Si ordet "popcorn", så tenker du sannsynligvis på en velsmakende teaterbit. Men disse små kjernene er i stand til å gjøre mye mer enn bare å kutte den dempede spenningen til en John Krasinski-film. De inneholder et utsettbart maktmagasin. Med tilsetning av varme slipper løs prosessen med å poppe en Pandoras boks med energi som, hvis den er utnyttet, kan tas i bruk.
Steven Ceron, maskiningeniør ved Cornell University (og antar vi er popcorn-hengiven), bestemte seg for å gjøre nettopp det i serie eksperimenter. I mai presenterte han de fristende funnene på IEEE International Conference on Robotics and Automation: popcorn-powered robots. Nå har Ceron skrevet resultatene sine i en artikkel - og det har forårsaket ganske mye robotikk.
"Min første reaksjon var å lure på om dette var en veldig godt undersøkt spøk, " sier Adi Azulay, designutvikler hos Microsoft som ikke var involvert i forskningen. "Men de gjorde alt der inne - og oppnådde alt de ønsket å gjøre."
Det er forståelig hvordan alt dette kan bli overdrevet. Uttrykket "popcorn-drevne roboter" fremkaller ganske bilde - men før fantasien din løper løpsk med et B-filmplott som beskriver hyperintelligente humanoider som spyr brennende kjerner i gatene på Manhattan, husk at funksjonen med korn er fremdeles i det er barndom.
Robotene som presenteres i Cerons papir, “Popcorn-Driven Robot Actuators, ” er enkle: for eksempel er en en trefingers hånd som griper tak i en squishy ball; en annen støtter vekten av en kildeklokke på ni pund.
Aktuatorer er komponenter i enheter eller systemer som konverterer energi til en målrettet bevegelse, vanligvis for å utføre en oppgave - som en mekanisme som lukker og åpner en ventil for å frigjøre damp. Men aktuatorer kan gå utover maskiner: Bicepsen din er for eksempel en slags aktuator, siden den kanaliserer energi fra cellene dine til bevegelser som å bøye seg.
Når en popcornkjerne dukker, gjennomgår den en slående fysisk transformasjon. Påføringen varmer superdampe lommer med vann inne i den tårnformede klumpen. Etter hvert bygger trykket seg opp til det punktet der det ikke lenger kan inneholdes i det skjøre ytre skallet - og det stivelsesholdige innholdet eksploderer (forresten, "popen" du hører er faktisk lyden av trykkvann som blir frigjort fra dens kornete lenker). Dette absolutt vulkanutbruddet er det som gjør at det stivelsesholdige, puttete kjøttet inni kan piruette ut, og utvide seg opptil 15, 7 ganger i volum. Badet i den relativt kjølige luften i luften, tørker billedene og gjenbosetter seg til pustete, knasende skyer som passer så godt med smør og salt.
Ceron og kollegene innså at de hadde sett at denne energien gikk til spill for lenge. I et forsøk på å utnytte popens makt bestemte forskerne seg for å se om de kunne gå mot kornet og skyve grensene for denne stivelsesstivelsen.
I ett eksperiment brukte forskerne popcorn til å drive en "fastkjørende" aktuator, og la strukturell integritet til et løst ytre skall når kjernene spratt. Popcornet klemte seg fast når det ekspanderte, noe som gjorde strukturen stiv nok til å trekke en hengende vekt på 100 gram oppover. I en annen brukte teamet popcorn rent som en energikilde, og plasserte kjerner i en fleksibel beholder mellom to plater festet med ledninger. Da kjernene sprengte seg, ble platene skjøvet fra hverandre, og trukket ledningene stramme og klamret fast en håndlignende “griper” som var stengt under kontrasten.
"Vi håper virkelig at [dette arbeidet] vil motivere andre til å vurdere ikke-tradisjonelle materialer, til og med noe så tilfeldig som popcorn, " sier Ceron i et intervju med Evan Ackerman fra IEEE Spectrum .
Den store ulempen med popcorndrevne roboter? Det er ingen Benjamin som trykker på disse kornete eksplosjonene. Ikke bare er dette en engangsaktuator - men når du har fylt et system med poppet mais, må du fremdeles tømme steinsprutene (skjønt, som papiret påpeker, vil utbrutte kjerner oppløses i vann etter to uker — som er fint hvis du opererer under en veldig, veldig slapp frist).
Men hva popcorn mangler i bærekraft, gjør det opp ved å være lett, kostnadseffektivt og biologisk nedbrytbart - spesielt sammenlignet med en luftpumpe, som, selv om den er i stand til å resirkulere luft gjennom systemet, også vil kreve en relativt kostbar produksjonsprosess som legger til mye vekt for et robotsystem. Med andre ord, kanskje popcorn kan bli den komposterbare tallerkenen med robott servise.
"Vi trenger ikke alltid å se etter høyteknologiske løsninger, " hevder Cerons veileder Kirsten H. Petersen, som driver Cornells Collective Embodied Intelligence Lab, i en pressemelding til Cornell. "Enkle roboter er billige og mindre utsatt for feil og slitasje."
Og, selvfølgelig, popcorn er oh-så spiselig. En tiltalende applikasjon kan være en spiselig enhet for en medisinsk prosedyre - selv om de første forskerne måtte nøye titte med mekanikken sin for å sikre at en serie stivelsesholdige eksplosjoner ikke ville ødelegge menneskekroppen. En annen hindring, som Azulay påpeker, er at "mens popcorn ikke er spiselig, er det ingen av måtene å poppe på."
Så selv om det kan være kunnskapskjerner å hente fra dette arbeidet, vil som tid bare vise om funnene virkelig er verdt saltet deres.
