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BEAM Grundlagen

Vorwort

Dieser Artikel wird sich auf das Konzept hinter der BEAM (Biology, Electronics, Aesthetics and Mechanics)  Technology widmen. Die lange Liste aller bereits benannten BEAM Robotersorten und deren Definitionen wird man hier nicht antreffen.
Die BEAM Technologie ist äußerst komplex und raffiniert, dennoch sollte man sie sich nüchtern betrachten und nicht kleine Reflexe und Reaktionen gleich als intelligentes Verhalten deuten oder gar von Selbstbewusstsein sprechen.

künstliche Neuronen

Der fundamentale Grundbausteine in Beam sind die künstlichen Neuronen auch Nv und Nu Neuron genannt.
Dies sind Inverter Schmitt-Triggerbausteine (meist der Hexinverter 74*14) mit Hochpässen (Nv) oderTiefpässen (Nu) an ihren Eingängen. Sie sind somit effektiv als Differenzierer (Nv) bzw. Integrierer (Nu) mit einer Verstärkung von -1 anzusehen.

Diese Nv Neuronen werden meistens zu Ketten verschaltet, welche dann wie Schieberegister wirken. Bedingt durch die Bauweise, können die Ketten in sich geschlossen geschaltet werden um Oszillatoren zu bilden. Dabei müssen  die Ketten immer eine gerade Anzahl an Neuronen haben und die Mindestanzahl an Neuronen ist damit 2. Eine solche Kette heißt auch Bi-Core.

Das Nv Neuron

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Das Nv Neuron hat wie bereits erwähnt einen Hochpass als Eingang. Dieser Hochpass sorgt dafür, das nur hohe Frequenzen bzw. überhaupt nur Wechselspannungen bis an den Schmitt-Trigger vordringen können.

Ein einzelnes Nv Neuron wird also ohne jeglichen Input durch den Widerstand auf Masse gezogen (Pull-Down) und der Ausgang ist dann immer High.

Geben wir nun eine Gleichspannung an den Eingang, dann schlägt das guter kurzzeitig um auf Low um dann wieder auf High zurück zu springen.

Schalten wir die Neuronen in eine Kette, also der Ausgang eines Neurons an den Eingang des nachfolgenden, dann sind alle Ausgänge High. Dieser Zustand kann nicht auf die Eingänge übertragen werden, weil der Kondensator ja Gleichspannung abblockt.

Diese Kette kann aber noch mehr. Legen wir an das Erste Neuron ein kurzes Signal, dann kippen die nachfolgenden Neuronen zeitverzögert nacheinander um und dann wieder zurück. Das liegt daran, dass sich nur Zustandsänderungen übertragen lassen. Ein Wechsel von Low auf High am Eingang erst schaltet das Neuron kurz auf Low und dann wieder auf High. Dieser Zustandswechsel wird dann durch die Kette übertragen.

Der ein oder andere wird schon auf die Idee gekommen sein, nicht irgend ein Signal zu benutzen, sondern den Ausgang des letzten Neurons (aus der Kette), welches High ist. Und tatsächlich, das geht. Was nun geschieht, ist klar: das „Signal“ (eigentlich die Zustandsänderung der Neuronen) läuft im Kreis herum.

Der Bicore oder: die Cores

Solche in sich geschlossene Kette oder Schleifen nennt man im BEAM Jargon „Cores“. Diese Cores haben (logischerweise) minimal 2 Neuronen und aus eher praktischen Gründen meistens nicht mehr als 6 (Ein Inverterchip hat meistens 6 Inverter). Mehr Neuronen sind aber auch denkbar,

Die Schleife mit 2 Neuronen nennt man Bicore, mit 4 Neuronen Quadcore und der mit 6 Hexcore. Diese Typen sind die gebräuchlichsten um Walker mit 4, oder 6 Beinen zu steuern. Ein Neuron ist dafür zuständig 1 Glied zu steuern/aktivieren. Da das Signal im Kreis läuft, wird also nach dem letzten Schritt der Erste wieder ausgeführt. Eigentlich clever oder?
Was man alles noch damit machen kann, kommt in einen separaten Artikel.

Das Nu Neuron

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Das Nu Neuron besitzt nun im Gegensatz einen Tiefpass. Dieser  Tiefpass, schließt hohe Frequenzen durch den Kondensator gegen Masse kurz und lässt niedrige Frequenzen an das Gatter durch.
Nu Neuronen finden in der BEAM Robotik allerdings kaum anklang

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