ROBÓTICA BEAM

Amediados de los noventa Mark Tilden, originario de Inglaterra y radicado en Canadá estableció los fundamentos de la robótica BEAM, esto como resultado de la dificultad para prever todas las posibilidades para que uno de sus pequeños robots limpiadores pudiesen evitar obstáculos, y decidió suplir esa necesidad de gran procesamiento de datos por un puñado de elementos discretos que podían realizar las mismas funciones de una manera mas eficiente.

Cuando en sus primeros diseños decide incluir una fuente propia de alimentación a base de celdas fotovoltaicas, se dio cuenta de que su funcionamiento dependía de las condiciones de iluminación y  que al parecer su comportamiento estaba condicionado a los factores cambiantes en el consumo de corriente y la energía disponible, lo que afectaba a los sencillos circuitos basados en transistores cuyo funcionamiento variaba en su operación como si se “adaptara” al medio, a su vez al mezclar varios robots de este tipo algunos tendían a dominar territorios mejor iluminados, con lo cual parecía que su constitución tan sencilla les dotaba de la misma funcionalidad de un ser vivo sencillo, tal como las hormigas y otros insectos.

Por la razón anterior se considera que este tipo de robots se fundamenta en la teoría del caos. Como consecuencia, el mismo Mark Tilden diseñó y patentó circuitos elementales y sus ya famosas “redes neuronales” en los cuales se fundamenta gran parte de los diseños de los robots BEAM.

BEAM es el acrónimo de Biology (Biología), en la cual se fundamentan los diseños tomando como base a los seres vivos y la naturaleza, Electronics (Electrónica) con la cual se crean sus pequeños cerebros, principalmente a base de transistores, Aesthetics (Estética) al ser sencillos, es posible darles un aspecto más agradable. Y finalmente Mechanics (Mecánica) que es tan importante como su cerebro, la cual le da la funcionalidad necesaria para moverse, ya sea que caminen o brinquen.

En un diseño sencillo  donde los componentes sean la plataforma de ensamble y que formen parte del cuerpo, su cerebro  un Multivibrador biestable con transistores, y si le agregamos un elemento de disparo para que cambie su estado y así tengamos la respuesta a un estímulo digamos la luz solar, entonces ya tendremos un cerebro funcional semejante a una  neurona.

Como cerebro nos apoyaremos en el diseño de Mark Tilden al cual le he hecho solo una simple modificación para armarlo con componentes que tenemos en nuestro banco de trabajo, de esta manera no gastaremos gran cosa y en unos minutos estará armado.

Los componentes los encontramos en cualquier tienda electronica y son baratos, el diagrama de circuito se muestra en la figura 1.

FUNCIONAMIENTO

Al exponer el circuito a la luz solar la celda fotovoltaica comienza a cargar el capacitor C1, mientras tanto T1 y T2 permanecen en corte, la celda fotovoltaica no tiene la capacidad de corriente para poner en funcionamiento al motor, por lo que el circuito se comporta de una forma similar a una compuerta de disparo, esto quiere decir que cuando el capacitor tenga el suficiente nivel de carga, el voltaje a través de M y R provocará que el voltaje en la base de T2 se incremente.

Dicho incremento debe superar el umbral determinado por la suma de voltajes de umbral de los diodos el cual es aproximadamente 0.6 V X 3 = 1.8 Volts. Cuando el umbral sea superado, entonces los diodos entrarán en conducción provocando una corriente de base T2 que lo llevará a saturación por un breve lapso de tiempo, a su vez la corriente de colector de T2 será enviada a la base de T1 provocando a su vez que éste sature y el motorentre en funcionamiento y la duración dependerá de la capacidad del capacitor.

Cuando el capacitor se descargue T1 y T2 se van a corte hasta que el ciclo se repita y de nuevo se cargue C1. Si observamos el ciclo de encendido y apagado se incrementa en presencia de mayor luz solar, y al estar en lugar sombreado el circuito no funciona o podemos decir que está en “reposo”.

En la figura 2, un ejemplo de un robot BEAM.