Sig ordet "popcorn", og du vil sandsynligvis tænke på en velsmagende teaterbehandling. Men disse små kerner er i stand til at gøre meget mere end bare at skære den dæmpede spænding fra en John Krasinski-film. De indeholder et deponerbart magtmagasin. Med tilføjelse af varme frigør processen med popping en Pandoras æske med energi, der, hvis den udnyttes, kan tages i brug.
Steven Ceron, en maskiningeniør ved Cornell University (og antager vi, popcorn-hengiven), besluttede at gøre netop det i række eksperimenter. I maj præsenterede han de fristende konklusioner på IEEE International Conference on Robotics and Automation: popcorn-powered robots. Nu har Ceron skrevet sine resultater i et papir - og det har forårsaget ret robotik.
”Min første reaktion var at spekulere på, om dette var en meget godt undersøgt vittighed, ” siger Adi Azulay, en designudvikler hos Microsoft, der ikke var involveret i forskningen. ”Men de gjorde alt derinde - og opnåede alt, hvad de havde til hensigt at gøre.”
Det er forståeligt, hvordan alt dette kan blive overdreven. Udtrykket "popcorn-drevne robotter" fremkalder ganske billedet - men inden din fantasi løber vild med et B-film plot, der beskriver hyperintelligente humanoider, der spyr ildkerner i gaderne på Manhattan, skal du huske, at kornbrændt funktionalitet stadig er i dets barndom.
Robotterne, der præsenteres i Cerons papir, ”Popcorn-Driven Robot Actuators, ” er enkle: for eksempel er den ene med en finger med tre fingre, der griber fat i en squishy bold; en anden understøtter vægten af en ni-pund kettlebell.
Aktuatorer er komponenter i enheder eller systemer, der konverterer energi til en målbevægelse, som regel for at udføre en opgave - som en mekanisme, der lukker og åbner en ventil for at frigive damp. Men aktuatorer kan gå ud over maskiner: Din bicep er for eksempel en slags aktuator, da den kanaliserer energi fra dine celler til bevægelser som bøjning.
Når en popcornkerne popper, gennemgår den en slående fysisk transformation. Påføringen varmer superdampe lommer med vand inde i den tårnformede klods. Til sidst bygger trykket sig op til det punkt, hvor det ikke længere kan indeholdes i den skrøbelige ydre skal - og det stivelsesholdige indhold eksploderer (i øvrigt "den" pop, du hører, er faktisk lyden af trykvanddamp, der frigøres fra dens kornige sjækler). Dette ægte vulkanudbrud er det, der gør det muligt for det stivelsesholdige, pillede kød indeni at piruette ud og udvide op til 15, 7 gange i volumen. Badet i den relativt kølige omgivende luft tørrer billows og genbosættes i puffede, knasende skyer, der parres så godt med smør og salt.
Ceron og hans kolleger indså, at de havde set denne energi gå til spilde for længe. I et forsøg på at udnytte popens magt besluttede forskerne at se, om de kunne gå imod kornet og skubbe grænserne for denne hæftestivelse.
I et eksperiment brugte forskerne popcorn til at drive en “fastklemmet” aktuator, hvilket tilføjede strukturel integritet til en løs ydre skal, efterhånden som kernerne sprang. Popcornet klemte sig fast, da det udvides, hvilket gjorde strukturen stiv nok til at trække en hængende 100 g vægt opad. I en anden brugte teamet popcorn rent som en energikilde og placerede kerner i en fleksibel beholder mellem to plader, der var fastgjort ved ledninger. Da kernerne brast åbent, blev pladerne skubbet fra hinanden, træk ledningerne stramme og fastklemt en håndlignende "griber" lukket under kontrasten.
”Vi håber virkelig, at [dette arbejde] vil motivere andre til at overveje ikke-traditionelle materialer, endda noget så tilfældigt som popcorn, ” siger Ceron i et interview med Evan Ackerman fra IEEE Spectrum .
Den store ulempe med popcorn-drevne robotter? Der er ingen Benjamin, der knytter disse kornede eksplosioner. Ikke kun er dette en engangsaktuator - men når du fylder et system med poppet majs, er du stadig nødt til at rydde murbrokkerne (dog, som papiret påpeger, vil udbrudte kerner opløses i vand efter to uger — hvilket er rart, hvis du opererer under en meget, meget slap frist).
Men hvad popcorn mangler i bæredygtighed, kompenserer det ved at være let, omkostningseffektivt og bionedbrydeligt - især sammenlignet med en luftpumpe, som, selvom den er i stand til at genanvende luft gennem sit system, også ville kræve en relativt dyre fremstillingsproces, der tilføjer en masse vægt til et robotsystem. Med andre ord, måske kan popcorn blive den komposterbare plade med robust middagsservice.
”Vi behøver ikke altid at lede efter højteknologiske løsninger, ” argumenterer Cerons vejleder Kirsten H. Petersen, der driver Cornells Collective Embodied Intelligence Lab, i en pressemeddelelse til Cornell. ”Enkle robotter er billige og mindre tilbøjelige til svigt og slid.”
Og selvfølgelig er popcorn åh-så spiselig. En tiltalende applikation kan være en indtagelig enhed til en medicinsk procedure - skønt de første forskere er nødt til at nøje tænke sig sammen med deres mekanik for at sikre, at en række stivelsesholdige eksplosioner ikke ville ødelægge den menneskelige krop. En anden hindring, som Azulay påpeger, er, at "mens popcorn ikke kan spises, er det ingen af måderne at poppe på."
Så selvom der kan være kerner af viden at hente fra dette arbejde, som sædvanligt, er det kun tiden, der viser, om fundene virkelig er værd at være deres salt.
