Chapitre 1 : Robotique BEAM
La robotique dans la tradition BEAM (biologie, électronique, esthétique et mécanique) évite l'utilisation d'un microprocesseur au profit de circuits analogiques plus simples comme des comparateurs pour créer de nouvelles formes mécaniques. La robotique BEAM, bien qu'elle ne soit pas aussi adaptable que les robots à microprocesseur, peut être fiable et efficace lorsqu'elle est utilisée aux fins prévues.
Pour mieux répondre à son environnement de travail, les robots BEAM peuvent utiliser un ensemble de circuits analogiques qui imitent les neurones biologiques.
La base de BEAM est la capacité d'une machine à répondre à des stimuli. Le mécanisme sous-jacent, dans lequel le circuit (ou un réseau Nv de neurones Nv) est utilisé pour simuler les comportements biologiques des neurones, a été inventé par Mark W. Tilden. Ed Rietman a publié un certain nombre d'expériences sur des réseaux de neurones artificiels qui n'étaient pas sans rappeler ces travaux. Le circuit de Tilden est similaire à un registre à décalage, mais il présente quelques améliorations clés qui le rendent plus adapté à une utilisation dans un robot mobile.
Règlements supplémentaires inclus (et appliqués à des degrés divers) :
Réduisez autant que possible le nombre de composants électroniques que vous utilisez (« keep it simple »)
Réutiliser et recycler les déchets technologiques
Utiliser les rayons lumineux (comme l'énergie solaire)
De nombreux robots BEAM sont équipés de petits panneaux solaires pour alimenter un « moteur solaire », ce qui les rend entièrement autonomes et utilisables dans une variété d'environnements d'éclairage. En plus de la couche de calcul de base des « réseaux nerveux » de Tilden, BEAM a ajouté une multitude de nouvelles ressources pour les roboticiens. La communauté BEAM a documenté et partagé une variété de circuits, y compris le circuit « Solar Engine », de nombreux circuits H-bridge pour le contrôle de petits moteurs, des conceptions de capteurs tactiles et des techniques de construction de robots à méso-échelle (de la taille d'une paume).
La robotique BEAM, qui s'inspire des approches « basées sur la réaction » de Rodney Brooks, cherche à imiter les traits et les actions des êtres vivants dans le but d'apprivoiser les robots « sauvages » qu'elle crée. L'esthétique des robots BEAM est basée sur le principe « la forme suit la fonction », qui est ensuite modifié par les décisions du concepteur lorsqu'il s'efforce de mettre en ouvre la fonctionnalité prévue du robot.
La véritable signification de BEAM est ouverte à l'interprétation. La biologie, l'électronique, l'art et la mécanique sont les interprétations les plus courantes.
Mark Tilden a utilisé ce terme pour la première fois en 1990 lors d'un panel au Centre des sciences de l'Ontario. Mark montrait quelques-uns des robots uniques qu'il avait développés lorsqu'il y était employé.
De nombreux autres noms moins courants sont cependant utilisés :
Biotechnologie Éthologie Analogie Morphologie
Construction de l'anarchie, de l'évolution et de la modularité
Contrairement à de nombreuses autres architectures de robots basées sur des microcontrôleurs, les robots BEAM sont conçus autour de l'idée de plusieurs comportements simples liés directement à des systèmes de capteurs avec un conditionnement minimal du signal. L'ouvrage phare « Vehicles : Experiments in Synthetic Psychology » partage des principes de conception similaires. Ce livre se penche sur la façon dont de simples liens de capteurs inhibiteurs et excitateurs avec les actionneurs peuvent conduire au développement de comportements robotiques complexes à travers une série d'expériences de pensée. En raison de la philosophie de conception centrée sur le matériel de très bas niveau, les microcontrôleurs et la programmation informatique ne sont généralement pas inclus dans un robot BEAM traditionnel (« pur »).
La combinaison des deux technologies a permis de concevoir des robots réussis. Ces « hybrides », comme la topologie « cheval et cavalier » BEAMbots, répondent à une demande de systèmes de contrôle robustes tout en offrant la flexibilité offerte par la programmation dynamique (par exemple, le ScoutWalker 3). La technologie traditionnelle BEAM est utilisée pour mettre en ouvre le comportement du « cheval », mais un « cavalier » basé sur un microcontrôleur peut diriger ce comportement pour atteindre les objectifs du cavalier.
Les BEAMbots se déclinent en de nombreuses variétés de « -trope », chacune avec son propre ensemble d'objectifs qu'elle espère atteindre. Les phototropes sont les plus courants de la série, car un robot alimenté à l'énergie solaire bénéficierait le plus d'un comportement de recherche de lumière.
La réponse audiotropique.
Les audiophiles gravitent autour des appareils de lecture.
Les audiophobes évitent le bruit.
Les phototropes « à la recherche de lumière » sont attirés par l'éclairage.
La lumière attire les photophiles, aussi appelés photovores.
Les photophobes évitent les lumières vives.
Les radiotropes sont sensibles aux ondes radio.
Les amateurs de rayonnement radiofréquence (RF) ont tendance à se rassembler près de ces appareils.
Ceux qui ont peur des rayonnements radiofréquences les évitent.
Les thermotropes sont des capteurs de température.
Les thermophiles sont attirés par les températures élevées.
Ceux qui ont peur de la chaleur les évitent.
Les BEAMbots peuvent se déplacer et se positionner de différentes manières. Parmi ceux-ci, citons :
Les robots qui restent assis et ne font rien sont connus sous le nom de « sitters »..
Balises : Envoyez un signal (généralement un signal directionnel) que d'autres BEAMbots peuvent utiliser pour trouver leur chemin.
Des cogneurs, nous montent un « spectacle de lumière » ou une séquence musicale. Les ponceuses sont généralement des robots nocturnes alimentés à l'énergie solaire qui stockent de l'énergie pendant la journée.
Les ornements sont un terme générique pour les accessoires de table autres que les balises et les cogneurs. Ce sont généralement des exemples d'art électronique.
Les squirmers sont des robots stationnaires intéressants qui se tortillent (généralement en bougeant une sorte de membres ou d'appendices).
Magbots : s'animer avec des champs magnétiques.
Les flagwavers sont des personnes qui changent la position d'un panneau (ou « drapeau ») à un intervalle défini.
Tournez votre et déplacez-vous dans la direction d'un objet facilement observable, comme un éclair de lumière. (Dans la sous-culture BEAM, ceux-ci sont assez courants. Ils peuvent fonctionner comme des robots indépendants, mais on les trouve plus souvent en tant que composants de machines plus grandes.
Vibromasseurs : déplacez-vous en vous secouant à l'aide d'un petit moteur de téléavertisseur et d'un poids décentré.
Les robots qui se déplacent en faisant glisser les parties de leur corps le long d'une surface tout en maintenant le contact avec cette surface sont connus sous le nom de curseurs.
Utilisez un mouvement d'onde horizontal, comme un serpent.
Le mouvement des ondes longitudinales est utilisé par les vers de terre.
Les crawlers sont des robots qui peuvent se déplacer le long des chenilles ou en faisant rouler leur corps avec un accessoire. Le châssis du robot ne traîne pas sur le sol.
Tous les turbots utilisent leurs bras et leurs flagelles pour effectuer un roulement complet du corps.
Les Inchworms sont des véhicules qui ne déplacent que leur châssis, et non leur corps entier, vers l'avant.
Des robots à chenilles, comme ceux d'un char d'assaut.
Les robots qui utilisent un décollage et un atterrissage verticaux pour se déplacer sont appelés « jumpers »..
Vibrobots : font un bruit de tremblement tout en se déplaçant de manière aléatoire sur une surface plane.
Springbots : Avancez en rebondissant vers l'avant dans une trajectoire prédéterminée.
Les robots qui se déplacent en roulant tout ou partie de leur corps sont connus sous le nom de rollers.
Symets : Entraînés par un seul moteur dont l'arbre entre en contact avec le sol ; La direction du mouvement est déterminée par lequel des nombreux points de contact symétriques autour de l'arbre est en contact avec le sol.
Les Solarrollers sont des véhicules à moteur unique, à une ou deux roues, alimentés par l'énergie solaire et optimisés pour la vitesse sur une courte distance plate.
Deux moteurs alimentés par des générateurs indépendants fonctionnant à l'énergie solaire ; Dépendance à l'égard des capteurs différentiels pour l'action.
Pour faire rouler les miniballes, vous devez modifier leur centre de gravité.
Les robots avec des jambes capables d'un contact différentiel avec le sol sont appelés marcheurs. Les marcheurs BEAM sont généralement des réseaux Nv non programmés qui marchent et réagissent à leur environnement en fonction de la résistance de leurs moteurs.
Le mouvement des jambes est alimenté par des moteurs (généralement 3 moteurs ou moins).
Les actionneurs de jambe sont alimentés par des fils musculaires en Nitinol (alliage nickel-titane).
Les aquabots ou herbivores aquatiques sont un autre nom pour les nageurs. Robots mobiles en surface et immergés pour une utilisation dans des environnements...
