Das Wort "Balken" in der BALKEN-Robotertechnik ist ein Akronym für Biology, Electronics, Ästhetik und Mechanik. Das ist ein Begriff, der sich auf einen Stil der Robotertechnik bezieht

das verwendet in erster Linie einfache Entsprechungsstromkreise wie comparators statt eines Mikroprozessors, um ein ungewöhnlich einfaches Design zu erzeugen (im Vergleich mit traditionellen beweglichen Robotern), der Flexibilität gegen die Robustheit und Leistungsfähigkeit im Durchführen der Aufgabe tauscht, für die es entworfen wurde. Ausnahmen zur Tagung, nur analoge Elektronik zu verwenden, bestehen wirklich, und diese werden häufig umgangssprachlich "Mutanten" genannt. BALKEN-Roboter bestehen normalerweise aus eine Reihe die oben erwähnten analogen Stromkreise (biologische Neurone nachahmend), die die Antwort des Roboters auf sein Arbeitsumfeld erleichtern.

Mechanismen und Grundsätze

Die grundlegenden BALKEN-Grundsätze konzentrieren sich auf gestützte Fähigkeit einer Stimulus-Antwort innerhalb einer Maschine. Der zu Grunde liegende Mechanismus wurde von Mark W. Tilden erfunden, wo der Stromkreis (oder ein Netz von Nv von Neuronen von Nv) verwendet wird, um biologische Neuron-Handlungsweisen vorzutäuschen. Etwas ähnliche Forschung wurde vorher von Ed Rietman in 'Experimenten In Künstlichen Nervennetzen' getan. Der Stromkreis von Tilden ist häufig im Vergleich zu einem Verschiebungsregister, aber mit mehreren wichtigen Eigenschaften, die es ein nützlicher Stromkreis in einem beweglichen Roboter machen.

Andere Regeln, die (und zu unterschiedlichen Graden angewandt) eingeschlossen werden:

1. Verwenden Sie die niedrigste von elektronischen Elementen mögliche Zahl ("halten es einfach")
2. Verwenden Sie wieder und Wiedergebrauch technoscrap
3. Verwenden Sie Strahlungsenergie (wie Sonnenmacht)

Es gibt eine Vielzahl von BALKEN-Robotern, die entworfen sind, um Sonnenmacht von der kleinen Sonnenreihe zu verwenden, um einen "Sonnenmotor" anzutreiben, der autonome Roboter schafft, die zum Funktionieren unter einer breiten Reihe von Lichtverhältnissen fähig sind. Außer der vereinfachten rechenbetonten Schicht der "Nervennetze von Tilden" hat BALKEN eine Menge von nützlichen Werkzeugen zum Werkzeugkasten des roboticist gebracht. Der "" Sonnenmotorstromkreis, viele H-Brücke-Stromkreise für die kleine Motorkontrolle, fühlbaren Sensordesigns, und meso-klettern (betaste-große) Roboter-Bautechniken sind dokumentiert und von der BALKEN-Gemeinschaft geteilt worden.

BALKEN-Roboter

Auf "Reaktionsbasierte" Handlungsweisen (wie ursprünglich begeistert, durch die Arbeit von Rod Brooks) eingestellt, versucht BALKEN-Robotertechnik, die Eigenschaften und Handlungsweisen von natürlichen Organismen mit der äußersten Absicht zu kopieren, diese "wilden" Roboter zu domestizieren. BALKEN-Robotertechnik fördert auch den Wert der Ästhetik im Design des Geräts, beweisend, dass das Sprichwort "Form Funktion folgt".

Streite im Namen

Verschiedene Leute haben unterschiedliche Ideen darüber, wofür BALKEN wirklich eintritt. Die am weitesten akzeptierte Bedeutung ist Biology, Electronics, Ästhetik und Mechanik.

Dieser Begriff ist mit Mark Tilden während einer Diskussion am Wissenschaftszentrum von Ontario 1990 entstanden. Mark zeigte eine Auswahl an seinen ursprünglichen Funktionseinheiten, die er gebaut hatte, während er an der Universität von Waterloo gearbeitet hat.

Jedoch gibt es viele andere halbpopuläre Namen im Gebrauch, einschließlich:

• Biotechnologie-Ethologie-Analogie-Morphologie
• Das Gebäude der Evolutionsanarchie-Modularität

Mikrokontrolleure

Verschieden von vielen anderen Typen von von Mikrokontrolleuren kontrollierten Robotern wird auf BALKEN-Roboter auf dem Grundsatz gebaut, vielfache einfache Handlungsweisen verbunden direkt mit Sensorsystemen mit wenig Signalbedingen zu verwenden. Diese Designphilosophie wird im klassischen Buch "" nah zurückgeworfen. Durch eine Reihe von Gedanke-Experimenten erforscht dieses Buch die Entwicklung von komplizierten Roboter-Handlungsweisen durch einfache hemmende und excitory Sensorverbindungen zu den Auslösern. Mikrokontrolleure und Programmierung sind gewöhnlich nicht ein Teil eines traditionellen (auch bekannt als. "rein") BALKEN-Roboter wegen der sehr auf niedriger Stufe mit der Hardware zentrischen Designphilosophie.

Es gibt erfolgreiche Roboter-Designs, die die zwei Technologien verbinden. Diese "Hybriden" erfüllen eine Forderung, die robuste Regelsysteme mit der Flexibilität der dynamischen Programmierung, wie die Topologie "des Pferdes-Und-Reiters" BEAMbots (z.B ScoutWalker 3) braucht. Der physische Roboter-Körper (das "Pferd") wird von der traditionellen BALKEN-Technologie, und dem Mikrokontrolleur und den programmierenden Einflüssen kontrolliert (und wenn erforderlich, ordnet unter) der Roboter-Körper von der "Reiter"-Position. Der Reiter-Bestandteil ist für den Roboter nicht notwendig, um zu fungieren, aber ohne es der Roboter wird den wichtigen Einfluss eines "klügeren" Gehirnerzählens davon verlieren, was man tut.

Typen

Dort sind "-Tropus" BEAMbots verschieden, die versuchen, ein spezifisches Ziel zu erreichen. Der Reihe sind die Phototropen am meisten überwiegend, weil Licht-Suchen das vorteilhafteste Verhalten für einen durch Sonnenenergie angetriebenen Roboter sein würde.

• Audiotropes reagieren, um Quellen erklingen zu lassen.
• Hi-Fi-Fans gehen zu gesunden Quellen.
• Audiophobes gehen von gesunden Quellen weg.
• Phototropen ("leichte Sucher") reagieren auf leichte Quellen.
• Photophiles (auch Photovores) gehen zu leichten Quellen.
• Photophobes gehen von leichten Quellen weg.
• Radiotropes reagieren auf Radiofrequenzquellen.
• Radiophiles gehen zu RF Quellen.
• Radiophobes gehen von RF Quellen weg.
• Thermotropes reagieren, um Quellen zu heizen.
• Thermophiles gehen zu Hitzequellen.
• Thermophobes gehen von Hitzequellen weg.

Allgemein

BEAMbots haben eine Vielfalt von Bewegungen und Positionierungsmechanismen. Diese schließen ein:

• Sitzende: Feststehende Roboter, die einen physisch passiven Zweck haben.
• Leuchtfeuer: Übersenden Sie ein Signal (gewöhnlich ein Navigationslichtpunkt) für anderen BEAMbots, um zu verwenden.
• Pummers: Zeigen Sie eine "leichte Show".
• Verzierungen: Ein allumfassender Name für Sitzende, die nicht Leuchtfeuer oder pummers sind.
• Squirmers: Stationäre Roboter, die eine interessante Handlung (gewöhnlich durch das Bewegen einer Art Glieder oder Anhänge) durchführen.
• Magbots: Verwerten Sie magnetische Felder für ihre Weise des Zeichentrickfilms.
• Flagwavers: Bewegen Sie eine Anzeige (oder "Fahne") ringsherum an einer bestimmten Frequenz.
• Köpfe: Türangel und folgt einigen feststellbaren Phänomenen, wie ein Licht (Diese sind in der BALKEN-Gemeinschaft populär. Sie können eigenständige Roboter sein, aber werden öfter in einen größeren Roboter vereinigt.).
• Vibratoren: Verwenden Sie einen kleinen Pager-Motor mit einem Gewicht außer Zentrum, um sich darüber zu schütteln.
• Sliders: Roboter, die sich durch das Schieben von Körperteilen glatt entlang einer Oberfläche bewegen, während sie im Kontakt damit bleiben.
• Schlangen: Bewegen Sie das Verwenden einer horizontalen Welle-Bewegung.
• Regenwürmer: Bewegen Sie das Verwenden einer Längswelle-Bewegung.
• Kettenfahrzeuge: Roboter, die Verwenden-Spuren oder durch das Rollen des Körpers des Roboters mit einer Art Anhang bewegen. Der Körper des Roboters wird auf dem Boden nicht geschleppt.
• Steinbutte: Rollen Sie ihre kompletten Körper mit ihrem Arm (En) oder Geißeln.
• Inchworms: Führen Sie einen Teil ihrer Körper an, während der Rest des Fahrgestells auf dem Boden ist.
• Verfolgte Roboter: Verwenden Sie verfolgte Räder wie eine Zisterne.
• Springer: Roboter, die sich vom Boden als ein Mittel der Ortsveränderung antreiben.
• Vibrobots: Erzeugen Sie eine unregelmäßige wankende Bewegung, die sich um eine Oberfläche bewegt.
• Springbots: Kommen Sie Voran, indem Sie in einer besonderer Richtung springen.
• Rollen: Roboter, die sich durch das Rollen von allen oder einem Teil ihres Körpers bewegen.
• Symets: Das Gesteuerte Verwenden eines einzelnen Motors mit seiner Welle, die den Boden und die Bewegungen in verschiedenen Richtungen berührt, abhängig von welchen mehrerer symmetrischer Kontakt-Punkte um die Welle den Boden berühren.
• Solarrollers: Durch Sonnenenergie angetriebene Autos, die einen einzelnen Motor verwenden, ein oder mehr Räder steuernd; häufig entworfen, um einen ziemlich kurzen, gerade und Niveau-Kurs in der kürzesten Zeitdauer zu vollenden.
• Popkornmaschinen: Verwenden Sie zwei Motoren mit getrennten Sonnenmotoren; verlassen Sie sich auf Differenzialsensoren, um ein Ziel zu erreichen.
• Minibälle: Wechseln Sie ihr Zentrum der Masse aus, ihre kugelförmigen Körper veranlassend, zu rollen.
• Spaziergänger: Roboter, die Verwenden-Beine mit dem Differenzialboden-Kontakt bewegen.
• Gesteuerter Motor: Verwenden Sie Motoren, um ihre Beine (normalerweise 3 Motoren oder weniger) zu bewegen.
• Gesteuerte Muskelleitung: Verwerten Sie Nitinol (Nickel - Titan-Legierung) Leitungen für ihre Bein-Auslöser.
• Schwimmer: Roboter, die weitergehen oder unter der Oberfläche einer Flüssigkeit (normalerweise Wasser).
• Boatbots: Funktionieren Sie auf der Oberfläche einer Flüssigkeit.
• Subfunktionseinheiten: Funktionieren Sie unter der Oberfläche einer Flüssigkeit.
• Flieger: Roboter, die sich durch die Luft seit anhaltenden Perioden bewegen.
• Hubschrauber: Verwenden Sie einen angetriebenen Rotor, um sowohl Heben als auch Antrieb zur Verfügung zu stellen.
• Flugzeuge: Verwenden Sie befestigte oder flatternde Flügel, um Heben zu erzeugen.
• Kleine unstarre Luftschiffe: Verwenden Sie einen neutral schwimmenden Ballon für das Heben.
• Bergsteiger: Roboter, der steigt oder unten eine vertikale Oberfläche, gewöhnlich auf einer Spur wie ein Tau oder Leitung.

Anwendungen und aktueller Fortschritt

Zurzeit haben autonome Roboter beschränkte kommerzielle Anwendung, mit einigen Ausnahmen wie der iRobot Staubsauger von Roomba robotic und einigen Rasen mähenden Robotern gesehen. Die praktische Hauptanwendung des BALKENS ist im schnellen prototyping von Bewegungssystemen und Anwendungen des Hobbys/Ausbildung gewesen. Mark Tilden hat BALKEN für den prototyping von Produkten für die Wow-winzige Robotertechnik, wie gezeigt, durch den "proto-Robosapien" "BIODroid", B.I.O.Bug und RoboRaptor erfolgreich verwendet. Solarbotics Ltd., Bug'n'Bots, JCM InVentures Inc., und haben auch PagerMotors.com Balken-zusammenhängendes Hobby und Bildungswaren zum Marktplatz gebracht. Ärgern Sie hat auch Hexbugs, winzige BALKEN-Roboter entwickelt.

Streben-BALKEN roboticists hat häufig Probleme mit dem Mangel an der direkten Kontrolle über "reine" BALKEN-Kontrollstromkreise. Es gibt andauernde Arbeit, um biomorphic Techniken zu bewerten, die natürliche Systeme kopieren, weil sie scheinen, einen unglaublichen Leistungsvorteil gegenüber traditionellen Techniken zu haben. Es gibt viele Beispiele dessen, wie winziger Kerbtier-Verstand zur viel besseren Leistung fähig ist als die fortgeschrittenste Mikroelektronik.

Eine andere Barriere für die weit verbreitete Anwendung der BALKEN-Technologie ist die wahrgenommene zufällige Natur des 'Nervennetzes', das verlangt, dass neue Techniken vom Baumeister erfahren werden, um die Eigenschaften des Schaltsystemes erfolgreich zu diagnostizieren und zu manipulieren. Eine Denkfabrik von internationalen Akademikern trifft sich jährlich in Telluride, Colorado, um dieses Problem direkt, und bis neulich zu richten, Mark Tilden ist ein Teil dieser Anstrengung gewesen (er musste sich wegen seiner neuen kommerziellen Engagements mit Wow-winzigen Spielsachen zurückziehen).

Kein langfristiges Gedächtnis habend, erfahren BALKEN-Roboter allgemein vom vorigen Verhalten nicht. Jedoch hat es Arbeit in der BALKEN-Gemeinschaft gegeben, um dieses Problem zu richten. Einer der fortgeschrittensten BALKEN-Roboter in dieser Ader ist der Hider von Bruce Robinson, der einen eindrucksvollen Grad der Fähigkeit für ein Design des Mikroprozessors weniger hat.

Veröffentlichungen

Patente

• - Methode und Apparat, um Mechanismus Zu kontrollieren, Fahrzeug oder Fahrzeuge - das "Telautomaton"-Patent von Tesla Zu bewegen; das erste Logiktor.

• - Anpassungsfähige robotic Nervensysteme und Kontrollstromkreise dafür - das Patent von Tilden; ein Selbststabilisierungskontrollstromkreis, der Puls verwertet, verzögert Stromkreise, für die Glieder eines limbed Roboters und eines Roboters zu kontrollieren, der solch einen Stromkreis vereinigt; künstliche "Neurone".

Bücher und Zeitungen

• Conrad, James M. und Jonathan W. Mills, "Stiquito: fortgeschrittene Experimente mit einem einfachen und billigen Roboter", Die Zukunft für nitinol-angetriebene Wandern-Roboter, Mark W. Tilden. Los Alamitos, Kalifornien, IEEE Computergesellschaftspresse, c1998. LCCN 96029883 internationale Standardbuchnummer 0-8186-7408-3
• Tilden, Mark W. und Brosl Hasslacher, "Lebende Maschinen". Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, New Mexico 87545, die USA.
• Tilden, Mark W. und Brosl Hasslacher, "Das Design, Biomech Maschinen "Zu leben": Wie niedrig kann man gehen?"". Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, New Mexico 87545, die USA.
• Und doch, Susanne und Mark W. Tilden, "Kontrolleur für eine vier beinige Wandern-Maschine". ETH Zuerich, Institut für Neuroinformatics, und Biophysik-Abteilung, Los Alamos National Laboratory.
• Braitenberg, Valentino, "Fahrzeuge: Experimente in der Synthetischen Psychologie", 1984. Internationale Standardbuchnummer 0-262-52112-1
• Rietman, Hrsg., "Experimente In Künstlichen Nervennetzen", 1988. Internationale Standardbuchnummer 0-8306-0237-2
• Tilden, Mark W. und Brosl Hasslacher, "Robotertechnik und Autonome Maschinen: Die Biologie und Technologie von Intelligenten Autonomen Agenten", LANL Papierpersonalausweis: LA UR 94 2636, Frühling 1995.
• Dewdney, A.K. "Photovores: Intelligente Roboter werden Von Verstoßenen Gebaut". Wissenschaftlicher amerikanischer September 1992, v267, n3, p42 (1)
• Smit, Michael C. und Mark Tilden, "Balken-Robotertechnik". Algorithmus, Vol. 2, Nr. 2, März 1991, Pg 15-19.
• Hrynkiw, David M., und Tilden, Mark W., "Junkbots, Bugbots und Funktionseinheiten auf Rädern", 2002. Internationale Standardbuchnummer 0-07-222601-3 (Buchunterstützungswebsite)

Siehe auch

Leute

• Mark Tilden: ein Robotertechnik-Physiker.
• Brosl Hasslacher: ein theoretischer Physiker.
• William Grey Walter: neurophysiologist und roboticist.

Robotertechnik

• Verdrahtete Intelligenz: Ein Roboter, der keinen programmierten Mikroprozessor hat und Entsprechungselektronik zwischen seinen Sensoren und Motoren besitzt, der ihm anscheinend intelligente Handlungen gibt.
• Verhaltensbasierte Robotertechnik: Der Zweig der Robotertechnik, die kein inneres Modell der Umgebung verwendet.
• Auftauchendes Verhalten: der Prozess der komplizierten Muster-Bildung aus einfacheren Regeln.

BEAMbot Typen

• Entsprechungsroboter: Ein Roboter, der analoges Schaltsystem verwendet, um zu einer einfachen Absicht zu gehen
• Photovore: Ein Roboter, der Licht sucht und es verwendet, um sich anzutreiben.
• Solarroller: Ein Dragster-Roboter läuft durch das Sonnenlicht.
• Schildkröte (Roboter): Frühe Formen des turtlebot waren der Anfang der BALKEN-Arbeit
• Stiquito: Ein Hobbyist-Roboter hat als ein nitinol-angetriebener hexapod Spaziergänger entwickelt

Anderer

• Liste von protosciences: Liste des neuen Gebiets des wissenschaftlichen Versuchs im Prozess, gegründet zu werden.

Elemente

• Netz von Nv: Neurone von Nv haben in einer Schleife in Verbindung gestanden.
• Monokern: Dieser Begriff kann Neurone von Nv spezifisch bedeuten, der ein einfacher Oszillator ist. Mehr allgemein aber wird es verwendet, um die Verbindung eines Paares von bicores anzuzeigen.
• Bicores: Netzschleife-Topologie von Nv mit zwei Neuronen von Nv. Dort werden bicores niedergelegt und bicores aufgehoben.
• Tricore: Netzschleife-Topologie von Nv mit drei Neuronen von Nv.
• Mikrokerne: Durchführung des geschlossenen Regelkreises eines für die direkte Auslöser-Kontrolle verantwortlichen Nervennetzes. Jedes Nv Netz größer oder gleich vier, aber spezifisch irgendwelche vielfachen numerischen vorfesten Kerne (wie Quadcore, Quincore, Hexcore, Septcore, Octacore, usw.)
• Fahrzeuge von Braitenberg: Roboter, die intelligentes Verhalten ausstellen können, während sie völlig staatenlos bleiben.

Zitierte Verweisungen

Links

• MiddleCreekMerchants, Handgefertigte Roboter - Viele verschiedene Typen, die entwerfen werden und gebaut heute (2011).
• Solarbotics, BALKEN-Robotertechnik-Gemeinschaftsserver - Viele Mittel, aber nicht aktualisiert seit 2003.
• BALKEN-Robotertechnik Wiki
• "Roboter". PiTronics (xs4all.nl), am 9. Oktober 2004.
• Van Zoelen, A. A., "MicroCore". BALKEN-Robotertechnik.

• Robinson, Bruce N., "Hider". Die Roboter von Robinson, 2005.
• Walke, Kevin, "Mark Tilden Interview". Ausstellungsstück-Forschung, März 2000.
• Giftzahn, Chiu-Yuan, "BALKEN-Robotertechnik". 1999. (Historische Seite)
• TomboT.net

• D.Mancini, "BeamItaly" - Roboter und Gemeinschaft (ES), 1998.