I ricercatori della Cornell hanno scoperto come alimentare semplici robot con una nuova sostanza che, quando riscaldato, può espandersi più di 10 volte in termini di dimensioni, cambia la sua viscosità di un fattore 10 e passa da granuli regolari a molto irregolari con forza sorprendente.

Potete mangiarlo anche con un po' di burro e sale.

"Attuatori robotici azionati da popcorn, " un recente documento scritto dallo studente di dottorato Steven Ceron, industria meccanica, e Kirstin H. Petersen, professore assistente di ingegneria elettrica e informatica, esamina come le qualità uniche dei popcorn possono alimentare dispositivi robotici economici che afferrano, espandere o modificare la rigidità.

"L'obiettivo del nostro laboratorio è cercare di realizzare robot molto minimalisti che, quando distribuito in numero elevato, può ancora fare grandi cose, "disse Petersen, che gestisce il Collective Embodied Intelligence Lab di Cornell. "I robot semplici sono economici e meno soggetti a guasti e usura, così possiamo avere molti che operano in autonomia per un lungo periodo. Quindi siamo sempre alla ricerca di idee nuove e innovative che ci permettano di avere più funzionalità a meno, e il popcorn è uno di quelli."

Lo studio è il primo a considerare l'alimentazione di robot con popcorn, che costa poco, già disponibile, biodegradabile e, naturalmente, commestibile. Poiché i kernel possono espandersi rapidamente, esercitando forza e movimento quando riscaldato, potrebbero potenzialmente alimentare robot saltatori in miniatura. I dispositivi commestibili potrebbero essere ingeriti per le procedure mediche. Il mix di duro, i granuli non scoppiati e il mais spuntato più leggero potrebbero sostituire i fluidi nei robot morbidi senza la necessità di pompe ad aria o compressori.

"Le pompe e i compressori tendono ad essere più costosi, e aggiungono molto peso e spese al tuo robot, " disse Cerone, l'autore principale del documento. "Con i popcorn, in alcune delle manifestazioni che abbiamo mostrato, devi solo applicare la tensione per far scoppiare i kernel, quindi eliminerebbe tutte le parti ingombranti e costose dai robot".

Poiché i kernel non possono ridursi una volta che sono scoppiati, un meccanismo alimentato a popcorn può essere utilizzato generalmente solo una volta, sebbene siano concepibili molteplici usi perché i chicchi spuntati possono dissolversi in acqua, disse Cerone.

I ricercatori hanno sperimentato i popcorn Amish Country Extra Small, che hanno scelto perché il marchio non utilizzava additivi. La varietà extra-piccola aveva il più alto rapporto di espansione di quelli testati.

Dopo aver studiato le proprietà dei popcorn utilizzando diversi tipi di riscaldamento, i ricercatori hanno costruito tre semplici attuatori robotici, dispositivi utilizzati per eseguire una funzione.

Per un attuatore di disturbo, 36 chicchi di popcorn riscaldati con filo di nichelcromo sono stati usati per irrigidire una trave di silicone flessibile. Per un attuatore in elastomero, hanno costruito una pinza morbida a tre dita, le cui dita in silicone erano imbottite di popcorn riscaldati da filo di nichelcromo. Quando i chicchi sono scoppiati, l'espansione esercitava una pressione contro le pareti esterne delle dita, facendoli arricciare. Per un attuatore origami, hanno piegato i sacchetti di popcorn organici riciclati di Newman's Own in pieghe a soffietto origami, riempirli di noccioli e metterli al microonde. L'espansione dei chicchi era abbastanza forte da sostenere il peso di un kettlebell da nove libbre.

Il documento è stato presentato alla IEEE International Conference on Robotics and Automation a maggio e co-autore con Aleena Kurumunda '19, Eashan Garg '20, Mira Kim '20 e Tosin Yeku '20. Petersen ha detto che spera che ispiri i ricercatori a esplorare le possibilità di altri materiali non tradizionali.

"La robotica è davvero brava ad abbracciare nuove idee, e possiamo essere super creativi su ciò che usiamo per generare proprietà multifunzionali, " ha detto. "Alla fine arriviamo a soluzioni molto semplici a problemi abbastanza complessi. Non dobbiamo sempre cercare soluzioni high-tech. A volte la risposta è proprio davanti a noi".

Il lavoro è stato sostenuto dalla Cornell Engineering Learning Initiative, il Cornell Electrical and Computer Engineering Early Career Award e la Cornell Sloan Fellowship.