BEAM roboty

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 23. března 2021; kontroly vyžadují 2 úpravy .

Robots BEAM - Slovo BEAM je zkratka pro Biology , Electronics , Aesthetics , Mechanics . Jedná se o označení principu stavby robotů pomocí jednoduchých analogových obvodů (například komparátorů ) namísto mikroprocesorů .s cílem dosáhnout neobvykle jednoduchého (ve srovnání s tradičními mobilními roboty) designu, který obětuje flexibilitu v zájmu spolehlivosti a efektivity při provádění konkrétního úkolu. Existují však výjimky, které používají více než jen analogové obvody (nazývané „mutanti“). Roboti BEAM jsou obvykle sadou výše uvedených analogových obvodů (replikujících biologické neurony), které umožňují robotovi interakci s pracovním prostředím.

Mechanismy a principy

Základní principy BEAM jsou založeny na schopnosti stroje reagovat na vnější podněty. Mechanismus pro simulaci chování neuronů pomocí obvodů vynalezl Mark Tilden. Podobný vývoj již dříve provedl Ed Ritman (práce "Experimenty v oblasti umělých nervových obvodů"). Řetěz Tilden je často přirovnáván k posuvnému registru, ale některé charakteristické rysy jej činí užitečným pro použití v mobilních robotech. Existují a v různé míře platí i další zásady:

  1. Používejte co nejméně elektronických součástek ( princip KISS )
  2. Použijte elektronický odpad při vytváření robota
  3. Využijte zářivou energii (například sluneční světlo)

Existuje mnoho robotů BEAM, které využívají k napájení motoru solární panely , což jim umožňuje pracovat autonomně v různých světelných podmínkách. Kromě extrémně zjednodušených obvodů Tilden dala technologie BEAM výrobcům robotů další užitečné nástroje. Komunita BEAM dokumentuje a šíří návrhy solárních motorů, obvodů H-můstku , hmatových senzorů a robotiky velikosti dlaně.

BEAM roboti

Robotika BEAM, která se zaměřuje na chování založené na reakci (jak původně koncipoval Rod Brooks), replikuje vlastnosti a chování přírodních organismů a jejím konečným cílem je „zkrotit“ tyto „divoké“ roboty. V robotice BEAM je důležitá estetická složka designu zařízení, která odpovídá heslu „forma následuje funkci“.

Kontroverze pojmenování

Různí lidé mají různé názory na skutečný význam BEAM. Nejběžnější dekódování je Biologie , Elektronika , Estetika , Mechanika . Termín poprvé použil Mark Tilden během diskuse v Ontarijském vědeckém centru v roce 1990. Mark představil výběr robotů , které vytvořil při práci na University of Waterloo . Existují však i další populární výklady tohoto termínu, například:

Mikrokontroléry

Na rozdíl od mnoha jiných typů robotů, které využívají mikrokontroléry , jsou roboty BEAM založeny na principu použití mnoha modelů chování, které jsou přímo napojeny na senzory s minimální úrovní zpracování signálu. Tato filozofie designu odráží klasickou knihu Devices: Experiments in Synthetic Psychology. Prostřednictvím řady myšlenkových experimentů tato kniha zkoumá vytvoření složitého chování robotů pomocí jednoduchých signálů push a pull ze senzorů do aktuátorů . Mikrokontroléry a počítačové programování obvykle nejsou součástí tradičního („čistého“) robota BEAM kvůli jeho specifické filozofii, nízkoúrovňovému designu založenému na hardwaru. Existují známé příklady konstrukcí robotů, které kombinují tyto dvě technologie. Tyto "hybridy" splňují požadavek na spolehlivost řídicích systémů a kombinují jej s flexibilitou dynamického programování . Příkladem takového hybridu mohou být roboti BEAMbots využívající topologii „horse-and-rider“ (například ScoutWalker3).Fyzické „tělo“ robota („kůň“) je řízeno tradiční technologií BEAM a mikrokontrolér a programy ovládají „tělo“ z pozice jezdce." Komponenta „jezdec“ není pro funkčnost robota nezbytná, ale bez ní robot ztratí důležitý vliv „mozku“, který mu dává pokyny.

Typy

Existují různé typy („cesty“) robotů BEAM, které jsou navrženy k provádění různých úkolů. Fototropy jsou nejběžnější, protože nalezení světla je nejzřejmější úkol pro robota na solární pohon.

Obecná charakteristika

Roboti BEAM mají mnoho pohybových a polohovacích mechanismů, jako například:

Aplikace a aktuální průběh

Autonomní roboti se v současné době komerčně příliš nepoužívají, i když existují výjimky, jako je robotický vysavač iRobot Roomba a některé roboty sekačky na trávu. Hlavní praktickou aplikací BEAM je rychlé prototypování pohonných systémů a hobby/vzdělávání. Mark Tilden úspěšně použil BEAM k prototypování produktů pro Wow-WeeRobotics, jak je vidět v BIOBug a RoboRaptor.SolarboticsLtd., Bug'n'Bots, JCM InVenturesInc. a PagerMotors.com také přinesly na trh produkty pro hobby a vzdělávání založené na BEAM. Vex vyvinul Hexbugs, malého robota BEAM. Začínající stavitelé robotů BEAM mají často problémy s tím, že nemají přímou kontrolu nad obvody BEAM. Pokračuje práce na hodnocení biomorfních technik, které replikují přírodní systémy, protože takové systémy mají zjevně velkou výkonnostní výhodu oproti tradičním technikám. Existuje mnoho příkladů toho, jak mozek malého hmyzu funguje mnohem efektivněji než i ta nejpokročilejší mikroelektronika. Další překážkou pro široké přijetí technologií BEAM je zdánlivě náhodná povaha neuronových sítí, která vyžaduje, aby konstruktér studoval nové technologie, aby mohl úspěšně rozpoznávat a manipulovat s charakteristikami obvodů. Každoročně se v Telluride v Coloradu v USA koná mezinárodní setkání vědců ke studiu této problematiky a donedávna se ho účastnil Mark Tilden (ten se musel stáhnout kvůli práci s hračkami Wow-Wee). Roboti BEAM se kvůli nedostatku dlouhodobé paměti obvykle neučí ze zkušeností. Komunita BEAM na tom však pracuje. Jedním z nejpokročilejších robotů BEAM v této oblasti je Bruce Robinson's Hider, který má působivou řadu konstrukčních možností bez mikroprocesoru.

Publikace

Patenty

Knihy a papíry

Poznámky

Odkazy