ORCA: надежная, доступная и антропоморфная роборука с открытым исходным кодом для обучения ловкости

Роботы общего назначения должны обладать человекоподобной ловкостью и маневренностью, чтобы выполнять задачи с той же универсальностью, что и мы. Человекоподобный форм-фактор дополнительно позволяет использовать обширные массивы данных о взаимодействии человека с рукой. Однако основным узким местом в ловком манипулировании является не только программное обеспечение, но, возможно, даже в большей степени аппаратное обеспечение. Роботизированные руки, приближающиеся к человеческим возможностям, часто непомерно дороги, громоздки или требуют обслуживания на уровне предприятия, что ограничивает их доступность для более широких исследований и практических применений. Что если бы исследовательское сообщество могло начать работу с надежными ловкими руками за один день? Мы представляем роботизированную руку ORCA с открытым исходным кодом — надежную и антропоморфную роботизированную руку с 17 степенями свободы, приводимую в движение сухожилиями, со встроенными тактильными датчиками, полностью собранную менее чем за восемь часов и изготовленную с затратами на материалы менее 2000 швейцарских франков. Мы демонстрируем ключевые конструктивные особенности ORCA, такие как подвижные шарниры, автоматическая калибровка и системы натяжения, которые значительно снижают сложность, одновременно повышая надежность, точность и прочность. Мы провели сравнительный анализ работы манипулятора ORCA в различных задачах, от телеуправления и имитационного обучения до обучения с подкреплением с нулевым количеством примеров в реальных условиях. Кроме того, мы продемонстрировали его долговечность, выдержав более 10 000 непрерывных циклов работы — что эквивалентно примерно 20 часам — без аппаратных сбоев, единственным ограничением была продолжительность самого эксперимента. Работа была принята и представлена ​​на конференции IEEE IROS 2025 в Ханчжоу, Китай. Все файлы проекта, исходный код и документация доступны по адресу: https://orca.ethz.ch