LEAP Hand: Mano a Basso Costo, Efficiente e Antropomorfa per l'Apprendimento Robotico

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

September 12, 2023

Autori: Kenneth Shaw, Ananye Agarwal, Deepak Pathak

cs.AI

Abstract

La manipolazione abile è stata una sfida di lunga data nella robotica. Sebbene le tecniche di apprendimento automatico abbiano mostrato qualche promettente risultato, i progressi sono stati finora limitati principalmente alla simulazione. Ciò può essere attribuito in gran parte alla mancanza di hardware adeguato. In questo articolo, presentiamo LEAP Hand, una mano antropomorfa e abile a basso costo per la ricerca nell’apprendimento automatico. A differenza delle mani precedenti, LEAP Hand presenta una struttura cinematica innovativa che consente una massima destrezza indipendentemente dalla posizione delle dita. LEAP Hand è a basso costo e può essere assemblata in 4 ore al costo di 2000 USD utilizzando componenti facilmente reperibili. È in grado di esercitare coppie elevate in modo costante per lunghi periodi di tempo. Dimostriamo che LEAP Hand può essere utilizzata per eseguire diverse attività di manipolazione nel mondo reale, dalla teleoperazione visiva all’apprendimento da dati video passivi e dal sim2real. LEAP Hand supera significativamente il suo più vicino concorrente, Allegro Hand, in tutti i nostri esperimenti, pur costando 1/8 rispetto a quest’ultimo. Rilasciamo istruzioni dettagliate per l’assemblaggio, la pipeline Sim2Real e una piattaforma di sviluppo con API utili sul nostro sito web all’indirizzo 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/