśnij "Uruchom oprogramowanie Windaq". Dla każdego wybranego rejestratora danych otworzy się nowe okno i zostanie pokazany sygnał wejściowy z każdego czujnika.
    5. Zdefiniuj częstotliwość próbkowania, klikając Edytuj > Częstotliwość próbkowania. Wpisz częstotliwość próbkowania 100 próbek/sekundę w polu Sample Rate/Channel (Częstotliwość próbkowania/kanał) i naciśnij OK.
      UWAGA: Ten protokół sugeruje 100 S/s, ponieważ doliny, które są spadkami napięcia wynikającymi z flagi przerywającej wiązkę czujnika podczerwieni, nadal osiągną minimalny spadek napięcia 0,36 V dla prędkości 1,7 m/s. Z kolei szum, który ma maksymalny spadek napięcia 0,10 V, może być nadal filtrowany podczas standaryzacji bez filtrowania prawdziwych koryt. Dodatkowo, częstotliwość próbkowania 100 S/s ułatwia użytkownikowi dostrzeżenie dolin na wykresie fali na ekranie podczas i po nagraniu. Jeśli podczas nagrywania wystąpią błędy, użytkownik może szybko odróżnić koryta od błędów lub szumów. Rysunek uzupełniający 2 przedstawia porównania między kilkoma niskimi częstotliwościami próbkowania.
    6. Aby rozpocząć nową sesję nagrywania, naciśnij File > Record. Wybierz lokalizację pliku nagrania w pierwszym wyskakującym okienku. Ostrożnie wpisz nazwę pliku. Pliki muszą mieć w nazwie co najmniej: numer zestawu nagraniowego i literę kanału. Przykład nazwy pliku modelowanej w skryptach Pythona jest następujący: T1_set006-2-24-2020-B.txt. Aby uzyskać więcej informacji, zapoznaj się z wierszami split_files.py 78-87 w folderze Flight_scripts. Następnie naciśnij przycisk OK.
    7. W następnym wyskakującym okienku wprowadź przewidywaną długość nagrania lotu. Naciśnij OK, gdy owady znajdą się w pozycji, w której mogą rozpocząć lot. Po upływie czasu nagrywania naciśnij Ctrl-S, aby sfinalizować plik. Nie naciskaj Ctrl-S, chyba że zajdzie potrzeba wcześniejszego zakończenia nagrywania.
      UWAGA: Jeśli plik zakończy się zbyt wcześnie przez naciśnięcie Ctrl+S lub wspomniany czas był zbyt krótki, dołącz nowe nagranie do istniejącego pliku, klikając Plik > Rekord. Wybierz plik, do którego chcesz dołączyć, i kliknij przycisk Tak w następnym wyskakującym okienku.
    8. Wyciągając badane owady w trakcie nagrywania, należy wstawić skomentowany znacznik zdarzenia nadlatującego owada w wybranej przez niego komorze. Zawsze ręcznie zapisuj identyfikator, komorę i zestaw zapisów przychodzącego owada w datasheet.xlsx przed zamianą owadów.
    9. Aby dodać komentarz do znacznika wydarzenia, kliknij numer kanału. Następnie kliknij przycisk Edytuj > Wstaw znacznik z komentarzem. Zdefiniuj komentarz z numerem identyfikacyjnym nowego owada wchodzącego do komory. Naciśnij OK i załaduj owada do komory.
  3. Wizualizuj komentarze znaczników zdarzeń i konwertuj plik z WDH na TXT.
    1. Otwórz plik WDH. Wizualizuj komentarze znaczników zdarzeń, przechodząc do Edytuj > kompresji... a następnie kliknij przycisk Maksimum, aby w pełni skompresować przebieg do jednego okna (Rysunek 6A).
    2. Sprawdź, czy w nagraniu nie ma żadnych nieprawidłowości.
      UWAGA: Rodzaje nieprawidłowości lub awarii w nagraniu są wyświetlane w Rysunek 6. Są one później diagnozowane i poprawiane w skryptach Pythona.
    3. Zapisz plik w formacie .txt, przechodząc do pozycji Plik > Zapisz jako. Wybierz folder nagrań w katalogu Flight_scripts jako lokalizację, w której chcesz zapisać plik. Wybierz typ pliku jako Druk arkusza kalkulacyjnego (CSV) w wyskakującym okienku i wpisz nazwę pliku z .txt na końcu. Kliknij Zapisz. W następnym oknie podręcznym wybierz opcję Częstotliwość próbkowania, Czas względny oraz Data i godzina. Wpisz 1 pomiędzy numerem kanału a znacznikami zdarzeń. Usuń zaznaczenie wszystkich innych opcji i kliknij przycisk OK, aby zapisać plik.

3. Analizuj dane lotu

  1. Podziel pliki według komentarzy do znaczników zdarzeń.
    1. Zainstaluj najnowszą wersję języka Python. Wszystkie skrypty w tym protokole zostały opracowane w Pythonie w wersji 3.8.0.
    2. Pobierz następujące skrypty języka Python: split_files.py, standardize_troughs.py i flight_analysis.py (Supplemental Coding Files). Przenieś skrypty do folderu Flight_scripts.
    3. Upewnij się, że język Python jest aktualny i zainstaluj następujące biblioteki: csv, os, sys, re, datetime, time, numpy, math i matplotlib. Aby obserwować główne funkcje i struktury danych skryptów, zobacz schemat na rysunku uzupełniającym 3.
    4. Otwórz plik datasheet.xlsx i zapisz go jako plik CSV, zmieniając format pliku na CSV, UTF-8 (rozdzielany przecinkami) w przypadku systemu Windows lub Macintosh, rozdzielany przecinkami w przypadku systemu Mac.
    5. Otwórz ikonę split_files.py z wybranym edytorem tekstu. Jeśli nie ma preferencji, kliknij prawym przyciskiem myszy ikonę skryptu i wybierz Otwórz za pomocą IDLE.
    6. Przekoduj linie 133-135 i 232-233, jeśli użytkownik napisał nazwę pliku inną niż sugerowany szablon ("T1_set006-2-24-2020-B.txt"). Aby przekodować skrypt tak, aby uwzględniał różne nazwy plików za pomocą funkcji split(), zobacz wiersze 116-131.
    7. W wierszu 266 wpisz ścieżkę do folderu Flight_scripts i uruchom skrypt. Po pomyślnym uruchomieniu skrypt generuje pośrednie pliki .txt zmapowanych identyfikatorów owadów w folderze files2split i pliki .txt dla każdego badanego owada w każdym zestawie nagrań w folderze split_files, w katalogu Flight_scripts.
      UWAGA: Dodatkowo, w powłoce Pythona, użytkownicy powinni zobaczyć instrukcje print nazwy pliku, które owady są zamieniane na numerowany znacznik zdarzenia oraz które pliki są dzielone i generowane na nowe pliki według identyfikatora owada.
  2. Standaryzacja i wybór rynien w nagrywanym sygnale.
    1. Otwórz ikonę standardize_troughs.py z wybranym edytorem tekstu. Jeśli nie ma preferencji, kliknij prawym przyciskiem myszy ikonę skryptu i wybierz Otwórz za pomocą IDLE.
    2. W wierszu 158 wpisz częstotliwość próbkowania.
    3. W wierszu 159 wpisz ścieżkę do folderu Flight_scripts i uruchom skrypt. Jeśli skrypt zostanie uruchomiony pomyślnie, wygeneruje pliki w folderze standardized_files w katalogu Flight_scripts.
      UWAGA: Wszystkie pliki powinny zaczynać się od "standardized_" i kończyć oryginalną nazwą pliku.
    4. Sprawdź jakość nagrań: Otwórz trough_diagnostic.png wygenerowane przez standardize_troughs.py znajdujący się w folderze Flight_scripts. Upewnij się, że wszystkie zapisy są odporne na zmiany minimalnej i maksymalnej wartości napięcia średniego interwału standaryzacji.
      UWAGA: Nagrania mogą zawierać dużo szumów lub mieć zbyt czułe doliny, jeśli wykazują duże spadki liczby zidentyfikowanych mininów po zwiększeniu minimalnych i maksymalnych wartości odchylenia. Można również zakodować, przeprowadzić i wykreślić dodatkową diagnostykę współczynnika normalizacji min-max. Alternatywna metoda sprawdzania jakości zapisu została opisana w krokach 2.3.1. oraz 2.3.2. Attisano et al. 2015 method paper13.
    5. Oceń diagnostykę, odkomentuj wiersz 198 i określ minimalne i maksymalne wartości odchylenia, które definiują minimalne i maksymalne wartości wokół średniego napięcia użytego do przeprowadzenia standaryzacji dla wszystkich plików. Wartość domyślna to 0,1 V dla każdej wartości odchylenia.
      UWAGA: W wierszu 53 użytkownik może również określić próg minimalnego-maksymalnego współczynnika normalizacji w celu zidentyfikowania napięcia znacznie poniżej wartości progowej.
    6. Oznacz jako komentarz wiersz 189 po wprowadzeniu wartości odchylenia, a następnie uruchom skrypt. Skrypt będzie efektywnie uruchamiał standaryzacje dla wszystkich plików (prawie 25 razy szybciej).
  3. Analizuj tor lotu za pomocą standardowego pliku.
    1. Otwórz ikonę flight_analysis.py z wybranym edytorem tekstu. Jeśli nie ma preferencji, kliknij prawym przyciskiem myszy ikonę skryptu i wybierz Otwórz za pomocą IDLE.
    2. W wierszach 76-78 edytuj opcjonalną korekcję prędkości, która tłumi dodatkowe obroty ramienia młyna po tym, jak owad przestanie latać. Tę wartość progową należy określić ostrożnie podczas pracy z wolno latającymi owadami.
    3. W wierszu 121 edytuj progi prędkości, aby skorygować fałszywe odczyty prędkości, takie jak ekstremalnie szybkie prędkości lub ujemne prędkości. W wierszu 130 edytuj wartość odstępu czasowego, aby odfiltrować długie przerwy, które występują między dwoma kolejnymi nieprzerwanymi atakami latania.
    4. W wierszu 350 wpisz ścieżkę do folderu, w którym są zapisane standardowe pliki *.txt.
    5. W wierszu 353 wprowadź długość ramienia używaną podczas prób, która określa kołowy tor lotu przebyty przez owada na obrót.
    6. Zidentyfikuj jednostki odległości i czasu w układzie SI jako ciągi odpowiednio w wierszach 357 i 358.
    7. W wierszach 388-397 użyj funkcji split(), aby wyodrębnić co najmniej numer identyfikacyjny owada oraz numer zestawu i komorę, do której owad przeleciał z nazwy pliku. Skrypt jest zgodny z obszernym przykładem nazwy pliku "standardized_T1_set006-2-24-2020-B.txt". Jeśli to konieczne, uprość tę nazwę pliku zgodnie z sugestią w kroku 2.2.6 i zakomentuj lub usuń zmienne, takie jak typ próbny w wierszach 392 i 401, jeśli nie są używane.
    8. Określ wszystkie ustawienia użytkownika, zapisz i uruchom skrypt. Jeśli uruchomienie skryptu zakończy się pomyślnie, wypisuje on odpowiedni numer identyfikacyjny owada, komorę i obliczone statystyki lotu w powłoce Pythona. Dodatkowo generuje plik flight_stats_summary.csv składający się z informacji wydrukowanych w powłoce Pythona i zapisuje plik .csv w folderze danych w katalogu Flight_scripts.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dane lotu uzyskano eksperymentalnie podczas zimy 2020 roku przy użyciu zebranych w terenie J. haematoloma z Florydy jako owadów modelowych (Bernat, A. V. i Cenzer, M. L. , 2020, dane niepublikowane). Reprezentatywne próby w locie przeprowadzono na Wydziale Ekologii i Ewolucji Uniwersytetu w Chicago, jak pokazano poniżej w Rysunek 6, Rysunek 7, Rysunek 8 i Rysunek 9. Młyn został umieszczony w inkubatorze ustawionym na 28 °C/...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Prosty, nowoczesny młyn zgarniający zapewnia szereg korzyści naukowcom zainteresowanym badaniem lotu owadów na uwięzi, dostarczając niezawodną i zautomatyzowaną konstrukcję, która testuje wiele owadów w sposób wydajny i ekonomiczny 13,31,35. Podobnie, istnieje silna zachęta dla badaczy do przyjmowania szybko pojawiających się technologii i technik z przemysłu i innych dziedzin nauki jako środka do tworzenia eksperymentalnych nar...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autor nie ma nic do zdradzienia.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Chciałbym podziękować Meredith Cenzer za zakup wszystkich materiałów do produkcji lotnika i ciągłe przekazywanie informacji zwrotnych od budowy do napisania projektu. Dziękuję również Anie Silberg za jej wkład w standardize_troughs.py. Na koniec dziękuję Centrum Sztuki, Danych i Projektowania Mediów (MADD) na Uniwersytecie w Chicago za zgodę na bezpłatne korzystanie ze sprzętu, technologii i materiałów do korzystania z przestrzeni twórczej.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
180  Ω RezystorE-Projects10EP514180RFolia węglowa; sztywny przewód o rozmiarze 24.
19 Gauge Niemagnetyczne rurki stalowe podskórneMicroGroup304H19RW 
2,2 kΩ RezystorAdafruit2782Folia węglowa; sztywny przewód o rozmiarze 24.
Drukarka 3DFlashForge700355100638
Drukarka 3D FilamentFlashForge700355100638Średnica 1,75 mm; 1kg/rolka.
Oprogramowanie do krojenia druku 3DFlashPrint4.4.0
Akrylowe arkusze z tworzywa sztucznegoBlick Art Supplies28945-1006
Tarcza z folii aluminiowej253-01-0860
Zasilacz do płytek stykowychHandsOn TechMDU1025Może pobierać napięcie wejściowe od 6,5 V do 12 V i może wytwarzać 3,3 V i 5 V.
DI-1100 Rejestrator danych USBDATAQ InstrumentsDI-1100Posiada 4 różnicowe pancerne wejścia analogowe.
Przewody elektryczneStrivedayB077HWS5XVdrut lity o średnicy 24.
Szpilki entomologiczneBioQuip1208S2Rozmiar 2; średnica 0,45 mm.
Filtrowana końcówka do pipet 20 uLFisher Scientific21-402-550
Pistolet do klejenia na gorąco z gorącym klejemTkaniny Joann17366956
Czujnik podczerwieniAdafruit2167To jest  3 mm IR  Wersja; działa do 25 cm.
Duże przezroczyste rurki winyloweHome DepotT10007008Średnica wewnętrzna 3/8 cala; średnica zewnętrzna 1/2 cala; długość 20 stóp
Duże magnesyChorągiewkaEP654Neodym o niskim współczynniku tarcia N42; średnica 0,394 cala; długość 0,157 cala; siła trzymania 4,9 funta 
Wycinarka laserowa Uniwersalne systemy laserowe PLS6.75
M5 Nakrętka sześciokątnaHome Depot204274112Skok gwintu 0,8 mm; długość 20 mm; średnica 5 mm.
Długie żelazne M5Home Depot204283784stożkowy Philips; skok gwintu 0,8 mm; długość 20 mm; średnica 5 mm.
Krótkie żelazne M5Home Depot203540129stożkowy Philips; skok gwintu 0,8 mm; długość 10 mm; średnica 5 mm.
Arkusz gumy neoprenowejGrainger60DC16Długość 12 cali; szerokość 12 cali; głębokość 1/8 cala.
Oprogramowanie do modelowania 3D onlineAutodesk2019_10_14Tinkercad.com oferuje bezpłatne konto.
ZasilaczAdafruit639 VDC 1000mA przełączanie regulowane; napięcie wejściowe DC 3.3V 5V.
Małe przezroczyste rurki winyloweHome DepotT10007005Średnica wewnętrzna 1/4 cala; średnica zewnętrzna 3/8 cala; 20 stóp długości.
Małe magnesyChorągiewkiN42P120060Neodym N42 o niskim współczynniku tarcia; średnica 0,120 cala; długość 0,060 cala; siła trzymania 0,5 funta.
Płytka stykowa MB-102 bez Adafruit239830 punktów mocowania; długość 17 cm; szerokość 5,5 cm; napięcie wejściowe, DC 3,3 V 5 V.
Wyrafinowane wykończenia Żelazny metaliczny podkładBlick Art Supplies27105-2584
Nożyce do drutuTarget  84-031W

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Krogh, A., Weis-Fogh, T. Roundabout for studying sustained flight of locusts. Journal of Experimental Biology. 29, 211-219 (1952).
  2. Hocking, B. The intrinsic range and speed of flight of insects. Transactions of the Royal Entomological Society of London. 104 (8), 223(1953).
  3. Chambers, D. L., O'Connell, T. B. A flight mill for studies with the mexican fruit fly. Annals of the Entomological Society of America. 62 (4), 917-920 (1969).
  4. Chambers, D. L., Sharp, J. L., Ashley, T. R. Tethered insect flight: A system for automated data processing of behavioral events. Behavior Research Methods & Instrumentation. 8 (4), 352-356 (1976).
  5. Naranjo, S. E. Assessing insect flight behavior in the laboratory: a primer on flight mill methodology and what can be learned. Annals of the Entomological Society of America. 112 (3), 18(2019).
  6. Ribak, G., Barkan, S., Soroker, V. The aerodynamics of flight in an insect flight-mill. PLoS ONE. 12 (11), 0186441(2017).
  7. Pollack, G. S., Martins, R. Flight and hearing: Ultrasound sensitivity differs between flight-capable and flight-incapable morphs of a wing-dimorphic cricket species. The Journal of Experimental Biology. 210, 3160-3164 (2007).
  8. Koehler, C., Liang, Z., Gaston, Z., Wan, H., Dong, H. 3D reconstruction and analysis of wing deformation in free-flying dragonflies. The Journal of Experimental Biology. 215, 3018-3027 (2012).
  9. Behm, J. E., Waite, B. R., Hsieh, S. T., Helmus, M. R. Benefits and limitations of three-dimensional printing technology for ecological research. BMC Ecology. 18, 1-13 (2018).
  10. Sheridan, K. M., et al. Learning in the making: A comparative case study of three makerspaces. Harvard Educational Review. 84, 505-531 (2014).
  11. Khalifa, S., Brahimi, T. Makerspace: A novel approach to creative learning. Institute of Electrical and Electronics Engineers Xplore. 1, 43-48 (2017).
  12. Smay, D., Walker, C. Makerspaces: A creative approach to education. Teacher Librarian. 42, 39-43 (2015).
  13. Attisano, A., Murphy, J. T., Vickers, A., Moore, P. J. A simple flight mill for the study of tethered flight in insects. Journal of Visualized Experiments. 106, e53377(2015).
  14. Reynolds, D. R., Riley, J. R. Remote-sensing, telemetric and computer-based technologies for investigating insect movement: A of existing and potential techniques. Computers and Electronics in Agriculture. 35 (2-3), 271-307 (2002).
  15. Davis, M. A. Geographic patterns in the flight ability of a monophagous beetle. Oecologia. 69, 407-412 (1986).
  16. Taylor, R. A. J., Bauer, L. S., Poland, T. M., Windell, K. N. Flight performance of Agrilus planipennis (Cleoptera: Buprestidae) on a flight mill and in free flight. Journal of Insect Behavior. 23, 128-148 (2010).
  17. Irvin, N. A., Hoddle, M. S. Assessing the flight capabilities of fed and starved Allograpata obliqua (Diptera: Syrphidae), a natural enemy of Asian citrus psyllid, with computerized flight mills. Florida Entomologist. 103 (1), 139-140 (2020).
  18. Minter, M., et al. The tethered flight technique as a tool for studying life-history strategies associated with migration in insects. Ecological Entomology. 43 (4), 397-411 (2018).
  19. Dingle, H., Blakley, N. R., Miller, E. R. Variation in body size and flight performance in milkweed bugs (Oncopeltus). Evolution. 34 (2), 371-385 (1980).
  20. Martini, X., Hoyte, A., Stelinski, L. L. Abdominal color of the Asian citrus psyllid (Hempitera: Liviidae) is associated with flight capabilities. Annals of the Entomological Society of America. 107 (4), 842-847 (2014).
  21. Chen, M., et al. Flight capacity of Bactrocera dorsalis (Diptera: Tephritidae) adult females based on flight mill studies and flight muscle ultrastructure. Journal of Insect Science. 15 (1), 141(2015).
  22. Guo, J., Li, X., Shen, X., Wang, M., Wu, K. Flight performance of Mamestra brassicae Noctuidae) under different biotic and abiotic conditions. Journal of Insect Science. 20 (1), 1-9 (2020).
  23. Johnson, M. W., Toscano, N. C., Jones, V. P., Bailey, J. B. Modified ultrasonic actograph for monitoring activity of lepidopterous larvae. Proceedings of the Hawaiian Entomological Society. 27, 141-146 (1986).
  24. Cheng, X., Sun, M. A. Wing-kinematics measurement and aerodynamics in a small insect in hovering flight. Scientific Reports. 6, 25706(2016).
  25. Holland, J. D. Dispersal kernel determines symmetry of spread and geographical range for an insect. International Journal of Ecology. 2009, 4(2009).
  26. Frouz, J., Kindlmann, P. Source-sink colonization as a possible strategry of insects living in temporary habitats. PLoS ONE. 10 (6), 1-10 (2015).
  27. Ventola, C. L. Medical applications for 3D printing: Current and projected uses. Pharmacy & Therapeutics. 39 (10), 704-711 (2014).
  28. Martí-Campoy, A., et al. Design of a computerized flight mill device to measure the flight potential of different insects. Sensors (Basel). 16 (4), 1-21 (2016).
  29. Dubois, G. F., Vernon, P., Brustel, H. A flight mill for large beetles such as Osmoderma eremita (Cleoptera: Cetoniidae). Saproxylic Beetles. Their Role and Diversity in European Woodland and Tree Habitats. 14, 219-224 (2009).
  30. Webster, M. N., Doner, J. P., Wikstrom, V., Lugt, P. Grease degradation in R0F bearing tests. Tribology Transactions. 50 (2), 187-197 (2007).
  31. Jones, H. B. C., Lim, K. S., Bell, J. R., Hill, J. K., Chapman, J. W. Quantifying interspecific variation in dispersal ability of noctuid moths using an advanced tethered flight technique. Ecology and Evolution. 6 (1), 181-190 (2016).
  32. Walker, M., Humphries, S. 3D Printing: applications in evolution and ecology. Ecology and Evolution. 9 (7), 4289-4301 (2019).
  33. Shahrubudin, N., Lee, T. C., Ramlan, R. An overview of 3D printing technology: technological, materials, and applications. Science Direct. 35, 1286-1296 (2019).
  34. Taylor, R. A. J., Nault, L. R., Styer, W. E., Cheng, Z. B. Computer-monitored, 16-channel flight mill for recording the flight of leafhoppers (Homoptera: Auchenorrhyncha). Journal of the Entomological Society of America. 85 (5), 627-632 (1992).
  35. Nachtigall, W., Hanauer-Thieser, U., Mörz, M. Flight of the honey bee VII: Metabolic power versus flight speed relation. Journal of Comparative Physiology B. 165, 484-489 (1995).
  36. Hardie, J. Flight behavior in migrating insects. Journal of Agricultural Entomology. 10 (4), 239-245 (1993).
  37. Blackmer, J. L., Naranjo, S. E., Williams, L. H. Tethered and untethered flight by Lyrgus Hesperus and Lygus lineolaris (Heteroptera: Miridae). Environmental Entomology. 33 (5), 1389-1400 (2004).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Technologia makerspacedruk 3Dwycinanie laserowekotwiczenie magnetyczneczujniki podczerwienianaliza danych lotuzachowanie lotne owad wbadania ekologiczne

Powiązane artykuły