BEAMロボット工学（生物学、エレクトロニクス、美学と力学）は、非常にシンプルな設計を生み出すために、マイクロプロセッサの代わりにコンパレータなどの単純なアナログ回路を主に使用するロボット工学のスタイルです。 マイクロプロセッサベースのロボットほど柔軟ではありませんが、BEAMロボットは、設計されたタスクを実行するのに頑強で効率的です。
BEAMロボットは、ロボットの作業環境への対応を容易にするために、生物学的ニューロンを模倣する一連のアナログ回路を使用してもよい。
メカニズムと原則
基本的なBEAM原理は、機械内の刺激 – 応答に基づく能力に焦点を当てている。 根底にあるメカニズムは、回路（またはNvニューロンのNvネット）が生物学的ニューロンの挙動をシミュレートするために使用されるMark W. Tildenによって考案された。 同様の研究は以前は「人工ニューラルネットワークの実験」のEd Rietmanによって行われました。 Tildenの回路はしばしばシフトレジスタと比較されますが、モバイルロボットでは回路を有用な回路にする重要な機能がいくつかあります。
含まれるその他のルール（適用される度合いも異なる）：
可能な限り少ない数の電子要素を使用する（「簡単に保つ」）
テクノスクラップのリサイクルと再利用
放射エネルギー（太陽光など）を使用する
小さなソーラーアレイから太陽光を利用して幅広い照明条件下で動作する自律型ロボットを作成する「ソーラーエンジン」に電力を供給するために設計されたBEAMロボットが多数存在します。 Tildenの “Nervous Networks”の単純な計算層に加えて、BEAMはロボット工作機械のツールボックスに多数の有用なツールをもたらしました。 「ソーラーエンジン」回路、小型モーター制御用のHブリッジ回路、触覚センサー設計、メソスケール（手のひらサイズ）のロボット構築技術が文書化され、BEAMコミュニティで共有されています。
BEAMロボット
BEAMのロボット工学者は、「野生の」ロボットを家畜化する究極の目的を持って、生物の特性や行動をコピーしようとしています（元々Rodney Brooksの研究からインスパイアされた）。 BEAMロボットの美しさは、所望の機能性を実現する間に建築業者が行う特定の設計選択によって調整される原理「形状追従機能」に由来する。
名前の紛争
さまざまな人々が、BEAMが実際に何を意味するかについてさまざまな考えを持っています。 最も広く受け入れられている意味は、生物学、エレクトロニクス、美学、そして力学です。
この言葉は、1990年にオンタリオ科学センターで議論されていた時にMark Tilden氏に由来しました。Markは、Waterloo大学で働いていたときに作成したオリジナルのボットを展示していました。
しかし、使用中の他の多くの半人気のある名前があります：
バイオテクノロジー・エノロジー・アナロジー・モルフォロジー
進化の無秩序のモジュール化を構築する
マイクロコントローラ
マイクロコントローラによって制御される他の多くのタイプのロボットとは異なり、BEAMロボットは信号調整がほとんどないセンサシステムに直接リンクされた複数の簡単な動作を使用するという原則に基づいて構築されています。 このデザイン哲学は、古典的な本 “Vehicles：Synthetic Psychologyの実験”に詳しく述べられています。 一連の思考実験を通して、この本は、アクチュエータへの単純な抑制および滲出センサリンクによる複雑なロボット動作の開発を探究する。 マイクロコントローラとコンピュータプログラミングは、通常、非常に低レベルのハードウェア中心設計思想のため、従来の（純粋な）BEAMロボットの一部ではありません。
2つの技術を組み合わせた成功したロボットデザインがあります。 これらの「ハイブリッド」は、「馬とライダー」のトポロジBEAMbots（ScoutWalker 3など）のようなダイナミックプログラミングの柔軟性を備えた堅牢な制御システムの必要性を満たしています。 「馬」ビヘイビアは伝統的なBEAMテクノロジで実装されていますが、「ライダー」をベースにしたマイクロコントローラは、そのライダーの目標を達成するための行動を導くことができます。
タイプ
特定の目標を達成しようとする様々な “トロイダル” BEAMボットがあります。 このシリーズのうち、太陽光発電ロボットにとっては、光探索が最も有益な行動であるため、光度が最も一般的です。
Audiotropesは音源に反応します。
オーディオファンは音源に向かって行きます。
音声の音は音源から遠ざかります。
フォトトロピック（「光探知機」）は、光源に反応する。
光ファイバー（Photoviles）も光源に向かう。
フォトフォースは光源から遠ざかります。
放射性同位体は、無線周波数源に反応する。
ラジオフィルはRF源に向かう。
RadiophobesはRF源から遠ざかります。
サーモトロピックは熱源に反応する。
好熱菌は熱源に向かう。
サーモフォーブは熱源から遠ざかります。
一般
BEAMボットは、様々な動きと位置付けの仕組みを持っています。 これらには、
調味料：物理的に受動的な目的のロボットを動かす。
ビーコン：他のBEAMbotが使用するための信号（通常はナビゲーショナル・ブリップ）を送信します。
Pummers：「ライトショー」を表示します。
オーナメント：ビーコンやパーマではないシッターのキャッチオールの名前。
Squirmers：興味深い行動を実行する静止型ロボット（通常、何らかの手足または付属器を動かすことによって）。
Magbots：磁場をアニメーションのモードに使用します。
フラッグウェイ：ある周波数でディスプレイ（または “フラッグ”）を動かします。
ヘッド：ライトなどの検出可能な現象をピボットし、追跡します（BEAMコミュニティでは一般的ですが、スタンドアロンのロボットでも大型ロボットに組み込まれることが多い）。
バイブレーター：自重を取り除くために、中心から外れた小さなページャーモーターを使用してください。
スライダ（Slider）：身体部分を接触させたまま表面に滑らかに滑らせることによって動くロボット。
スネーク：水平波動を使って移動します。
ミミズ：縦波運動を使用して移動します。
クローラ：トラックを使用して移動するロボット、またはロボットの身体をある種の付属器で回転させるロボット。 ロボットの本体は地面に引きずられていません。
Turbots：腕や鞭を使って体全体を回転させる。
Inchworms：体の一部を前方に移動させ、残りのシャーシは地上に移動します。
追跡されたロボット：タンクのような追跡された車輪を使用します。
ジャンパー：移動の手段として地面から自発的に動くロボット。
振動ロボット：表面の周りを動く不規則な揺れの動きを作り出します。
Springbots：ある特定の方向にバウンスすることで前方に移動します。
ローラー：身体の一部または全部を転がすことによって動くロボット。
Symets：シャフトに地面が接触している単一のモーターを使用して駆動され、シャフトの周りのいくつかの対称接点のどれが地面に接触しているかに応じて異なる方向に移動する。
Solarrollers：1つ以上の車輪を駆動する単一のモーターを使用するソーラーカー。 最短時間でかなり短く、まっすぐなレベルのコースを修了するように設計されています。
ポッパー：ソーラーエンジンが別々の2つのモーターを使用します。 目標を達成するために差動センサに依存しています。
ミニボール：質量中心をずらして球体を回転させます。
歩行者：差動地面接触で脚を使用して移動するロボット。
モーター駆動：モーターを使用して足を動かします（通常3モーター以下）。
マッスルワイヤードリブン：脚アクチュエータにニチノール（ニッケル – チタン合金）線を使用します。
スイマー（Swimmers）：液体（通常は水）の表面またはその下を移動するロボット。
ボートボット：液体の表面で操作する。
サブボート：液体の表面の下で操作する。
フライヤー（Fliers）：持続的に空気中を移動するロボット。
ヘリコプター：パワードローターを使用して揚力と推進力の両方を提供します。
飛行機：揚力を発生させるために固定翼または羽ばたき翼を使用します。
点火：中立浮力のバルーンを持ち上げて使用します。
クライマー（Climbers）：通常、ロープやワイヤーなどのトラック上で、垂直面を上下に動くロボット。
アプリケーションと現在の進捗状況
現在、自律型ロボットは、iRobot Roombaロボット式掃除機やいくつかの芝刈りロボットなど一部の例外を除いて、商用アプリケーションが限られています。 BEAMの主な実用的なアプリケーションは、モーションシステムと趣味/教育のアプリケーションのラピッドプロトタイピングでした。 Mark Tildenは、BIOBugとRoboRaptorのように、Wow-Wee RoboticsのプロトタイピングにBEAMを使用しました。 Solarbotics Ltd.、Bug’n’Bots、JCM InVentures Inc.、PagerMotors.comもBEAM関連の趣味や教育用品を市場に持ち込んだ。 Vexはまた、小さなBEAMロボットHexbugsも開発しました。
野望のBEAMロボット主義者は、しばしば「純粋な」BEAM制御回路を直接制御できないという問題を抱えています。 自然のシステムをコピーするバイオモーフィック技術を評価するための継続的な作業が行われています。これは、伝統的なテクニックよりも優れた性能上の利点があるようです。 小さな昆虫の脳がどのように最先端のマイクロエレクトロニクスよりはるかに優れた性能を発揮できるかの多くの例があります。
BEAM技術の普及へのもう一つの障壁は、回路の特性を首尾良く診断し操作するために建築業者が学ぶべき新しい技術を必要とする「神経ネットワーク」の認識されたランダム性です。 コロラド州テルライドでは、国際学術機関のシンクタンクが毎年この問題に取り組んでおり、最近までMark Tildenはこの取り組みの一環として参加しています（彼はWow-Weeの新しいおもちゃでの商業的コミットメントにより撤退しなければなりませんでした）。
長期記憶を持たないBEAMロボットは、通常、過去の行動から学ばない。 しかし、この問題に対処するためにBEAMコミュニティで作業が行われています。 この最先端の最も進化したBEAMロボットの1つは、ブルース・ロビンソンのHiderです。これは、マイクロプロセッサーレス設計のための驚異的な機能を備えています。
出版物
特許
米国特許第613809号 – 移動車両または車両の機構を制御するための方法および装置 – テスラの「telautomaton」特許; 最初の論理ゲート。
米国特許第5,325,031号 – 適応型ロボット神経系およびその制御回路 – ティルデンの特許、 脚式ロボットの肢を制御するためにパルス遅延回路を使用する自己安定化制御回路と、そのような回路を組み込んだロボットと、 人工的な “ニューロン”。
書籍や論文
Conrad、James M.、Jonathan W. Mills、「Stiquito：シンプルで安価なロボットによる高度な実験」、ニチノール推進歩行ロボットの将来、Mark W. Tilden Los Alamitos、Calif。、IEEE Computer Society Press、c1998。 LCCN 96029883 ISBN 0-8186-7408-3
Tilden、Mark W.、およびBrosl Hasslacher、「Living Machines」。 ロスアラモス国立研究所、ロスアラモス、NM 87545、米国。
Tilden、Mark W. and Brosl Hasslacher、「生きている」Biomech機械の設計：どれくらい下がることができますか？」Los Alamos National Laboratory、Los Alamos、NM 87545、USA
スザンヌ、マーク・W・ティルデン、「4足歩行機械のコントローラ」 ETH Zuerich、ニューロインフォマティクス研究所、ロスアラモス国立研究所の生物物理部門。
Braitenberg、Valentino、 “Vehicles：Synthetic Psychologyにおける実験”、1984。ISBN 0-262-52112-1
Rietman、Ed、 “Experiments in Art Neural Networks”、1988. ISBN 0-8306-0237-2
Tilden、Mark W.、and Brosl Hasslacher、 “ロボットと自律機械：インテリジェントな自律エージェントの生物学と技術”、LANL論文ID：LA-UR-94-2636、1995年春。
Dewdney、AK「Photovores：知的ロボットはキャストオフから構築されている」 Scientific American Sept 1992、v267、n3、p42（1）
Smit、Michael C.、およびMark Tilden、 “ビームロボット工学”。 アルゴリズム、Vol。 2、No.2、1991年3月、15-19頁。
Hrynkiw、David M.、Tilden、Mark W.、 “Junkbots、Bugbots、and Bots on Wheels”、2002. ISBN 0-07-222601-3（ブックサポートウェブサイト）