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Modelo Matemático
Descripción
Modelo E2.4 - Locomoción en Superficies Complejas
Una vez estructurada la red semántica, se busca asociar cada objeto a una variable que permita su formulación matemática. Las relaciones entre variables —expresadas en la red semántica como vectores y asociaciones entre objetos— se traducen en ecuaciones que describen el comportamiento. Estas ecuaciones se buscan, en la mayor medida posible, basadas en primeros principios, y no en algoritmos ajustados numéricamente solo para reproducir comportamientos medidos. El resultado es la red lógica del modelo: el conjunto de variables, con sus unidades y rangos, y las ecuaciones que las relacionan.
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Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Geometría de superficie y carga corporal
La orientación de la superficie transforma el peso corporal en exigencias tangenciales y normales. El ángulo de superficie es la variable geométrica central y conecta el peso con la adhesión mínima necesaria.
Grupo 2: Grupo 2: Adhesión mínima y fricción adhesiva
La fuerza adhesiva total mínima depende del peso, del ángulo de la superficie y del coeficiente de fricción adhesiva heredado de otro modelo. El storyboard fija explícitamente que una inclinación mayor hacia la vertical aumenta la adhesión requerida, pero no entrega una forma funcional cerrada.
Grupo 3: Grupo 3: Marcha tripodal alternante
Las seis patas se organizan en dos trípodes alternantes. Mientras tres patas soportan el cuerpo, las otras tres avanzan; la alternancia conserva soporte estático durante la locomoción.
Grupo 4: Grupo 4: Factor de trabajo y contacto
El factor de trabajo de cada pata es la fracción de tiempo que permanece en contacto con la superficie. Conecta duración de apoyo y periodo de zancada con disponibilidad efectiva de patas de soporte.
Grupo 5: Grupo 5: Froude y régimen de marcha
El número de Froude caracteriza la transición entre marcha lenta dominada por energía potencial y marcha rápida dominada por energía cinética. Se usa la escala gravitacional basada en velocidad, gravedad y longitud característica de pata.
Grupo 6: Grupo 6: Redistribución de carga en inversión
En superficie invertida el insecto redistribuye carga hacia patas delanteras y traseras. La separación longitudinal de esas cargas produce un momento restaurador que contrarresta el momento desestabilizador del peso.
Grupo 7: Grupo 7: Estabilidad estática integrada
La estabilidad final integra suficiencia adhesiva, soporte tripodal y balance de momentos. Una redistribución más precisa aumenta el margen restaurador y, por tanto, la estabilidad estática durante el avance.
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