BEAM機器人是一類小型響應式機器人,由以施密特觸發器為核心的模擬電路控制,不使用微處理器,不具有可編程能力。曾於1990年代末至2000年代初受到DIY社區和理工教育領域的關注,後隨着微處理器變得廉價而走向沒落。

概述

編輯

1980年代後期,MIT教授羅德尼·布魯克斯提出了響應式的和基於行為的機器人英語Behavior-based robotics技術,提出無需先構建複雜的環境模型、再規劃機器人行為,而是將機器人行為看作是從感知到執行的刺激響應,並將每一組從感知到執行的過程封裝成一個「行為」(behavior)。[1]

1990年代,就職於洛斯阿拉莫斯國家實驗室機器人工程師馬克·蒂爾登(Mark Tilden)受到羅德尼·布魯克斯的理論啟發,與其同事開發出無微處理器的小型響應式仿生型機器人,用以執行執行單一動作。[2][3]蒂爾登將其機器人稱為「BEAM」,取自生物學(Biology)、電子學(Electronics)、美學(Aesthetics)、力學(Mechanics)四詞的首字母縮寫。[4][5]BEAM機器人本質上是簡單的電子模擬計算機控制的機器人,[6],但被蒂爾登本人宣傳成「活的機器」,並將機器人內核心為施密特觸發器模擬電路宣傳成人腦的「神經網絡」[7][8][9]

BEAM機器人不使用微處理器存儲器,而是使用電阻電容晶體管二極管等模擬電子元器件焊接搭建,有時也會加裝寄存器觸發器等簡單的數字電子元器件[10]。搭建上注重電子和機械設計,使用儘量少的電子元器件[10][11],大多使用太陽能供電[3],並鼓勵使用廢棄電子電機設備(WEEE)作元件[12]

對比同時代基於微處理器搭建的機器人的昂貴价格,蒂爾登提出的BEAM機器人成本僅為15-40美元左右[13],因而受到DIY愛好者的歡迎,並在愛好者社區內湧現出各型新式設計。同時也因為能鍛煉學生的模擬電路設計、印製電路板焊接、機械組裝等能力被引入理工教育領域[10]。後隨着Arduino[14]樹莓派等廉價微處理器被應用到機器人DIY開發中,BEAM機器人不再受到DIY社區關注。而教育領域則轉而使用可編程的樂高Mindstorms[10]

參考

編輯
  1. ^ Brooks, R. A robust layered control system for a mobile robot. IEEE Journal on Robotics and Automation. 1986, 2 (1): 14–23. doi:10.1109/JRA.1986.1087032. 
  2. ^ Chaotic Robotics. wired. 1994-09-01 [2023-03-08]. (原始內容存檔於2023-03-21). 
  3. ^ 3.0 3.1 Robotics Scientists Develop Living Machines. Dateline Los Alamos. [2023-03-08]. (原始內容存檔於2023-03-08). 
  4. ^ Wired to take on the world. herald scotland. 1996-03-10 [2023-03-08]. (原始內容存檔於2023-03-08). 
  5. ^ 机器人技术的奇妙未来 100欧元即可拥有. 新浪網. CHIP《新電腦》. 2005-06-24 [2023-03-08]. (原始內容存檔於2023-03-08). 
  6. ^ Rietman, Edward A.; Tilden, Mark W.; Askenazi, Manor. Analog computation with rings of quasiperiodic oscillators: the microdynamics of cognition in living machines. Robotics and Autonomous Systems. 2003-12, 45 (3-4): 249–263. doi:10.1016/j.robot.2003.08.002. 
  7. ^ Scientist makes robots without computer brains. CNN. 1998-04-30 [2023-03-08]. (原始內容存檔於2023-03-08). 
  8. ^ Researcher Turns to Ants for Answer to Robots’ Locomotion. LA Times. 1996-07-07 [2023-03-08]. (原始內容存檔於2023-03-08). 
  9. ^ Light Constructions - Researchers' "creatures" use neural networks that simulate animals' nervous systems. spie.org. 1999-07-01 [2023-03-08]. (原始內容存檔於2023-03-08). 
  10. ^ 10.0 10.1 10.2 10.3 Ruiz-del-Solar, J.; Aviles, R. Robotics Courses for Children as a Motivation Tool: The Chilean Experience. IEEE Transactions on Education. 2004-11, 47 (4): 474–480. doi:10.1109/TE.2004.825063. 
  11. ^ Deconstructing BEAM Robotics. azorobotics. 2022-02-11 [2023-03-08]. (原始內容存檔於2023-03-22). 
  12. ^ Boya-Lara, Carlos; Saavedra, Doris; Fehrenbach, Aaron; Marquez-Araque, Angel. Development of a course based on BEAM robots to enhance STEM learning in electrical, electronic, and mechanical domains. International Journal of Educational Technology in Higher Education. 2022-12, 19 (1): 7. doi:10.1186/s41239-021-00311-9. 
  13. ^ What Are BEAM Robots?. electronics360. 2017-07-11 [2023-03-08]. (原始內容存檔於2023-03-08). 
  14. ^ What are BEAM Bots?. digikey. 2019-07-15 [2023-03-08]. (原始內容存檔於2023-03-08). 

外部連結

編輯