Las gafas protectoras están ajustadas, la correa de la barbilla asegurada. Las condiciones son tranquilas y los láseres están listos; el aire está impregnado de pequeñas partículas de aerosol que están preparadas para dispersarse y rastrear ante la menor interrupción. Espere la señal. El investigador señala. ¡El pajaro vuela!
Es solo otro día en la oficina para un loro llamado Obi.
Como estudiante de posgrado que trabaja con el ingeniero mecánico de Stanford David Lentink, Eric Gutiérrez entrenó a este miembro de la segunda especie de loro más pequeño para medir con precisión los vórtices que crea durante el vuelo. Sus resultados, publicados en la edición del 6 de diciembre de Bioinspiración y Biomimética , ayude a explicar la forma en que los animales generan suficiente sustentación para volar y podría tener implicaciones sobre cómo se diseñan los robots voladores y los drones.
"El objetivo de nuestro estudio fue comparar modelos de uso muy común en la literatura para determinar cuánto levantamiento genera un pájaro u otro animal volador en función de su estela", dijo Diana Chin, estudiante de posgrado en el laboratorio de Lentink.y coautor del estudio. "Lo que descubrimos fue que los tres modelos que probamos eran muy inexactos porque hacen suposiciones que no son necesariamente ciertas".
Los científicos se basan en estos modelos, desarrollados para interpretar el flujo de aire generado por los animales voladores, para comprender cómo los animales soportan su peso durante el vuelo. Los resultados son comúnmente referenciados para el trabajo en robots voladores y drones inspirados en la biología de estos animales.Los robots inspirados son una especialidad de Lentink: sus estudiantes desarrollaron el primer robot aleteador que puede despegar y aterrizar verticalmente como un insecto y un robot veloz con alas que se deforman mientras se desliza y se desliza.
pájaros con gafas
Para este experimento, Gutiérrez, el autor principal del estudio y ex alumno de posgrado en el laboratorio de Lentink, fabricó gafas del tamaño de un loro utilizando lentes de gafas de seguridad para humanos, enchufes impresos en 3D y cinta veterinaria. Las gafas también tenían marcadores reflectantes en ellado para que los investigadores pudieran rastrear la velocidad del ave. Luego entrenó a Obi para usar las gafas y volar de percha en percha.
Una vez entrenado, el ave voló a través de una hoja láser que iluminaba partículas de aerosol no tóxicas del tamaño de una micra. A medida que el pájaro volaba a través de la hoja láser sembrada, el movimiento de sus alas perturbaba las partículas para generar un registro detallado de los vórtices creados por el vuelo..
Esas partículas que se arremolinan en las puntas de las alas de Obi crearon la imagen más clara hasta la fecha de la estela dejada por un animal volador. Las mediciones anteriores se tomaron unos pocos aleteos detrás del animal y predijeron que los vórtices generados por animales permanecen relativamente congelados con el tiempo, comolas estelas de los aviones antes de que se disipen. Pero las mediciones en este trabajo revelaron que los vórtices de las puntas de las aves se rompen de manera repentina y dramática.
"Ahora, mientras que la ruptura del vórtice ocurre muy lejos detrás de la aeronave, como a más de mil metros, en las aves, puede ocurrir muy cerca del ave, en dos o tres aleteos, y es mucho más violento".dijo Lentink, quien es el autor principal del artículo.
Tomando tres teorías
La pregunta era si los modelos de elevación basados en una idea inexacta de la estela de un animal eran válidos.
El equipo aplicó cada uno de los tres modelos predominantes a las mediciones reales que registraron y, a partir de eso, generó tres estimaciones diferentes de la cantidad de sustentación que Obi generó con cada aleteo. Luego compararon esas estimaciones calculadas de sustentación con la sustentación real medida en unestudio previo realizado con un dispositivo sensible desarrollado por el laboratorio de Lentink el instrumento, una plataforma de fuerza aerodinámica, es tan sensible que casi se rompe cuando probaron un prototipo al hacer estallar un globo completamente inflado en su interior, dijo Lentink.
Lo que encontraron es que, en diversos grados, los tres modelos no pudieron predecir la elevación real generada por un loro aleteando.
Se necesitan nuevos modelos
Esta investigación destaca los desafíos en el desarrollo de robots voladores basados en lo que se sabe sobre el vuelo de los animales. Las diferencias entre los tres modelos, además de la variedad de animales involucrados en estudios anteriores, incluidas otras especies de aves, murciélagos e insectos, hacen que la comparación dentro de la literatura sea extremadamentedesafiante. Como lo demuestra el desempeño problemático de las opciones actuales, un modelo completamente nuevo puede ser la respuesta.
"Muchas personas miran los resultados en la literatura sobre vuelo de animales para comprender cómo las alas robóticas podrían diseñarse mejor", dijo Lentink. "Ahora, hemos demostrado que las ecuaciones que la gente ha usado no son tan confiables como la comunidad esperabalo fueron. Necesitamos nuevos estudios, nuevos métodos para informar realmente este proceso de diseño de manera mucho más confiable ".
Lentink cree que la nueva técnica desarrollada por su laboratorio, la que mide la fuerza directamente, podría combinarse con mediciones de flujo detalladas para diseccionar y modelar mejor los fenómenos aerodinámicos involucrados en el vuelo de los animales.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Stanford . Original escrito por Taylor Kubota. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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