Robotika BEAM

Slovo „beam“ v robotice BEAM je zkratkou pro Biology, Electronics, Aesthetics a Mechanics. Jedná se o termín, který označuje styl robotiky, který primárně využívá jednoduché analogové obvody namísto mikroprocesoru s cílem vytvořit neobvykle jednoduchou konstrukci (ve srovnání s tradičními mobilními roboty), která vyměňuje flexibilitu za robustnost a efektivitu při plnění úkolu, pro který byla navržena. Existují výjimky z konvence používání pouze analogové elektroniky, které se často hovorově označují jako „mutanti“.

Základní principy BEAM se zaměřují na schopnost stroje reagovat na podněty. Základní mechanismus vynalezl Mark W. Tilden, kde se obvod (nebo neuronová síť [označovaná jako „Nv net“] umělých neuronů [nazývaných Nv neurony]) používá k simulaci chování biologických neuronů. Některé podobné výzkumy již dříve provedl Ed Rietman v knize „Experiments In Artificial Neural Networks“. Tildenův obvod je často přirovnáván k posuvnému registru, ale má několik důležitých vlastností, díky nimž je užitečným obvodem v mobilním robotovi.

Další pravidla, která jsou zahrnuta (a v různé míře uplatňována):

Existuje velké množství robotů BEAM, které jsou navrženy tak, aby využívaly solární energii z malých solárních panelů k napájení „solárního motoru“, který vytváří autonomní roboty schopné pracovat v širokém rozsahu světelných podmínek. Kromě zjednodušené výpočetní vrstvy Tildenových „nervových sítí“ přinesl BEAM do sady nástrojů robotiků množství užitečných nástrojů. Obvod „Solar Engine“, mnoho obvodů H-můstků pro řízení malých motorů, návrhy hmatových senzorů a techniky konstrukce robotů v mezoměřítku (velikosti dlaně) byly zdokumentovány a sdíleny komunitou BEAM.

Robotika BEAM se zaměřuje na chování založené na „reakcích“ (původně inspirované prací Roda Brookse) a snaží se kopírovat vlastnosti a chování přírodních organismů, přičemž konečným cílem je domestikace těchto „divokých“ robotů. Robotika BEAM také prosazuje estetickou hodnotu při konstrukci zařízení, čímž potvrzuje přísloví „forma následuje funkci“ (dobře vypadající robot je často lépe konstruovaný a robustnější než špatně vypadající).

Doporučujeme:  P600 (neurověda)

Různí lidé mají různé představy o tom, co vlastně BEAM znamená. Nejrozšířenější význam je Biologie, Elektronika, Estetika a Mechanika. Používá se však mnoho dalších polopopulárních názvů, např:

Existují úspěšné konstrukce robotů, které obě technologie kombinují. Tyto hybridy splňují požadavek na robustní řídicí systémy s flexibilitou dynamického programování, jako jsou „horse-and-rider“ topologie BEAMbotů (pozn. red., takovým robotem je ScoutWalker 3). Fyzické tělo robota („kůň“) je řízeno tradiční technologií BEAM a mikrokontrolér a programování ovlivňuje (a v případě potřeby supluje) tělo robota z pozice „jezdce“ . Komponenta jezdce není pro fungování robota nezbytná, ale bez ní robot ztratí důležitý vliv „chytřejšího mozku“, který mu říká, co má dělat.

Existují různé „-trope“ BEAMboty, které se snaží dosáhnout určitého cíle. Z této řady jsou nejrozšířenější fototropy, protože vyhledávání světla by bylo pro robota poháněného sluneční energií nejvýhodnějším chováním.

Aplikace a současný pokrok

V současné době se autonomní roboti používají v komerční sféře jen v omezené míře, s několika výjimkami, jako je robotický vysavač iRobot Roomba a několik robotů na sekání trávy. Hlavní praktické využití BEAM bylo v rychlém prototypování pohybových systémů a v hobby/vzdělávacích aplikacích. Mark Tilden úspěšně použil BEAM pro tvorbu prototypů výrobků pro společnost Wow-Wee Robotics, což dokládá „proto-Robosapien“ „BIODroid“ , B.I.O.Bug a RoboRaptor. Společnosti Solarbotics Ltd., Bug’n’Bots a PagerMotors.com rovněž uvedly na trh hobby a vzdělávací zboží související s BEAM.

Začínající robotici BEAM mají často problémy s nedostatkem přímé kontroly nad „čistými“ řídicími obvody BEAM. V současné době probíhají práce na hodnocení biomorfních technik, které kopírují přírodní systémy, protože se zdá, že mají neuvěřitelnou výkonnostní výhodu oproti tradičním technikám. Existuje mnoho příkladů toho, jak jsou drobné hmyzí mozky schopny mnohem lepšího výkonu než nejpokročilejší mikroelektronika.

Další překážkou širokého uplatnění technologie BEAM je vnímaná náhodná povaha „nervové sítě“, která vyžaduje, aby se konstruktér naučil nové techniky, aby mohl úspěšně diagnostikovat a manipulovat s vlastnostmi obvodů. V Telluride v Coloradu se každoročně schází think-tank mezinárodních akademiků, kteří se touto problematikou přímo zabývají, a donedávna byl součástí tohoto úsilí i Mark Tilden (musel se stáhnout kvůli svým novým komerčním závazkům u hraček Wow-Wee).

Doporučujeme:  Bobři

Roboti BEAM nemají dlouhodobou paměť, a proto se obecně neučí z minulého chování. V komunitě BEAM se však pracuje na řešení tohoto problému. Jedním z nejpokročilejších robotů BEAM v tomto směru je Hider Bruce Robinsona , který má na konstrukci bez mikroprocesoru působivou míru schopností.

Externí články a další odkazy