- ToddlerBotは低コストのオープンソースヒューマノイドロボットプラットフォームであり、ロボティクス・AI研究におけるポリシー学習と実験のスケーラビリティを目標に設計
- 新バージョン(2.0)は側転、ハイハイ、高速歩行、VR遠隔操作、リアルタイムのステレオ深度推定など多様な新機能をサポート
- 30自由度設計、多様なエンドエフェクタ(手のひら型・グリッパー)、3Dプリントベースの迅速な修理など、再現性と耐久性を重視
- 強化学習と拡散モデルを活用した歩行・双腕・全身操作、スキルチェイニング(skill chaining)などのML互換性が実証済み
- 完全なオープンソースのマニュアルとコードを提供し、誰でも製作・ポリシー転移・マルチロボット協調実験が可能
Toddlerbotオープンソースプロジェクトの意義
- Toddlerbotはオープンソースのヒューマノイドロボットプロジェクトで、誰でもソースを活用して直接組み立てや改造が可能
- 商用ヒューマノイドロボットと比べて製作コストが低く、構造と部品数が少ないため参入障壁が低いのが特徴
- ロボットのハードウェア設計、ソフトウェア制御、アルゴリズム学習など多様な目的に活用可能
- 活発なコミュニティと文書化により、初心者から専門家まで高い実用性を持つ
- 研究・開発目的、教育用、プロトタイピングなどに適したロボットプラットフォーム
主な機能と利点
- 3Dプリンタ、オープンソース回路図、公開ソフトウェアを通じて容易に製作可能
- モジュラーデザイン構造により、頭部、腕、胴体などを自由に設計・交換可能
- Pythonなど複数のプログラミング言語と連携でき、多様な制御戦略の実験が可能
- センサー、モーター、カメラなどの選択的な追加拡張をサポート
ToddlerBot 2.0の主な機能
- 側転: 高い敏捷性とバランス能力を実演し、失敗時でもほとんど破損しない
- ハイハイ: 幼児のように腕と脚を使った四つんばいでの移動動作
- 高速歩行: 全方向歩行速度0.25m/s、その場旋回は最大1rad/s
- VR遠隔操作: Meta Quest 2ベースのリアルタイム操作
- ステレオ深度推定: Jetson Orin NX 16GBを搭載し、10Hzでリアルタイム処理
設計上の特徴
- 30自由度(DoF): 腕7、脚6、首2、腰2
- センサー・電子機器: 魚眼カメラ2基、スピーカー、マイク2基、IMU、Jetson Orin NX
- エンドエフェクタ: 柔軟な手のひら型と平行ジョーグリッパーの2つのオプション
性能実験
- 腕長テスト: 胴体体積の14倍の大きさの物体をつかめる
- 荷重テスト: 全体重量の40%にあたる1.48kgを持ち上げてバランスを維持
- 持続性テスト: 強化学習ベースの歩行ポリシーで19分継続、7回転倒しても破損なし、修理は35分以内(3Dプリント+組み立て)
AIベースの動作
- 対話・腕立て伏せ: OpenAI Realtime API + GPT-4o連携
- 鉄棒懸垂: AprilTagベースの位置認識、シミュレーションポリシーの実機転移
- 歩行・操作: 強化学習とRGBベースの拡散ポリシーにより双腕および全身操作を実行
- スキルチェイニング(Skill Chaining): ハンドル把持(拡散ポリシー) → 台車を押す(強化学習ポリシー)
再現性と拡張性
- ポリシー転移: 1台のToddlerBotで学習した操作ポリシーを別個体へ無損失で転移
- マルチロボット協調: 2台のロボットが長時間タスク(部屋の片付け)を協力して実行
- 組み立てやすさ: オープンソースのマニュアル・動画により誰でも製作可能
研究支援
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