BEAM 로봇 공학

BEAM robotics

BEAM[1] 로보틱스(생물학, 전자, 미학[2] 및 기계학)는 비정상적으로 단순한 디자인을 만들기 위해 마이크로프로세서 대신 주로 비교기와 같은 단순한 아날로그 회로를 사용하는 로봇 스타일입니다.BEAM 로보틱스는 마이크로프로세서 기반 로봇만큼 유연하지는 않지만 설계한 작업을 수행하는 데 있어 견고하고 효율적일 수 있습니다.

BEAM 로봇은 생물학적 뉴런을 모방한 아날로그 [3]회로 세트를 사용하여 로봇의 작업 환경에 대한 반응을 촉진할 수 있습니다.

메커니즘과 원칙

기본 BEAM 원칙은 기계 내의 자극-반응 기반 능력에 초점을 맞춘다.기본적인 메커니즘은 Mark W에 의해 발명되었다. 생물학적 뉴런 행동을 시뮬레이션하기 위해 회로(또는 Nv 뉴런의 Nv 네트)가 사용되는 틸든.Ed Rietman은 이전에 '인공 뉴럴 네트워크 실험'에서 이와 유사한 연구를 수행했다.Tilden의 회로는 종종 시프트 레지스터와 비교되지만 모바일 로봇에서 유용한 회로로 사용되는 몇 가지 중요한 기능이 있습니다.

포함된 기타 규칙(및 적용되는 수준도 다양함

  1. 가능한 한 적은 수의 전자 요소를 사용합니다("간단하게 유지")
  2. 테크놀로지 랩 재활용 및 재사용
  3. 복사 에너지 사용(태양광 등)

소형 태양광 어레이의 태양광을 이용해 다양한 조명 조건 하에서 작동할 수 있는 자율형 로봇을 만드는 '솔라 엔진'을 구동하도록 설계된 BEAM 로봇들이 많이 있다.Tilden의 "신경 네트워크"의 단순한 계산 레이어 외에도, BEAM은 로보티스트의 툴박스에 많은 유용한 도구를 가져왔습니다."Solar Engine" 회로, 소형 모터 제어를 위한 많은 H-브릿지 회로, 촉각 센서 설계 및 메소스케일(팜 크기) 로봇 구축 기술은 [4]BEAM 커뮤니티에서 문서화되어 공유되었습니다.

BEAM 로봇

(원래 로드니 브룩스의 작품에서 영감을 받은) "반응 기반" 행동에 초점을 맞춘 BEAM 로보틱스는 이러한 "야생" 로봇을 길들이는 궁극적인 목표를 가지고 생물학적 유기체의 특성과 행동을 모방하려고 시도합니다.BEAM 로봇의 미학은 빌더가 원하는 기능을 구현하는 동안 특정 설계 선택에 의해 변조된 "형태 추종 기능" 원칙에서 파생됩니다.

명의상의 분쟁

BEAM이 실제로 무엇을 의미하는지 다양한 사람들이 다양한 생각을 가지고 있습니다.가장 널리 받아들여지는 의미는 생물학, 전자, 미학, 기계학이다.

이 용어는 1990년 온타리오 과학 센터에서 열린 토론에서 Mark Tilden에 의해 유래되었다.마크는 워털루 대학에서 일하면서 만든 그의 오리지널 로봇들을 전시하고 있었다.

그러나 다음과 같은 반인기적인 이름이 [citation needed]많이 사용되고 있습니다.

  • 생명공학행동학유사형태학
  • 진화적 무정부 상태 모듈화 구축

마이크로컨트롤러

마이크로컨트롤러에 의해 제어되는 다른 많은 유형의 로봇과 달리, BEAM 로봇은 신호 조절이 거의 없이 센서 시스템에 직접 연결된 여러 가지 간단한 동작을 사용하는 원리로 제작된다.이러한 디자인 철학은 고전 책인 "차량:합성심리학에서의 실험.[5]일련의 사고 실험을 통해, 이 책은 액추에이터에 대한 단순한 억제 및 흥분 센서 링크를 통해 복잡한 로봇 행동의 개발을 탐구합니다.마이크로컨트롤러와 컴퓨터 프로그래밍은 매우 낮은 수준의 하드웨어 중심 설계 철학 때문에 일반적으로 전통적인 ("순수"라고 불리는) BEAM 로봇의 일부가 아닙니다.

두 기술을 결합하는 성공적인 로봇 디자인이 있습니다.이러한 "하이브리드"는 "호스 앤 라이더" 토폴로지 BEAMbot(예: ScoutWalker[6] 3)와 같은 동적 프로그래밍의 유연성을 갖춘 강력한 제어 시스템에 대한 요구를 충족시킵니다.'말' 동작은 전통적인 BEAM 기술로 구현되지만 마이크로컨트롤러 기반의 '라이더'는 '라이더'의 목적을 달성하기 위해 그러한 동작을 유도할 수 있습니다.

종류들

특정 목표를 달성하기 위해 다양한 "트로프" BEAMbot이 있습니다.그 시리즈 중에서, 빛을 찾는 것이 태양열 로봇에게 가장 유익한 행동이기 때문에, 포토트로프가 가장 널리 퍼져 있다.

  • 오디오 트랙은 음원에 반응합니다.
    • 오디오 애호가들은 음원을 향해 간다.
    • 오디오 포브는 음원에서 사라집니다.
  • 광원("광원")은 광원에 반응한다.
    • 광우성은 광원을 향해 갑니다.
    • 포토포비아는 광원을 멀리한다.
  • 방사선은 무선 주파수원에 반응한다.
    • 무선 전화기는 RF 소스를 향합니다.
    • 무선 공포증은 RF 소스에서 사라집니다.
  • 열원은 열원에 반응한다.
    • 열애호가들은 열원을 향해 갑니다.
    • 열공포증은 열원으로부터 사라진다.

일반

BEAMbot에는 다양한 움직임과 위치 결정 메커니즘이 있습니다.여기에는 다음이 포함됩니다.

  • 시터:육체적으로 수동적인 목적을 가진 움직이지 않는 로봇.
    • 비콘:다른 BEAMbot이 사용할 신호(일반적으로 탐색 블립)를 전송합니다.
    • Pummers: "라이트 쇼"를 표시합니다.
    • 장식품:비콘이나 퍼머가 아닌 시터의 캐치올 이름입니다.
  • 스퀴머: 흥미로운 동작을 하는 고정 로봇(보통 어떤 종류의 팔다리나 부속품을 움직여서)입니다.
    • 구더기: 애니메이션 모드에 자기장을 사용합니다.
    • 플래그웨이버: 디스플레이(플래그)를 특정 주파수로 이동합니다.
    • 헤드: 조명 등 검출 가능한 현상을 피벗하여 따릅니다(BEAM 커뮤니티에서 많이 사용되고 있습니다).독립형 로봇일 수도 있지만 더 큰 로봇에 통합되는 경우가 많습니다.)
    • 진동자:무게 중심이 아닌 작은 호출기 모터를 사용하여 몸을 흔드세요.
  • 슬라이더: 접촉하면서 신체 부위를 표면을 따라 부드럽게 미끄러뜨려 움직이는 로봇.
    • 뱀: 수평 파동을 이용해 움직인다.
    • 지렁이: 종파 운동을 사용하여 이동합니다.
  • 크롤러: 트랙을 사용하거나 부속품을 사용하여 로봇의 몸을 굴려 움직이는 로봇입니다.로봇의 본체가 지면에 끌리지 않습니다.
    • 터벗: 팔이나 편모를 사용하여 몸 전체를 굴리세요.
    • Inchworms: 섀시의 나머지 부분이 바닥에 닿은 상태에서 몸의 일부를 앞으로 이동시킵니다.
    • 추적 대상 로봇:탱크처럼 바퀴를 이용해
  • 점퍼: 이동 수단으로 지상에서 스스로 움직이는 로봇.
    • 진동 로봇: 표면 주위를 움직이는 불규칙한 진동 운동을 일으킵니다.
    • 스프링봇:한 방향으로 튕겨서 앞으로 나아갑니다.
  • 롤러: 몸의 전부 또는 일부를 굴려 움직이는 로봇.
    • 심볼: 단일 모터를 사용하여 구동되며, 샤프트가 지면에 닿아 있는 여러 대칭 접점에 따라 다른 방향으로 이동합니다.
    • 솔라롤러: 1개 이상의 바퀴를 구동하는 단일 모터를 사용하는 태양열 자동차. 종종 짧은 시간 내에 상당히 짧고 직선적이며 평평한 코스를 완주하도록 설계됩니다.
    • 포퍼:별도의 태양 엔진이 장착된 두 개의 모터를 사용합니다. 목표를 달성하기 위해 디퍼렌셜 센서에 의존합니다.
    • 미니볼:질량의 중심을 이동시켜 구형의 몸을 굴리게 합니다.
  • 보행기: 차동 접지된 다리를 사용하여 움직이는 로봇.
    • 모터 구동:모터를 사용하여 다리를 이동합니다(일반적으로 3개 이하의 모터).
    • 근육 와이어 구동: 다리 액추에이터에 니티놀(니켈 - 티타늄 합금) 와이어를 사용합니다.
  • 수영하는 사람: 액체 표면(일반적으로 물) 위 또는 아래에서 움직이는 로봇.
    • 보트봇:액체 표면에서 작동한다.
    • 서브봇:액체 표면 아래에서 작동한다.
  • 비행선: 공기 중에서 일정 기간 동안 움직이는 로봇.
    • 헬리콥터:전동식 로터를 사용하여 양력과 추진력을 모두 제공합니다.
    • 평면: 고정 또는 펄럭이는 날개를 사용하여 양력을 발생시킵니다.
    • 블림프: 양력을 위해 중성 부이언 풍선을 사용하세요.
  • 클라이머: 보통 로프나 와이어와 같은 트랙 위에서 수직 표면을 오르내리는 로봇.

Robocicero: il robot antropomorfo messisine chel nel magio 2022 stat stato candidato a sindaco nella citta metropolitana di Messina.Si tratta di unistema robotico in Modalita B.E.M., cui i stato applicationato un evocale costituito da una scheda Arduino e una scheda Bluetooth.Il 3 giugno Robocicero ha partecipato al talk "Scirocco" (Grupo Gazzetta del Sud) rispondo domande di politica locale, Europa의 une evento unico unico, 지아폰 nella nella citta di tama tama tama tama tama di tama tama quanta tama quanta quanta quanto nel 2018

응용 프로그램 및 현재 진행 상황

현재 자율로봇은 iRobot Roomba 로봇 청소기와 잔디 깎는 로봇과 같은 몇 가지 예외를 제외하고는 상업적으로 제한적으로 사용되고 있다.BEAM의 주요 실제 적용 분야는 모션 시스템과 취미/교육 애플리케이션의 신속한 프로토타이핑이었습니다.Mark Tilden은 B.I.O.에서 입증한 바와 같이 Wow-Wee Robotics 제품의 프로토타이핑에 BEAM을 성공적으로 사용했습니다.버그와 로보랩터.Solarbotics Ltd., Bug'n'Bots, JCM InVentures Inc., PagerMotors.com 등도 BEAM 관련 취미 및 교육용품을 시장에 내놓았다.Vex는 소형 BEAM 로봇인 Hexbugs도 개발했다.

BEAM 로봇 기술자가 되고자 하는 사람들은 종종 "순수한" BEAM 제어 회로를 직접 제어하지 못하는 문제를 겪습니다.자연 시스템을 모방하는 생체 형태 기술을 평가하는 작업이 진행 중입니다. 왜냐하면 그것들은 전통적인 기술보다 놀라운 성능 우위를 가지고 있는 것처럼 보이기 때문입니다.얼마나 작은 곤충의 뇌가 가장 진보된 마이크로 [citation needed]일렉트로닉스보다 훨씬 더 나은 성능을 발휘할 수 있는지에 대한 많은 예들이 있다.

BEAM 기술의 광범위한 적용에 대한 또 다른 장벽은 '신경 네트워크'의 인지된 무작위 특성으로, 회로의 특성을 성공적으로 진단하고 조작하기 위해서는 빌더가 새로운 기술을 배워야 합니다.국제학계의[8] 싱크탱크가 매년 콜로라도주 텔루라이드(Telluride)에서 이 문제에 직접 대처하기 위해 회의를 열고 있으며, 최근까지 마크 틸든은 이러한 노력의 일부였습니다(와우위 장난감과의 새로운 상업적 약속 때문에 그는 철수해야 했습니다).

BEAM 로봇은 장기기억력이 없기 때문에 일반적으로 과거의 행동에서 배우지 않는다.단, BEAM 커뮤니티에서는 이 문제에 대처하기 위한 작업이 이루어지고 있습니다.이러한 맥락에서 가장 진보된 BEAM 로봇 중 하나는 브루스 로빈슨의 Hider로,[9] 마이크로프로세서 없이 설계할 수 있는 놀라운 능력을 가지고 있습니다.

출판물

특허

  • 미국 특허 613,809 - 움직이는 차량 또는 차량의 메커니즘을 제어하는 방법 및 장치 - 테슬라의 "텔레오토메타톤" 특허; 첫 번째 로직 게이트.
  • 미국 특허 5,325,031 - 적응형 로봇 신경계 및 그 제어회로 - 틸든 특허; 림베드 로봇의 사지를 제어하는 펄스 지연회로를 이용한 자기안정 제어회로 및 그러한 회로를 내장한 로봇; 인공 뉴론.

책과 종이

  • 콘래드, 제임스 M., 조나단 W. 밀스, "Stiquito: 단순하고 저렴한 로봇을 이용한 고급 실험", 니티놀 추진 보행 로봇의 미래, 마크 W.틸든.Los Alamitos, 캘리포니아, IEEE Computer Society Press, c1998.LCCN 96029883 ISBN0-8186-7408-3
  • Tilden, Mark W., Brosl Hashlacher, "Living Machine"입니다.로스앨러모스 국립연구소, 로스앨러모스, NM 87545, 미국
  • Tilden, Mark W. 및 Brosl Hasslacher, "살아 있는" 바이오메크의 설계: 얼마나 낮게 갈 수 있나요?" Los Alamos 국립연구소, Los Alamos, NM 87545, 미국.
  • 그래도 수잔과 마크 W.틸든, "네 발 달린 기계용 컨트롤러"ETH Zuerich, 로스앨러모스 국립연구소 신경정보학 및 생물물리학부
  • 브라이텐버그 발렌티노 "차량: 합성심리학 실험", 1984.ISBN 0-262-52112-1
  • Rietman, Ed, "인공 신경망의 실험", 1988.ISBN 0-8306-0237-2
  • Tilden, Mark W. 및 Brosl Hasslacher, "로봇과 자율 기계:인텔리전트 Autonomous Agent의 생물과 테크놀로지", LANL 문서번호: LA-UR-94-2636, 1995년 봄.
  • 듀드니, A.K. "사진: 인텔리전트 로봇은 캐스트오프에서 제작됩니다.Scientific American 1992년 9월, v267, n3, p42 (1)
  • Smit, Michael C., Mark Tilden, "Beam Robotics"입니다.알고리즘, 제2권, 제2호, 1991년 3월, 페이지 15-19.
  • Hrynkiw, David M. 및 Tilden, Mark W., "Junkbots, Bugbots, and Bots on Wheels", 2002.ISBN 0-07-222601-3 (책 지원 사이트)

「 」를 참조해 주세요.

  • 아날로그 로봇 – 아날로그 회로를 사용하여 단순한 목표를 향해 나아가는 로봇
  • Braitenberg 차량 – 완전히 상태 비저장 상태를 유지하면서 지능적인 행동을 보일 수 있는 로봇
  • Brosl Hasslacher – 이론 물리학자
  • 행동 기반 로봇 – 환경의 내부 모델을 사용하지 않는 로봇 공학 분야
  • 새로운 행동 – 단순한 규칙에서 복잡한 패턴 형성 과정
  • Nv 네트워크 – Nv 뉴런이 루프에 연결됨
  • 포토트로프 – 광원에 반응하는 로봇
  • 원시과학
  • 솔라 롤러 – 태양빛으로 움직이는 드래그스터 로봇
  • Stiquito – 니티놀로 움직이는 육각동물 보행기로 설계된 취미용 로봇
  • 거북이(로봇) – 초기 거북봇의 형태가 BEAM wor의 시작이었습니다.
  • William Grey Walter – 신경생리학자와 로봇학자
  • 유선 인텔리전스 – 프로그래밍된 마이크로프로세서가 없고 센서와 모터 사이에 아날로그 전자장치를 내장하여 지능적인 동작을 하는 로봇

레퍼런스

  1. ^ "BEAM Robotics Robohub". Retrieved 2019-12-30.
  2. ^ "BEAM robotics", Wikipedia, 2022-06-24, retrieved 2022-07-14
  3. ^ "BEAM Reference Library -- BEAMbot Circuits". solarbotics.net. Retrieved 2019-12-30.
  4. ^ BEAM 커뮤니티
  5. ^ 브라이텐버그, 발렌티노자동차, 합성심리학 실험.케임브리지, 매사추세츠: MIT 프레스, 1984.인쇄.
  6. ^ "The ScoutWalker 3". Archived from the original on 2012-07-17. Retrieved 2012-06-21.
  7. ^ "RoboCicero: Il sistema biomorfo che si candida a sindaco". 11 May 2022.
  8. ^ 웨이백 머신(INE)에 보관된 2019-07-16 뉴로모픽 엔지니어링 연구소
  9. ^ 브루스 로빈슨의 히더

외부 링크