U-ARM: 로봇 조작을 위한 초저비용 범용 원격 조작 인터페이스

초록

저희는 U-Arm이라는 저비용이면서도 빠르게 적응 가능한 리더-팔로우 원격 조작 프레임워크를 제안합니다. 이 시스템은 대부분의 상용 로봇 팔과 호환되도록 설계되었습니다. U-Arm은 일관된 제어 로직을 공유하는 구조적으로 구별된 3D 프린팅 리더 팔 세 가지를 통해 원격 조작을 지원하며, 다양한 상용 로봇 구성과 원활한 호환성을 가능하게 합니다. 기존의 오픈소스 리더-팔로우 인터페이스와 비교하여, 저희는 기계적 설계와 서보 선택을 더욱 최적화하여 6자유도 리더 팔의 경우 50.5달러, 7자유도 버전의 경우 56.8달러라는 낮은 BOM(Bill of Materials) 비용을 달성했습니다. 사용성을 향상시키기 위해, 저희는 중복 자유도를 제어하는 데 있어 일반적으로 발생하는 문제를 기계적 및 제어 최적화를 통해 완화했습니다. 실험 결과, U-Arm은 다른 저비용 원격 조작 인터페이스인 Joycon과 비교하여 여러 조작 시나리오에서 39% 더 높은 데이터 수집 효율성과 비슷한 작업 성공률을 보여주었습니다. 저희는 세 가지 구성의 모든 CAD 모델을 오픈소스로 공개했으며, 원격 조작 워크플로우를 검증하기 위한 시뮬레이션 지원도 제공했습니다. 또한 U-Arm을 사용하여 수집한 실제 조작 데이터도 공개했습니다. 프로젝트 웹사이트는 https://github.com/MINT-SJTU/LeRobot-Anything-U-Arm에서 확인할 수 있습니다.

English

We propose U-Arm, a low-cost and rapidly adaptable leader-follower teleoperation framework designed to interface with most of commercially available robotic arms. Our system supports teleoperation through three structurally distinct 3D-printed leader arms that share consistent control logic, enabling seamless compatibility with diverse commercial robot configurations. Compared with previous open-source leader-follower interfaces, we further optimized both the mechanical design and servo selection, achieving a bill of materials (BOM) cost of only \50.5 for the 6-DoF leader arm and 56.8 for the 7-DoF version. To enhance usability, we mitigate the common challenge in controlling redundant degrees of freedom by %engineering methods mechanical and control optimizations. Experimental results demonstrate that U-Arm achieves 39\% higher data collection efficiency and comparable task success rates across multiple manipulation scenarios compared with Joycon, another low-cost teleoperation interface. We have open-sourced all CAD models of three configs and also provided simulation support for validating teleoperation workflows. We also open-sourced real-world manipulation data collected with U-Arm. The project website is https://github.com/MINT-SJTU/LeRobot-Anything-U-Arm.

U-ARM: 로봇 조작을 위한 초저비용 범용 원격 조작 인터페이스

U-ARM : Ultra low-cost general teleoperation interface for robot manipulation

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