Koch v1.1 Low-Cost Robot Arm

Braccio robotico open source a 6 gradi di libertà per una ricerca economica su teleoperazione e apprendimento per imitazione.

Licenza

MIT

Panoramica

Il Koch v1.1 Low-Cost Robot Arm è un braccio robotico open source a 6 gradi di libertà pensato per una ricerca economica sull'apprendimento robotico. Creato da Alexander Koch e perfezionato dalla comunità LeRobot di Hugging Face, ha aperto la categoria dei bracci per teleoperazione a basso costo che ha poi ispirato progetti come SO-ARM100 e SO-101. Il braccio usa servo Dynamixel XL430 e XL330, e tutte le parti strutturali si possono stampare in 3D su stampanti consumer.

Il progetto fornisce un sistema completo di teleoperazione leader-follower. Il braccio follower (≈280 $) usa due servo XL430 più robusti per la spalla e quattro servo XL330 leggeri per i giunti restanti e la pinza. Il braccio leader (≈200 $) usa sei servo XL330 a bassa coppia ottimizzati per l'uso da parte di una persona. Insieme, la coppia di bracci consente una raccolta dati intuitiva per l'apprendimento per imitazione a una frazione del costo delle piattaforme di ricerca tradizionali.

La revisione Koch v1.1 di Jess Moss e del team LeRobot ha eliminato le interferenze delle viti, standardizzato le dimensioni dei fori, eliminato la necessità di saldature e aggiunto i file sorgente SolidWorks per i contributi della comunità. Il braccio è pienamente supportato nel framework LeRobot di Hugging Face, con l'addestramento delle policy ACT, Diffusion Policy, SmolVLA e PI0. ROBOTIS vende kit di servo già assortiti, e un modello di simulazione in MuJoCo Menagerie consente lo sviluppo sim-to-real.

Il Koch v1.1 Low-Cost Robot Arm è un braccio robotico a 6 gradi di libertà pensato per la raccolta di dati tramite teleoperazione e per la ricerca sull'apprendimento per imitazione:

Hardware: due varianti di braccio: un braccio follower (≈280 $) con 2 servo Dynamixel XL430 per la spalla e 4 servo XL330 leggeri, e un braccio leader (≈200 $) con 6 servo XL330 per l'uso da parte di una persona. Tutte le parti strutturali si possono stampare in 3D su stampanti FDM consumer (Prusa Mini+, Bambu P1, Ender 3). Il montaggio richiede meno di un'ora.

Teleoperazione leader-follower: il braccio leader corrisponde 1:1 al follower per una raccolta dati intuitiva. Il design del leader con impugnatura a grilletto (ispirato al progetto GELLO) offre un controllo naturale della pinza. È supportata anche la teleoperazione bimanuale con due coppie di bracci.

Miglioramenti di Koch v1.1 (di Jess Moss / Hugging Face): - Eliminate le interferenze delle viti e standardizzate le dimensioni dei fori - Rimosse le viti avvitate direttamente nella plastica - Eliminate le saldature (convertitore DC a innesto) - Aggiunti i file sorgente SolidWorks e lo schema di cablaggio - Aggiunta una piattaforma per il leader per adattarne l'altezza in modo ergonomico

Software: integrato con LeRobot di Hugging Face per un apprendimento robotico end-to-end, dalla configurazione dei motori e dalla teleoperazione all'addestramento delle policy (ACT, Diffusion Policy, SmolVLA, PI0). La simulazione MuJoCo tramite MuJoCo Menagerie consente lo sviluppo sim-to-real.

Disponibilità commerciale: ROBOTIS vende kit di servo già assortiti (213 $ per il follower, un prezzo simile per il leader). PartaBot e WowRobo offrono kit completi.

Perché è importante

Il Koch Low-Cost Robot Arm ha aperto la categoria dei bracci per teleoperazione economici per la ricerca sull'apprendimento robotico. Prima che il progetto di Koch comparisse a marzo 2024, raccogliere dati di addestramento per la manipolazione richiedeva hardware robotico costoso. Combinando servo Dynamixel economici con parti stampate in 3D, Koch ha dimostrato che un sistema leader-follower pienamente funzionante poteva costare meno di 500 $. Questo ha ispirato direttamente l'ecosistema SO-ARM100/101 e ha contribuito a rendere il framework LeRobot di Hugging Face utilizzabile per ricercatori e hobbisti di tutto il mondo.

Il problema che risolve

Raccogliere dati di addestramento per la manipolazione robotica richiede tradizionalmente hardware costoso (5.000-50.000 $ e oltre per bracci di ricerca con teleoperazione). Il braccio Koch offre un sistema completo di teleoperazione leader-follower per meno di 500 $, con un'integrazione diretta nella pipeline di ML di LeRobot per addestrare policy di manipolazione da dimostrazioni umane.

Punti chiave

Sistema completo di teleoperazione leader-follower per meno di 480 $ in totale (entrambi i bracci)
Braccio a 6 gradi di libertà con servo Dynamixel XL430 e XL330, tutte le parti strutturali stampabili in 3D
Integrazione completa con LeRobot di Hugging Face per l'apprendimento per imitazione (ACT, Diffusion Policy, PI0)
La revisione Koch v1.1 elimina le saldature e aggiunge i file sorgente SolidWorks
Il modello di simulazione in MuJoCo Menagerie consente lo sviluppo di policy sim-to-real

A chi si rivolge

Ricercatori di apprendimento robotico che raccolgono dimostrazioni di manipolazione per l'apprendimento per imitazione
Studenti e hobbisti che si avvicinano alla robotica con una piattaforma economica e costruibile
Membri della comunità LeRobot che allestiscono postazioni di raccolta dati per l'addestramento di policy
Laboratori che ampliano la raccolta dati con più postazioni di teleoperazione a basso costo

Limiti

Carico utile limitato a causa dei piccoli servo Dynamixel (adatto solo a oggetti leggeri)
Nessuna misura di forza/coppia: teleoperazione in puro controllo di posizione
L'URDF del repository originale è obsoleto (5 gradi di libertà); il modello di MuJoCo Menagerie ha i 6 gradi di libertà corretti
Richiede una scheda driver per bus seriale compatibile con Dynamixel e una corretta regolazione della tensione