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. Digitalizzare un esemplare di un leone marino Foreflipper <ol><li> Scansione di un esemplare di un leone di mare foreflipper. <ol><li> Ottenere un esemplare di un flipper leone marino da un defunto individuale (Figura 1a). NOTA: Nel nostro caso, sono stati ottenuti dalla Smithsonian Zoological Park a Washington, DC </li><li> Appendere il foreflipper verticalmente dalla sua base (dove il foreflipper attacca al corpo dell&#39;animale). Questo sia per permette il flipper di essere dritta quando digitalizzato, ed espone l&#39;intera superficie per la scansione. </li><li> Flipper scansione utilizzando ad alta risoluzione strutturato scanner leggero, con una precisione di circa 0,5 mm e un errore di circa 0,1 mm (Figura 1b). </li></ol></li><li> Importare la nuvola di punti in un software CAD e renderlo come superficie. Per fare questo, fare clic su &#39;Open&#39; e selezionare il file obj desiderato. Clicca su &#39;Importa&#39; per importare il file nel software CAD. </li><li> Manipolare la nuvola di punti risultante utilizzandoun design (CAD) software per computer-aided cliccando su &#39;taglio estruso&#39; e tagliare la parte di carne (parte indesiderata) della scansione. Avanti, fare clic su &#39;scala&#39; per ottenere la scala appropriata per il flipper robotica (68% del full size). Controllare flipper per la cattura sufficienti dettagli confrontando al modello originale (Figura 2). </li><li> Crea la muffa intorno alla flipper. <ol><li> In un programma CAD, utilizzare le superfici pinne per formare uno stampo creando un volume circostante intorno alla superficie flipper. A tale scopo, l&#39;estrusione di un blocco rettangolare cliccando su &#39;Sketch&#39; per disegnare un rettangolo e poi estrusione a più di l&#39;altezza del flipper fino a comprendere completamente. </li><li> Clicca su &#39;Assemblea&#39; e importare entrambe le parti (Flipper e blocco rettangolare) nella zona di lavoro. Clicca su &#39;Mate&#39; e rendere il piano frontale e la parte superiore sia del flipper e muffa come coincidenti. Questo pone automaticamente pinna all&#39;interno dello stampo. </li><li> Select lo stampo dall&#39;albero di disegno e fare clic su &#39;Modifica parte&#39;. Una volta selezionata la parte, clicca su &#39;Inserisci&gt; Caratteristiche&gt; Cavity&#39; di fare una cavità del flipper all&#39;interno dello stampo. Disegnare una linea al centro dello stampo rettangolare e fare clic su &#39;Split&#39; in modo da formare due parti dello stesso stampo. </li><li> Clicca su &#39;Cut Part&#39; di separare il volume circostante in due parti per una facile estrazione flipper. Inserire cavità e pioli su ciascuna metà del volume e salvarla come parte uno e due dello stampo flipper (Figura 3). </li><li> Convertire i file il &#39;.SLDRPT&#39; dello stampo di &#39;STL&#39;. Importare questi file per il software proprietario della stampante 3D e cliccare su &#39;Stampa&#39; per generare lo stampo 3D stampata. </li></ol></li></ol> 2. Progettare la struttura ossea <ol><li> Aprire il foreflipper digitale in un programma CAD e ottenere un&#39;immagine del leone Mare foreflipper struttura ossea di rinvio (ad esempio figura1 in Inglese 1977 19). </li><li> Progettare tre pezzi diversi che imitano la struttura ossea che si inserisce all&#39;interno del modello digitale del foreflipper. Durante questa procedura, &#39;base&#39; si riferisce alla fine di una parte più vicino alla base del foreflipper e &#39;punta&#39; si riferisce alla fine della parte più vicina alla punta della foreflipper. <ol><li> Pezzo Base <ol><li> Effettuare la lunghezza di questo pezzo proporzionale alla distanza tra l&#39;articolazione della spalla e del polso della pinna Leone di mare (misurazioni vengono ottenuti utilizzando misurazione nastro). Fate questo utilizzando un software CAD cliccando su &#39;Sketch&#39; e progettazione della forma del pezzo di base (Figura 4). </li><li> Aggiungere nocche ad entrambe le estremità della parte cliccando su &#39;Sketch&#39; e disegnare due cerchi. Clicca su &#39;Boss Extrude&#39; per estrudere la lunghezza desiderata dal piano della base. Clicca sul disegno del cerchio più piccolo di tagliare in estrusione facendo clic su &#39;Cut Estrusione&#39; farespazio per l&#39;albero. Per rafforzare questa articolazione, clicca su &#39;Filetto&#39; per lisciare i giunti taglienti. NOTA: Le dimensioni dei cerchi dipendono dalle dimensioni dell&#39;albero da utilizzare durante il montaggio della pinna in cima alla canaletta dell&#39;acqua. Nel nostro caso, il diametro del cerchio più piccolo è 0,5 pollici e il cerchio più grande è 1 pollici. L&#39;estremità di base sarà seduto all&#39;esterno della geometria pelle flipper, quindi la dimensione del nocche non rientra tra i vincoli della pelle. </li></ol></li><li> pezzo centrale <ol><li> Effettuare la lunghezza di questo pezzo proporzionale alla distanza tra il polso e la forcella femmina di un leone di mare. Per fare ciò, cliccando su &#39;Sketch&#39; e disegnare la forma desiderata (come mostrato nella figura 4b) su un aereo. Una volta che la geometria è stata progettata, clicca su &#39;Estrusione&#39; per ottenere la forma tridimensionale di base del pezzo centrale. Inserire la lunghezza estruso come 0.1650 pollici. NOTA: La forma desiderata del pezzo centralenel nostro esperimento è un trapezio con un&#39;altezza di 2,25 pollici e la lunghezza delle due basi rispettivamente 1.625 e 0,850 pollici. </li><li> Aggiungere nocche su entrambe le estremità. Fate questo come descritto al punto 2.2.1.2. Il diametro del taglio estruso è 0,125 pollici. Collegare le nocche sulla estremità di base per la relativa estremità del pezzo base con un assale per formare una cerniera che rappresenta il polso. NOTA: Le nocche devono adattarsi all&#39;interno del volume del foreflipper, quindi progettare di conseguenza. </li><li> Aggiungere una torre di circa 1 cm di altezza al fine punta del pezzo su entrambi i lati. <ol><li> Per aggiungere una torre, clicca su &#39;Sketch&#39; e disegnare un rettangolo sulla base del modello. Estrudere lo schizzo selezionando il disegno e cliccando su &#39;Boss Estrusione&#39;. Lo spessore della torre in questo caso particolare è 0,165 pollici. </li><li> Clicca su &#39;Filetto&#39; e selezionare il modello e un bordo della torre estruso. Questo rafforza il giunto tagliente, dove la torre e la base del pezzo centrale sono collegati. È bene se la torre sporge dalla geometria della pelle. La torre dovrebbe essere di spessore sufficiente a sopportare le forze generate durante un applauso flipper. Si veda la Figura 4 per riferimento. </li></ol></li></ol></li><li> punta Pezzo <ol><li> Effettuare la lunghezza di questo pezzo proporzionale alla distanza tra il giunto a snodo e la punta dell&#39;osso dito più lungo di un leone di mare. Per fare ciò, cliccando su &#39;Sketch&#39; e disegnare una forma desiderata su un aereo. Una volta che la geometria è stata progettata, cliccare su estrusione per ottenere la forma tridimensionale di base del pezzo punta. </li><li> Aggiungere nocche su entrambe le estremità. Fate questo come descritto al punto 2.2.1.2. Il diametro del taglio estruso deve essere uguale al diametro del perno, che in questo esperimento è 0,125 pollici. Le nocche sulla estremità di base saranno collegati alla estremità di punta del pezzo centrale ad un asse per formare una cerniera che rappresenta la forcella femmina. La geometria di questi KNUckles ha bisogno per adattarsi all&#39;interno della geometria della pelle foreflipper, in modo da progettare di conseguenza. </li><li> Aggiungere una torre di circa 1 cm di altezza alla estremità di base del pezzo su entrambi i lati. Fate questo descritto al punto 2.2.2.3. Lo spessore della torre in questo caso particolare è 0,165 pollici. È bene se la torre sporge dalla geometria della pelle. La torre dovrebbe essere di spessore sufficiente a sopportare le forze generate durante un applauso flipper. Vedere la Figura 5 per riferimento. </li></ol></li></ol></li></ol> 3. Creazione di un Flipper <ol><li> 3D stampa lo scheletro (base, medio e pezzi di punta) della pinna. Convertire il file &#39;.SLDRPT&#39; dal CAD al &#39;STL&#39; e importarlo nel software proprietario della stampante e fare clic su &#39;Stampa&#39;. NOTA: Le istruzioni di stampa sono diverse per ciascuna stampante. <ol><li> Rafforzare le nocche della parte centrale e punta con un adesivo (epossidica) e fili di carbonio. Per fare questo, tagliare carbsu fili di lunghezza 0,750 pollici. Applicare l&#39;adesivo alle strutture ossee 3D stampati e porre i fili sopra le nocche. Non è necessario rinforzare le grandi nocche sul pezzo base (figura 5a). </li><li> fori nella parte inferiore di ciascuna torre del diametro della corda Kevlar (stringhe che verranno utilizzati per azionare le articolazioni). </li><li> Montare tutti i pezzi di osso insieme dalla base alla punta utilizzando assi. Eseguire questa posizionando tutti i componenti su una superficie piana, come illustrato nella figura 4. Per collegare la base e parte centrale, allineare le nocche delle parti e inserire l&#39;asse. Utilizzare la stessa tecnica per collegare il centro e il pezzo punta insieme. Utilizzare un adesivo su ciascuna estremità di ciascun asse di garantire l&#39;asse non muoversi lateralmente (figura 5b). </li><li> Tagliare tubi di plastica al seguente lunghezza. Tagliare quattro tubi della lunghezza del pezzo base ossea (L 1 = 8 cm) e due tubi della lunghezza del pezzo centrale (L 2 = 6 cm). </li><li> Tagliare 4 pezzi di Kevstringa di lar, ogni 3 piedi di lunghezza. </li><li> Far scorrere una corda attraverso un tubo L 1 e poi un tubo L 2. Far scorrere un&#39;altra stringa attraverso un tubo L 1. Ripetere il processo con le restanti tubi e corde. </li><li> Posizionare i tubi sopra le strutture ossee e utilizzare un nastro adesivo trasparente per tenerli in posizione temporaneamente. Usando un adesivo, attaccare i tubi sulla struttura ossea e quindi rimuovere i nastri. NOTA: Non esiste una posizione specifica in cui i tubi devono essere collocati, l&#39;aspetto critico è semplicemente bastone sulla superficie della struttura. Utilizzare la figura 5c come linea guida. </li><li> Far passare la stringa di Kevlar da L 1 tubo e tubo L 2 attraverso i fori praticati sui pezzi di punta e medie come descritto al punto 3.1.2. Effettuare una piccola ma sicura nodo volta la stringa è attraverso il foro (figura 5d). </li></ol></li><li> Aggiungendo la pelle della pinna per creare una pinna finale. <ol><li> Misurare 200 ml di Silicon e medie silicio in due contenitori diversi. </li><li> Versare entrambi questi liquidi in una ciotola di acciaio. Aggiungere diluenti (non superare il 10% del peso della miscela totale) alla miscela per un facile versare e miscelare. </li><li> Usare un mixer stand per mescolare il composto accuratamente per 3-4 min. Il colore può essere aggiunto in questa fase per ottenere gli effetti visivi desiderati. Se un mixer stand non è disponibile, utilizzare una frusta per mescolare, avendo cura di asportare lati e sul fondo del contenitore. </li><li> Inserire una canna nelle nocche della parte di base e allinearlo con le nocche dello stampo flipper. Quando i pioli inseriscono nelle cavità dello stampo, la struttura ossea è allineata perfettamente nello stampo flipper. Tenendo premuto sulle due parti di stampo, fissare le parti usando un morsetto per compressione aggiunto (questo passaggio è critico in modo che la miscela di silicio non fuoriesca dalla distanza tra le due parti). </li><li> Una volta che la miscela è mescolata, attenzione versare nello stampo fino nocche più altidella struttura ossea. Oozing del liquido dal foro in basso nello stampo è un segno della miscela ottenere uniformemente distribuita. All&#39;inizio di questa, chiudere il foro per evitare ulteriore flusso di liquido. Lasciare il liquido per curare per quattro ore prima di rimuovere il robot flipper dallo stampo (vedere Figura 6). </li></ol></li></ol> 4. Montaggio <ol><li> Per montare il foreflipper silicio sul canale artificiale dell&#39;acqua (figura 7), creare una struttura di montaggio. Viene mostrata una rappresentazione CAD del gruppo finito. (Figura 8). <ol><li> Progettare un piatto con un taglio accuratamente estruso utilizzando il software CAD. Clicca su &#39;Sketch&#39; e disegnare un rettangolo di dimensioni 14 x 19 pollici (l&#39;altezza non importa come il taglio laser utilizza un file .dwg). Utilizzare un foglio rettangolare di acciaio come base per la produzione di questo piatto. Carica disegno bidimensionale dal software CAD su un computer collegato a un taglio laser di acciaio per conseguire i tagli desiderati. NOTA: Thicase s targa del motore e il taglio in esso permette di sistema di pulegge a lavorare. La larghezza della piastra è uguale alla larghezza della canaletta dell&#39;acqua, rendendo così più facile far scorrere la piastra su canaletta. Questo tipo di posizionamento aiuta nella facile rimozione del gruppo di montaggio per sostituire parti o il modello foreflipper. </li><li> Fissare la foreflipper e la puleggia su un albero, che scorre in un traliccio triangolare. NOTA: Un sistema di tre rulli viene implementato per trasferire la coppia / potenza dal motore alla barra. </li><li> Utilizzare i cuscinetti su entrambi i lati per aiutare l&#39;asta di ruotare senza intoppi. Per limitare il movimento della biella nella direzione laterale, posizionare collari su ciascuna estremità dell&#39;albero. </li></ol></li><li> Impostare il movimento della pinna selezionando la funzione jogging sul driver. Premendo il pulsante &#39;Up&#39; ruota il flipper in senso orario e il pulsante &#39;Down&#39; ruota in senso antiorario flipper. Il driver consente di cambiare i giri al minuto del motoreAlbero secondo le istruzioni contenute nel manuale 20. </li><li> Inserire la porta dye rettangolo in acqua e aumentare la pressione sul sistema colorante. Regolare la velocità del colorante alla velocità Freestream dell&#39;acqua così il colorante appare come un singolo filamento liscio. Ruotare il flipper in modo che il colore interagisce e viene intrappolato con i vortici generati risultanti. </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

L&#39;apparato flipper robotica permetterà di comprendere l&#39;idrodinamica della piscina Leone di mare California. Questo include la spinta la produzione di ictus di base (il &#39;clap&#39;), così come le variazioni non fisici che gli studi su animali non indagare. Il flipper robotico è stato progettato per una maggiore versatilità sperimentale, in tal modo, il punto 3, dove pinna stessa è fatto-è fondamentale per ottenere i risultati desiderati. Mentre questo dispositivo è, chiaramente, solo un modello del sistema vivente, in studi situ del leone marino California è estremamente difficile e la gamma di possibili dati è piuttosto limitata. Mentre a volte possibile, misure sul campo di velocità su grandi animali acquatici sono molto difficili (ad esempio, gli animali non addestrati, non la ricerca di vetro di visione di grado, alcun controllo su l&#39;ambiente), e gli errori sono più alti rispetto esperimenti di laboratorio 21. Inoltre, essi richiedono l&#39;accesso agli animali che èspesso impossibili da ottenere e in tali casi piattaforme robotiche come quella che abbiamo costruito consentire indagini approfondite. Oltre a replicare il sistema vivente più fedelmente possibile, i modelli robotici ci permettono di modificare in modi non realistiche. Ad esempio, lo stampo può essere modificato per alterare il bordo posteriore morfologia. Oppure, la trama della superficie può essere modificata per studiare il ruolo della microstruttura sulle prestazioni nuoto. L&#39;uso di una piattaforma robotica per indagare le prestazioni di un sistema biologico dà soltanto una vista parziale di tale sistema è un limite di questo approccio. Inoltre, questo protocollo particolare isola il foreflipper dal resto del corpo di leone mare. Pertanto, i risultati non offrono una vista completa del sistema e le interazioni corpo-flipper. Ulteriori limitazioni includono le proprietà omogenee della pinna e punto saggio azionamento (al contrario all&#39;azionamento distribuita di SYS musculoskelataltemi). Inoltre, tale materiale è conforme e può portare a fluido-struttura-interazioni che non sono presenti nel sistema fisico. Questo è minimizzato utilizzando materiali che replicano vicino le proprietà biologiche globali, ma può non essere completamente controllato per. Nonostante queste limitazioni, molto si può apprendere confrontando le prestazioni delle diverse modalità di attivazione e condizioni di flusso. Il flipper robotica costituirà la base di un ricco progetto di ricerca che fornirà comprensione della fisica fondamentali di un paradigma unico di efficienza nuoto-il leone di mare della California. La piattaforma è flessibile, e ciascun flipper possibile eseguire rapidamente con un costo minimo. Così, un grande spazio parametro può essere testato come nascono nuove domande di ricerca.

Mentre gli scienziati hanno studiato le caratteristiche di base di leone di nuoto mare (energetica, costo del trasporto, coefficiente di resistenza, velocità lineare e 1-3 accelerazione, ci mancano informazioni sulle fluidodinamica del sistema. Senza questa conoscenza, ci limitiamo a potenziale alta velocità , applicazioni di ingegneria ad alta manovrabilità a pinna (BCF) modelli di locomozione del corpo-caudale 4. per caratterizzare un diverso paradigma di nuoto, speriamo di espandere il nostro catalogo di strumenti di progettazione, in particolare quelli con il potenziale per consentire più silenziosi, furtivi forme di nuoto. Così , si studia il meccanismo fondamentale di nuoto leone marino attraverso l&#39;osservazione diretta del leone di mare della California e le indagini di laboratorio con un leone marino robotizzato foreflipper 5,6. Per fare questo, utilizzeremo una tecnica comunemente usata per esplorare sistemi biologici complessi: una piattaforma robotica 7. Diversi studi locomozione-both di camminare e nuotare 8,9 10 -hanno stata basata su entrambi i complessi 11 o altamente semplificati 12 modelli meccanici di animali. Tipicamente, le piattaforme robotiche conservano l&#39;essenza del sistema modello, consentendo ai ricercatori di esplorare ampi spazi parametri 13-15. Pur non sempre caratterizza l&#39;intero sistema, molto è appreso attraverso queste piattaforme che isolano un singolo componente di un locomotore. Ad esempio, il funzionamento fondamentale propulsori instabili, come la schiena e indietro spazzare di una pinna caudale durante il nuoto carangiform, è stata intensamente esplorato attraverso indagini sperimentali di beccheggio e / o pannelli ansante 12,16,17,18. In questo caso, possiamo isolare certi modi di questo movimento complesso in modi che gli studi basati su animali non si può. Questi aspetti fondamentali di propulsione possono poi essere utilizzati nella progettazione di veicoli che non hanno bisogno l&#39;evoluzione complessità biologica fornisce. <p class=&quot;Jove_content&quot;&gt; In questo articolo, vi presentiamo una nuova piattaforma per esplorare la fase di &#39;clap&#39; del leone di mare di spinta produttrici di ictus. Solo un singolo foreflipper-the &#39;roboflipper&#39;-è incluso nella piattaforma. La sua geometria è derivato proprio da scansioni biologici di un leone di mare della California (Zalophus californianus) campione. Il roboflipper viene azionato per replicare il moto degli animali derivate da studi precedenti 1. Questo flipper robot verrà utilizzato per studiare le prestazioni idrodinamiche del nuoto leone marino e per esplorare uno spazio parametrico più ampio di studi su animali, in particolare quelli di grandi mammiferi acquatici, può produrre.

<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

Il leone di mare della California (Zalophus californianus), è un nuotatore agile e potente. A differenza di molti nuotatori di successo (delfini, tonno), che generano la maggior parte della loro spinta con le loro grandi foreflippers. Questo protocollo descrive una piattaforma robotica progettato per studiare le prestazioni idrodinamiche del nuoto Leone di mare California (Zalophus californianus). Il robot è un modello di foreflipper dell&#39;animale che è azionato da motori di replicare il movimento della sua corsa propulsiva (il &#39;clap&#39;). La cinematica di ictus propulsiva del leone di mare vengono estratti dai dati video di non marcati, non di ricerca leoni marini presso il Parco Zoologico Smithsonian (SNZ). Tali dati costituiscono la base del moto di azionamento della pinna robotico qui presentata. La geometria della pinna robotica si riferiscono a scansione laser ad alta risoluzione di una foreflipper di un adulto leone marino femmina, scalato a circa il 60% della pinna fondo scala. Il modello articolato ha tre joints, imitando il gomito, polso e nocca congiunta del foreflipper leone marino. La piattaforma robotica soddisfa le dinamiche proprietà-Reynolds numero e la punta della velocità dell&#39;animale in fase di accelerazione da fermo. Il flipper robotizzato può essere utilizzato per determinare le prestazioni (forze e coppie) e flowfields risultanti.

Il processo sopra descritto si ottiene un modello robotico di un Leone di mare California foreflipper. Il modello può essere utilizzato in due modi diversi. Uno è azionando pinna solo alla radice (Figura 6a). In questo caso, il motore di azionamento imposta la velocità di rotazione del primo giunto, ma il moto risultante della pinna è determinato dall&#39;interazione fluido-struttura tra l&#39;aletta flessibile e l&#39;acqua circostante. Inoltre, possiamo creare pinne robotici che vengono azionate le due articolazioni inferiori in aggiunta alla radice (figura 6b). Questo viene fatto attraverso le strutture della torre stampate su i pezzi dello scheletro. Fili collegati alle torri sono collegate per separare i motori e può controllare attivamente la bombatura del flipper durante il moto applausi. Lo scopo della pinna robotico è esplorare la hydrodynamics della corsa propulsiva del leone di mare della California come descritto in Friedman 2014 1. Un modo per fare questo, qualitativamente, è attraverso la visualizzazione del flusso dye-based. Il flipper robot è montato su un canale artificiale di acqua di ricircolo (Figura 7), usando l&#39;assemblaggio sopra descritto. La velocità del motore ed il flusso, sono impostati ad esplorare un determinato parametro spaziale come il numero di Reynolds basato sulla corda flipper (Re = Cu / ν dove ν è la viscosità dinamica di acqua) o velocità angolare, ω, o accelerazione, α . La visualizzazione tintura mostrato in Figura 9 utilizza colorante fluorescente iniettato a monte del bordo anteriore della pinna. Il colorante viene trascinato nello strato di taglio sulla superficie della pinna e ci permette di visualizzare la struttura a vortice della scia. Figura &lt;/ strong&gt; 9a mostra il flusso di colorante viene iniettato a monte (verso destra), della pinna. I disturbi visto sul lato sinistro dell&#39;immagine sono il risultato del ciclo precedente. Come la pinna movimentato in posizione di iniezione (figura 9b), bassa pressione sulla superficie superiore della pinna provoca il colorante di essere tirato intorno pinna. Infine, (figura 9c), si forma un vortice come pinna sposta completamente fuori del piano. Tale struttura convects a valle con la portata media. Questi risultati dimostrano come questa tecnica può essere usata per determinare qualitativamente il campo di portata che circonda un leone di mare durante la corsa propulsiva. Oltre alle misurazioni qualitative della scia flipper, possiamo usare particelle velocimetry immagine (PIV) per misurare il campo di velocità che circonda la pinna. Quindi, possiamo ottenere dati qualitativi sulla idrodinamicas del leone di nuoto mare per una varietà di situazioni riproducibili. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/54909/54909fig1.jpg" /> Figura 1: Flipper confronto inferiore. Un foreflipper sinistro da un esemplare di una femmina Leone di mare California viene utilizzato per determinare i parametri geometrici del flipper robotico. Il pannello superiore (a) è un alta risoluzione, un&#39;immagine bidimensionale del flipper. Il pannello inferiore (b) è una tridimensionale computerizzata resa disegno della pinna dalla scansione laser. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54909/54909fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="figura 2" src="/files/ftp_upload/54909/54909fig2.jpg" /> Figura 2: Wire. L&#39;immagine digitale del flipper digitalizzata manteneres le caratteristiche geometriche del foreflipper dell&#39;animale. Questa immagine mostra una vista wireframe del flipper digitale. Nove sezioni trasversali equidistanti sono mostrati in grigio (ogni centimetro dalla base alla punta della foreflipper). Le due viste isometriche (sezione 1 e 7) mostrano che il flipper ha una forma aerodinamica simile, con un bordo più spesso, arrotondato leader. Il flipper è incurvata, con la sua superficie superiore più convessa e la sua interna concava superficie. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54909/54909fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/54909/54909fig3.jpg" /> Figura 3: Mold. Lo stampo utilizzato per creare la parte flessibile del flipper robot è stato creato dal campione flipper digitalizzati. Lo stampo ha due parti: una superiore (viola) e una sezione inferiore (verde) che sono allineati con maschio e femMessaggi ALE, rispettivamente. Lo scheletro robot (figura 4) sia allineato all&#39;interno dello stampo prima che la miscela di silicio viene colato nello stampo. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54909/54909fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/54909/54909fig4.jpg" /> Figura 4: Skeleton. Il flipper robotico flessibile è supportato da uno scheletro stampato in tre parti: la base (a), al centro (b) e la punta (c). La base e medio, e la metà e la punta, sono collegati da tasselli attraverso nocche a loro articolazioni. Questo permette flessibilità di quelle posizioni del flipper completato. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54909/54909fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figu</a>ri. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/54909/54909fig5.jpg" /> Figura 5: Montaggio di scheletro. Dopo la stampa, le parti dello scheletro, le nocche sono rinforzati con fili di carbonio (a), sono collegati alle nocche con assali (B), guida-tubi sono apposti alla base e pezzi medi (C) e le discussioni in Kevlar sono collegati a le torri (d). <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54909/54909fig5large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/54909/54909fig6.jpg" /> Figura 6: Flipper robotica. Il flipper robotica è fatta di silicone flessibile (bianco) con una struttura di piani integrati di plastica di supporto (blu). L&#39;albero a ruota il base, emulando Rotazione al gomito e spalla dell&#39;animale. Il flipper robot può essere passiva (a), in cui viene azionato solo alla radice e il moto risultante è basata su interazioni fluido-struttura, o attivo (b) quando i fili Kevlar collegano alle nocche fornire le necessarie modifiche camber. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54909/54909fig6large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 7" src="/files/ftp_upload/54909/54909fig7.jpg" /> Figura 7: canale artificiale. esperimenti di flusso sono condotte nel canale artificiale di acqua di ricircolo alla George Washington University. Il canale artificiale ha una sezione di lavoro di 0,60 (larghezza) di 0,40 (profondità) metri, è lungo 10 metri, e può funzionare a velocità di flusso fino a 1 m / s. Flow è da destra a sinistra, in figura. Il flipper robot è montato utilizzando il montaggio mostrato in Figuri 8 alle rotaie nella parte superiore della sezione di prova. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54909/54909fig7large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 8" src="/files/ftp_upload/54909/54909fig8.jpg" /> Figura 8: Assembly. Il flipper robot è montato su un canale artificiale di ricircolo con un montaggio personalizzato. Il montaggio detiene un servomotore collegato all&#39;asse principale della pinna robotico (situato alla base della pinna robotico) tramite una cinghia e tre pulegge. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54909/54909fig8large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 9" src="/files/ftp_upload/54909/54909fig9.jpg" /> Figura 9: Dye visualizzazione. Fluorescentecolorante viene iniettato attraverso un tubo a monte della pinna sbattimento. Tre istanze di tempo sono indicati: (a) l&#39;inizio del ciclo di t = 0, (b) 40% del modo attraverso il ciclo t = 0,4, e (c) dopo 80% del ciclo t = 0,8. Nel pannello di destra (c), si può vedere un vortice che si è formata intorno alla punta del sbattimento flipper robotico. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54909/54909fig9large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a>

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

Una piattaforma robotica è descritto che verrà utilizzata per studiare le prestazioni forze e flowfields-della piscina Leone di mare California idrodinamici. Il robot è un modello di foreflipper dell&#39;animale che è azionato da motori di replicare il movimento della sua corsa propulsiva (il &#39;clap&#39;).

Una piattaforma robotica per studiare la Foreflipper della California Sea Lion

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

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

7.9K Views.  The George Washington University.  Una piattaforma robotica è descritto che verrà utilizzata per studiare le prestazioni forze e flowfields-della piscina Leone di mare California idrodinamici. Il robot è un modello di foreflipper dell'animale che è azionato da motori di replicare il movimento della sua corsa propulsiva (il 'clap'). 

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.

Un nuovo metodo per la valutazione delle funzioni zampa anteriore prossimale e distale del Ratto: la (IBB) Irvine, Beatties e Bresnahan Scala arti anteriori

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

Ricerca

Neuroscienze

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.

Appartamento con pavimento Platform aria sollevata: Un nuovo metodo per la combinazione di Comportamento con microscopia o Elettrofisiologia su Awake liberi di muoversi Roditori

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Comportamento

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.

Riproduzione automatica Interactive Video per gli Studi di comunicazione animale

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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.

Indagare abilità motorie processi di apprendimento con un robot Manipulandum

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.

L'attività di supinazione manopola: Un metodo semi-automatico per la valutazione della funzione degli arti anteriori in ratti

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.

Un<em&gt; In Vitro</emPreparazione&gt; per stimolare e registrare i programmi motori Nutrire con i movimenti fisiologici in<em&gt; Aplysia 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.

Le registrazioni di attivazione circuito neurale in Liberamente Comportarsi Animali

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

Biologia

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.

Acquisto automatico di ratti a pellet con ricostruzione tridimensionale delle traiettorie di paw e cifre

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.

Azionatore a base cardiaca basata sul muscolo e bioroboto auto-stabilizzante - PARTE 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 ...

Bioingegneria

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.

Modellazione della deformazione delle alette morbide che utilizzano l'imaging a fluorescenza indotta da laser planare

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