Slovo „paprsek“ v BEAM robotice je zkratka pro biologii, elektroniku, estetiku a mechaniku. To je termín, který odkazuje na styl robotiky, který primárně používá jednoduché analogové obvody místo mikroprocesoru, aby vytvořil neobvykle jednoduchou konstrukci (ve srovnání s tradičními mobilními roboty), která vymění flexibilitu za robustnost a efektivitu při plnění úkolu, pro který byl navržen. Výjimky z konvence používat pouze analogovou elektroniku existují a ty jsou často hovorově označovány jako „mutanty“.
Základní principy BEAM se zaměřují na schopnost založenou na podnětech a odezvě v rámci stroje. Základní mechanismus vynalezl Mark W. Tilden, kde se obvod (neboli neuronová síť [označovaná jako „Nv síť“] umělých neuronů [nazývaných Nv neurony]) používá k simulaci chování biologických neuronů. Některé podobné výzkumy dříve prováděl Ed Rietman v knize ‚Experimenty v umělých neuronových sítích‘. Tildenův obvod je často přirovnáván k posuvnému registru, ale s několika důležitými vlastnostmi, které z něj činí užitečný obvod v mobilním robotu.
Další pravidla, která jsou zahrnuta (a v různé míře uplatňována):
Existuje velké množství robotů BEAM, kteří jsou navrženi tak, aby využívali solární energii z malých solárních polí k napájení „solárního motoru“, který vytváří autonomní roboty schopné pracovat v širokém spektru světelných podmínek. Kromě zjednodušené výpočetní vrstvy Tildenových „nervových sítí“ přinesl BEAM do robotické sady nástrojů množství užitečných nástrojů. Obvod „solárního motoru“, mnoho obvodů H-můstku pro řízení malých motorů, hmatové návrhy senzorů a techniky konstrukce robotů v mezo měřítku (velikosti dlaně) byly zdokumentovány a sdíleny komunitou BEAM.
Jelikož se robotika BEAM zaměřuje na chování založené na „reakcích“ (původně inspirované prací Roda Brookse), pokouší se kopírovat vlastnosti a chování přírodních organismů s konečným cílem domestikovat tyto „divoké“ roboty. Robotika BEAM také podporuje hodnotu estetiky při konstrukci zařízení, což dokazuje pořekadlo „forma následuje funkci“ (dobře vypadající robot je často lépe stavěný a robustnější než robot chudě vypadající).
Různí lidé mají různé představy o tom, co vlastně znamená BEAM. Nejrozšířenějším významem je biologie, elektronika, estetika a mechanika. Existuje však mnoho dalších polopopulárních názvů, které se používají, včetně:
Existují úspěšné návrhy robotů spojující tyto dvě technologie. Tyto hybridy splňují požadavek vyžadující robustní řídicí systémy s flexibilitou dynamického programování, jako je topologie „kůň-a-jezdec“ BEAMbots (ed., ScoutWalker 3 je takovým robotem ). Fyzické tělo robota (dále jen „kůň“) je řízeno tradiční technologií BEAM a mikrořadič a programování ovlivňuje (a v případě potřeby podmiňuje) tělo robota z pozice „jezdce“ . Součást jezdce není nutná pro fungování robota, ale bez ní robot ztratí důležitý vliv „chytřejšího mozku“, který mu říká, co má dělat.
Existují různé „-tropy“ BEAMboty, které se snaží dosáhnout určitého cíle. Ze série jsou nejrozšířenější fototropy, protože vyhledávání světla by bylo pro robota poháněného sluneční energií nejpřínosnějším chováním.
Aplikace a současný pokrok
V současnosti se autonomní roboti dočkali omezeného komerčního využití, 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 hobby/vzdělávacích aplikací. Mark Tilden úspěšně využil BEAM pro prototypování produktů pro Wow-Wee Robotics, o čemž svědčí „proto-Robosapien“ „BIODroid“ , B.I.O.Bug a RoboRaptor. Solarbotics Ltd., Bug’n’Bots a PagerMotors.com také přinesly na trh hobby a vzdělávací zboží spojené s BEAM.
Robotici začínající s BEAM mají často sondy s nedostatkem přímé kontroly nad „čistými“ řídicími obvody BEAM. Pokračují práce na vyhodnocení biomorfních technik, které kopírují přírodní systémy, protože se zdá, že mají neuvěřitelnou výkonnostní výhodu oproti tradičním technikám. Existuje mnoho příkladů, jak jsou maličké hmyzí mozky schopny mnohem lepšího výkonu než nejvyspělejší mikroelektronika.
Další překážkou pro široké uplatnění technologie BEAM je vnímaná nahodilost „nervové sítě“, která vyžaduje, aby se stavitel naučil nové techniky, aby mohl úspěšně diagnostikovat a manipulovat s vlastnostmi obvodů. Myšlenková skupina mezinárodních akademiků se každoročně schází v Telluride v Coloradu, aby se touto otázkou přímo zabývala, a donedávna byl Mark Tilden součástí tohoto úsilí (musel odstoupit kvůli svým novým obchodním závazkům s hračkami Wow-Wee).
Vzhledem k tomu, že roboti BEAM nemají dlouhodobou paměť, většinou se nepoučí z minulého chování. V komunitě BEAM se však pracovalo na řešení tohoto problému. Jedním z nejpokročilejších robotů BEAM v tomto směru je Bruce Robinson’s Hider , který má impozantní stupeň schopnosti pro design bez mikroprocesoru.