Le formiche camminano sulla nuova piattaforma 3D in miniatura di misura della forza utilizzata all'Università di Jena

Per quanto concerne il trasporto di carichi pesanti, le formiche sono veri e propri giganti. Nelle prove in laboratorio, la formica polyctena (una specie del legno rosso) è ad esempio in grado di trasportare quasi quaranta volte il proprio peso. Tuttavia, la misurazione delle forze di reazione del suolo a questi pesi leggeri con i loro super-poteri rappresenta una grande sfida. Le forze esercitate dalle formiche in movimento sono alquanto impossibili da misurare usando i metodi oggi esistenti. L'approfondimento delle informazioni sulla locomozione degli insetti può fornire preziosi approcci per le future applicazioni nel campo della gestione sicura dei carichi. In tale ottica, Lars Reinhardt ed il Prof. Dr. Reinhard Blickhan dell'Università di Jena, Germania, hanno sviluppato una robusta piattaforma in miniatura di misura della forza in grado di rilevare affidabilmente forze nel campo dei micronewton - in tutte le tre direzioni di movimento rilevanti. La HBM ha fornito un importante contributo a questa ricerca, mettendo a disposizione il sistema di amplificatori MGCplus ed il software di misura e prova catman Easy.

La ricerca nel campo della locomozione degli insetti fornisce basi importanti per l'accertamento della meccanica, fisiologia sensoriale ed abilità motorie. Basandosi su queste ricerche si possono implementare applicazioni della vita reale, ad esempio nella bionica e  robotica. Ciò comprende i dispositivi di trasporto con le straordinarie caratteristiche fuoristrada che imitano la stabile andatura delle formiche su sei gambe. Tuttavia, per imitare con successo Madre Natura, sono necessari risultati affidabili provenienti dalla ricerca di base.

Gli scienziati dell'Università Friedrich Schiller di Jena hanno compiuto un grande passo verso questo traguardo. Lars Reinhardt ed il Prof. Dr. Reinhard Blickhan hanno sviluppato una nuova piattaforma 3D in miniatura di misura delle forze in grado di rilevare forze ultra-piccole. Essa consente la misurazione affidabile della locomozione delle formiche in tutte le tre direzioni di movimento rilevanti e la successiva analisi. La piattaforma sviluppata nell'ambito di un progetto finanziato dalla Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), consente per la prima volta di intuire la dinamica di locomozione sulle gambe in questo campo ultra-miniatura.

Piattaforme di misura oggi disponibili solo con prestazioni limitate

Le piattaforme miniatura di misura delle forze di reazione del suolo sono disponibili da decenni. Tuttavia, esse consentono l'acquisizione dei valori di misura solo in due dimensioni, oppure non sono sufficientemente robuste per resistere al numero di cicli di carico richiesti e fornire gli affidabili risultati di ricerca. D'altro canto, data la struttura ed il materiale utilizzato, le versioni più robuste delle piattaforme 3D non possono misurare forze ultra-piccole nel campo dei micronewton. Esse non sono in grado di misurare le forze di reazione del suolo generate da una formica del legno pesante 23,2 mg e la dinamica della loro locomozione.

Formiche in marcia: la robusta piattaforma in miniatura di misurazione delle forze usata all'Università di Jena

Alla Cattedra di Scienze Motorie dell'Università Friedrich Schiller di Jena, Lars Reinhardt ed il  Prof. Dr. Reinhard Blickhan hanno sviluppato una nuova piattaforma di misura capace di rilevare in modo affidabile le forze di reazione del suolo generate da una singola zampa di formica in movimento, in tutte le tre direzioni del moto. La nuova piattaforma 3D sviluppata dagli scienziati di Jena si distingue per la sua robusta struttura, l'ampio campo di misura fino a 4 mN ed il basso livello di diafonia fra i canali di misura. Ciò è stato verificato tramite numerose prove estese e dettagliate. 

Reinhardt e Blickhan hanno provato l'affidabilità e la durevolezza della nuova piattaforma di misura per un periodo di sei mesi. La piattaforma 3D in miniatura di misura della forza ha facilmente superato 3.000 carichi con una zampa esercitati dalle formiche del legno della specie Formica polyctena in movimento sulla piattaforma. La piattaforma non ha mostrato alcun difetto del materiale né incertezze di misura. Ulteriori vantaggi sono il basso costo di produzione dovuto alla sua struttura e l'ampia gamma di diverse applicazioni che vanno ben oltre gli esperimenti con le formiche.

La HBM svolge un ruolo di primo piano nella taratura, misurazione ed analisi

La piattaforma di misura sviluppata dagli scienziati del movimento dell'Università di Jena si basa sulla tecnologia stereolitografica di alta precisione. Il prototipo, realizzato con materiale simile al policarbonato (PC), è leggero, molto elastico, ben smorzato e strumentato con estensimetri a semiconduttore personalizzati. La HBM ha fornito il sistema di amplificatori digitali MGCplus ed il software di misura e prova catman Easy per la misurazione, acquisizione dati, visualizzazione ed analisi. 

Il collaudato sistema di amplificatori MGCplus della HBM è stato specificamente progettato per l'impiego in laboratorio e nei banchi prova. Grazie alla sua struttura modulare, il sistema può ben adattarsi a nuovi compiti e viene virtualmente usato in ogni area di ricerca. Esso consente misurazioni sia statiche che dinamiche di forze, pesi, spostamenti,  pressioni, temperature, coppie, accelerazioni, deformazioni, sollecitazioni meccaniche, o tensioni, correnti, frequenze e resistenze con elevata risoluzione, stabilità a lungo termine ed è inoltre di primaria importanza l'immunità alle interferenze.

Il software di misura catman Easy della HBM è ideale per i progetti di misura, ad esempio in combinazione con il sistema di amplificatori MGCplus. Esso rappresenta la prima scelta per l'acquisizione, visualizzazione ed analisi dei dati e costituisce il perfetto supporto degli amplificatori HBM. La gestione intuitiva e le numerose opzioni personalizzate rendono il catman la soluzione da scegliere per prima.

Contatti Prego, contattateci se desiderate conoscere cosa può offrirvi la HBM.