BEAM robotteknologi

Ordet "stråle" i BEAM robotteknologi er en forkortelse for biologi, elektronik, æstetik og Mekanik. Det er et begreb, der refererer til en stil af robotteknologi, der primært bruger enkle analoge kredsløb, såsom komparatorer, i stedet for en mikroprocessor for at producere en usædvanlig enkle design, der handler fleksibilitet for robusthed og effektivitet i at udføre den opgave, som det er designet . Undtagelser til konventionen af ​​kun at bruge analog elektronik findes, og disse er ofte i daglig tale kaldet "mutanter". BEAM robotter består typisk af et sæt af de nævnte analoge kredsløb, som letter robottens svar på sin arbejdsmiljø.

Mekanismer og principper

De grundlæggende BEAM principper fokuserer på en stimulus-respons baseret evne inden for en maskine. Den underliggende mekanisme blev opfundet af Mark W. Tilden, hvor kredsløbet bruges til at simulere biologiske neuron adfærd. Nogle lignende forskning har tidligere udført af Ed Rietman i 'eksperimenter i kunstige neurale netværk'. Tilden s kredsløb er ofte sammenlignet med et skift register, men med flere vigtige funktioner, der gør det til et nyttigt kredsløb i en mobil robot.

Andre regler, der er inkluderet:

  • Brug det laveste antal mulige elektroniske elementer
  • Genbrug og genbruge technoscrap
  • Brug stråleenergi

Der er et stort antal af BEAM robotter designet til at bruge solenergi fra små solpaneler til at drive en "Solar Engine", som skaber autonome robotter kan fungere under en lang række lysforhold. Udover den simple beregningsmæssige lag af Tilden er "Nervøse Networks", har BEAM bragt et væld af nyttige værktøjer til roboticist værktøjskasse. De "Solar motor" kredsløb, mange H-bro kredsløb til små motorstyring, taktile sensor design, og meso-skala robot byggeteknikker er blevet dokumenteret og deles af BEAM samfund.

BEAM robotter

At blive fokuseret på "reaktion-baserede" adfærd, BEAM robotteknologi forsøg på at kopiere karakteristika og adfærd af biologiske organismer, med det endelige mål at domesticating disse "vilde" robotter. Æstetik BEAM robotter udlede rom princippet "form følger funktion" moduleret af de særlige designvalg bygherre gør samtidig gennemføre den ønskede funktionalitet.

Tvister i navnet

Forskellige mennesker har forskellige ideer om, hvad BEAM egentlig står for. Den mest udbredte betydning er biologi, elektronik, æstetik og Mekanik.

Dette udtryk stammer med Mark Tilden under en diskussion i Ontario Science Centre i 1990. Mark var at vise et udvalg af hans oprindelige bots, som han havde bygget, mens du arbejder ved University of Waterloo.

Men der er mange andre semi-populære navne i brug, herunder:

  • Bioteknologi Etologi Analogi Morfologi
  • Bygning Evolution Anarchy Modularitet

Mikrocontrollere

I modsætning til mange andre typer af robotter, der kontrolleres af microcontrollere, er BEAM robotter bygget på princippet om at bruge flere simple adfærd knyttet direkte til sensor systemer med lille signal condition. Dette design filosofi er tæt genlyd i de klassiske bog "Køretøjer: Forsøg med syntetisk psykologi". Gennem en række tankeeksperimenter, denne bog udforsker udviklingen af ​​komplekse robot adfærd gennem enkle hæmmende og excitatoriske sensor links til aktuatorer. Mikrocontrollere og programmering af computere er normalt ikke en del af en traditionel BEAM robot på grund af den meget lavt niveau hardware-centreret design filosofi.

Der er succesfulde robot design parring af de to teknologier. Disse "hybrider" opfylde et behov for robuste kontrolsystemer med den ekstra fleksibilitet dynamisk programmering, ligesom de "horse-and-rider" topologi BEAMbots. "Horse 'adfærd implementeres med traditionel BEAM teknologi, men en microcontroller baserede« rytterens kan vejlede denne adfærd for at opnå målene i "rytter".

Typer

Der er forskellige "-trope" BEAMbots, der forsøger at opnå et bestemt mål. Af serien, de phototropes er de mest udbredte, som lys-søger ville være den mest gavnlige adfærd for en soldrevet robot.

  • Audiotropes reagerer på lyde kilder.
    • Lydentusiaster går til lydkilder.
    • Audiophobes gå væk fra lydkilder.
  • Phototropes reagerer på lyskilder.
    • Photophiles gå i retning lyskilder.
    • Photophobes gå væk fra lyskilder.
  • Radiotropes reagerer på radiofrekvens kilder.
    • Radiofiler gå i retning RF kilder.
    • Radiophobes gå væk fra RF kilder.
  • Thermotropes reagerer på varmekilder.
    • Termofiler gå i retning varmekilder.
    • Thermophobes gå væk fra varmekilder.

Generelt

BEAMbots har en række bevægelser og positionering mekanismer. Heriblandt:

  • Sitters: ubevægelig robotter, der har en fysisk passiv formål.
    • Beacons: sende et signal til andre BEAMbots at bruge.
    • Pummers: Vis en "lysshow".
    • Pynt: En catch-all navn for posering, der ikke er beacons eller pummers.
  • Squirmers: Stationære robotter, der udfører en interessant handling.
    • Magbots: Udnyt magnetfelter for deres form for animation.
    • Flagwavers: Flyt en skærm rundt på en bestemt frekvens.
    • Heads: Pivot og følge nogle påviselige fænomener, såsom en lys.
    • Vibratorer: Brug en lille personsøger motor med en off-center vægt til at ryste sig om.
  • Skydere: robotter, der bevæger ved at skubbe kropsdele jævnt langs en overflade, mens de resterende i kontakt med det.
    • Slanger: Flyt ved hjælp af en vandret bølgebevægelse.
    • Regnorme: Flyt ved hjælp af en langsgående bølgebevægelse.
  • Crawlers: Robotter, der bevæger sig ved hjælp af spor eller ved at rulle robottens krop med en slags vedhæng. Liget af robotten er ikke trukket på jorden.
    • Pighvar: Rul hele deres kroppe ved hjælp af deres arm eller flageller.
    • Inchworms: Flyt en del af deres kroppe frem, mens resten af ​​kabinettet er på jorden.
    • Sporede robotter: Brug spores hjul, som en tank.
  • Jumpers: Robotter, der fremdrive sig fra jorden som et middel til bevægelse.
    • Vibrobots: Fremstil en uregelmæssig ryster bevægelse bevæger sig omkring en overflade.
    • Springbots: Flyt fremad ved at kaste i en bestemt retning.
  • Ruller: Robotter, der bevæger sig ved at rulle hele eller dele af deres krop.
    • Symets: Driven hjælp af en enkelt motor med sin aksel rører jorden, og bevæger sig i forskellige retninger, afhængigt af hvilket af flere symmetriske kontaktpunkter omkring akslen rører jorden.
    • Solarrollers: Solar-drevne biler, der bruger en enkelt motor kører et eller flere hjul; ofte udformet til at fuldføre en forholdsvis kort, lige og vandret bane i kortest tid.
    • Poppers: Brug to motorer med separate sol motorer; stole på differentierede sensorer til at nå et mål.
    • Miniballs: Shift deres tyngdepunkt, der forårsager deres sfæriske organer til at rulle.
  • Walkers: Robotter, der bevæger sig ved hjælp af ben med differential jordkontakt.
    • Motor Driven: Brug motorer til at flytte deres ben.
    • Muskel Wire Driven: Udnyt Nitinoltråde for deres ben aktuatorer.
  • Svømmere: robotter, der bevæger på eller under overfladen af ​​en væske.
    • Boatbots: Betjen på overfladen af ​​en væske.
    • Subbots: Betjen under overfladen af ​​en væske.
  • Flyvere: Robotter, der bevæger sig gennem luften for vedvarende perioder.
    • Helicopters: Brug en drevet rotor til at give både lift og fremdrift.
    • Fly: Brug fast eller flagrende vinger til at generere elevator.
    • Luftskibe: Brug en neutral-opdrift ballon til elevator.
  • Bjergbestigere: Robot, der bevæger sig op eller ned ad en lodret flade, som regel på et spor, såsom et reb eller wire.

Ansøgninger og nuværende fremskridt

På nuværende tidspunkt har autonome robotter set begrænset kommerciel anvendelse, med visse undtagelser, såsom iRobot Roomba robot støvsuger og et par græsplæne-slåning robotter. Den vigtigste praktiske anvendelse af BEAM har været i rapid prototyping af motion-systemer og hobby / uddannelse applikationer. Mark Tilden har med succes brugt BEAM til prototyper af produkter til Wow-Wee Robotics, som det fremgår af BIOBug og RoboRaptor. Solarbotics Ltd., Bug'n'Bots, JCM InVentures Inc. og PagerMotors.com har også bragt BEAM-relateret hobby og uddannelsesmæssige varer til markedspladsen. Vex har også udviklet Hexbugs, små BEAM robotter.

Aspiring BEAM robotforskerne har ofte problemer med den manglende direkte kontrol over "rene" BEAM styrekredse. Der er igangværende arbejde med at evaluere biomorphic teknikker, der kopierer de naturlige systemer, fordi de synes at have en utrolig præstation fordel over traditionelle teknikker. Der er mange eksempler på, hvordan lille insekt hjerner er i stand til langt bedre resultater end de mest avancerede mikroelektronik.

En anden barriere for en udbredt anvendelse af BEAM teknologi er den opfattede tilfældig karakter af 'nervøs netværk «, som kræver nye teknikker, der skal læres af entreprenøren at kunne diagnosticere og manipulere karakteristika kredsløb. En tænketank af internationale akademikere mødes årligt i Telluride, Colorado at behandle dette spørgsmål direkte, og indtil for nylig, har Mark Tilden været en del af denne indsats.

Har ingen langtidshukommelse, BEAM robotter generelt ikke lære af tidligere adfærd. Imidlertid har der været arbejdet i strålen samfund til at løse dette problem. En af de mest avancerede BEAM robotter i denne ånd er Bruce Robinsons Hider, som har en imponerende grad af kapacitet til en mikroprocessor-mindre design.

Publikationer

Patenter

  • US Patent 613.809 - Metode til og Apparater til Controlling Mekanisme af køretøj i bevægelse eller Køretøjer - Tesla s "telautomaton" patent; Første logisk gate.
  • US Patent 5.325.031 - Adaptive robot nervesystem og styrekredsløb hertil - Tilden patent; En selvstændig stabiliserende styrekredsløb udnytte puls forsinkelseskredsløb til styring af lemmer i en limbed robot, og en robot inkorporerer et sådant kredsløb; kunstige "neuroner".

Bøger og papirer

  • Conrad, James M., og Jonathan W. Mills, "Stiquito: avancerede eksperimenter med en enkel og billig robot", Fremtiden for Nitinol selvkørende walking robotter, Mark W. Tilden. Los Alamitos, Californien., IEEE Computer Society Press, c1998. LCCN 96029883 ISBN 0-8186-7408-3
  • Tilden, Mark W., og Brosl Hasslacher, "Living Machines". Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM 87545, USA.
  • Tilden, Mark W. og Brosl Hasslacher, "The Design af" Living "Biomech Machines: Hvor lavt kan man gå?" "Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM 87545, USA..
  • Alligevel Susanne, og Mark W. Tilden, "Controller til en fire benet walking maskine". ETH Zuerich, Institut for Neuroinformatik, og Biofysik Division, Los Alamos National Laboratory.
  • Braitenberg, Valentino, "Køretøjer: Forsøg med syntetisk psykologi", 1984. ISBN 0-262-52112-1
  • Rietman, Ed, "eksperimenter i kunstige neurale netværk", 1988. ISBN 0-8306-0237-2
  • Tilden, Mark W., og Brosl Hasslacher, "Robotics og selvstyrende Maskiner: Den Biologi og Teknologi af intelligente autonome agenter", LANL Paper ID: LA-UR-94-2636, forår 1995.
  • Dewdney, A.K. "Photovores: Intelligente robotter er konstrueret af castoffs". Scientific American september 1992, v267, n3, p42
  • Smit, Michael C., og Mark Tilden, "Beam Robotics". Algoritme, Vol. 2, No. 2, marts 1991 Pg 15-19.
  • Hrynkiw, David M., og Tilden, Mark W., "Junkbots, Bugbots og Bots on Wheels", 2002. ISBN 0-07-222601-3
  0   0
Forrige artikel Burt Gummer
Næste artikel Apsaravis

Kommentarer - 0

Ingen kommentar

Tilføj en kommentar

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tegn tilbage: 3000
captcha