Sagen Sie das Wort "Popcorn", und Sie werden wahrscheinlich an einen leckeren Theatergenuss denken. Aber diese kleinen Kerne können viel mehr als nur die gedämpfte Spannung eines John Krasinski-Films abbauen. Sie enthalten ein ausfahrbares Kraftreservoir. Durch die Wärmezufuhr wird durch das Knallen eine Büchse voller Energie freigesetzt, die, wenn sie genutzt wird, zum Einsatz kommen kann.
Steven Ceron, ein Maschinenbauingenieur an der Cornell University (und vermutlich ein Popcorn-Anhänger), hat sich in einer Reihe von Experimenten dazu entschlossen, genau das zu tun. Im Mai präsentierte er auf der IEEE International Conference on Robotics and Automation die verlockenden Ergebnisse: Popcorn-angetriebene Roboter. Jetzt hat Ceron seine Ergebnisse in einem Papier festgehalten - und das hat den Robotik-Krawall ziemlich erschüttert.
"Meine erste Reaktion war, mich zu fragen, ob dies ein sehr gut recherchierter Witz war", sagt Adi Azulay, ein Designentwickler bei Microsoft, der nicht an der Recherche beteiligt war. "Aber sie haben dort alles getan - und alles erreicht, was sie sich vorgenommen haben."
Es ist verständlich, wie das alles überstrapaziert werden kann. Die Redewendung „Popcorn-angetriebene Roboter“ erinnert an das Bild - aber bevor Sie sich eine B-Movie-Handlung über hochintelligente Humanoide vorstellen, die feurige Kerne in die Straßen von Manhattan spucken, sollten Sie bedenken, dass die mit Mais betriebene Funktionalität immer noch vorhanden ist seine Kindheit.
Die in Cerons Artikel „Popcorn-Driven Robot Actuators“ vorgestellten Roboter sind einfach: Zum Beispiel ist einer eine Hand mit drei Fingern, die einen matschigen Ball ergreift; eine andere stützt das Gewicht einer neun Pfund schweren Kettlebell.
Aktoren sind Komponenten von Geräten oder Systemen, die Energie in eine gezielte Bewegung umwandeln, normalerweise um eine Aufgabe zu erfüllen - wie ein Mechanismus, der ein Ventil schließt und öffnet, um Dampf abzugeben. Aber Aktuatoren können über Maschinen hinausgehen: Ihr Bizeps ist zum Beispiel eine Art Aktuator, da er Energie aus Ihren Zellen in Bewegungen wie Biegen leitet.
Wenn ein Popcorn-Kernel platzt, erfährt er eine bemerkenswerte physische Transformation. Bei der Anwendung werden durch Erhitzen Wassertaschen im tropfenförmigen Nugget überhitzt. Irgendwann baut sich der Druck so weit auf, dass er von der zerbrechlichen Außenhülle nicht mehr aufgenommen werden kann - und der Stärkegehalt explodiert (im Übrigen ist das "Knallen", das Sie hören, das Geräusch von unter Druck stehendem Wasserdampf, der aus seiner Verhornung freigesetzt wird Fesseln). Dieser wahrhaft vulkanische Ausbruch lässt das stärkehaltige, kissenartige Fleisch im Inneren herauspirouettieren und vergrößert sich auf das 15, 7-fache des Volumens. In der relativ kühlen Umgebungsluft gebadet, trocknen die Wogen und setzen sich in geschwollenen, knusprigen Wolken wieder ab, die sich so gut mit Butter und Salz kombinieren lassen.
Ceron und seine Kollegen stellten fest, dass sie beobachtet hatten, wie diese Energie zu lange verschwendet wurde. In einem Versuch, die Kraft des Pops zu nutzen, beschlossen die Forscher, zu prüfen, ob sie gegen den Strich gehen und die Grenzen dieser Grundnahrungsmittelstärke verschieben könnten.
In einem Experiment verwendeten die Forscher Popcorn, um einen "Stör" -Aktuator anzutreiben, der einer losen Außenhülle strukturelle Integrität verleiht, wenn die Kerne platzen. Das Popcorn prallte beim Ausdehnen gegen sich selbst und machte die Struktur steif genug, um ein hängendes Gewicht von 100 Gramm nach oben zu ziehen. In einem anderen Fall nutzte das Team das Popcorn lediglich als Energiequelle und legte die Kerne in einen flexiblen Behälter zwischen zwei mit Drähten befestigten Platten. Als die Kerne aufplatzten, wurden die Platten auseinandergedrückt, die Drähte gespannt und ein handähnlicher „Greifer“ unter dem Gerät festgeklemmt.
„Wir hoffen sehr, dass [diese Arbeit] andere motiviert, nicht-traditionelle Materialien in Betracht zu ziehen, auch solche, die zufällig wie Popcorn sind“, sagt Ceron in einem Interview mit Evan Ackerman von IEEE Spectrum .
Der große Nachteil von Popcorn-angetriebenen Robotern? Es gibt keinen Benjamin, der diese blöden Explosionen knöpft. Dies ist nicht nur ein einmaliger Aktuator - sobald Sie ein System mit Mais gefüllt haben, müssen Sie den Schutt noch beseitigen (wie das Papier darauf hinweist, lösen sich ausgebrochene Kerne jedoch nach zwei Wochen in Wasser auf - was ist schön, wenn Sie unter einer sehr, sehr laxen Frist operieren.
Doch was Popcorn an Nachhaltigkeit fehlt, wird dadurch ausgeglichen, dass es leicht, kostengünstig und biologisch abbaubar ist - insbesondere im Vergleich zu einer Luftpumpe, die zwar Luft durch ihr System recyceln kann, aber auch einen relativ teuren Herstellungsprozess erfordert, der zusätzliche Kosten verursacht viel Gewicht für ein Robotersystem. Mit anderen Worten, vielleicht wird Popcorn zum kompostierbaren Teller für Robotergeschirr.
„Wir müssen nicht immer nach Hightech-Lösungen suchen“, argumentiert Cerons Vorgesetzte Kirsten H. Petersen, die das Collective Verkörperte Intelligence Lab von Cornell leitet, in einer Pressemitteilung für Cornell. "Einfache Roboter sind billig und weniger anfällig für Ausfälle und Verschleiß."
Und natürlich ist Popcorn ach so essbar. Eine ansprechende Anwendung könnte eine einnehmbare Vorrichtung für einen medizinischen Eingriff sein - obwohl die Forscher zuerst sehr sorgfältig an ihrer Mechanik basteln müssten, um sicherzustellen, dass eine Reihe von stärkehaltigen Explosionen keine Verwüstungen im menschlichen Körper anrichten. Ein weiteres Hindernis ist, wie Azulay betont, dass "Popcorn zwar verzehrbar ist, aber keine der Möglichkeiten besteht, es zu knallen".
Während es also wie üblich Wissenskerne gibt, die aus dieser Arbeit gewonnen werden können, wird nur die Zeit zeigen, ob die Ergebnisse wirklich ihr Salz wert sind.
