La Universidad de Jena utiliza una plataforma de medición 3D miniaturizada para medir la fuerza de las hormigas

Si hablamos de transportar grandes cargas, las hormigas son auténticos titanes. En pruebas de laboratorio, la formica polyctena, una especie de hormiga roja de la madera, es capaz de transportar cerca de cuarenta veces su propio peso.  Sin embargo, la medición de las fuerzas de reacción que estos pesos pluma con superpoderes ejercen sobre el terreno supone todo un reto. Las fuerzas que ejercen las hormigas al desplazarse son casi imposibles de medir con los métodos convencionales. El estudio de la locomoción de los insectos proporciona una valiosa información que puede tener aplicación en el campo de la manipulación segura de cargas. Por esta razón, Lars Reinhardt y el Prof. Dr. Reinhard Blickhan, de la Universidad de JenaAlemania, buscaron una solución. En concreto, desarrollaron una robusta plataforma de medición miniaturizada capaz de registrar de forma fiable fuerzas del orden de micronewtons en las tres direcciones relevantes de movimiento. HBM ha hecho una contribución importante, proporcionando el sistema de amplificador de medición MGCplus y el software de pruebas y medición catman Easy.

La investigación en el campo de la locomoción de los insectos se ocupa del análisis de las capacidades mecánicas, la fisiología sensorial y la capacidad motora. Los hallazgos tienen aplicaciones en nuestra vida real; por ejemplo en los campos de la biónica y la robótica. Entre ellas, cabe citar dispositivos de transporte con características todoterreno excepcionales que imitan el modo de andar sobre seis patas de las hormigas, que es sumamente estable. No obstante, para imitar con éxito a la naturaleza hace falta obtener primero resultados fiables a partir de la investigación básica.

Los científicos de la Universidad Friedrich Schiller de Jena han dado un gran paso en este sentido. Lars Reinhardt y el Prof. Dr. Reinhard Blickhan han desarrollado una nueva plataforma miniaturizada para la medición de microfuerzas en 3D, que permite medir de manera fiable el movimiento de las hormigas en las tres direcciones principales del movimiento, y llevar a cabo análisis subsiguientes. La plataforma, desarrollada en el marco de un proyecto financiado por la Fundación Alemana para la Investigación Científica (Deutsche Forschungsgemeinschaft), aporta información novedosa sobre la dinámica del desplazamiento sobre patas, a escala miniaturizada.

Las plataformas de medición disponibles hasta la fecha presentaban limitaciones

Desde hace décadas existen plataformas para la medición de las fuerzas de reacción sobre el terreno. Sin embargo, solo permitían la medición de valores en dos dimensiones, o bien no eran lo suficientemente resistentes para soportar el número suficiente de ciclos de medición para proporcionar resultados fiables. Por otro lado, las versiones más robustas de las plataformas 3D no eran capaces de medir fuerzas tan reducidas, del orden de micronewtons, debido a su diseño y a los materiales utilizados. Por ejemplo, no eran capaces de medir las fuerzas de reacción generadas por una hormiga de la madera que pesa 23,2 mg ni, por supuesto, la dinámica de su movimiento.

Las hormigas a estudio: la robusta plataforma de medición de microfuerzas de la Universidad de Jena

En la Cátedra de Ciencias del Movimiento de la Universidad Friedrich Schiller de Jena, Lars Reinhardt y el Prof. Dr. Reinhard Blickhan han desarrollado una nueva plataforma que permite la medición fiable de las fuerzas de reacción sobre el terreno generadas por la pata de una hormiga en movimiento, en las tres direcciones del movimiento. La nueva plataforma 3D desarrollada por estos científicos destaca por su robusto diseño, su amplio rango de medición —hasta 4 mN— y el bajo nivel de interferencias entre los canales de medición. Sus prestaciones han sido sometidas a un gran número de pruebas.

Reinhardt y Blickhan han verificado la fiabilidad y durabilidad de la nueva plataforma de medición durante seis meses. La plataforma de medición de microfuerzas en 3D ha soportado con facilidad 3000 ciclos de cargas ejercidas por la pata de una hormiga de la madera de la especie formica polyctena desplazándose sobre la instalación. La plataforma no ha mostrado ningún defecto material o incertidumbres de medición. Entre sus ventajas destacan los bajos costes de medición, debido a su diseño, y el amplio potencial de aplicación, fuera de los experimentos con hormigas.

HBM, fundamental en la calibración, la medición y el análisis

La plataforma de medición desarrollada por estos expertos del movimiento de la Universidad de Jena se basa en la tecnología de estereolitografía de alta precisión. El prototipo, fabricado en un material similar al policarbonato, tiene un peso muy ligero, es altamente elástico, dispone de una buena amortiguación y está equipado con galgas extensométricas semiconductoras. HBM suministró el sistema amplificador digital MGCplus y software de medición y pruebas catman Easy para medición, adquisición de datos, visualización y análisis.

El sistema amplificador MGCplus de HBM, ampliamente probado y contrastado, fue específicamente diseñado para su uso en laboratorio y bancos de pruebas. Gracias a su diseño modular, el sistema puede adaptarse a nuevas tareas y utilizarse en prácticamente cualquier área. Permite realizar mediciones estáticas y dinámicas de fuerzas, pesos, desplazamiento, presión, temperatura, par, aceleración, tensiones, esfuerzos mecánicos, voltaje, corriente, frecuencia y resistencia en aplicaciones en las que la alta resolución, la estabilidad a largo plazo y la insensibilidad a las interferencias son esenciales.

El software de medición catman Easy de HBM es una herramienta ideal para llevar a cabo proyectos de medición, por ejemplo, en combinación con el sistema amplificador MGCplus. Es la mejor opción para la adquisición de datos, visualización y análisis de los datos de mediciones. Además, la perfecta compatibilidad con los amplificadores HBM así como su uso intuitivo y sus múltiples opciones personalizables hacen de catman la herramienta preferida.

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