BEAM機器人

BEAM 是主要使用模擬電路（而不是微控制器）來復制自然生物體行為的特定類型機器人的統稱。首字母縮寫詞 BEAM 代表：

生物學、電子學、美學和力學、建筑、進化、無政府狀態和模塊化、生物技術、民族學、類比和形態學生物學、電子學、美學和力學

除了基本機制之外，BEAM 還為初出茅廬的機器人工程師帶來了很多有用的工具：太陽能電機電路、許多微型電機控制器和機械傳感器設計。 BEAM 社區記錄并分享了許多技術，例如構建手掌大小的機器人。

底層機制是由 Mark Tilden 發明的：電路（或人工神經網絡）被用作人工神經元來模擬生物神經元。 根據 BEAM 原理構造的機器人能夠對某些外部刺激做出反應（刺激-響應原理）。 Tilden 的電路經常被比作移位寄存器，但具有各種對移動機器人的工作有意義的附加功能。 Ed Rietmann 在他的“人工神經網絡實驗”一書中描述了類似的模擬。

與其他類型的機器人（例如由微控制器控制的機器人）不同，BEAM 機器人將簡單的行為直接連接到幾乎不需要外部輸入即可運行的傳感器系統。 Valentino Braitenberg 的書中描述了這種設計理念，該書使用了一系列關于所謂的 Braitenberg 車輛的思想實驗來探索簡單的抑制性和興奮性傳感器信號如何讓機器人發展和觸發復雜的行為。

微控制器和編程通常不是傳統（即純）BEAM 機器人的一部分。 然而，已經開發出結合了這兩種技術的機器人。 這些混合動力車一方面具有強大的控制系統，另一方面具有動態規劃的靈活性，例如 BEAM 機器人，它們是根據所謂的馬和騎手構建的（ScoutWalker 3 就是這樣一種機器人） . 機器人身體（馬）由傳統的 BEAM 技術控制。 具有編程功能的微控制器從騎手的位置影響機器人外殼，并在必要時橋接它。 騎手組件對于機器人的運行來說并不是必需的，但沒有它，機器人將失去聰明大腦告訴它該做什么的影響力。

BEAM 機器人通過其基于反應的行為（最初受 Rodney Brooks 的工作啟發）試圖復制自然生物的行為和特征，最終目標是模仿這些野生機器人。 其中一種行為是生物體對不同光照條件的反應。 許多 BEAM 機器人設計用于在各種光照水平下工作。 他們利用太陽能驅動帶有小型太陽能電池的太陽能電機。

有不同類型的 BEAM 機器人，每一種都有特定的目標。 phototrope系列是最普遍的； 他們正在尋找光源，例如為他們的太陽能系統供電。 其他例子是：

• 音頻比喻對聲源做出反應。
  • 發燒友轉向音源。
  • 有音響恐懼癥的人遠離聲源。
• 向光體（也稱為尋光器）對光源做出反應
  • 嗜光者向光源移動
  • 畏光者遠離光源
• 放射素對無線電頻率有反應
  • 輻射愛好者走向源頭
  • 無線電恐懼癥遠離輻射源
• 熱變性物質對熱源有反應
  • 嗜熱菌向源頭移動
  • 怕熱者遠離源頭

目前，自主機器人的商業應用很少，除了 iRobot（一種自主真空吸塵器）和一些割草機器人。 BEAM 的一個重要實際應用是在移動系統的開發以及興趣愛好和教學領域。 Mark Tilden 成功地將 BEAM 用于他的原型（商業玩具）。

機器人工程師目前正在努力解決缺乏對純 BEAM 電路的直接控制的問題。 因此，正在研究是否可以使用生物形態技術（復制自然系統）； 它們的性能似乎明顯優于傳統技術。 有許多例子表明，小型昆蟲的大腦比大多數現代微型計算機的表現要好得多。

應用 BEAM 技術的另一個困難是神經網絡的隨機性：它需要設計者采用新技術來操縱和改變電路的特性。

由于 BEAM 機器人沒有長期記憶，它們無法從錯誤中學習。 BEAM 社區正在努力彌補這一劣勢。 該領域最先進的機器人之一是 Bruce Robinson 的機器人（稱為 Hider）。 它具有令人印象深刻的存儲容量（對于非微處理器設計）。