BEAM机器人

BEAM 是主要使用模拟电路（而不是微控制器）来复制自然生物体行为的特定类型机器人的统称。首字母缩写词 BEAM 代表：

生物学、电子学、美学和力学、建筑、进化、无政府状态和模块化、生物技术、民族学、类比和形态学生物学、电子学、美学和力学

除了基本机制之外，BEAM 还为初出茅庐的机器人工程师带来了很多有用的工具：太阳能电机电路、许多微型电机控制器和机械传感器设计。 BEAM 社区记录并分享了许多技术，例如构建手掌大小的机器人。

底层机制是由 Mark Tilden 发明的：电路（或人工神经网络）被用作人工神经元来模拟生物神经元。 根据 BEAM 原理构造的机器人能够对某些外部刺激做出反应（刺激-响应原理）。 Tilden 的电路经常被比作移位寄存器，但具有各种对移动机器人的工作有意义的附加功能。 Ed Rietmann 在他的“人工神经网络实验”一书中描述了类似的模拟。

与其他类型的机器人（例如由微控制器控制的机器人）不同，BEAM 机器人将简单的行为直接连接到几乎不需要外部输入即可运行的传感器系统。 Valentino Braitenberg 的书中描述了这种设计理念，该书使用了一系列关于所谓的 Braitenberg 车辆的思想实验来探索简单的抑制性和兴奋性传感器信号如何让机器人发展和触发复杂的行为。

微控制器和编程通常不是传统（即纯）BEAM 机器人的一部分。 然而，已经开发出结合了这两种技术的机器人。 这些混合动力车一方面具有强大的控制系统，另一方面具有动态规划的灵活性，例如 BEAM 机器人，它们是根据所谓的马和骑手构建的（ScoutWalker 3 就是这样一种机器人） . 机器人身体（马）由传统的 BEAM 技术控制。 具有编程功能的微控制器从骑手的位置影响机器人外壳，并在必要时桥接它。 骑手组件对于机器人的运行来说并不是必需的，但没有它，机器人将失去聪明大脑告诉它该做什么的影响力。

BEAM 机器人通过其基于反应的行为（最初受 Rodney Brooks 的工作启发）试图复制自然生物的行为和特征，最终目标是模仿这些野生机器人。 其中一种行为是生物体对不同光照条件的反应。 许多 BEAM 机器人设计用于在各种光照水平下工作。 他们利用太阳能驱动带有小型太阳能电池的太阳能电机。

有不同类型的 BEAM 机器人，每一种都有特定的目标。 phototrope系列是最普遍的； 他们正在寻找光源，例如为他们的太阳能系统供电。 其他例子是：

• 音频比喻对声源做出反应。
  • 发烧友转向音源。
  • 有音响恐惧症的人远离声源。
• 向光体（也称为寻光器）对光源做出反应
  • 嗜光者向光源移动
  • 畏光者远离光源
• 放射素对无线电频率有反应
  • 辐射爱好者走向源头
  • 无线电恐惧症远离辐射源
• 热变性物质对热源有反应
  • 嗜热菌向源头移动
  • 怕热者远离源头

目前，自主机器人的商业应用很少，除了 iRobot（一种自主真空吸尘器）和一些割草机器人。 BEAM 的一个重要实际应用是在移动系统的开发以及兴趣爱好和教学领域。 Mark Tilden 成功地将 BEAM 用于他的原型（商业玩具）。

机器人工程师目前正在努力解决缺乏对纯 BEAM 电路的直接控制的问题。 因此，正在研究是否可以使用生物形态技术（复制自然系统）； 它们的性能似乎明显优于传统技术。 有许多例子表明，小型昆虫的大脑比大多数现代微型计算机的表现要好得多。

应用 BEAM 技术的另一个困难是神经网络的随机性：它需要设计者采用新技术来操纵和改变电路的特性。

由于 BEAM 机器人没有长期记忆，它们无法从错误中学习。 BEAM 社区正在努力弥补这一劣势。 该领域最先进的机器人之一是 Bruce Robinson 的机器人（称为 Hider）。 它具有令人印象深刻的存储容量（对于非微处理器设计）。