LEAP Hand: Mão de Baixo Custo, Eficiente e Antropomórfica para Aprendizado de Robôs

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

September 12, 2023

Autores: Kenneth Shaw, Ananye Agarwal, Deepak Pathak

cs.AI

Resumo

A manipulação hábil tem sido um desafio de longa data na robótica. Embora as técnicas de aprendizado de máquina tenham mostrado algum potencial, os resultados têm sido amplamente limitados à simulação. Isso pode ser atribuído principalmente à falta de hardware adequado. Neste artigo, apresentamos a LEAP Hand, uma mão hábil e antropomórfica de baixo custo para pesquisa em aprendizado de máquina. Em contraste com mãos anteriores, a LEAP Hand possui uma estrutura cinemática inovadora que permite máxima destreza independentemente da pose dos dedos. A LEAP Hand é de baixo custo e pode ser montada em 4 horas a um custo de 2000 USD com peças facilmente disponíveis. Ela é capaz de exercer consistentemente grandes torques por longos períodos de tempo. Mostramos que a LEAP Hand pode ser usada para realizar várias tarefas de manipulação no mundo real — desde teleoperação visual até aprendizado a partir de dados de vídeo passivos e sim2real. A LEAP Hand supera significativamente sua concorrente mais próxima, a Allegro Hand, em todos os nossos experimentos, enquanto custa 1/8 do valor. Disponibilizamos instruções detalhadas de montagem, o pipeline Sim2Real e uma plataforma de desenvolvimento com APIs úteis em nosso site em 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/