Zeg het woord "popcorn" en je zult waarschijnlijk denken aan een smakelijke theatertraktatie. Maar deze kleine kernels kunnen veel meer dan alleen de gedempte spanning van een John Krasinski-film verminderen. Ze bevatten een inzetbaar reservoir van kracht. Met de toevoeging van warmte, ontketent het proces van knallen een doos van Pandora met energie die, indien benut, aan het werk kan worden gezet.
Steven Ceron, een werktuigbouwkundig ingenieur aan de Cornell University (en we gaan ervan uit, popcornliefhebber), besloot dat precies te doen in een reeks experimenten. In mei presenteerde hij de verleidelijke bevindingen op de IEEE International Conference on Robotics and Automation: robots met popcorn. Nu heeft Ceron zijn resultaten in een krant geschreven - en het heeft behoorlijk wat robotica veroorzaakt.
"Mijn eerste reactie was me af te vragen of dit een zeer goed onderzochte grap was", zegt Adi Azulay, een ontwerpontwikkelaar bij Microsoft die niet betrokken was bij het onderzoek. "Maar ze deden alles daarbinnen - en bereikten alles wat ze wilden doen."
Het is begrijpelijk hoe dit alles overblown kan worden. De uitdrukking "popcorn-aangedreven robots" roept nogal het beeld op - maar voordat je fantasie de vrije loop gaat met een B-film plot met hyperintelligente humanoïden die vurige korrels in de straten van Manhattan spuwen, houd er rekening mee dat door maïs aangedreven functionaliteit nog steeds aanwezig is zijn kinderschoenen.
De robots die worden gepresenteerd in het papier van Ceron, 'Popcorn-Driven Robot Actuators', zijn eenvoudig: bijvoorbeeld een hand met drie vingers die een squishy bal grijpt; een ander ondersteunt het gewicht van een kettlebell van negen pond.
Actuatoren zijn componenten van apparaten of systemen die energie omzetten in een doelbewuste beweging, meestal om een taak te volbrengen - zoals een mechanisme dat een klep sluit en opent om stoom vrij te geven. Maar actuatoren kunnen verder gaan dan alleen machines: uw biceps is bijvoorbeeld een soort actuator, omdat deze energie van uw cellen kanaliseert in bewegingen zoals buigen.
Wanneer een popcornkern knalt, ondergaat deze een opvallende fysieke transformatie. De applicatie verwarmt superstomen waterzakken in de druppelvormige nugget. Uiteindelijk bouwt de druk zich op tot het punt waar het niet langer kan worden opgevangen door de fragiele buitenste schil - en de zetmeelachtige inhoud explodeert (overigens, de "pop" die je hoort is eigenlijk het geluid van onder druk staande waterdamp die wordt vrijgemaakt uit zijn oubollige schakels). Deze echt vulkanische uitbarsting is wat het zetmeelrijke, kussenachtige vlees naar binnen toe toelaat om pirouette naar buiten te gaan, waardoor het volume zich tot 15, 7 keer uitbreidt. Badend in de relatief koele omringende lucht, drogen de golven op en vestigen zich weer in gezwollen, knapperige wolken die zo goed samengaan met boter en zout.
Ceron en zijn collega's beseften dat ze deze energie te lang hadden zien verspillen. In een poging om de kracht van pop te benutten, besloten de onderzoekers om te kijken of ze tegen het graan in konden gaan en de grenzen van dit basiszetmeel verleggen.
In één experiment gebruikten de onderzoekers popcorn om een 'blokkerende' actuator aan te drijven, waardoor structurele integriteit werd toegevoegd aan een losse buitenste schil terwijl de korrels knalden. De popcorn drukte tegen zichzelf aan terwijl deze zich uitbreidde, waardoor de structuur stijf genoeg werd om een hangend gewicht van 100 gram omhoog te trekken. In een ander geval gebruikte het team de popcorn puur als energiebron en plaatsten ze korrels in een flexibele container tussen twee platen die met draden waren bevestigd. Terwijl de korrels openbarsten, werden de platen uit elkaar geduwd, de draden strak getrokken en een handachtige "grijper" onder het apparaat dichtgeklemd.
"We hopen echt dat [dit werk] anderen zal motiveren om niet-traditionele materialen te overwegen, zelfs zoiets willekeurig als popcorn, " zegt Ceron in een interview met Evan Ackerman van IEEE Spectrum .
Het grote nadeel van popcorn aangedreven robots? Er is geen Benjamin Buttoning deze oubollige explosies. Dit is niet alleen een eenmalige actuator, maar zodra u een systeem met gepofte maïs vult, moet u nog steeds het puin opruimen (hoewel, zoals het papier aangeeft, uitgebroken korrels na twee weken in water zullen oplossen) is leuk als je met een heel, heel lakse deadline werkt).
Maar wat popcorn aan duurzaamheid mist, maakt het goed door licht, kostenefficiënt en biologisch afbreekbaar te zijn - vooral in vergelijking met een luchtpomp, die, hoewel in staat om lucht door zijn systeem te recyclen, ook een relatief duur productieproces zou vereisen dat toevoegt veel gewicht aan een robotsysteem. Met andere woorden, misschien wordt popcorn de composteerbare plaat van robotachtig serviesgoed.
"We hoeven niet altijd op zoek te gaan naar hightech-oplossingen", beweert Ceron-supervisor Kirsten H. Petersen, die het Collective Embodied Intelligence Lab van Cornell runt, in een persbericht voor Cornell. "Eenvoudige robots zijn goedkoop en minder gevoelig voor storingen en slijtage."
En natuurlijk is popcorn oh zo eetbaar. Een aantrekkelijke toepassing kan een inneembaar apparaat zijn voor een medische procedure, hoewel eerste onderzoekers heel voorzichtig aan hun mechanica moeten sleutelen om ervoor te zorgen dat een reeks zetmeelrijke explosies geen schade aanrichten aan het menselijk lichaam. Een ander obstakel, zoals Azulay opmerkt, is dat "hoewel popcorn kan worden ingeslikt, geen van de manieren om het te laten knallen."
Dus hoewel er kernels van kennis zijn om dit werk te verzamelen, zoals gewoonlijk, zal alleen de tijd uitwijzen of de bevindingen echt de moeite waard zijn.
