Настройка оборудования
Руководство по настройке OpenArm: от распаковки до первой телеоперации
OpenArm — это платформа робота-манипулятора ROBO.RU с открытым исходным кодом, предназначенная для сбора данных для имитации обучения. Это руководство проведет вас через каждый шаг: от открытия упаковочной коробки до завершения первой телеуправляемой демонстрации и записи первого эпизода с набором данных.
Контрольный список распаковки
Прежде чем выбрасывать упаковку, проверьте каждый компонент на соответствие упаковочному листу. Стандартный комплект OpenArm включает в себя: ведомый рычаг (манипулятор робота с 6 степенями свободы, шарнирами с сервоприводом и встроенным захватом), ведущий рычаг (пассивная кинематическая копия, используемая оператором для телеуправления), две USB-камеры (устанавливаемые на запястье и накладные), плата управления и USB-концентратор, источник питания 24 В, все необходимое оборудование M3 и M4, динамометрическая отвертка и кабель управления USB-A — USB-C. Комплекты, включающие опцию вычислений, также поставляются с настроенным мини-ПК с Ubuntu 22.04 и предустановленным стеком программного обеспечения ROBO.RU.
Проверьте сервокабели на обоих рычагах на предмет защемления или перекручивания, которые могли возникнуть во время транспортировки. Аккуратно согните каждый сустав рукой по всему диапазону движений (при отключенном питании), чтобы убедиться, что ни один сустав не защемлен. Если какое-либо соединение кажется жестким или зазубренным, а не гладким и податливым, не включайте питание — прежде чем продолжить, обратитесь в службу поддержки ROBO.RU, поскольку поврежденный сервопривод следует заменить перед первым использованием, чтобы избежать повреждения зубчатой передачи.
Перед сборкой разложите оборудование на свободном рабочем пространстве с свободным пространством не менее 1 м вокруг манипулятора робота во всех направлениях. Максимальный вылет OpenArm составляет 850 мм, поэтому спланируйте расположение стола соответствующим образом. Ведущий рычаг можно разместить рядом со ведомым или напротив оператора в зависимости от предпочитаемого вами стиля работы; большинство операторов считают наиболее естественным расположение руки лидера прямо на стороне доминирующей руки.
Этапы сборки
Если ваш OpenArm прибыл для транспортировки в частично разобранном виде (большинство комплектов поставляются с отсоединенным плечом для защиты), начните с прикрепления сегмента плеча к плечевому суставу. Совместите монтажные отверстия и используйте прилагаемые винты M4 с динамометрической отверткой, установленной на 0,8 Нм — не затягивайте слишком сильно крепления рупора сервопривода. Пропустите каждый сервокабель через канал рычага перед полной посадкой шарнира, так как после сборки доступ к нему затруднен. Руководство по сборке в документации OpenArm (доступно через платформу ROBO.RU) включает фотографии каждого этапа и схему прокладки кабелей.
Закрепите наручную камеру с помощью напечатанного кронштейна, входящего в комплект. Проложите USB-кабель через канал предплечья рядом с сервокабелем захвата. Закрепите кабельными зажимами через каждые 100 мм, чтобы кабель не зацеплялся за предметы во время манипуляций. Верхняя камера крепится на отдельной стойке (входит в полный комплект), расположенной примерно на 600 мм выше и на 300 мм позади основания ведомого рычага, под углом 30–45 градусов вниз, чтобы охватить все рабочее пространство.
Подключите плату управления к цепи сервопривода ведомого рычага через разъем JST на первом сервоприводе в основании. Плата управления питает все сервоприводы через шлейфовую шину питания; перед подачей питания проверьте полярность каждого разъема. Подключите источник питания 24 В к плате управления (разъем цилиндрической формы, а не разъем шины сервопривода). Подключите плату управления к компьютеру с помощью прилагаемого кабеля USB-C. Наконец, подключите обе камеры к USB-концентратору, а концентратор — для вычислений через USB-A.
Калибровка
Калибровка устанавливает нулевое положение каждого соединения — опорную точку, от которой выполняются все последующие измерения угла соединения. Включите плату управления и убедитесь, что все светодиоды сервопривода загораются зеленым светом (желтый указывает на ошибку связи; красный указывает на перегрузку по току — устраните ее, прежде чем продолжить). Откройте инструмент калибровки ROBO.RU либо через веб-интерфейс платформы ROBO.RU, либо через инструмент командной строки, включенный в стек программного обеспечения.
Процедура калибровки занимает около 10 минут. Вам будет предложено переместить каждый сустав в заданное исходное положение — полностью выдвинутое вертикальное положение — и подтвердить это. Инструмент записывает смещение энкодера в каждом соединении и записывает его в EEPROM сервопривода. После калибровки проверьте, задав каждому суставу команду на его документированные пределы диапазона и наблюдая, соответствует ли физическое движение заданному диапазону. Если какое-либо соединение достигает жесткого предела раньше, чем программный предел, калибровочное смещение неверно и его необходимо повторить.
Калибровка камеры осуществляется отдельно. Платформа ROBO.RU включает в себя рабочий процесс калибровки камеры на плате ChArUco, который вычисляет внутренние параметры и внешнее преобразование между наручной камерой, верхней камерой и базовой рамой робота. Распечатайте калибровочную доску в указанном масштабе (бумага A3, масштаб 100 %), соберите 30–50 изображений в различной ориентации и запустите сценарий калибровки. Калибровка камеры не является строго обязательной для начала сбора демонстраций, но политики, обученные без калиброванных внешних компонентов, хуже обобщают копии аппаратного обеспечения. Заполните его перед началом сбора производственных данных.
Подключение к платформе ROBO.RU
Платформа ROBO.RU — это программный уровень для записи эпизодов, управления наборами данных и обучения политике. Создайте или войдите в свою учетную запись ROBO.RU, перейдите в раздел «Оборудование» и добавьте новое устройство OpenArm. Введите серийный номер, указанный на этикетке платы управления. Платформа сгенерирует токен устройства — вставьте его в файл конфигурации ~/.ROBO.RU/config.yaml на вашем компьютере, затем перезапустите службу агента ROBO.RU с помощью systemctl restart ROBO.RU-agent .
Как только агент подключится, устройство отобразится как «Онлайн» на панели управления платформы. Вы можете проверить соединение, транслируя в реальном времени состояние суставов и изображения с камер с экрана устройства платформы. Эта прямая трансляция также полезна для удаленного мониторинга сеансов сбора данных и для проверки качества эпизодов без загрузки файлов необработанных данных. Обозреватель наборов данных платформы позволяет помечать эпизоды, комментировать их и управлять ими прямо в браузере.
Ваш первый сеанс телеоперации
Включите режим телеоперации на платформе ROBO.RU или с помощью инструмента командной строки: ROBO.RU teleop start --leader /dev/ttyUSB0 --follower /dev/ttyUSB1 . Суставы ведущего рычага перейдут в соответствующий режим компенсации гравитации; ведомый рычаг будет отражать каждое движение в реальном времени с настраиваемой задержкой (по умолчанию 50 мс). Медленно перемещайте ведущий рычаг по рабочему пространству и убедитесь, что ведомый движется точно. Проверьте наличие запаздывающих или перерегулированных соединений — это указывает на проблему с настройкой ПИД-регулятора, которую можно исправить в файле конфигурации сервопривода.
Для вашего первого записанного эпизода выберите простую повторяемую задачу: возьмите куб из фиксированного положения и поместите его в отмеченную цель. Практикуйте движение с помощью системы телеуправления 5–10 повторений без записи, чтобы развить мышечную память. Когда ваши движения станут плавными и последовательными, начните сеанс записи на платформе ROBO.RU. Каждый эпизод будет помечен меткой времени, серийным номером оборудования и идентификатором вашего сеанса. После завершения демонстрации просмотрите воспроизведение эпизода на платформе, прежде чем записывать следующий — раннее выявление проблем с качеством экономит значительное время на повторный сбор позже. Ознакомьтесь с нашим руководством по обслуживанию данных, чтобы узнать о передовых методах структурирования сеансов сбора данных для обучения политике.
Установка программного обеспечения: ROS 2 и OpenArm SDK
Если вы получили вариант вычислений с предварительно настроенным мини-ПК, перейдите к разделу «Проверка программного стека» ниже. Если вы используете собственную машину, выполните следующие действия.
Шаг 1. Установите Ubuntu 22.04 LTS. Программный стек OpenArm предназначен исключительно для Ubuntu 22.04. Другие дистрибутивы и версии могут работать, но не тестируются и не поддерживаются. Используйте чистую установку, а не двойную загрузку или виртуальную машину — для сервосвязи в реальном времени требуется постоянная задержка USB, которую виртуальные среды не могут гарантировать.
Шаг 2. Установите ROS 2 Humble. ROS 2 Humble Hawksbill — это версия LTS, на которую нацелены пакеты OpenArm. Установите, используя официальные пакеты Debian:
sudo apt update && sudo apt install Software-Properties-Common
sudo add-apt-repository вселенная
sudo curl -sSL
-o /usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg
echo “deb [arch=$(dpkg --print-architecture) Signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg]
$(. /etc/os-release && echo $UBUNTU_CODENAME) main”
| sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null
sudo apt update && sudo apt install ros-humble-desktop python3-colcon-common-extensions
Загрузите настройку ROS 2 в свой профиль оболочки: echo “source /opt/ros/humble/setup.bash” >> ~/.bashrc . Проверьте список тем ros2 — вы должны увидеть /rosout и /parameter_events.
Шаг 3. Установите OpenArm Python SDK. SDK предоставляет низкоуровневый уровень сервосвязи, утилиты калибровки и контроллер телеуправления:
pip установить openarm-sdk
Или из исходников для разработки:
клон git
cd openarm-sdk && pip install -e “.[dev]”
Шаг 4. Установите агент ROBO.RU. Агент ROBO.RU подключает ваш OpenArm к платформе ROBO.RU для удаленного мониторинга, записи эпизодов и управления наборами данных:
pip установить ROBO.RU-агент
ROBO.RU-agent init # Создает ~/.ROBO.RU/config.yaml
Проверка программного стека. Запустите встроенный диагностический инструмент, чтобы убедиться, что все работает:
открытая рука диагностировать --все
Ожидаемый результат:
[OK] Обнаружена цепочка USB-сервоприводов (6 сервоприводов на /dev/ttyUSB0)
[OK] Обнаружен ведущий рычаг (6 суставов на /dev/ttyUSB1)
[ОК] Камера 0: /dev/video0 (640x480 @ 30 кадров в секунду)
[ОК] Камера 1: /dev/video2 (640x480 @ 30 кадров в секунду)
[OK] ROS 2 Humble: активен
[OK] Агент ROBO.RU: подключен к платформе
Первое движение: совместное управление положением
Прежде чем запускать телеоперацию, убедитесь, что вы можете программно управлять отдельными соединениями. Это подтверждает, что цепь сервопривода, калибровочные смещения и коммуникационная шина работают правильно.
из импорта openarm OpenArm
время импорта
рука = OpenArm(порт=“/dev/ttyUSB0”)
рука.соединение()
Чтение текущих позиций суставов (радианы)
print(“Текущие позиции:”, Arm.get_joint_positions())
Переместите сустав 1 (плечо) на 0,5 рад со скоростью 30%.
Arm.move_joint(joint_id=1, позиция=0,5, скорость=0,3)
время.сон(2)
Переходим в указанную домашнюю позу
Arm.move_to_home()
время.сон(2)
Перемещение по последовательности путевых точек
путевые точки = [
[0,0, -0,5, 1,0, 0,0, 0,5, 0,0], # подход
[0.0, -0.3, 0.8, 0.0, 0.3, 0.5], # предварительный захват
[0.0, -0.3, 0.8, 0.0, 0.3, 1.0], # закрытие захвата
]
для wp в путевых точках:
Arm.move_joints(wp, скорость=0,2)
время.сон(1.5)
рука.отключить()
Если какое-либо соединение не реагирует или перемещается в неожиданное положение, прежде чем продолжить, повторите калибровку этого соединения. Наиболее распространенной проблемой является конфликт идентификаторов сервоприводов: двум сервоприводам назначен один и тот же идентификатор на шине. Используйте openarm scan-servos для получения списка всех обнаруженных идентификаторов сервоприводов и разрешения конфликтов.
Распространенные проблемы и исправления
Симптом Вероятная причина Устранение
Светодиод сервопривода желтый при включении питания. Ошибка коммуникационной шины; плохое соединение JST. Переустановите разъем JST; проверьте погнутые штифты
Красный светодиод сервопривода при включении питания Ошибка перегрузки по току (двигатель заглох или короткое замыкание) Выключите питание, проверьте механическое заедание; замените сервопривод, если он не исчезнет
Следящее плечо дрейфует во время телеуправления. Слишком низкое усиление ПИД-регулятора или дрейф смещения калибровки. Повторно запустите калибровку; увеличьте усиление P на 10-20% в конфигурации сервопривода
Сигнал камеры черный или зависший. Конфликт пропускной способности USB с сервоцепью. Переместите камеры на отдельный USB-контроллер (другую группу физических портов).
Диагностика openarm показывает 5/6 сервоприводов. Конфликт идентификатора сервопривода или разрыв шлейфового соединения. Запустите сканирование openarm-сервоприводов; переназначить идентификаторы с помощью openarm set-id
Пронзительный вой сервопривода Сервопривод борется с жестким пределом или неправильным калибровочным смещением. Повторно откалибруйте шарнир; убедитесь, что провода не зажаты в шарнирном механизме
Агент ROBO.RU показывает «Отключено». Срок действия токена устройства истек или возникла проблема с сетью. Восстановите токен на панели инструментов платформы; проверить, что брандмауэр разрешает исходящий HTTPS
Эпизоды не отображаются на платформе. Агент не запущен или неправильный путь к config.yaml. Проверьте статус systemctl ROBO.RU-agent ; убедитесь, что ~/.ROBO.RU/config.yaml содержит правильный токен
Следующие шаги после установки
После того, как ваш OpenArm собран, откалиброван, подключен к платформе и вы проверили совместное управление и телеуправление, рекомендуемый порядок действий:
Практика телеоперации (2-4 часа). Потратьте время на развитие мышечной памяти с помощью ведущей руки. Начните с больших движений (перемещение в нужное положение в рабочем пространстве), прежде чем приступать к тонким манипуляциям (схватывание мелких предметов). Большинству операторов требуется 4–8 часов, прежде чем их демонстрации станут качественными.
Соберите набор калибровочных данных (50 эпизодов). Запишите 50 демонстраций простой задачи «взять и положить». Просмотрите каждый эпизод на платформе. Этот набор данных проверяет весь ваш конвейер, от оборудования до хранилища, и позволяет вам выявить любые оставшиеся проблемы, прежде чем инвестировать в более крупные кампании по сбору данных.
Обучите политику тестирования. Используйте набор данных из 50 эпизодов для обучения ACT или политике распространения с помощью LeRobot. Если политика достигает 40–60% успеха при выполнении простой задачи, ваше оборудование и конвейер данных работают правильно. Если он достигает менее 30 %, проверьте качество данных с помощью системы качества данных.
Масштабируйте производственную коллекцию. После проверки конвейера увеличьте его до целевого размера набора данных. Для большинства политик манипулирования одной задачей типичный диапазон составляет 200–500 демонстраций. Для многозадачной или базовой настройки модели запланируйте 1000–5000 демонстраций. Управляемая служба сбора платежей ROBO.RU может ускорить этот этап благодаря обученным операторам и структурированному обеспечению качества.
Краткий обзор характеристик OpenArm
Спецификация Значение
Степени свободы 6 степеней свободы + захват
Максимальный вылет 850 мм
Повторяемость +/- 1 мм
Полезная нагрузка 500 г устойчивая
Частота управления 50 Гц (настраивается на 100 Гц)
Связь USB последовательный (полудуплексный TTL)
Источник питания 24 В постоянного тока, 5 А макс.
Вес (следящий рычаг) 2,8 кг
Цена $4500 (комплект лидер+ведомый)
Советы по сбору данных
Поддерживайте постоянную скорость во время демонстраций. Резкие изменения скорости – быстрый подход, внезапное медленное понимание – затрудняют освоение политики плавного поведения. Стремитесь к размеренному, но не кропотливому темпу: как будто вы демонстрируете задачу коллеге, которому нужно четко видеть каждый шаг. Если вы собираете деньги для политики распространения или ACT, систематическое изменение положения объекта более ценно, чем дополнительные демонстрации с объектами в одном и том же месте. После каждых 20 эпизодов перемещайте целевой объект в новое положение в пределах ожидаемого диапазона развертывания.
Делайте перерывы каждые 30–45 минут. Усталость операторов приводит к тонким изменениям в качестве демонстраций — колебаниям, асимметричному захвату, неполному размещению — которые трудно обнаружить в отдельных эпизодах, но ухудшают политическую подготовку в масштабе. Аналитика сеансов платформы ROBO.RU отмечает эпизоды, в которых продолжительность демонстрации выходит за рамки (слишком быстро или слишком медленно по сравнению с медианой сеанса), предоставляя автоматический сигнал о качестве. Используйте эти флаги в качестве отправной точки для проверки вручную, а не как полную ее замену. Для масштабирования, превосходящего возможности одного оператора, служба управляемого сбора данных ROBO.RU предоставляет командам обученных операторов структурированные протоколы контроля качества. Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше.
Материал подготовлен редакцией ROBO.RU на основе открытых данных отрасли. Актуальные модели и условия поставки — в каталоге роботов и на форуме.