OpenArm-Setup-Anleitung: Vom Auspacken bis zur ersten Teleoperation

Checkliste zum Auspacken

Überprüfen Sie alle Komponenten anhand der Packliste, bevor Sie Verpackungen entsorgen. Ein Standard-OpenArm-Kit umfasst: den Folgearm (6-DOF-Roboterarm mit servogetriebenen Gelenken und integriertem Greifer), den Führungsarm (passive kinematische Nachbildung, die vom Bediener zur Teleoperation verwendet wird), zwei USB-Kameras (am Handgelenk und über dem Kopf montiert), die Steuerplatine und den USB-Hub, ein 24-V-Netzteil, alle erforderlichen M3- und M4-Hardware, einen Drehmomentschraubendreher und das USB-A-zu-USB-C-Steuerkabel. Kits, die die Rechenoption enthalten, werden auch mit einem konfigurierten Mini-PC mit vorinstalliertem Ubuntu 22.04 und dem SVRC-Software-Stack geliefert.

Überprüfen Sie die Servokabel an beiden Armen auf eventuelle Quetschungen oder Knicke, die während des Transports entstanden sein könnten. Beugen Sie jedes Gelenk vorsichtig von Hand über seinen Bewegungsbereich (bei ausgeschalteter Stromversorgung), um sicherzustellen, dass keine Gelenke klemmen. Wenn sich ein Gelenk eher steif oder kerbig als glatt und nachgiebig anfühlt, schalten Sie es nicht ein. Wenden Sie sich an den SVRC-Support, bevor Sie fortfahren, da ein beschädigtes Servo vor dem ersten Gebrauch ausgetauscht werden sollte, um ein Abstreifen des Getriebes zu vermeiden.

Legen Sie die Hardware vor dem Zusammenbau an einem freien Arbeitsplatz mit mindestens 1 m Freiraum um den Roboterarm in alle Richtungen aus. Die maximale Reichweite von OpenArm beträgt 850 mm. Planen Sie daher Ihre Tischanordnung entsprechend. Der Führungsarm kann je nach Ihrem bevorzugten Arbeitsstil neben dem Mitnehmer oder gegenüber dem Bediener platziert werden; Für die meisten Bediener ist es am natürlichsten, den Führungsarm direkt an der Seite der dominanten Hand zu platzieren.

Montageschritte

Wenn Ihr OpenArm zum Versand teilweise zerlegt ankommt (die meisten Kits werden zum Schutz mit abgenommenem Oberarm geliefert), beginnen Sie mit der Befestigung des Oberarmsegments am Schultergelenk. Richten Sie die Befestigungslöcher aus und verwenden Sie die mitgelieferten M4-Schrauben mit einem auf 0,8 Nm eingestellten Drehmomentschraubendreher. Überdrehen Sie die Servohornbefestigungen nicht. Führen Sie jedes Servokabel durch den Armkanal, bevor Sie das Gelenk vollständig einsetzen, da der Zugang nach dem Zusammenbau schwierig ist. Die Montageanleitung in der OpenArm-Dokumentation (erhältlich über SVRC-Plattform) enthält Fotos von jedem Schritt und ein Kabelführungsdiagramm.

Montieren Sie die Handgelenkkamera mit der im Kit enthaltenen bedruckten Halterung. Führen Sie das USB-Kabel durch den Unterarmkanal entlang des Greiferservokabels. Befestigen Sie das Kabel alle 100 mm mit den mitgelieferten Kabelklemmen, um zu verhindern, dass sich das Kabel während der Manipulation an Gegenständen verfängt. Die Overhead-Kamera wird auf einem separaten Ständer (im Komplettsatz enthalten) montiert, der etwa 600 mm über und 300 mm hinter der Basis des Folgearms positioniert und um 30–45 Grad nach unten geneigt ist, um den gesamten Arbeitsbereich zu erfassen.

Verbinden Sie die Steuerplatine über den JST-Anschluss am ersten Servo an der Basis mit der Servokette des Folgearms. Die Steuerplatine versorgt alle Servos über einen verketteten Strombus mit Strom. Überprüfen Sie die Polarität jedes Steckers, bevor Sie Strom anlegen. Schließen Sie die 24-V-Stromversorgung an die Steuerplatine an (die Hohlbuchse, nicht den Servobus-Anschluss). Verbinden Sie die Steuerplatine über das mitgelieferte USB-C-Kabel mit Ihrem Computer. Schließen Sie abschließend beide Kameras an den USB-Hub an und nutzen Sie den Hub zum Rechnen über USB-A.

Kalibrierung

Durch die Kalibrierung wird die Nullposition jedes Gelenks ermittelt – der Referenzpunkt, von dem aus alle nachfolgenden Gelenkwinkelmessungen durchgeführt werden. Schalten Sie die Steuerplatine ein und vergewissern Sie sich, dass alle Servo-LEDs grün leuchten (gelb weist auf einen Kommunikationsfehler hin; rot weist auf einen Überstromfehler hin – beheben Sie diese, bevor Sie fortfahren). Öffnen Sie das SVRC-Kalibrierungstool, entweder über die Webschnittstelle der SVRC-Plattform oder das im Software-Stack enthaltene Befehlszeilentool.

Der Kalibrierungsvorgang dauert etwa 10 Minuten. Sie werden aufgefordert, jedes Gelenk in seine definierte Ausgangsposition zu bewegen – eine vollständig ausgefahrene, aufrechte Konfiguration – und zu bestätigen. Das Werkzeug zeichnet den Encoder-Offset an jedem Gelenk auf und schreibt ihn in das Servo-EEPROM. Überprüfen Sie nach der Kalibrierung, indem Sie jedes Gelenk auf seine dokumentierten Bereichsgrenzen einstellen und beobachten, ob die physische Bewegung mit dem befohlenen Bereich übereinstimmt. Wenn eine Verbindung eine harte Grenze vor der Softwaregrenze erreicht, ist der Kalibrierungsoffset falsch und muss wiederholt werden.

Die Kamerakalibrierung erfolgt separat. Die SVRC-Plattform umfasst einen ChArUco-Board-basierten Kamerakalibrierungsworkflow, der intrinsische Parameter und die extrinsische Transformation zwischen der Handgelenkkamera, der Overhead-Kamera und dem Robotergrundrahmen berechnet. Drucken Sie die Kalibrierungstafel im angegebenen Maßstab (A3-Papier, Maßstab 100 %) aus, sammeln Sie 30–50 Bilder in verschiedenen Ausrichtungen und führen Sie das Kalibrierungsskript aus. Eine Kamerakalibrierung ist nicht unbedingt erforderlich, um mit dem Sammeln von Demonstrationen zu beginnen, aber Richtlinien, die ohne kalibrierte extrinsische Elemente trainiert werden, lassen sich weniger gut auf Hardwarekopien übertragen. Füllen Sie es aus, bevor Sie mit der Erfassung der Produktionsdaten beginnen.

Verbindung zur SVRC-Plattform herstellen

Der SVRC-Plattform ist die Softwareschicht für Episodenaufzeichnung, Datensatzverwaltung und Richtlinienschulung. Erstellen Sie Ihr SVRC-Konto oder melden Sie sich an, navigieren Sie zum Abschnitt „Hardware“ und fügen Sie ein neues OpenArm-Gerät hinzu. Geben Sie die auf dem Etikett der Steuerplatine aufgedruckte Seriennummer ein. Die Plattform generiert ein Geräte-Token – fügen Sie dieses in die Konfigurationsdatei unter ein ~/.svrc/config.yaml auf Ihrem Computer und starten Sie dann den SVRC-Agentendienst mit neu systemctl restart svrc-agent.

Sobald der Agent eine Verbindung herstellt, wird das Gerät im Plattform-Dashboard als „Online“ angezeigt. Sie können die Verbindung überprüfen, indem Sie Live-Verbindungsstatus- und Kamera-Feeds aus der Geräteansicht der Plattform streamen. Dieser Live-Feed ist auch nützlich, um Datenerfassungssitzungen aus der Ferne zu überwachen und die Episodenqualität zu überprüfen, ohne Rohdatendateien herunterladen zu müssen. Mit dem Datensatz-Explorer der Plattform können Sie Episoden direkt im Browser markieren, kommentieren und verwalten.

Ihre erste Teleoperationssitzung

Aktivieren Sie den Teleoperationsmodus in der SVRC-Plattform oder über das Befehlszeilentool: svrc teleop start --leader /dev/ttyUSB0 --follower /dev/ttyUSB1. Die Gelenke des Führungsarms wechseln in einen nachgiebigen Schwerkraftkompensationsmodus; Der Folgearm spiegelt jede Bewegung in Echtzeit mit einer konfigurierbaren Latenzzeit (Standard 50 ms) wider. Bewegen Sie den Führungsarm langsam durch den Arbeitsbereich und vergewissern Sie sich, dass der Folgearm genau verfolgt. Überprüfen Sie, ob Verbindungen nacheilen oder überschwingen. Dies weist auf ein PID-Abstimmungsproblem hin, das in der Servokonfigurationsdatei behoben werden kann.

Wählen Sie für Ihre erste aufgezeichnete Episode eine einfache, wiederholbare Aufgabe: Nehmen Sie einen Würfel von einer festen Position und platzieren Sie ihn auf einem markierten Ziel. Üben Sie die Bewegung mit dem Teleoperationssystem für 5–10 Wiederholungen ohne Aufzeichnung, um das Muskelgedächtnis zu entwickeln. Wenn Ihre Bewegungen gleichmäßig und gleichmäßig sind, starten Sie eine Aufnahmesitzung auf der SVRC-Plattform. Jede Episode wird mit einem Zeitstempel, der Hardware-Seriennummer und Ihrer Sitzungs-ID versehen. Überprüfen Sie nach Abschluss einer Demonstration die Episodenwiedergabe auf der Plattform, bevor Sie die nächste aufzeichnen. Wenn Sie Qualitätsprobleme frühzeitig erkennen, sparen Sie später viel Zeit bei der erneuten Erfassung. Sehen Sie sich unsere an Leitfaden für Datendienste für Best Practices zur Strukturierung von Datenerfassungssitzungen für Richtlinienschulungen.

Tipps zur Datenerfassung

Behalten Sie während der gesamten Demonstrationen eine konstante Geschwindigkeit bei. Abrupte Geschwindigkeitsänderungen – schnelle Annäherung, plötzliches langsames Greifen – erschweren es den Richtlinien, reibungsloses Verhalten zu erlernen. Streben Sie ein Tempo an, das bewusst, aber nicht mühsam wirkt: als würden Sie einem Kollegen eine Aufgabe demonstrieren, der jeden Schritt klar sehen muss. Wenn Sie für Diffusion Policy oder ACT sammeln, ist eine systematische Variation der Objektposition wertvoller als zusätzliche Demonstrationen mit Objekten am selben Ort. Bewegen Sie das Zielobjekt nach jeweils 20 Episoden an eine neue Position innerhalb des erwarteten Einsatzbereichs.

Machen Sie alle 30–45 Minuten Pausen. Die Ermüdung des Bedieners führt zu subtilen Veränderungen in der Demonstrationsqualität – Zögern, asymmetrische Griffe, unvollständige Platzierungen – die in einzelnen Episoden schwer zu erkennen sind, aber die Richtlinienschulung im großen Maßstab beeinträchtigen. Die Sitzungsanalyse der SVRC-Plattform kennzeichnet Episoden, bei denen die Demonstrationsdauer ein Ausreißer ist (zu schnell oder zu langsam im Vergleich zum Sitzungsmedian), und liefert so ein automatisiertes Qualitätssignal. Verwenden Sie diese Flags als Ausgangspunkt für die manuelle Überprüfung, nicht als vollständigen Ersatz dafür. Für eine Skalierung, die über das hinausgeht, was ein einzelner Bediener produzieren kann, SVRCs verwalteter Inkassodienst stellt Teams aus geschulten Bedienern strukturierte QS-Protokolle zur Verfügung. Kontaktieren Sie uns um mehr zu erfahren.