We zagen, we hoorden, we roken - en toch begrepen we het niet volledig. In een onlangs verschenen paper, "Popcorn-Driven Robot Actuators", laten onderzoekers van het Collective Embodied Intelligence Lab van Cornell University zien hoe de propulsieve eigenschappen van popcorn kunnen worden gebruikt voor meer dan snack-time vreugde.
Onder hun voogdij heeft de eenvoudige korrel de robots geholpen van vorm te veranderen, voorwerpen vast te pakken en zelfs gemiddeld zwaardere gewichten te dragen. "Popcorn leek in eerste instantie een stom idee", schrijft laboratoriummeester Kirstin Hagelskjær Petersen in een e-mail. "Maar nu geloven we dat [het heeft] een echte belofte voor een flink aantal toepassingen."
Veel van de creaties van het Collective Embodied Intelligence Lab zijn geïnspireerd op insecten, die hoewel ze klein zijn, veel kunnen bereiken door samen te werken in zwermen. In het verleden hebben Petersen en haar lab technologie ontwikkeld op basis van termieten, spinnen, en honingbijen.
Popcorn is ook klein maar machtig. Het is "een multifunctioneel materiaal dat zijn mechanische eigenschappen zeer snel kan veranderen", legt Steven Ceron, een doctoraalstudent in het laboratorium van Petersen, en de hoofdauteur van het artikel uit. Dit maakt het een geweldige kandidaat voor het aandrijven van robotactuatoren - de onderdelen van robots die, in plaats van het waarnemen en reageren op hun omgeving, taken voltooien door fysieke beweging. ("Om een [volledige] robot te zijn, zou het waarschijnlijk andere onderdelen nodig hebben die niet door popcorn werden aangedreven", zegt Ceron.)
"Alle popcorn werkt op dezelfde manier", vervolgt hij. "Je verhit het, en als het op zijn kritieke temperatuur komt, gaat het door een fysieke-schuine chemische reactie." Of, zoals hij en zijn coauteurs het in het papier zelf zetten, "de pitten vertegenwoordigen een energiereservoir dat kan worden ingezet in mechanische beweging wanneer dat nodig is. "Of, met andere woorden:" It pops. "
Een paar manieren waarop popcorn actoren kan aandrijven. Cornell University Collective Embodied Intelligence LabDoor gebruik te maken van de kracht van dat knallen, en de wisselwerking die het creëert tussen kernels, waren Ceron en zijn collega's in staat om verschillende soorten door popcorn aangedreven actuators te bouwen. In een, een dozijn of zo onpopped kernels worden geplaatst in een draadspoel en omringd door een paar lagen van siliconen buis. Er wordt spanning op de draad gelegd (langzaam, "om de popcorn niet te laten branden", leggen de auteurs uit).
Terwijl de korrels knappen, lopen ze tegen elkaar aan, waardoor de siliconenbuis van hangend naar stijf wordt en een gewicht van 100 gram optilt. In een andere machine - beschreven als "een drievingerige zachte grijper aangedreven door popcornuitzetting" - gelden dezelfde principes, maar de actuator is statiefvormig. Terwijl de popcorn knalt, trekt deze zijn grip rond een rubberen bal aan.
Beide behoren tot een categorie met de naam "stooractoren", die vaak worden gebruikt om dingen met niet-uniforme vormen vast te pakken. "De manier waarop het normaal werkt, is dat je poeder of gruis in een zak hebt en je zuigt de lucht eruit met een pomp of een compressor," waarna de grijper zich om zijn doelwit sluit, zegt Ceron. (Je kunt er hier een in actie zien.)
Een samenwerking tussen popcorn en origami tilt een kettlebell op. Cornell University Collective Embodied Intelligence Lab"Je kunt hetzelfde bereiken met de popcorn. Maar in plaats van een lekke pomp of compressor te moeten gebruiken om de lucht eruit te zuigen, zou je die batterij gewoon moeten [verwarmen]. Je zou een nieuwe klasse jammingactoren kunnen hebben. "
Voor een ander type actuator nam de groep papier - in dit geval een gerecyclede Newman's Own Organic Popcorn-zak - opgevouwen in de vorm van een balg, gevuld met popcorn en dichtgelijmd. Daarna staken ze het in een magnetron, om 'expansie te bereiken', zoals het artikel het stelt. De resulterende vorm hield zijn vorm en verzette zich tegen compressie. "Zodra ze knallen, ze in elkaar grijpen", zegt Ceron. "Ze waren zelfs in staat om een kettlebell van 9 kilo op te houden."
In een laatste experiment maakte het team een bijzonder Rube Goldberg-achtig ding. Ongepelde kernels werden tussen twee houten platen geplaatst, die door flexibele pezen aan een grijpende klauw werden bevestigd. Hete lucht werd door gaten in de bodemplaat geblazen totdat de popcorn knalde, de plaat ophief en de klauw sloot.
Dit is allemaal erg leuk. Maar zoals Ceron opmerkt, heeft popcorn serieuze voordelen als robotbrandstof. "In dit laboratorium zijn we altijd op zoek naar manieren om robots te maken die heel gemakkelijk kunnen worden aangedreven ... met zeer goedkope materialen", zegt hij. Popcorn sluit aan bij de rekening: het is gemakkelijk toegankelijk (maïsoverschot, wie dan ook?), Het is licht van gewicht, en - tenzij je het voorgeknipt koopt in een bioscoop - is het meestal behoorlijk goedkoop.
Het belangrijkste nadeel, zegt Ceron, is dat de statusverandering onomkeerbaar is: je kunt een kernel niet ongedaan maken, dus elke beweging kan maar één keer per brandstofdosis gebeuren. Omdat popcorn oplost in water, kan het mogelijk zijn om de popcornkamer van de robot te laten overstromen, te wachten tot alles wegsmelt en naar buiten stroomt, en dan weer op te vullen. "Ik denk dat dit de volgende stap zou kunnen zijn," zegt Ceron.
Of je zou altijd hongerige bioscoopbezoekers kunnen krijgen om je afvalproduct op te eten. Er zijn een paar dingen waar mensen altijd het beste in zullen zijn.
Gastro Obscura bestrijkt 's werelds meest wonderbaarlijke eten en drinken.
Meld je aan voor onze e-mail, twee keer per week afgeleverd.