Ark: 로봇 학습을 위한 오픈소스 파이썬 기반 프레임워크

초록

로보틱스는 DARPA의 Urban 및 Robotics Challenges부터 첫 번째 휴머노이드 로봇 킥복싱 토너먼트에 이르기까지 하드웨어 측면에서 놀라운 발전을 이루었지만, 상업적 자율성은 여전히 머신러닝의 진보에 뒤처져 있습니다. 주요 병목 현상은 소프트웨어에 있습니다: 현재의 로봇 스택은 가파른 학습 곡선, 저수준 C/C++ 전문 지식, 분산된 도구, 그리고 복잡한 하드웨어 통합을 요구하며, 이는 현대 AI를 이끌어온 Python 중심의 잘 문서화된 생태계와는 극명한 대조를 이룹니다. 우리는 이러한 격차를 해소하기 위해 오픈소스 Python 우선 로보틱스 프레임워크인 ARK를 소개합니다. ARK는 Gym 스타일의 환경 인터페이스를 제공하여 사용자가 데이터를 수집하고 전처리하며, 최신의 모방 학습 알고리즘(예: ACT, Diffusion Policy)을 사용해 정책을 훈련할 수 있도록 하며, 고해상도 시뮬레이션과 물리적 로봇 간의 원활한 전환을 가능하게 합니다. 경량화된 클라이언트-서버 아키텍처는 네트워크 기반의 발행자-구독자 통신을 제공하며, 필요 시 실시간 성능을 보장하기 위한 선택적 C/C++ 바인딩을 포함합니다. ARK는 제어, SLAM, 모션 플래닝, 시스템 식별, 시각화를 위한 재사용 가능한 모듈과 함께 기본 ROS 상호 운용성을 제공합니다. 조작부터 모바일 내비게이션에 이르는 포괄적인 문서와 사례 연구는 빠른 프로토타이핑, 손쉬운 하드웨어 교체, 그리고 주류 머신러닝 워크플로우의 편의성에 필적하는 엔드투엔드 파이프라인을 보여줍니다. ARK는 로보틱스와 AI 실무를 공통의 Python 환경 아래 통합함으로써 진입 장벽을 낮추고 자율 로봇의 연구 및 상업적 배포를 가속화합니다.

English

Robotics has made remarkable hardware strides-from DARPA's Urban and Robotics Challenges to the first humanoid-robot kickboxing tournament-yet commercial autonomy still lags behind progress in machine learning. A major bottleneck is software: current robot stacks demand steep learning curves, low-level C/C++ expertise, fragmented tooling, and intricate hardware integration, in stark contrast to the Python-centric, well-documented ecosystems that propelled modern AI. We introduce ARK, an open-source, Python-first robotics framework designed to close that gap. ARK presents a Gym-style environment interface that allows users to collect data, preprocess it, and train policies using state-of-the-art imitation-learning algorithms (e.g., ACT, Diffusion Policy) while seamlessly toggling between high-fidelity simulation and physical robots. A lightweight client-server architecture provides networked publisher-subscriber communication, and optional C/C++ bindings ensure real-time performance when needed. ARK ships with reusable modules for control, SLAM, motion planning, system identification, and visualization, along with native ROS interoperability. Comprehensive documentation and case studies-from manipulation to mobile navigation-demonstrate rapid prototyping, effortless hardware swapping, and end-to-end pipelines that rival the convenience of mainstream machine-learning workflows. By unifying robotics and AI practices under a common Python umbrella, ARK lowers entry barriers and accelerates research and commercial deployment of autonomous robots.

Ark: 로봇 학습을 위한 오픈소스 파이썬 기반 프레임워크

Ark: An Open-source Python-based Framework for Robot Learning

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