Name: a robotic platform to study the foreflipper of the california sea lion
Uploaded: 2017-01-10T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 53 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Robotic Platform to Study the Foreflipper of the California Sea Lion at JoVE.com

The authors would like to thank the George Washington University Facilitating Fund for financial support of the project. Mr. Patel is grateful the George Washington University School of Engineering and Applied Science Summer Undergraduate Program in Engineering Research and the Undergraduate Research award for financial support. Finally, we are grateful to the GWU Center for Biomemetics and Bioinspired Engineering (COBRE) for use of facilities controlled by the center.

1. Bir deniz aslanı Foreflipper bir numune Sayısallaştır <ol><li> Bir deniz aslanı foreflipper bir örnek tarayın. <ol><li> Ölen bir birey (Şekil 1a) bir deniz aslanı Flipper bir örnek almak. NOT: Bizim durumumuzda, onlar Washington DC&#39;deki Smithsonian Zooloji Parkı elde edildi </li><li> (Foreflipper hayvanın vücuduna bağlanır) tabanından dikey foreflipper asın. Bu, hem tarandığında Flipper düz olmasını sağlar ve tarama için tüm yüzeyi sunar. </li><li> Tarama, yaklaşık 0,5 mm lik bir hassasiyetle ışıklı tarayıcı yapılandırılmış bir yüksek çözünürlük kullanılarak kanatçık ve yaklaşık 0.1 mm bir hata (Şekil 1b). </li></ol></li><li> CAD yazılımları içine nokta bulutu İthalat ve bir yüzey olarak render. Bunu yapmak için, &#39;Aç&#39; tıklayın ve istediğiniz .obj dosyasını seçin. CAD yazılımı içine dosyasını almak için &#39;Al&#39; üzerine tıklayın. </li><li> Oluşan nokta bulutu işleyin&#39;Ekstrüde kesim&#39; üzerine tıklayarak ve tarama eti parçası (istenmeyen parçası) keserek bir bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımı. Sonraki, robotik kola (tam boyutta% 68) için uygun ölçeklendirme elde etmek için &#39;Ölçek&#39;i tıklayın. Orijinal numune (Şekil 2) karşılaştırarak yeterli detay yakalamak için Flipper kontrol edin. </li><li> flipper etrafında kalıp oluşturun. <ol><li> Bir CAD yazılımı, Flipper yüzeyi etrafında bir çevre hacmi oluşturarak bir kalıp oluşturmak için Flipper yüzeyleri kullanın. Bir dikdörtgen çizmek için &#39;Sketch&#39; tıklayarak bir dikdörtgen blok ekstrüzyon ve ardından kola yüksekliği tamamen kapsayacak şekilde daha fazla onu ekstrüzyon bunu yapın. </li><li> &#39;Meclis&#39; tıklayın ve çalışma alanına iki parçayı (Flipper ve dikdörtgen blok) ithal. &#39;Mate&#39; tıklayın ve eş zamanlı olarak kola ve kalıp hem ön ve üst düzlemi yapmak. Bu, otomatik olarak kalıbın içinde Flipper yerleştirir. </li><li> Seletasarım ağacından kalıp ve ct &#39;Edit Part tıklayın. bölüm seçildikten sonra, kalıbın içinde kola bir boşluğu yapmak için &#39;Ekle&gt; Özellikler&gt; Boşluk&#39; üzerine tıklayın. dikdörtgen kalıbın ortasına bir çizgi çizin ve aynı kalıbın iki parça oluşturmak için &#39;Split ile&#39; üzerine tıklayın. </li><li> Kolay Flipper çıkarılması için iki parçaya çevreleyen hacim ayırmak için &#39;Cut Bölüm&#39; üzerine tıklayın. Hacminin her bir yarısında boşlukları ve mandal yerleştirin ve parçası bir ve Flipper kalıbın iki (Şekil 3) olarak kaydedin. </li><li> &#39;Stl&#39; kalıbın &#39;.SLDRPT&#39; dosyalarını dönüştürün. 3D yazıcının sahipli yazılım bu dosyaları aktarın ve 3D basılı kalıp oluşturmak için &#39;Yazdır&#39; üzerine tıklayın. </li></ol></li></ol> 2. Kemik yapısını tasarlama <ol><li> (Gibi bir CAD yazılımı, dijital foreflipper açın ve referans için kemik yapısı foreflipper Deniz aslanı bir görüntü elde etmek şekilİngilizce 1, 1977 19). </li><li> foreflipper dijital modeli içine sığacak kemik yapısını taklit üç farklı parçaları tasarlayın. bu işlem boyunca, &#39;temel&#39; yakın foreflipper ve &quot;uç&quot; tabanına bir kısmının sonuna gelir foreflipper ucuna yakın kısmının sonuna gelir. <ol><li> taban parçası <ol><li> omuz eklemi ve Deniz aslanı flipper bilek arasındaki mesafeye bu parçanın uzunluğu orantılı olun (ölçümler ölçüm bandı kullanılarak elde edilir). (Şekil 4) &#39;Sketch&#39; üzerine tıklayarak ve taban parçasının şeklini tasarlayarak bir CAD yazılımı kullanarak bunu. </li><li> &#39;Kroki&#39; üzerine tıklayarak ve iki daire çizerek parçanın her iki ucunda eklemleri ekleyin. Baz parçasının düzleminden istenen uzunluğu a&#39;ya &#39;Patron Yükseltme&#39; üzerine tıklayın. &#39;Cut Extrude&#39; tıklayarak yapmak ile extrude içine kesmek için küçük bir dairenin kroki tıklayınşaft için oda. Bu ortak güçlendirmek için, keskin eklemleri smoothen &#39;Fileto&#39; üzerine tıklayın. Not: çevrelerde boyutları mili boyutuna bağlı su oluklu en kanatçığın montaj sırasında kullanılmak üzere. Bizim durumumuzda, küçük çemberin çapı 0.5 inç ve daha büyük daire 1 inç. taban ucu palet cilt geometri dışında oturan olacak, bu yüzden eklemleri boyutu cilt kısıtları altında girmemektedir. </li></ol></li><li> Orta Adet <ol><li> bilek ekleminde ve deniz aslan boğum eklemi arasındaki mesafeye bu parçanın uzunluğu orantılı olun. &#39;Kroki&#39; üzerine tıklayarak ve bir düzlem üzerinde (Şekil 4b gösterildiği gibi) istenilen şekil çizimi bunu yapın. geometri tasarlanmış sonra, orta parçanın temel üç boyutlu bir şekil elde etmek için &#39;Yükseltme&#39; üzerine tıklayın. Giriş 0,1650 inç olarak ekstrüde uzunluğu. NOT: Orta parçasının istenilen şekilBizim deneyde 2.25 inç yüksekliğinde ve 1.625 ve 0.850 inç sırasıyla iki bazlar uzunluğunda bir yamuk olduğunu. </li><li> iki ucunda eklemleri ekleyin. Adım 2.2.1.2 açıklandığı gibi yapın. ekstrüde edilmiş kesme çapı 0.125 inçtir. bilek eklemi temsil eden bir menteşe oluşturmak için bir axel ile taban parçasının ucu ucuna taban ucunda eklemleri bağlayın. NOT: eklemleri foreflipper hacmi içine sığacak, bu yüzden buna göre tasarlamak gerekir. </li><li> her iki tarafta parçanın uç kısmına bir kule yüksekliği yaklaşık 1 cm ekleyin. <ol><li> Bir kule eklemek için, &#39;Kroki&#39; tıklayın ve modelin temelinde bir dikdörtgen çiziniz. kroki seçip &#39;Patron Yükseltme&#39; tıklayarak kroki a&#39;ya. Bu özel durumda kulenin kalınlığı 0.165 inçtir. </li><li> &#39;Fileto&#39; tıklayın ve modelini ve çekme kulenin bir kenarını seçin. Bu keskin eklem güçlendirir nerede kule ve baorta parçasının se bağlanır. Kule cilt geometri çıkıntı eğer tamamdır. Kule bir palet alkış sırasında oluşturulan kuvvetleri dayanabilecek kadar kalın olmalıdır. Referans için bakınız Şekil 4. </li></ol></li></ol></li><li> İpucu Adet <ol><li> mafsal eklem ve deniz aslanı en uzun parmak kemiğinin ucu arasındaki mesafe, bu parçanın uzunluğu orantılı olun. &#39;Kroki&#39; üzerine tıklayarak ve bir düzlem üzerinde istenilen şekil çizim bunu yapın. geometri tasarlanmış sonra, uç parçasının temel üç boyutlu bir şekil almak için extrude tıklayın. </li><li> iki ucunda eklemleri ekleyin. Adım 2.2.1.2 açıklandığı gibi yapın. ekstrüde edilmiş kesme çapı bu deneyde 0.125 inç aks çapına eşit olmalıdır. alt ucu eklemler mafsal ortak temsil eden bir menteşe oluşturmak için bir aks orta parçanın uç kısmına bağlanır. Bu KNU geometrisickles buna göre tasarlamak, foreflipper cilt geometri içine sığacak gerekiyor. </li><li> her iki tarafta parçasının alt ucu için bir kule yüksekliği yaklaşık 1 cm ekleyin. Do bu adımda 2.2.2.3 açıklandığı. Bu özel durumda kulenin kalınlığı 0.165 inçtir. Kule cilt geometri çıkıntı eğer tamamdır. Kule bir palet alkış sırasında oluşturulan kuvvetleri dayanabilecek kadar kalın olmalıdır. Referans için Şekil 5&#39;e bakınız. </li></ol></li></ol></li></ol> 3. Bir Flipper oluşturma <ol><li> 3D kola iskeletini (taban, orta ve uç parça) yazdırın. &#39;Stl&#39; olarak CAD &#39;.SLDRPT&#39; dosya dönüştürme ve yazıcının özel bir yazılım içe ve &#39;Yazdır&#39; ı tıklatın. NOT: Baskı talimatları her yazıcı için farklıdır. <ol><li> bir yapıştırıcı (epoksi) ve karbon parçacıkları ile orta ve uç parçasının eklemleri güçlendirmek. Bunu yapmak için, karbonhidrat kesmekuzunluğu 0,750 inç parçacığı üzerinde. 3D baskılı kemik yapıları yapıştırıcıyı uygulayın ve eklemleri üzerinde Konuları yatıyordu. Taban parçası (Şekil 5A) geniş eklemleri güçlendirmek için gerekli değildir. </li><li> Her bir alt delik delme Kevlar dizesi (eklem çalıştırılması için kullanılacak şeritler) çapını kule. </li><li> aksları kullanarak ucuna tabanından hep birlikte kemik parçaları birleştirin. Şekil 4&#39;te gösterildiği gibi düz bir masanın üzerine tüm bileşenleri yerleştirerek bunu yapın. taban ve orta parça bağlamak için, parçaların eklemleri uyum ve aks yerleştirin. Birlikte orta ve uç parçası bağlamak için aynı tekniği kullanın. Yanal olarak (Şekil 5B) hareket etmez aks sağlamak için her aksın iki ucundaki bir yapıştırıcı kullanarak. </li><li> Aşağıdaki uzunlukta plastik tüpler kesin. Dört tüpün taban kemik parçasının (L 1 = 8 cm) iki tüp, orta parça (L 2 = 6 cm) uzunluğu uzunluğunu azaltabilir. </li><li> Kev 4 adet kesilmişlar dize uzunluğu her 3 feet. </li><li> L 1 tüp ve daha sonra bir L 2 tüp aracılığıyla bir dize kaydırın. L 1 tüp aracılığıyla başka bir dize kaydırın. Kalan tüpler ve dizeleri ile bu işlemi tekrarlayın. </li><li> kemik yapıları üstüne tüpleri yerleştirin ve geçici konumunda onları tutmak için net bir bant kullanın. bir yapıştırıcı kullanılarak, kemik yapısı üzerine tüpleri sopa ve sonra bantları çıkarın. NOT: tüpler yerleştirilmesini sahip olduğu özel konum yoktur, kritik yönü yapının yüzeyinde onları sopa sadece etmektir. Bir kılavuz olarak Şekil 5c kullanın. </li><li> Adım 3.1.2 de açıklandığı gibi ucu ve orta parçalara üzerine açılan deliklere L 1 tüp ve L 2 tüp kevlar dize geçirin. Dize deliği (Şekil 5d) aracılığıyla bir kez küçük ama güvenli bir düğüm yapın. </li></ol></li><li> kola deri ekleme nihai Flipper oluşturun. <ol><li> silik 200 mL ölçünve iki farklı kaplarda silikon ortamı. </li><li> Bir çelik kase içine bu sıvı hem dökün. Kolay dökülmesi ve karıştırma için karışıma tiner (toplam karışımın ağırlıkça% 10 geçmeyecek şekilde) ekleyin. </li><li> 4 dakika - 3 Karışımı iyice karıştırmak için bir stant karıştırıcı kullanın. Renk istenen görsel etkiler elde etmek için bu aşamada eklenebilir. Bir stand mikser mevcut değilse, kabın kenarlarını ve alt kazımak için özen, karıştırarak bir fırçalamak kullanın. </li><li> taban kısmının eklemleri içine bir çubuk yerleştirin ve Flipper kalıp eklemleri ile hizalayın. mandal kalıp boşluklarına sığacak zaman kemik yapısı palet kalıp mükemmel hizalanmış. Kalıbın iki parça basılı tutarken, (silikon karışımı iki parça arasında boşluktan akmaması için bu adım önemlidir) ilave sıkıştırma için bir kelepçe kullanarak parçaları sabitleyin. </li><li> Karışım karıştırılır sonra, dikkatli bir şekilde en üst eklemleri kadar kalıp içinde dökünKemik yapısının. kalıp alt delikten sıvı sızmaya düzgün yayılı alma karışımı bir işaretidir. Bu başlangıcında da sıvı daha fazla akışını önlemek için deliği. Kalıptan Flipper robot çıkarmadan önce dört saat tedavi için sıvı bırakın (Şekil 6). </li></ol></li></ol> 4. Montaj <ol><li> Su oluklu (Şekil 7) silikon foreflipper monte etmek için bir montaj yapısı oluşturmak. Bitmiş düzeneğin bir CAD gösterimi gösterilmiştir. (Şekil 8). <ol><li> CAD yazılımı kullanarak bir dikkatle haddelenmiş kesim ile bir tabak tasarlayın. &#39;Kroki&#39; tıklayın ve 14 x 19 inç (lazer kesici bir .dwg dosyasını kullanır yükseklik fark etmez) boyutları bir dikdörtgen çizin. Bu plaka üretmek için temel olarak bir çelik dikdörtgen levha kullanın. İstenilen kesimler elde etmek için çelik bir lazer kesici bağlı bir bilgisayarda CAD yazılımından iki boyutlu çizim yükleyin. NOT: This plaka evler, motor ve kasnak sistemi çalışması için izin verir kesilmiş. plakanın genişliği ve böylece daha kolay oluklu plaka üzerinde kaymasına hale su kanalı genişliğine eşittir. yerleştirme Bu tür parçaları veya foreflipper modeli yerine montaj montaj kolay çıkarılması yardımcı olur. </li><li> foreflipper ve bir üçgen kafes içine slaytlar bir şaft üzerine kasnağı, Fix. NOT: Üç makara sistemi çubuğuna motordan tork / güç aktarmak için uygulanmaktadır. </li><li> sorunsuz döndürmek için çubuk yardımcı iki tarafında yataklarını kullanın. yanal doğrultuda çubuğun hareketini kısıtlamak için, şaftın her iki ucunda mil yaka yerleştirin. </li></ol></li><li> sürücüsünde koşu fonksiyonunu seçerek kola hareketini ayarlayın. &#39;Up&#39; düğmesine basılması Flipper saat yönünde döner ve &#39;down&#39; tuşu Flipper saat yönünün tersine döner. Sürücü değişim için motorun dakikada devir veriyormanuel 20 talimatlara göre şaft. </li><li> Suda dik açılı boya noktasını yerleştirin ve boya sistemi üzerinde baskıyı artırmak. boya, tek bir düzgün lif olarak görünür, böylece suyun serbest akım hızının boyanın hızını ayarlayın. boya etkileşim ve sonuçta üretilen vortices ile tuzağa düşer ve böylece Flipper döndürün. </li></ol>

<ol>
	<li>Feldkamp, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Swimming+in+the+California+sea+lion:+Morphometrics,+drag+and+energetics.">Swimming in the California sea lion: Morphometrics, drag and energetics.</a> Journal of Experimental Biology. 131, 117-135 (1987).</li><li>Godfrey, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Additional+observations+of+subaqueous+locomotion+in+the+California+sea+lion+(zalophus+californianus).">Additional observations of subaqueous locomotion in the California sea lion (zalophus californianus).</a> Aquatic Mammals. 11 (2), 53-57 (1985).</li><li>Stelle, L. L., Blake, R. W., Trites, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrodynamic+drag+in+steller+sea+lions+(eumetopias+jubatus).">Hydrodynamic drag in steller sea lions (eumetopias jubatus).</a> The Journal of Experimental Biology. 203 (12), 1915-1923 (2000).</li><li>Yu, J., Wang, L., Tan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+framework+for+biomimetic+robot+fish's+design+and+its+realization.">A framework for biomimetic robot fish's design and its realization.</a> Proceedings of the American Control Conference. , 1593-1598 (2005).</li><li>Friedman, C., Leftwich, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+kinematics+of+the+California+sea+lion+foreflipper+during+forward+swimming.">The kinematics of the California sea lion foreflipper during forward swimming.</a> Bioinspiration and Biomimetics. 9 (4), (2014).</li><li>Friedman, C., Joel, B. W., Schult, A. R., Leftwich, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+3D+geometry+extraction+of+a+Sea+lion+foreflipper.">Noninvasive 3D geometry extraction of a Sea lion foreflipper.</a> Journal of Aero Aqua Bio-mechanisms. 4 (1), 25-31 (2015).</li><li>Aguilar, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+locomotion+robophysics:+the+study+of+movement+at+the+intersection+of+robotics,+soft+matter+and+dynamical+systems.">A review on locomotion robophysics: the study of movement at the intersection of robotics, soft matter and dynamical systems.</a> Rep Prog Phys. 79 (11), 110001 (2016).</li><li>Holmes, P., Koditschek, D., Guckenheimer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+dynamics+of+legged+locomotion:+models,+analyses,+and+challenges.">The dynamics of legged locomotion: models, analyses, and challenges.</a> Dynamics. 48 (2), 207-304 (2006).</li><li>Mazouchova, N., Umbanhowar, P. B., Goldman, D. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flipper-driven+terrestrial+locomotion+of+a+sea+turtle-inspired+robot.">Flipper-driven terrestrial locomotion of a sea turtle-inspired robot.</a> Bioinspiration &amp; Biomimetics. 8 (2), 026007 (2013).</li><li>Hultmark, M., Leftwich, M. C., Smits, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flowfield+measurements+in+the+wake+of+a+robotic+lamprey.">Flowfield measurements in the wake of a robotic lamprey.</a> Experiments in fluids. 43 (5), 683-690 (2007).</li><li>Ijspeert, A. J., Crespi, A., Ryczko, D., Cabelguen, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+swimming+to+walking+with+a+salamander+robot+driven+by+a+spinal+cord+model.">From swimming to walking with a salamander robot driven by a spinal cord model.</a> Science. 315 (5817), 1416-1420 (2007).</li><li>Buchholz, J. H., Smits, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+evolution+of+the+wake+structure+produced+by+a+low-aspect-ratio+pitching+panel.">On the evolution of the wake structure produced by a low-aspect-ratio pitching panel.</a> Journal of fluid mechanics. 546, 433-443 (2006).</li><li>Lauder, G. V., Anderson, E. J., Tangorra, J., Madden, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fish+biorobotics:+kinematics+and+hydrodynamics+of+self-propulsion.">Fish biorobotics: kinematics and hydrodynamics of self-propulsion.</a> Journal of Experimental Biology. 210 (16), 2767-2780 (2007).</li><li>Leftwich, M. C., Smits, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thrust+production+by+a+mechanical+swimming+lamprey.">Thrust production by a mechanical swimming lamprey.</a> Experiments in fluids. 50 (5), 1349-1355 (2011).</li><li>Leftwich, M. C., Tytell, E. D., Cohen, A. H., Smits, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wake+structures+behind+a+swimming+robotic+lamprey+with+a+passively+flexible+tail.">Wake structures behind a swimming robotic lamprey with a passively flexible tail.</a> Journal of Experimental Biology. 215 (3), 416-425 (2012).</li><li>Buchholz, J. H., Smits, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+wake+structure+and+thrust+performance+of+a+rigid+low-aspect-ratio+pitching+panel.">The wake structure and thrust performance of a rigid low-aspect-ratio pitching panel.</a> Journal of fluid mechanics. 603, 331-365 (2008).</li><li>Quinn, D. B., Lauder, G. V., Smits, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaling+the+propulsive+performance+of+heaving+flexible+panels.">Scaling the propulsive performance of heaving flexible panels.</a> Journal of fluid mechanics. 738, 250-267 (2014).</li><li>Quinn, D. B., Lauder, G. V., Smits, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexible+propulsors+in+ground+effect.">Flexible propulsors in ground effect.</a> Bioinspiration &amp; biomimetics. 9 (3), 036008 (2014).</li><li>English, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+anatomy+of+the+hands+of+fur+seals+and+sea+lions.">Functional anatomy of the hands of fur seals and sea lions.</a> American Journal of Anatomy. 147 (1), 1-17 (1976).</li><li>. PRONET-E Quick Start Guide Available from: <a target="_blank" href="https://www.anaheimautomation.com/manuals/servo/L011035%20-%20ProNet%20Quick%20Start%20Guide.pdf">https://www.anaheimautomation.com/manuals/servo/L011035%20-%20ProNet%20Quick%20Start%20Guide.pdf</a> (2014)</li><li>Fish, F. E., Legac, P., Williams, T. M., Wei, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+hydrodynamic+force+generation+by+swimming+dolphins+using+bubble+DPIV.">Measurement of hydrodynamic force generation by swimming dolphins using bubble DPIV.</a> Journal of Experimental Biology. 217 (2), 252-260 (2014).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Robotik Flipper aparatı bize yüzme Kaliforniya deniz aslan hidrodinamik anlamak sağlayacaktır. Bu temel itki üreten inme ( &#39;alkış&#39;) yanı sıra, hayvan çalışmaları araştırmak olamaz fiziksel olmayan varyasyonları içerir. Robotik Flipper deneysel yönlülük için dizayn edilmiştir, böylece, adım 3-nerede kendisidir Flipper istenen sonuçları elde kritik made-olduğunu. Bu cihaz olmasına rağmen, açıkça, Kaliforniya deniz aslanı in situ çalışmalarında yaşayan sisteminin sadec...

Bilim adamları deniz aslanı yüzme (enerjetiği, taşıma maliyeti, sürükleme katsayısı, doğrusal hız ve ivme 1-3 temel özelliklerini araştırdık iken, biz bu bilgi olmadan, potansiyel yüksek hız sınırı. Sistemin akışkan dinamiği hakkında bilgi eksikliği yüksek manevra mühendislik vücut kuyruk yüzgeci (BCF) lokomosyon modelleri 4 uygulamaları. farklı bir yüzme paradigma karakterize, biz Böylece. yüzme sessiz, gizlenebilir formları sağlamak için özellikle potansiyeli olan tasarım araçları bizim katalog, genişletmeyi umuyoruz biz 5,6 foreflipper bir robot deniz aslanı kullanarak Kaliforniya deniz aslanı ve laboratuar araştırmaları doğrudan gözlem yoluyla deniz aslanı yüzme temel mekanizmasını incelemek. Bir robot platformu 7: Bunu yapmak için, biz karmaşık biyolojik sistemlerin keşfetmek için yaygın olarak kullanılan bir yöntem istihdam sağlayacak. Çeşitli lokomosyon çalışmaları-bot8,9 yürüyüş ve 10 sahibi olur yüzme h hayvanların ya 11 karmaşık ya da yüksek derecede basitleştirilmiş 12 mekanik modellere dayalı olarak. Araştırmacılar büyük parametre boşluk 13-15 keşfetmek için izin verirken Tipik olarak, robotik platformlar, model sistemin özünü korur. Her zaman tüm sistemi karakterize olmasa da, pek bir lokomotif sisteminin tek bir bileşeni izole bu platformlar aracılığıyla öğrenilir. Örneğin, kararsız pervane temel işleyişi, carangiform yüzme sırasında bir kuyruk yüzgeci süpürme arka ve ileri-gibi, yoğun yunuslama ve / veya kaldırılma panellerin 12,16,17,18 deneysel araştırmalar sonucunda incelenmiştir. Bu durumda, söz konusu hayvan dayalı çalışmalar yapamaz yollarla bu karmaşık hareket belirli modları ayırabilirsiniz. tahrik olanlar temel yönleri daha sonra biyolojik karmaşıklık evrim sağlar gerekmez araçların tasarımında kullanılabilir. <p class=Bu yazıda &quot;jove_content&quot;&gt;, biz inme itme üreten deniz aslan &#39;alkış&#39; faz keşfetmek için yeni bir platformu sunmak. Sadece tek bir foreflipper-&quot;roboflipper&#39;-bir platformda yer. Onun geometri California deniz aslanı (Zalophus californianus) örnek biyolojik taramaları tam türetilmiştir. Roboflipper önceki çalışmalarda 1 elde edilen hayvanların hareketini çoğaltmak için harekete geçirilir. Bu robot Flipper verebilmesidir, yüzme, deniz aslanı hidrodinamik performansını araştırmak ve hayvan çalışmalarında, büyük sucul memeli özellikle daha geniş bir parametre alanı keşfetmek için kullanılacaktır.

<table><tbody><tr><td>Dragon Skin 20</td><td>Smooth-on</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dragon Skin 20 medium</td><td>Smooth-on</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Object24</td><td>Stratasys</td><td></td><td>3D printer</td></tr><tr><td>Stand Mixer</td><td>Hamilton</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PKS-PRO-E-10 System</td><td>Anaheim Automation</td><td>PKS-PRO-E-10-A-LP22</td><td>Controller and Servo Motor</td></tr><tr><td>Artec Eva</td><td>Artec 3D</td><td></td><td>3D light scanner with resolution of 0.1 mm</td></tr><tr><td>Artec Spider</td><td>Artec 3D</td><td></td><td>3D light scanner with resolution of 0.5 mm</td></tr><tr><td>Steel plate</td><td>Mcmaster</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Carbon Tow</td><td>Fibreglast</td><td>2393-A</td><td></td></tr><tr><td>Hardened Precision 440C Stainless Steel Shaft</td><td>Mcmaster</td><td>6253K49</td><td></td></tr><tr><td>Tygon PVC Clear Tubing</td><td>Mcmaster</td><td>6546T23</td><td></td></tr><tr><td>Kevlar Thread</td><td>Mcmaster</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

a robotic platform to study the foreflipper of the california sea lion

Kaliforniya deniz aslanı (Zalophus californianus), bir çevik ve güçlü bir yüzücü olduğunu. pek çok başarılı yüzücüler (yunuslar, ton balığı) aksine, onların büyük foreflippers ile itme çoğu oluşturur. Bu protokol yüzme Kaliforniya deniz aslanı (Zalophus californianus) hidrodinamik performansını incelemek için tasarlanmış bir robot platformu açıklar. Robot onun itici inme ( &#39;alkış&#39;) hareketini çoğaltmak için motorlar tarafından çalıştırılmaktadır hayvanın foreflipper bir modeldir. deniz aslan itici inme kinematik Smithsonian Zooloji Parkı (SNZ) de işaretsiz, araştırma dışı deniz aslanları video verileri elde edilir. Bu veriler Burada sunulan robot kola çalıştırılması hareketinin temelini oluşturmaktadır. Robotik kola geometrisi tam ölçekli flipper yaklaşık% 60 ölçekli bir yetişkin dişi deniz aslanı bir foreflipper, yüksek çözünürlüklü lazer tarama dayanmaktadır. belden modeli üç j vardıroints, deniz aslanı foreflipper dirsek, el bileği ve mafsal eklem taklit. diğerlerinden hızlanırken robot platformu dinamikleri özellikleri-Reynolds sayısı ve uç hayvan hiz-eşleşir. Robotik kanatçık performansı (güçleri ve momentleri) eklendi ve elde flowfields belirlemek için kullanılabilir.

Yukarıda tarif edilen işlem California deniz aslanı foreflipper bir robot modeli verir. model iki farklı şekilde kullanılabilir. Bir tek kökü (Şekil 6a) de Flipper harekete gereğidir. Bu durumda, tahrik motoru, ilk eklemin dönme hızını ayarlar, ancak kola elde edilen hareketi, esnek kola ve çevresindeki su arasında akışkan yapı etkileşimi ile belirlenir. Buna ek olarak, kök (Şekil 6b) ek olarak iki ...

Watch this Scientific Journal Video about A Robotic Platform to Study the Foreflipper of the California Sea Lion at JoVE.com

A Robotic Platform to Study the Foreflipper of the California Sea Lion

Bir robot platformu hidrodinamik performans güçleri ve yüzme Kaliforniya deniz aslanı-of flowfields incelemek için kullanılan olacağını tarif edilmektedir. Robot onun itici inme ( &#39;alkış&#39;) hareketini çoğaltmak için motorlar tarafından çalıştırılmaktadır hayvanın foreflipper bir modeldir.

Bir Robotik Platform Kaliforniya Deniz Aslan Foreflipper Eğitim için

The California sea lion (Zalophus californianus), is an agile and powerful swimmer. Unlike many successful swimmers (dolphins, tuna), they generate most ...

a-robotic-platform-to-study-the-foreflipper-of-the-california-sea-lion

Research

JoVE Journal

Engineering

7.9K Görüntüleme.  The George Washington University.  Bir robot platformu hidrodinamik performans güçleri ve yüzme Kaliforniya deniz aslanı-of flowfields incelemek için kullanılan olacağını tarif edilmektedir. Robot onun itici inme ( 'alkış') hareketini çoğaltmak için motorlar tarafından çalıştırılmaktadır hayvanın foreflipper bir modeldir. 

Video: A Robotic Platform to Study the Foreflipper of the California Sea Lion

A Novel Method for Assessing Proximal and Distal Forelimb Function in the Rat: the Irvine, Beatties and Bresnahan (IBB) Forelimb Scale

Several experimental models of cervical spinal cord injury (SCI) have been developed recently to assess the consequences of damage to this level of the spinal cord (Pearse et al., 2005, Gensel et al., 2006, Anderson et al., 2009), as the majority of human SCI occur here (Young, 2010; www.sci-info-pages.com). Behavioral deficits include loss of forelimb function due to damage to the white matter affecting both descending motor and ascending sensory systems, and to the gray matter containing the segmental circuitry for processing sensory input and motor output for the forelimb. Additionally, a key priority for human patients with cervical SCI is restoration of hand/arm function (Anderson, 2004). Thus, outcome measures that assess both proximal and distal forelimb function are needed. Although there are several behavioral assays that are sensitive to different aspects of forelimb recovery in experimental models of cervical SCI (Girgis et al., 2007, Gensel et al., 2006, Ballerman et al., 2001, Metz and Whishaw, 2000, Bertelli and Mira, 1993, Montoya et al., 1991, Whishaw and Pellis, 1990), few techniques provide detailed information on the recovery of fine motor control and digit movement.
The current measurement technique, the Irvine, Beatties and Bresnahan forelimb scale (IBB), can detect recovery of both proximal and distal forelimb function including digit movements during a naturally occurring behavior that does not require extensive training or deprivation to enhance motivation. The IBB was generated by observing recovery after a unilateral C6 SCI, and involves video recording of animals eating two differently shaped cereals (spherical and doughnut) of a consistent size. These videos were then used to assess features of forelimb use, such as joint position, object support, digit movement and grasping technique.
The IBB, like other forelimb behavioral tasks, shows a consistent pattern of recovery that is sensitive to injury severity. Furthermore, the IBB scale could be used to assess recovery following other types of injury that impact normal forelimb function.

A Novel Method for Assessing Proximal and Distal Forelimb Function in the Rat: the Irvine, Beatties and Bresnahan IBB Forelimb Scale

Here we will describe a rodent behavioral assay that can detect recovery of both proximal and distal forelimb function including digit movements during a naturally occurring behavior that does not require extensive training or deprivation to enhance motivation.

Sıçan proksimal ve distal ön ayakları Fonksiyon değerlendirilmesi için Yeni Bir Yöntem: Irvine, Beatties ve Bresnahan (İBB) ön ayakları Ölçeği

Several experimental models of cervical spinal cord injury (SCI) have been developed recently to assess the consequences of damage to this level of the ...

Nörobilim

Flat-floored Air-lifted Platform: A New Method for Combining Behavior with Microscopy or Electrophysiology on Awake Freely Moving Rodents

It is widely acknowledged that the use of general anesthetics can undermine the relevance of electrophysiological or microscopical data obtained from a living animal&#8217;s brain. Moreover, the lengthy recovery from anesthesia limits the frequency of repeated recording/imaging episodes in longitudinal studies. Hence, new methods that would allow stable recordings from non-anesthetized behaving mice are expected to advance the fields of cellular and cognitive neurosciences. Existing solutions range from mere physical restraint to more sophisticated approaches, such as linear and spherical treadmills used in combination with computer-generated virtual reality. Here, a novel method is described where a head-fixed mouse can move around an air-lifted mobile homecage and explore its environment under stress-free conditions. This method allows researchers to perform behavioral tests (e.g., learning, habituation or novel object recognition) simultaneously with two-photon microscopic imaging and/or patch-clamp recordings, all combined in a single experiment. This video-article describes the use of the awake animal head fixation device (mobile homecage), demonstrates the procedures of animal habituation, and exemplifies a number of possible applications of the method.

This method creates a tangible, familiar environment for the mouse to navigate and explore during microscopic imaging or single-cell electrophysiological recordings, which require firm fixation of the animal&#8217;s head.

Düz zeminli Hava kaldırdı Platform: Yeni Bir Yöntem Awake üzerinde Mikroskopi veya Elektrofizyoloji ile davranışı birleştiren için serbestçe Kemirgenler Hareketli

It is widely acknowledged that the use of general anesthetics can undermine the relevance of electrophysiological or microscopical data obtained from a ...

Davranış

Automated Interactive Video Playback for Studies of Animal Communication

Video playback is a widely-used technique for the controlled manipulation and presentation of visual signals in animal communication. In particular, parameter-based computer animation offers the opportunity to independently manipulate any number of behavioral, morphological, or spectral characteristics in the context of realistic, moving images of animals on screen. A major limitation of conventional playback, however, is that the visual stimulus lacks the ability to interact with the live animal. Borrowing from video-game technology, we have created an automated, interactive system for video playback that controls animations in response to real-time signals from a video tracking system. We demonstrated this method by conducting mate-choice trials on female swordtail fish, Xiphophorus birchmanni. Females were given a simultaneous choice between a courting male conspecific and a courting male heterospecific (X. malinche) on opposite sides of an aquarium. The virtual male stimulus was programmed to track the horizontal position of the female, as courting males do in the wild. Mate-choice trials on wild-caught X. birchmanni females were used to validate the prototype's ability to effectively generate a realistic visual stimulus.

Video playback is a widely used technique in animal behavior. We created and evaluated a program that applies rules-based, interactive playback of 3-D computer animations in response to real-time, automated data on subject behavior.

Hayvan İletişim Araştırmaları Otomatik Etkileşimli Video Oynatma

Video playback is a widely-used technique for the controlled manipulation and presentation of visual signals in animal communication. In particular, ...

Investigating Motor Skill Learning Processes with a Robotic Manipulandum

Skilled reaching tasks are commonly used in studies of motor skill learning and motor function under healthy and pathological conditions, but can be time-intensive and ambiguous to quantify beyond simple success rates. Here, we describe the training procedure for reach-and-pull tasks with ETH Pattus, a robotic platform for automated forelimb reaching training that records pulling and hand rotation movements in rats. Kinematic quantification of the performed pulling attempts reveals the presence of distinct temporal profiles of movement parameters such as pulling velocity, spatial variability of the pulling trajectory, deviation from midline, as well as pulling success. We show how minor adjustments in the training paradigm result in alterations in these parameters, revealing their relation to task difficulty, general motor function or skilled task execution. Combined with electrophysiological, pharmacological and optogenetic techniques, this paradigm can be used to explore the mechanisms underlying motor learning and memory formation, as well as loss and recovery of function (e.g. after stroke).

A paradigm is presented for training and analysis of an automated skilled reaching task in rats. Analysis of pulling attempts reveals distinct subprocesses of motor learning.

Bir Robotik Manipulandum ile motor Beceri Öğrenme Süreçlerinin İncelenmesi

Skilled reaching tasks are commonly used in studies of motor skill learning and motor function under healthy and pathological conditions, but can be ...

The Knob Supination Task: A Semi-automated Method for Assessing Forelimb Function in Rats

Tasks that accurately measure dexterity in animal models are critical to understand hand function. Current rat behavioral tasks that measure dexterity largely use video analysis of reaching or food manipulation. While these tasks are easy to implement and are robust across disease models, they are subjective and laborious for the experimenter. Automating traditional tasks or creating new automated tasks can make the tasks more efficient, objective, and quantitative. Since rats are less dexterous than primates, central nervous system (CNS) injury produces more subtle deficits in dexterity, however, supination is highly affected in rodents and crucial to hand function in primates. Therefore, we designed a semi-automated task that measures forelimb supination in rats. Rats are trained to reach and grasp a knob-shaped manipulandum and turn the manipulandum in supination to receive a reward. Rats can acquire the skill within 20 &plusmn; 5 days. While the early part of training is highly supervised, much of the training is done without direct supervision. The task reliably and reproducibly captures subtle deficits after injury and shows functional recovery that accurately reflects clinical recovery curves. Analysis of data is performed by specialized software through a graphical user interface that is designed to be intuitive. We also give solutions to common problems encountered during training, and show that minor corrections to behavior early in training produce reliable acquisition of supination. Thus, the knob supination task provides efficient and quantitative evaluation of a critical movement for dexterity in rats.

This manuscript describes a semi-automated task that quantifies supination in rats. Rats reach, grasp, and supinate a spherical manipulandum. The rat is rewarded with a pellet if the turn angle exceeds a criterion set by the user. This task increases throughput, sensitivity to injury, and objectivity compared to traditional tasks.

Topuzu supinasyon görev: Forelimb işlevi Sıçanlarda değerlendirmek için yarı otomatik bir yöntem

Tasks that accurately measure dexterity in animal models are critical to understand hand function. Current rat behavioral tasks that measure dexterity ...

An In Vitro Preparation for Eliciting and Recording Feeding Motor Programs with Physiological Movements in Aplysia californica

Multifunctionality, the ability of one peripheral structure to generate multiple, distinct behaviors1, allows animals to rapidly adapt their behaviors to changing environments. The marine mollusk Aplysia californica provides a tractable system for the study of multifunctionality. During feeding, Aplysia generates several distinct types of behaviors using the same feeding apparatus, the buccal mass. The ganglia that control these behaviors contain a number of large, identified neurons that are accessible to electrophysiological study. The activity of these neurons has been described in motor programs that can be divided into two types, ingestive and egestive programs, based on the timing of neural activity that closes the food grasper relative to the neural activity that protracts or retracts the grasper2. However, in isolated ganglia, the muscle movements that would produce these behaviors are absent, making it harder to be certain whether the motor programs observed are correlates of real behaviors. In vivo, nerve and muscle recordings have been obtained corresponding to feeding programs2,3,4, but it is very difficult to directly record from individual neurons5. Additionally, in vivo, ingestive programs can be further divided into bites and swallows1,2, a distinction that is difficult to make in most previously described in vitro preparations.
The suspended buccal mass preparation (Figure 1) bridges the gap between isolated ganglia and intact animals. In this preparation, ingestive behaviors - including both biting and swallowing - and egestive behaviors (rejection) can be elicited, at the same time as individual neurons can be recorded from and stimulated using extracellular electrodes6. The feeding movements associated with these different behaviors can be recorded, quantified, and related directly to the motor programs. The motor programs in the suspended buccal mass preparation appear to be more similar to those observed in vivo than are motor programs elicited in isolated ganglia. Thus, the motor programs in this preparation can be more directly related to in vivo behavior; at the same time, individual neurons are more accessible to recording and stimulation than in intact animals. Additionally, as an intermediate step between isolated ganglia and intact animals, findings from the suspended buccal mass can aid in interpretation of data obtained in both more reduced and more intact settings. The suspended buccal mass preparation is a useful tool for characterizing the neural control of multifunctionality in Aplysia.

An In Vitro Preparation for Eliciting and Recording Feeding Motor Programs with Physiological Movements in Aplysia californica

We describe a technique to extracellularly record and stimulate from nerves, muscles, and individual identified neurons in vitro while eliciting and observing different types of feeding behaviors in the feeding apparatus of Aplysia.

An<em&gt; In Vitro</emFizyolojik Hareketleri Besleme Motor Programlar ortaya çıkartılması ve kayıt için&gt; Hazırlık<em&gt; Aplysia&#39;nın californica</em

Multifunctionality, the ability of one peripheral  structure to generate multiple, distinct behaviors1, allows animals  to rapidly adapt their behaviors ...

Recordings of Neural Circuit Activation in Freely Behaving Animals

The relationship between patterns of neural activity and corresponding behavioral expression is difficult to establish in unrestrained animals. Traditional non-invasive methods require at least partially restrained research subjects, and they only allow identification of large numbers of simultaneously activated neurons. On the other hand, small ensembles of neurons or individual neurons can only be measured using single-cell recordings obtained from largely reduced preparations. Since the expression of natural behavior is limited in restrained and dissected animals, the underlying neural mechanisms that control such behavior are difficult to identify. 
Here, I present a non-invasive physiological technique that allows measuring neural circuit activation in freely behaving animals. Using a pair of wire electrodes inside a water-filled chamber, the bath electrodes record neural and muscular field potentials generated by juvenile crayfish during natural or experimentally evoked escape responses. The primary escape responses of crayfish are mediated by three different types of tail-flips which move the animals away from the point of stimulation. Each type of tail-flip is controlled by its own neural circuit; the two fastest and most powerful escape responses require activation of different sets of large &#8220;command&#8221; neurons. In combination with behavioral observations, the bath electrode recordings allow unambiguous identification of these neurons and the associated neural circuits. Thus activity of neural circuitry underlying naturally occurring behavior can be measured in unrestrained animals and in different behavioral contexts.

Non-invasive measurements of neural activity patterns in freely behaving animals are obtained by combining neurophysiological recordings with high speed videography.

Serbestçe Hayvanlar Behaving Sinir Devre Etkinleştirme kayıtları

The relationship between patterns of neural activity and corresponding behavioral expression is difficult to establish in unrestrained animals. ...

Biyoloji

Automated Rat Single-Pellet Reaching with 3-Dimensional Reconstruction of Paw and Digit Trajectories

Rodent skilled reaching is commonly used to study dexterous skills, but requires significant time and effort to implement the task and analyze the behavior. Several automated versions of skilled reaching have been developed recently. Here, we describe a version that automatically presents pellets to rats while recording high-definition video from multiple angles at high frame rates (300 fps). The paw and individual digits are tracked with DeepLabCut, a machine learning algorithm for markerless pose estimation. This system can also be synchronized with physiological recordings, or be used to trigger physiologic interventions (e.g., electrical or optical stimulation).

Rodent skilled reaching is commonly used to study dexterous skills, but requires significant time and effort to implement the task and analyze the behavior. We describe an automated version of skilled reaching with motion tracking and three-dimensional reconstruction of reach trajectories.

Paw ve digit yörüngeleri 3 boyutlu yeniden yapılanma ile ulaşan otomatik Rat tek Pellet

Rodent skilled reaching is commonly used to study dexterous skills, but requires significant time and effort to implement the task and analyze the ...

Cardiac Muscle-cell Based Actuator and Self-stabilizing Biorobot - PART 1

Biological machines often referred to as biorobots, are living cell- or tissue-based devices that are powered solely by the contractile activity of living components. Due to their inherent advantages, biorobots are gaining interest as alternatives to traditional fully artificial robots. Various studies have focused on harnessing the power of biological actuators, but only recently studies have quantitatively characterized the performance of biorobots and studied their geometry to enhance functionality and efficiency. Here, we demonstrate the development of a self-stabilizing swimming biorobot that can maintain its pitch, depth, and roll without external intervention. The design and fabrication of the PDMS scaffold for the biological actuator and biorobot followed by the functionalization with fibronectin is described in this first part. In the second part of this two-part article, we detail the incorporation of cardiomyocytes and characterize the biological actuator and biorobot function. Both incorporate a base and tail (cantilever) which produce fin-based propulsion. The tail is constructed with soft lithography techniques using PDMS and laser engraving. After incorporating the tail with the device base, it is functionalized with a cell adhesive protein and seeded confluently with cardiomyocytes. The base of the biological actuator consists of a solid PDMS block with a central glass bead (acts as a weight). The base of the biorobot consists of two composite PDMS materials, Ni-PDMS and microballoon-PDMS (MB-PDMS). The nickel powder (in Ni-PDMS) allows magnetic control of the biorobot during cells seeding and stability during locomotion. Microballoons (in MB-PDMS) decrease the density of MB-PDMS, and enable the biorobot to float and swim steadily. The use of these two materials with different mass densities, enabled precise control over the weight distribution to ensure a positive restoration force at any angle of the biorobot. This technique produces a magnetically controlled self-stabilizing swimming biorobot.

In this two-part study, a biological actuator was developed using highly flexible polydimethylsiloxane (PDMS) cantilevers and living muscle cells (cardiomyocytes), and characterized. The biological actuator was incorporated with a base made of modified PDMS materials to build a self-stabilizing, swimming biorobot.

Kardiyak Kas hücresine Dayalı Aktüatör ve Kendiliğinden Sertleşen Biorobot - BÖLÜM 1

Biological machines often referred to as biorobots, are living cell- or tissue-based devices that are powered solely by the contractile activity of living ...

Biyomühendislik

Flapping Soft Fin Deformation Modeling using Planar Laser-Induced Fluorescence Imaging

Propulsive mechanisms inspired by the fins of various fish species have been increasingly researched, given their potential for improved maneuvering and stealth capabilities in unmanned vehicle systems. Soft materials used in the membranes of these fin mechanisms have proven effective at increasing thrust and efficiency compared with more rigid structures, but it is essential to measure and model the deformations in these soft membranes accurately. This study presents a workflow for characterizing the time-dependent shape deformation of flexible underwater flapping fins using planar laser-induced fluorescence (PLIF). Pigmented polydimethylsiloxane fin membranes with varying stiffnesses (0.38 MPa and 0.82 MPa) are fabricated and mounted to an assembly for actuation in two degrees of freedom: pitch and roll. PLIF images are acquired across a range of spanwise planes, processed to obtain fin deformation profiles, and combined to reconstruct time-varying 3D deformed fin shapes. The data are then used to provide high-fidelity validation for fluid-structure interaction simulations and improve the understanding of the performance of these complex propulsion systems.

The present protocol involves the measurement and characterization of 3D shape deformation in underwater flapping fins built with polydimethylsiloxane (PDMS) materials. Accurate reconstruction of these deformations is essential for understanding the propulsive performance of compliant flapping fins.

Düzlemsel Lazer Kaynaklı Floresan Görüntüleme Kullanarak Çırpıcı Yumuşak Yüzgeç Deformasyonu Modellemesi

Propulsive mechanisms inspired by the fins of various fish species have been increasingly researched, given their potential for improved maneuvering and ...