Robotyka Open-Source

LeRobot, SO-100 oraz Jetson Orin Nano

Wprowadzenie i możliwości

Plan prezentacji

1. Platforma LeRobot

Framework, algorytmy uczenia, społeczność

2. Hardware SO-100

Specyfikacje, budowa, komponenty

3. Jetson Orin Nano

Obliczenia AI, edge computing

4. Demonstracja Live

Teleoperacja w czasie rzeczywistym

LeRobot Framework

Framework open-source oparty na PyTorch dla uczenia robotów end-to-end

  • Licencja Apache 2.0
  • Modularna architektura
  • Integracja z Hugging Face Hub
  • Standardowy format danych (dane tabelaryczne, wizualne, metadata)
  • Agnostyczny sprzętowo, wsparcie dla rożnych modeli robotów, możliwość wykorzystania i implementacji wsparcia dla własnych konstrukcji
  • Zestaw otwartoźródłowych zbiorów danych
  • Społeczność praktyków rozwijających cały ekosystem

Uczenie przez Imitację (Behavioral cloning)

 

Koncepcja

Demonstracja przez eksperta (manualnie)
↓
Zapis przykładów treningowych (Obraz, Stan, Akcje)
↓
Uczenie nadzorowane
↓
Robot wykonuje zadanie autonomi

 

Uczenie przez Imitację (Behavioral cloning)

Wyzwania

Kumulacja błędów

Małe błędy narastają wykładniczo:
Krok 100 → skumulowany błąd z każdego poprzedniego kroku

Multimodalność

Wiele poprawnych rozwiązań, a
uśrednianie prowadzi do błędów.

Algorytmy w LeRobot

Algorytm Zastosowanie Ilość przykładów Inferencja
ACT Dwuręczne, kontaktowe 50 10-15ms
Diffusion Multimodalne, wysokie DOF 50-100 50-200ms
VLA Wielozadaniowe, język 10-50 (fine-tuning) 100-200ms

 

ACT - Szybki

Diffusion - Multimodalny

VLA - Językowy, do wielu zadań

ACT — Action Chunking

 

Kluczowa zmiana w przypadku podejścia ACT polega na przewidywaniu 100 akcji naraz, zamiast przewidywania pojedynczych kroków. 500 kroków / 100 = 5 decyzji, co przekłada się na mniejsze ryzyko kumulacji błędów.

 

Architektura

ResNet18 (wizja) → Transformer (sekwencje) → CVAE (różnorodność)

ACT — Action Chunking

Autorzy przetestowali algorytm na 8 zadaniach jakotwieranie kubka, wkładanie baterii do pilota, czy przesuwanie klocków. Osiągając do ponad 90% sukcesów wykonania zadań przez wytrenowanego robota (dla wkładania baterii do pilota).

Efekty

Metryka Wartość
Sukces 50-90% (zależnie od zadania)
Demonstracje 50
Uczenie 3-12h
Inferencja 10-15ms
Zhao, T. Z., Kumar, V., Levine, S., & Finn, C. (2023). Learning Fine-Grained Bimanual Manipulation with Low-Cost Hardware. arXiv. 10.48550/arXiv.2304.13705

ACT — Action Chunking

lerobot-train \
  --dataset.repo_id=${HF_USER}/your_dataset \
  --policy.type=act \
  --output_dir=outputs/train/act_run

Diffusion Policy

 

W przypadku diffusion policy, stosowany jest podejście z iteracynym odszumianiem (diffusion) losowego szumu do momentu otrzymania prawidłowych akcji dla robota. Dzięki losowej inicjalizacji, podejście to eksploruje różne rozwiązania, co pomaga wspierać multimodalność. Jest też stosunkowo odporna na zakłocenia i zapewnia płynne trajektorie ruchu robota.

Diffusion Policy

 

Efekty

Metryka Wartość
Sukces 50-95% (zależnie od zadania)
Demo 50-150
Uczenie 12h
Inferencja 50-200ms

Chi, C., Xu, Z., Feng, S., Cousineau, E., Du, Y., Burchfiel, B., Tedrake, R., & Song, S. (2024). Diffusion Policy: Visuomotor Policy Learning via Action Diffusion. arXiv. 10.48550/arXiv.2303.04137

Diffusion Policy

 

 

python -m lerobot.scripts.train \
  --output_dir=outputs/train/diffusion_pusht \
  --policy.type=diffusion \
  --dataset.repo_id=lerobot/pusht \
  --seed=100000 \
  --env.type=pusht \
  --batch_size=64 \
  --steps=200000 \
  --eval_freq=25000 \
  --save_freq=25000

Vision-Language-Action

SmolVLA

 

SmolVLA to jeden z modeli z gatunku Vision-Language-Model, przygotowany przez HuggingFace, służacy jako "foundational" model o 450M parametrów, wytrenowany na bazie otwartego zbioru danych zawierającego nagrania robotów wykonujących rózne akcje. Łączy vision i text encodery i na tej podstawie dokonuje inferencji akcji, które ma wykonać robot. Wymaga ok. 10-50 przykładowych nagrań do fine-tuningu. 

 

Shukor, M., Aubakirova, D., Capuano, F., Kooijmans, P., Palma, S., Zouitine, A., Aractingi, M., Pascal, C., Russi, M., Marafioti, A., Alibert, S., Cord, M., Wolf, T., & Cadene, R. (2025). SmolVLA: A Vision-Language-Action Model for Affordable and Efficient Robotics. arXiv. 10.48550/arXiv.2506.01844

 

   

Vision-Language-Action

SmolVLA

Shukor, M., Aubakirova, D., Capuano, F., Kooijmans, P., Palma, S., Zouitine, A., Aractingi, M., Pascal, C., Russi, M., Marafioti, A., Alibert, S., Cord, M., Wolf, T., & Cadene, R. (2025). SmolVLA: A Vision-Language-Action Model for Affordable and Efficient Robotics. arXiv. 10.48550/arXiv.2506.01844

Vision-Language-Action

SmolVLA

 

lerobot-train \
  --policy.path=lerobot/smolvla_base \
  --dataset.repo_id=${HF_USER}/my_dataset \
  --batch_size=64 \
  --steps=20000

LeRobot - zestawy danych

LeRobot to również zbiory otwartoźródłowych danych, aktualnie jest dostępne ponad 100 zestawów, mających ponad 30 tys. pojedycznych epizodów, dla zadań takich jak podnoszenie i przemieszczanie, układanie (jeden na drugim), sortowanie przedmiotów, czy koordynacja między dwoma ramionami. 

from lerobot.common.datasets

import LeRobotDataset dataset = LeRobotDataset("lerobot/pusht")

Ramię Robotyczne SO-100/101

 

 

W pełni open-source (pliki CAD, BOM, kod) ramię robotyczne, drukowane 3D, zaprojektowane by ułatwić eksperymenty związane z wykorzystaniem metod uczenia maszynowego do kontroli robotów. Jedną z dużych zalet jest łatwość złożenia oraz stosunkowo niski koszt (<1000 PLN) w porównaniu do innych podobnych rozwiązań jak np ALOHA. Ramię to ma 6 stopni swobody (5+1), zasięg ramienia to ok 40-50 cm, rozdzielczość serw to 0.088°, udzwig to około 100-200g. Zestaw to dwa ramiona, leader oraz follower.

Komponenty

 

 

  • 6× serwomechanizmy STS3215
  • ~20 części drukowanych 3D
  • Śruby M2, M3 (metryczne)
  • Adapter MotorBus (USB→TTL)
  • Zasilacz 7.4V/12V, 3-5A
  • Kamery do rejestracji ruchu robota

Ulepszenia SO-101

Mieszane Przełożenia

Leader: łatwiejszy do poruszania
Follower: większy moment obrotowy

Prostszy Montaż

Prekonfigurowane silniki

Lepsze Okablowanie

Routing zewnętrzny
Zwiększona niezawodność

 

Przekłada się to na mniejszą siłę potrzebną do teleoperacji i większą niezawodność działania robota

NVIDIA Jetson Orin Nano

 

 

 

 

Komponent Spec
GPU 1024 CUDA cores, Ampere, 32 Tensor Cores
CPU 6-core ARM Cortex-A78, 
Pamięć 8GB LPDDR5, 102 GB/s
Moc obliczeniowa

67 TOPS AI / 17 FP16 TFLOPS
Cena ~1200 PLN

Komputer jednopłytkowy wyprodukowany przez NVidia,   dedykowany zastosowaniom brzegowym, wyposażony w akcelerator w formie GPU. 

 

Zasoby

Dokumentacja

huggingface.co/docs/lerobot

GitHub

github.com/huggingface/lerobot

Społeczność

discord.com/invite/s3KuuzsPFb

Hardware

github.com/TheRobotStudio/SO-ARM100

Demo - teleoperacja

Made with Slides.com