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소개

Pinkrab (Pink+Crab) 은 벽의 IKEA SKÅDIS 페그보드에 고정하는 양팔 로봇이며, 팔마다 gripper 를 제외하고 6자유도입니다. 5자유도 팔인 SO-ARM 101 에 wrist yaw 관절을 추가하고, 벽에 부착할 수 있도록 베이스를 새로 설계했습니다.

함께 쓰는 Hermit 은 팔의 claw 를 손에 들 수 있게 만든 UMI 그리퍼입니다. Hermit 을 들고 움직이면 팔이 같은 움직임을 따라 하는 teleoperation 이 되고, imitation learning 에 쓸 시연 데이터도 Hermit 으로 수집합니다.

Pinkrab 의 부품은 핫핑크 필라멘트로 출력합니다. 이름의 Pink 는 이 색에서, Crab 은 몸체를 벽에 고정한 채 집게만 움직여 작업하는 모습에서 따왔습니다.

Pinkrab

섹션 제목: “Pinkrab”

추가한 wrist yaw 관절은 wrist flex 와 wrist roll 사이에 있고, 이 관절을 받치는 브래킷도 출력 부품입니다. 팔마다 관절 여섯 개와 gripper 를 구동하는 Feetech STS3215 서보가 일곱 개 들어갑니다. 관절이 여섯 개라 tool 의 위치와 방향을 모두 지정할 수 있으므로, 팔의 동작은 전부 URDF 기반 inverse kinematics 로 계산합니다.

책상 위 페그보드에 걸린 팔 두 개

팔은 L 자 베이스로 보드에 고정합니다. 베이스가 팔을 세워 받치므로, 벽에 걸린 상태에서도 shoulder pan 축은 책상 위에 놓은 팔과 같이 수직입니다.

비스듬히 앞에서 본 팔. claw, 손목 카메라, 페그보드의 L 자 베이스

손목에는 global shutter 어안 카메라(ELP AR0234)가 달려 있어 claw 와 그 앞의 작업 영역이 한 화면에 들어옵니다.

반대쪽에서 본 팔. claw 위의 손목 카메라

사양

섹션 제목: “사양”
항목 값
자유도 팔마다 관절 6개 + gripper
서보 Feetech STS3215 (12 V), 팔마다 7개
도달 거리 보드 면에서 tool 끝까지 최대 약 570 mm (shoulder lift 축 기준 440 mm)
가반 하중 약 0.45 kg (팔을 수평으로 끝까지 뻗은 자세, shoulder lift 서보 정지 토크 30 kg·cm 기준 계산값)
팔 무게 약 0.7 kg (베이스 포함, URDF 값)
그리퍼 jaw 최대 80° 열림
자세 정확도 관절 오차 최대 0.8°, RMS 0.2° 안팎, tool 끝 평균 1 mm (실측)
최대 관절 속도 300°/s (safety gate 제한)
손목 카메라 ELP AR0234, global shutter 어안, 1920×1200
설치 기본 두 팔 간격 480 mm, 베이스 윗면 높이 책상 위 180 mm (설치 치수에서 변경)
전원·통신 12 V 6 A 어댑터 하나로 양팔 구동, 팔마다 Seeed XIAO bus servo 보드 하나로 USB 연결

도달 거리

섹션 제목: “도달 거리”

책상에 칠한 영역은 물건을 집는 자세로 tool 이 닿는 자리입니다. tool 끝을 책상 위 25 mm 높이에 두고 아래로 30°·45°·60°, 보드 정면에서 좌우 0°·±45° 가운데 한 방향으로라도 inverse kinematics 해가 있으면 그 2 cm 칸을 칠했습니다. studio 의 reach 표시와 같은 계산입니다.

드래그해서 돌려 보기

  • 왼팔
  • 오른팔

관절 가동 범위

섹션 제목: “관절 가동 범위”

관절을 고르면 왼팔이 그 관절을 한쪽 한계에서 반대쪽 한계까지 움직입니다. 오른팔의 범위는 왼팔과 좌우 대칭입니다.

드래그해서 돌려 보기

각도는 관절 원점(점선) 기준입니다. 부채꼴이 관절이 움직이는 범위입니다.

Hermit

섹션 제목: “Hermit”

UMI 마커를 단 왼손용과 오른손용 Hermit, 책상의 테이블 마커

Hermit 은 팔의 claw 에 손잡이를 붙인 형태의 그리퍼로, claw 와 jaw 의 형상, 카메라와 그 장착 위치가 팔과 같습니다. 안에 든 서보 하나는 jaw 를 구동하지 않고 jaw 가 열린 정도를 읽는 데만 씁니다.

시연 중에는 시연자 머리에 단 탑 카메라(global shutter AR0234, 120° 렌즈)가 Hermit 손잡이의 UMI 마커와 책상에 고정한 테이블 마커를 함께 촬영합니다. UMI 마커의 pose 를 테이블 마커 기준으로 계산하므로, 매 프레임 tool 의 pose 를 책상 좌표계로 얻습니다.

손에 쥔 Hermit. 손잡이의 UMI 마커와 claw 위의 카메라

Hermit 은 엄지를 claw 의 고리 두 개에, 검지를 jaw 의 고리 두 개에 끼워 쥡니다. 검지를 오므리면 jaw 가 닫히고 펴면 열리며, 팔에서는 서보가 같은 방식으로 jaw 를 여닫습니다.

Hermit 의 고리에 끼운 엄지와 검지, 닫힌 jaw

Hermit 과 팔은 카메라와 claw 가 같아서, Hermit 으로 촬영한 영상으로 학습한 policy 는 팔에서 실행할 때도 학습 때와 같은 모습의 영상을 입력으로 받습니다. 그래서 시연을 수집할 때는 Pinkrab 이 없어도 됩니다.

소프트웨어 구성

섹션 제목: “소프트웨어 구성”
구성 요소 역할
pinkrab CLI 서보 보드 이름 지정, 서보 점검, 팔 calibration, 카메라 렌즈 fit
pinkrab-studio 브라우저 작업 화면. MuJoCo 로 그린 Pinkrab, teleoperation, 시연 수집, 학습, policy 실행
pinkrab-umi Hermit 쪽 프로그램. 카메라 녹화, 마커 추적, episode 의 LeRobot dataset 변환
ROS 2 노드 서보 driver, 모든 명령의 joint 범위·장면 충돌·속도를 검사하는 safety gate, studio 와 ROS 를 잇는 bridge
LeRobot plugin 두 팔을 LeRobot 의 robot type bi_pinkrab_follower 하나로 등록

Policy 학습에는 LeRobot 을 사용합니다. policy 는 LeRobot 의 ACT 입니다(학습).

기반 프로젝트

섹션 제목: “기반 프로젝트”

Pinkrab 은 다음 프로젝트의 아이디어와 설계, 코드를 바탕으로 합니다.