Ingeniería de una nueva forma de alimentar a los gorilas

Los estudiantes construyen una máquina de alimentación automática para ayudar a los gorilas del zoológico de Atlanta con comportamientos de alimentación naturales

De izquierda a derecha: los cuidadores de gorilas del zoológico de Atlanta, Celyn Forde y Josh Meyerchick, con Nima Jadali y Maggie Zhang de Georgia Tech. (Crédito de la foto: Adam Thompson, Zoo ATL)

Un equipo de investigadores de Georgia Tech ha construido una máquina de alimentación automática para gorilas en el zoológico de Atlanta que permite a los primates buscar comida de forma más natural. Su ForageFeeder reemplaza los protocolos de alimentación anteriores del zoológico, en los que el personal entregaba alimentos al hábitat en horarios y lugares establecidos.

Con la nueva máquina, los tiempos de alimentación se pueden configurar para diferentes intervalos cada día. Esto fomenta el comportamiento de alimentación natural de los gorilas, brindándoles oportunidades adicionales de alimentación aleatoria durante todo el día.

"El comportamiento de alimentación en los primates salvajes es una parte importante de su vida diaria. Los gorilas normalmente comen y se mueven continuamente durante el día", dijo Josh Meyerchick, cuidador principal de primates en el zoológico de Atlanta y uno de los coautores del artículo. "Necesitábamos una herramienta adicional para ayudar a aumentar su comportamiento de alimentación natural, que puede proporcionar una fuente de desarrollo e interacciones sociales más naturales que la alimentación humana".

El ForageFeeder fue construido por dos estudiantes de Georgia Tech, un ingeniero y un informático, en colaboración con el personal del zoológico. Los estudiantes lo construyeron teniendo en cuenta la asequibilidad: la máquina de $400 es de código abierto y fácil de fabricar y modificar, lo que permite que los zoológicos de todo el país reproduzcan el dispositivo.

La invención y una guía de cómo construirla se publican en la revista HardwareX.

Crédito de la foto: Adam Thompson, Zoo ATL

Andrew Schulz era una cara familiar en el zoológico de Atlanta antes de obtener su doctorado en ingeniería mecánica de Georgia Tech. en 2022. Se sentaba con los elefantes la mayoría de los días, estudiando cómo los animales estiran sus trompas y las usan para inhalar alimentos y líquidos.

En enero de 2020, Meyerchick hizo un corto paseo desde el hábitat de los gorilas para ver a Schulz.

El alimentador automático está disponible para nueve gorilas (Crédito de la foto: Adam Thompson, Zoo ATL).

"Querían que examinara un nuevo proyecto que no funcionaba correctamente", recordó Schulz, ahora investigador del Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes de Alemania. "Habían construido su propio comedero automático para los gorilas utilizando un comedero para ciervos alimentado por una batería de moto. Una buena idea, pero no era la ideal".

Los ciervos comen alimentos más pequeños que los gorilas, que suelen consumir nabos, batatas, zanahorias y otros artículos. Cuando el alimentador de ciervos no pudo manejar las formas gruesas, el zoológico le pidió ayuda a Schulz.

Llevó la idea al campus e hizo una lluvia de ideas con su equipo del Proyecto Integrado Verticalmente (VIP) de compañeros estudiantes de ingeniería mecánica. El programa VIP, que incluye a más de 1,500 estudiantes cada semestre, permite a los estudiantes y asesores de la facultad asociarse en proyectos a largo plazo que cierran la brecha entre los laboratorios de investigación y los planes de estudios de las aulas.

El equipo jugó con los conceptos, pero luego tuvo que hacer una pausa debido a la pandemia. Para el verano de 2021, todos los miembros del equipo se habían graduado, por lo que Schulz recurrió a Maggie Zhang y Nima Jadali. El dúo haría realidad el proyecto.

Durante el año siguiente, Zhang y Jadali fueron y vinieron con el zoológico, probando varios métodos y partes.

Zhang, el ingeniero, conservó el balde del comedero para ciervos, agregó algunos materiales acrílicos e imprimió las partes restantes con impresoras 3D y láser en el campus. Fue un proceso de prueba.

Los gorilas del zoológico de Atlanta se sorprendieron cuando el comedero automático se encendió por primera vez el otoño pasado (Video cortesía: Zoo Atlanta).

"Pensé que tenía las habilidades para lograrlo como estudiante de tercer año. Pero luego todo seguía fallando", dijo Zhang, quien se graduó este mes de la Escuela de Ingeniería Mecánica George W. Woodruff. "Ya había tomado ME 2110, que me enseñó cómo implementar diseños. Tener dificultades con un proyecto fuera del aula me dio una nueva visión de la ingeniería: cuando fallas, tienes que encontrar una pasión para arreglarlo que se extiende más allá de obtener una mala calificación ."

Jadali, el informático, construyó la electrónica, el software y un disparador remoto para activar el alimentador. Usó deliberadamente circuitos simples, baterías y cables para hacer que la máquina fuera fácil de replicar.

"Este proyecto fue engañosamente difícil", dijo Jadali, quien también se graduó este mes. "Muchas veces, con mi investigación, soy la única persona que ve y prueba gran parte del código que escribo. Luego, entra en un agujero negro después de que finaliza el proyecto. Esto era diferente; tenía que funcionar mucho después de que lo creé. Eso es algo a lo que nunca me he enfrentado en un entorno de investigación".

El ForageFeeder ha estado en el zoológico de manera intermitente desde agosto. Al principio, los gorilas no sabían qué hacer con eso. Durante la primera alimentación, los primates se escaparon y parecían confundidos cuando la comida de repente se esparció por su hábitat.

Ahora es una parte regular, pero aleatoria, del día. Los primates no saben cuándo se activará o qué tipo de alimentos puede entregar.

El comedero está suspendido en un árbol a unos 15 pies del suelo. Cuando llega el momento de comer, la comida cae del balde a una bandeja, donde un rotor distribuye las golosinas en un patrón circular, como un dispensador de fertilizante. La comida se puede distribuir hasta a 30 pies del comedero.

El dispositivo no ha estado en funcionamiento el tiempo suficiente para que los investigadores se sumerjan profundamente en los datos de comportamiento y determinen cuánto se mueven los gorilas, ni cuánto más del hábitat están explorando.

“Pero confío en que veremos datos estadísticos que confirmen lo que ya estamos viendo: más comportamiento de búsqueda de alimento”, dijo Meyerchick.

Si les gusta lo que ven en los datos, el equipo de cuidado de gorilas planea agregar hasta tres comederos más al hábitat actual, que alberga nueve gorilas.

A medida que el equipo continúa explorando modificaciones para hacer que el proceso y el equipo sean más duraderos, otros cuidadores del zoológico de Atlanta le preguntaron a Zhang si se podría usar una versión modificada en hábitats para otros animales. Desde que instaló el comedero para gorilas, ella y su equipo de Capstone Design Expo crearon un dispositivo para alimentar a los monos colobos angoleños que habitan en los árboles del zoológico.

Este es un gran ejemplo de cómo la tecnología puede influir positivamente en el bienestar animal. Zoo Atlanta es una institución local sin fines de lucro, y fue genial ver a los estudiantes de Georgia Tech aprender haciendo. La tecnología lleva años mejorando la vida humana y ahora es el turno de los gorilas.

DAVID HU, Asesor de la Facultad del Proyecto

"Los ingenieros siempre deben respetar los proyectos en los que trabajamos, incluso si son para animales", dijo Zhang. "Los proyectos del zoológico me parecen muy interesantes porque el público objetivo no puede proporcionar ningún comentario. Si el dispositivo deja de funcionar, el animal no te lo dice. Si lo destrozan, no puedes decirles que se detengan. Es bueno anticipar los problemas de un diseño y descubrir sus soluciones antes de enviarlo al mundo real".

Una nueva investigación sugiere que los músculos de un elefante no son la única forma en que estira su trompa: su piel doblada también juega un papel importante.

El programa BIRDEE de Georgia Tech está ayudando a los maestros de las escuelas públicas del área metropolitana de Atlanta a desarrollar un nuevo plan de estudios de ingeniería para inspirar a los estudiantes de secundaria.

Los proyectos integrados verticalmente involucran a estudiantes desde el primer año hasta el doctorado. en entornos similares a los de una startup que también apoyan la investigación del profesorado.