LEAP Hand: Kostengünstige, effiziente und anthropomorphe Hand für das Robotik-Lernen

LEAP Hand: Low-Cost, Efficient, and Anthropomorphic Hand for Robot Learning

September 12, 2023

Autoren: Kenneth Shaw, Ananye Agarwal, Deepak Pathak

cs.AI

Zusammenfassung

Geschickte Manipulation stellt seit langem eine Herausforderung in der Robotik dar. Obwohl maschinelle Lernverfahren einige vielversprechende Ansätze gezeigt haben, beschränken sich die Ergebnisse bisher weitgehend auf Simulationen. Dies ist größtenteils auf den Mangel an geeigneter Hardware zurückzuführen. In diesem Artikel präsentieren wir die LEAP Hand, eine kostengünstige, geschickte und anthropomorphe Hand für die Forschung im Bereich des maschinellen Lernens. Im Gegensatz zu früheren Händen verfügt die LEAP Hand über eine neuartige kinematische Struktur, die maximale Geschicklichkeit unabhängig von der Fingerstellung ermöglicht. Die LEAP Hand ist kostengünstig und kann in 4 Stunden aus leicht verfügbaren Teilen zu einem Preis von 2000 USD zusammengebaut werden. Sie ist in der Lage, über längere Zeiträume hinweg konstant hohe Drehmomente auszuüben. Wir zeigen, dass die LEAP Hand zur Durchführung verschiedener Manipulationsaufgaben in der realen Welt eingesetzt werden kann – von visueller Teleoperation bis hin zum Lernen aus passiven Videodaten und Sim2Real. Die LEAP Hand übertrifft ihren engsten Konkurrenten, die Allegro Hand, in allen unseren Experimenten deutlich, während sie nur ein Achtel der Kosten verursacht. Wir veröffentlichen detaillierte Montageanleitungen, die Sim2Real-Pipeline und eine Entwicklungsplattform mit nützlichen APIs auf unserer Website unter https://leap-hand.github.io/.

English

Dexterous manipulation has been a long-standing challenge in robotics. While machine learning techniques have shown some promise, results have largely been currently limited to simulation. This can be mostly attributed to the lack of suitable hardware. In this paper, we present LEAP Hand, a low-cost dexterous and anthropomorphic hand for machine learning research. In contrast to previous hands, LEAP Hand has a novel kinematic structure that allows maximal dexterity regardless of finger pose. LEAP Hand is low-cost and can be assembled in 4 hours at a cost of 2000 USD from readily available parts. It is capable of consistently exerting large torques over long durations of time. We show that LEAP Hand can be used to perform several manipulation tasks in the real world -- from visual teleoperation to learning from passive video data and sim2real. LEAP Hand significantly outperforms its closest competitor Allegro Hand in all our experiments while being 1/8th of the cost. We release detailed assembly instructions, the Sim2Real pipeline and a development platform with useful APIs on our website at https://leap-hand.github.io/