LEAP Hand: Низкозатратная, эффективная и антропоморфная рука для обучения роботов

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

September 12, 2023

Авторы: Kenneth Shaw, Ananye Agarwal, Deepak Pathak

cs.AI

Аннотация

Ловкая манипуляция остается давней проблемой в робототехнике. Хотя методы машинного обучения показали определенные успехи, результаты в основном ограничиваются симуляциями. Это во многом связано с отсутствием подходящего аппаратного обеспечения. В данной статье мы представляем LEAP Hand — недорогую ловкую и антропоморфную руку для исследований в области машинного обучения. В отличие от предыдущих разработок, LEAP Hand обладает новой кинематической структурой, которая обеспечивает максимальную ловкость независимо от положения пальцев. LEAP Hand имеет низкую стоимость и может быть собрана за 4 часа из доступных компонентов по цене 2000 долларов США. Она способна стабильно создавать высокие крутящие моменты в течение длительного времени. Мы демонстрируем, что LEAP Hand может использоваться для выполнения различных задач манипуляции в реальном мире — от визуальной телеоперации до обучения на основе пассивных видеоданных и перехода от симуляции к реальности (sim2real). LEAP Hand значительно превосходит своего ближайшего конкурента Allegro Hand во всех наших экспериментах, при этом ее стоимость составляет лишь 1/8 от стоимости Allegro Hand. Мы публикуем подробные инструкции по сборке, конвейер sim2real и платформу для разработки с полезными API на нашем сайте: 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/