Unitree DEX3-1 – trójpalczasta dłoń robotyczna z 7 stopniami swobody

Trójpalczasta dłoń robotyczna Unitree

Unitree DEX3-1 – precyzyjna dłoń robotyczna z 7 stopniami swobody

Unitree DEX3-1 jest trójpalczastą dłonią robotyczną przeznaczoną do precyzyjnej manipulacji, teleoperacji oraz projektów embodied AI. Siedem aktywnych stopni swobody, sterowanie siłowo-pozycyjne i opcjonalne czujniki dotykowe pozwalają realizować złożone zadania wymagające kontrolowanego kontaktu z przedmiotem.

Zapytaj o DEX3-1 Zobacz dane techniczne
Unitree DEX3-1 – trójpalczasta dłoń robotyczna z aktywnymi strefami czujników dotykowych
W wersji z czujnikami dotykowymi niebieskie pola przedstawiają 9 aktywnych stref zawierających łącznie 33 punkty pomiaru nacisku.
7 DoF aktywnych stopni swobody
710 g masa pojedynczej dłoni
±2 mm powtarzalność pozycjonowania końcówki
do 1000 Hz częstotliwość sterowania i komunikacji
Spis treści strony DEX3-1 Rozwiń listę i przejdź bezpośrednio do wybranej sekcji 18 sekcji

Dwa rodzaje efektorów końcowych

Czym DEX3-1 różni się od chwytaka DEX1-1?

Oba urządzenia służą do chwytania i manipulowania przedmiotami, jednak zostały zbudowane z myślą o innych rodzajach zadań. DEX1-1 wykonuje równoległy ruch dwóch szczęk, natomiast DEX3-1 wykorzystuje trzy palce i siedem aktywnych stopni swobody.

1 napęd

Chwytak dwuszczękowy

Unitree DEX1-1

Dwie szczęki poruszają się równolegle wzdłuż jednej osi. Taka konstrukcja pozwala uzyskać powtarzalny i kontrolowany chwyt przedmiotów o zróżnicowanych wymiarach.

Konstrukcja
Dwie równoległe szczęki
Ruch
Wspólne otwieranie i zamykanie szczęk
Najważniejsze cechy
Skok 90 mm i regulowana siła 5–120 N
Typowe zadania
Chwytanie, podnoszenie, przenoszenie i sortowanie
Poznaj Unitree DEX1-1
7 DoF

Dłoń robotyczna

Unitree DEX3-1

Trzy przegubowe palce mogą być sterowane z wykorzystaniem siedmiu aktywnych stopni swobody. Pozwala to rozwijać bardziej złożone strategie kontaktu i manipulacji.

Konstrukcja
Trzy przegubowe palce
Ruch
Sterowanie siedmioma aktywnymi osiami stawów
Kontakt
Opcjonalnie 9 stref i 33 punkty pomiaru nacisku
Typowe zadania
Teleoperacja, badania manipulacji, uczenie robotów i embodied AI
Model omawiany na tej stronie

Kinematyka dłoni

Trzy palce i 7 aktywnych stopni swobody

DEX3-1 nie wykorzystuje jednego wspólnego ruchu otwierania i zamykania. Siedem aktywnie sterowanych osi stawów zostało rozdzielonych pomiędzy kciuk, palec wskazujący oraz palec środkowy.

1 2 3

Kciuk

3 DoF

Trzy aktywne osie pozwalają zmieniać ustawienie kciuka względem pozostałych palców oraz budować różne konfiguracje kontaktu z przedmiotem.

Oznaczenia osi

  • thumb0
  • thumb1
  • thumb2
1 2

Palec wskazujący

2 DoF

Dwie sterowane osie odpowiadają za ustawienie segmentów palca wskazującego podczas zamykania dłoni i kontaktu z obiektem.

Oznaczenia osi

  • index0
  • index1
1 2

Palec środkowy

2 DoF

Dwie kolejne osie umożliwiają kontrolowanie ułożenia palca środkowego i uzupełniają trójpunktową strukturę chwytu.

Oznaczenia osi

  • middle0
  • middle1
3 + 2 + 2 = 7 DoF

Stopień swobody oznacza osobno sterowaną oś ruchu. Poszczególne stawy mogą otrzymywać własne wartości zadane, dzięki czemu dłoń nie jest ograniczona do jednego wspólnego ruchu zamykającego.

Poszukujesz dłoni robotycznej do swojego projektu? Skontaktuj się z nami

DEX3-1 to trójpalczasta dłoń robotyczna przeznaczona do badań nad manipulacją, teleoperacją i embodied AI. Jest dostępna w wersji z czujnikami dotykowymi lub bez nich, a sposób integracji zależy od wybranej platformy i konfiguracji.

  • Dłoń DEX3-1

Zapraszamy do kontaktu

Wypełnij formularz kontaktowy w celu otrzymania oferty.

DEX3-1 z czujnikami dotyku

Zakres roboczy osi

Zakresy ruchu stawów DEX3-1

Każda z siedmiu osi pracuje w określonym zakresie kątowym. Wspólna skala od –60° do +100° pokazuje zarówno całkowity zakres ruchu, jak i położenie każdej osi względem pozycji zerowej.

Kciuk

thumb0
–60° do +60°
thumb1
–35° do +60°
thumb2
0° do +100°

Palec wskazujący

index0
0° do +90°
index1
0° do +100°

Palec środkowy

middle0
0° do +90°
middle1
0° do +100°

Zakres graniczny nie jest automatycznie zalecanym punktem pracy pod obciążeniem. Podczas kontaktu z przedmiotem powinny zostać uwzględnione ograniczenia ruchu, wartości siły oraz bezpieczne narastanie polecenia.

Układ napędowy dłoni

Sześć napędów bezpośrednich i jeden staw z przekładnią

DEX3-1 wykorzystuje sześć miniaturowych bezszczotkowych stawów z napędem bezpośrednim oraz jeden aktywny staw, w którym ruch jest przenoszony przez przekładnię. Wszystkie siedem osi jest objętych aktywnym sterowaniem.

1 napęd bezpośredni
2 napęd bezpośredni
3 napęd bezpośredni
4 napęd bezpośredni
5 napęd bezpośredni
6 napęd bezpośredni
1 staw z przekładnią
Napęd bezpośredni Napęd z przekładnią
6

Stawy z napędem bezpośrednim

Direct drive

W sześciu osiach ruch jest przekazywany bez pośredniej przekładni pomiędzy silnikiem a napędzanym stawem. Zmniejszona liczba elementów pośredniczących ułatwia bezpośrednie sterowanie ruchem i siłą stawu.

  • Miniaturowe silniki bezszczotkowe
  • Bezpośrednie przeniesienie ruchu na staw
  • Obsługa sterowania pozycją i momentem
1

Aktywny staw z przekładnią

Gear drive

W jednej osi pomiędzy silnikiem a stawem zastosowano mechaniczny stopień przekładniowy. Oś pozostaje napędzana i jest częścią siedmiu aktywnych stopni swobody dłoni.

  • Aktywnie sterowana oś
  • Mechaniczne przeniesienie ruchu przez przekładnię
  • Element wspólnego układu sterowania dłoni
6 + 1 = 7 stawów

Układ 6 + 1 nie oznacza sześciu osi aktywnych i jednej pasywnej. Różnica dotyczy wyłącznie sposobu mechanicznego przeniesienia ruchu.

710 g masa kompletnej dłoni

Sterowanie ruchem i kontaktem

Sterowanie siłowo-pozycyjne DEX3-1

Dla poszczególnych stawów mogą być przekazywane wartości pozycji, prędkości, momentu oraz parametrów odpowiedzialnych za sztywność i tłumienie reakcji. Dzięki temu ruch dłoni nie musi być określany wyłącznie przez docelowy kąt stawu.

Dane wejściowe

Wartości zadane

Pozycja, prędkość, moment i parametry reakcji.

Pętla sterowania

Sterownik stawu

Łączy wartości zadane z aktualnym stanem osi.

Rezultat

Ruch i kontakt

Staw reaguje zgodnie z wybranym trybem i nastawami.

q

Pozycja zadana

Joint position

Określa docelowe położenie stawu, do którego ma zostać skierowana dana oś.

dq

Prędkość zadana

Joint velocity

Opisuje oczekiwaną prędkość ruchu stawu podczas realizowania polecenia.

τ

Moment zadany

Feedforward torque

Wartość tau może wprowadzać zadany moment wyprzedzający, uzupełniający reakcję pozycja–prędkość.

Kp

Sztywność pozycyjna

Proportional gain

Parametr wpływa na to, jak mocno staw reaguje na różnicę pozycji pomiędzy wartością zadaną i aktualną.

Kd

Tłumienie ruchu

Derivative gain

Parametr pozwala kształtować tłumienie i reakcję na prędkość, ograniczając zbyt gwałtowne zmiany ruchu.

M

Tryb sterowania

Mode

Pole mode określa sposób interpretowania polecenia przez sterownik danej osi.

Kp i Kd nie oznaczają pełnego regulatora PID

W interfejsie polecenia dostępne są osobne nastawy Kp i Kd, natomiast nie występuje niezależne pole Ki. Taką strukturę można opisywać jako sterowanie z członami proporcjonalnym i tłumiącym, uzupełnione zadanym momentem tau. Ostateczne zachowanie zależy również od trybu i wewnętrznej pętli sterownika stawu.

Regulator PID w Akademii Robotyki

Moment zadany nie jest tym samym co pomiar nacisku na powierzchni palca. Informacje dotykowe pochodzą z opcjonalnych czujników umieszczonych w aktywnych strefach dłoni i stanowią osobny rodzaj danych zwrotnych.

Dwie konfiguracje wyposażenia

DEX3-1 bez czujników lub z pomiarem dotykowym

Dłoń jest dostępna w konfiguracji bez czujników dotykowych oraz w wersji wyposażonej w rozłożone na palcach i powierzchni dłoni punkty pomiarowe. Różnica dotyczy warstwy sensorycznej, a nie liczby palców ani siedmiu aktywnych stopni swobody.

Konfiguracja bez sensorów

DEX3-1 bez czujników dotykowych

Zachowane zostają trzy palce, siedem aktywnych osi, sterowanie pozycją, prędkością i momentem oraz informacje o stanie napędów. Nie jest natomiast tworzona przestrzenna mapa nacisku na powierzchni dłoni.

  • 7 aktywnych stopni swobody
  • Sterowanie stanem poszczególnych stawów
  • Bez lokalnego pomiaru nacisku na palcach
Konfiguracja sensoryczna

DEX3-1 z czujnikami dotykowymi

Oprócz danych o stanie stawów mogą być odbierane informacje o kontakcie i nacisku rejestrowanym w 9 obszarach zawierających łącznie 33 punkty pomiarowe.

  • 9 rozmieszczonych obszarów sensorycznych
  • 33 punkty pomiaru nacisku
  • Dane wykorzystywane podczas manipulacji i badań

Jak rozmieszczono 33 punkty pomiarowe?

Dziewięć modułów zostało podzielonych na trzy grupy: obszary powierzchni dłoni, pola na palcach oraz końcówki palców.

10–2500 g zakres pomiarowy

Powierzchnia dłoni

3 × 4 = 12 trzy moduły po cztery punkty

Pola na palcach

3 × 4 = 12 trzy moduły po cztery punkty

Końcówki palców

3 × 3 = 9 trzy moduły po trzy punkty
12 + 12 + 9 = 33

Każdy moduł obejmuje kilka lokalnych punktów pomiarowych. Pozwala to rozróżniać miejsce kontaktu dokładniej niż przy zastosowaniu jednego wspólnego czujnika dla całej dłoni.

Zakres 10–2500 g opisuje pomiar układu dotykowego, a nie udźwig dłoni. Nie powinien być wykorzystywany do określania dopuszczalnej masy przenoszonego przedmiotu.

Obciążenie i pomiar nacisku

Jak prawidłowo interpretować obciążenie DEX3-1?

Wartości 500 g, 2500 g i 20 kg opisują trzy różne właściwości dłoni oraz jej czujników. Nie powinny być łączone ani przedstawiane jako jedna wartość udźwigu.

Próba manipulacyjna 500 g

Masa przedmiotu testowego

Wartość dotyczy próby przeprowadzonej w ściśle określonych warunkach. Nie stanowi uniwersalnego udźwigu dla każdego kształtu i ustawienia dłoni.

Zakres czujników 10–2500 g

Zakres pomiaru nacisku

Zakres odnosi się do danych rejestrowanych przez układ dotykowy. Nie określa dopuszczalnej masy przenoszonego przedmiotu.

Odporność przeciążeniowa 20 kg

Graniczny nacisk bez uszkodzenia czujnika

Wartość opisuje odporność elementu czujnikowego na przeciążenie. Nie jest roboczym zakresem pomiarowym ani udźwigiem dłoni.

Warunki testu z obciążeniem 500 g

Wynik powinien być przedstawiany razem z warunkami próby, ponieważ kształt przedmiotu, orientacja dłoni i sposób kontaktu wpływają na możliwość utrzymania obiektu.

5 cm Kształt przedmiotu Twardy, okrągły przedmiot o wielkości około 5 cm
°C Warunki otoczenia Próba wykonywana w temperaturze pokojowej
↙ Orientacja dłoni Powierzchnia dłoni skierowana w dół albo w lewo

Nieprawidłowe uproszczenie „Dłoń DEX3-1 ma udźwig 20 kg”.

Prawidłowa interpretacja Test manipulacyjny obejmował przedmiot o masie 500 g, natomiast 20 kg opisuje odporność przeciążeniową czujnika dotykowego.

Dobór DEX3-1 do konkretnego zadania powinien zostać zweryfikowany na rzeczywistym przedmiocie. Znaczenie mają między innymi jego geometria, materiał, współczynnik tarcia, położenie środka ciężkości, orientacja dłoni i zaprogramowana strategia chwytu.

Sprzężenie zwrotne i diagnostyka

Jakie dane zwrotne udostępnia DEX3-1?

Sterownik może nie tylko odbierać polecenia dla siedmiu osi, lecz również przekazywać aktualny stan stawów, układu zasilania, temperatur, IMU oraz diagnostyki dłoni. W wersji sensorycznej zestaw informacji obejmuje dodatkowo pomiary dotykowe.

Kierunek do dłoni

Polecenie sterujące

Pozycja, prędkość, moment, Kp, Kd i tryb pracy.

DEX
3-1
Kierunek z dłoni

Ramka aktualnego stanu

Dane ruchowe, elektryczne, termiczne i diagnostyczne.

JNT

Stan siedmiu stawów

Joint state
  • tryb stawu
  • pozycja
  • prędkość
  • moment

Dane pozwalają porównywać rzeczywisty stan osi z wartościami zadanymi i wykorzystywać wynik w zamkniętej pętli sterowania.

PWR

Parametry elektryczne i termiczne

Power and temperature
  • napięcie
  • prąd
  • temperatura stawów
  • stan zasilania

Parametry mogą być wykorzystywane do monitorowania obciążenia elektrycznego, temperatury i warunków pracy napędów.

TAC

Dane czujników dotykowych

Tactile state
  • nacisk
  • miejsce kontaktu
  • temperatura sensora
  • 33 punkty

Informacje są dostępne w konfiguracji wyposażonej w czujniki dotykowe. Pozwalają analizować kontakt w poszczególnych obszarach dłoni.

SYS

IMU i diagnostyka systemowa

IMU and diagnostics
  • dane IMU
  • informacje o zasilaniu
  • stan systemu
  • kody błędów

Ramka stanu może obejmować informacje inercyjne i diagnostyczne, potrzebne do nadzorowania pracy dłoni oraz obsługi stanów nieprawidłowych.

Pozycja stawu i dane IMU opisują inne rodzaje ruchu. Enkoder dostarcza informacji o położeniu konkretnej osi, natomiast IMU rejestruje ruch inercyjny całego modułu, w którym została umieszczona.

Enkodery w robotyce Jak działa IMU?

Moment raportowany w stanie stawu nie jest tym samym co nacisk zmierzony na powierzchni palca. Pierwsza wartość dotyczy układu napędowego osi, natomiast druga pochodzi z opcjonalnej warstwy czujników dotykowych.

Integracja poza robotem

Samodzielne sterowanie DEX3-1 przez USB

DEX3-1 może zostać połączony z komputerem hosta przez fizyczny interfejs USB 2.0. Komunikacja niskopoziomowa może być realizowana z wykorzystaniem biblioteki libusb oraz ramek poleceń i stanu zabezpieczonych sumą CRC32.

USB 2.0 fizyczny interfejs komunikacyjny
do 1000 Hz obsługiwana częstotliwość wymiany danych
CRC32 kontrola integralności ramki

Przepływ danych podczas jednej iteracji

Aplikacja przygotowuje polecenie, przesyła je przez USB, a następnie odbiera i weryfikuje odpowiadającą mu ramkę aktualnego stanu.

1 Aplikacja wyznacza wartości zadane
2 Ramka polecenia q, dq, tau, Kp, Kd, mode
3 libusb realizuje transmisję USB
4 DEX3-1 wykonuje iterację sterowania
5 Ramka stanu zawiera aktualne dane dłoni
6 Kontrola CRC32 weryfikuje integralność danych
Jedno wysłane polecenie Program przekazuje jedną kompletną ramkę wartości zadanych.
Jedna odebrana odpowiedź Po poleceniu odbierana jest odpowiadająca mu ramka stanu dłoni.
USB

USB jest interfejsem danych

Połączenie USB służy do komunikacji z komputerem. Nie zastępuje głównego zasilania układu napędowego dłoni.

1:1

Synchroniczny cykl wymiany

Kolejna iteracja powinna uwzględniać odebranie odpowiedzi na poprzednio wysłane polecenie.

CRC

Kontrola integralności danych

CRC32 pomaga wykrywać uszkodzone ramki. Nie jest szyfrowaniem ani mechanizmem uwierzytelniania transmisji.

DEV

Integracja wymaga własnej aplikacji

Bezpośrednie sterowanie USB wymaga obsługi protokołu, struktur danych, ograniczeń stawów, błędów transmisji i bezpiecznego zatrzymania.

Wartość „do 1000 Hz” opisuje możliwości interfejsu, a nie gwarantowaną częstotliwość każdej aplikacji. Rzeczywisty cykl zależy od systemu hosta, implementacji programu, obciążenia magistrali oraz czasu przetwarzania danych.

Integracja dłoni z robotem

Komunikacja DEX3-1 z robotem przez DDS

Po zamontowaniu dłoni w robocie bezpośrednia transmisja USB może zostać obsłużona przez działającą w systemie usługę. Aplikacja sterująca korzysta wtedy z tematów DDS przeznaczonych osobno dla lewej i prawej dłoni.

Warstwy komunikacji w robocie

Program wysokiego poziomu nie musi bezpośrednio tworzyć transmisji USB, ponieważ zajmuje się tym usługa obsługująca dłoń.

APP Aplikacja algorytm ruchu lub teleoperacji
DDS Temat cmd polecenia dla lewej lub prawej dłoni
BRG Usługa dłoni pośredniczy pomiędzy DDS i USB
USB Warstwa fizyczna transmisja do sterownika DEX3-1
DEX Dłoń DEX3-1 wykonanie polecenia i odczyt stanu
Dane stanu DEX3-1 → USB → usługa dłoni → temat DDS → aplikacja
L

Lewa dłoń

Polecenie rt/dex3/left/cmd
Stan rt/dex3/left/state
R

Prawa dłoń

Polecenie rt/dex3/right/cmd
Stan rt/dex3/right/state

Temat stanu należy sprawdzić dla używanej wersji SDK

W instrukcji wykorzystywany jest zapis rt/dex3/(left/right)/state.

W aktualnym przykładzie SDK można spotkać wariant z dodatkowym segmentem: rt/lf/dex3/(left/right)/state. Dlatego nazwa kanału stanu powinna zostać zweryfikowana w konfiguracji konkretnego robota, usługi i wersji oprogramowania.

Unitree G1 jest podstawową potwierdzoną platformą integracji DEX3-1. Dłoń może być obsługiwana jako lewy lub prawy efektor końcowy, a wyższe warstwy oprogramowania mogą wykorzystywać dane DDS do sterowania, teleoperacji i rejestrowania przebiegu ruchu.

Poznaj robota Unitree G1

Sterowanie i integracja

Programowanie DEX3-1: C++, SDK2, DDS i ROS 2

Sterowanie dłonią Unitree DEX3-1 może być realizowane na różnych poziomach systemu. Aktualny interfejs niskopoziomowy wykorzystuje C++, Unitree SDK2 oraz komunikację DDS, natomiast ROS 2 i Python mogą tworzyć wyższą warstwę aplikacji odpowiedzialną za planowanie, teleoperację, rejestrowanie danych lub algorytmy uczenia robotów.

Warstwy systemu sterowania

Aplikacja sterująca Logika zadania, planowanie chwytu, teleoperacja i algorytmy uczenia.
Unitree SDK2 Struktury poleceń, odbiór stanu dłoni i obsługa kanałów komunikacyjnych.
DDS Wymiana poleceń i danych zwrotnych między aplikacją a usługą dłoni.
DEX3-1 – lewa lub prawa dłoń Siedem aktywnych stopni swobody, napędy oraz informacje zwrotne.

C++ i Python pełnią różne role

C++

Aktualny przykład niskopoziomowej obsługi DEX3-1 w SDK2 wykorzystuje C++. Ta warstwa odpowiada za komunikację, odbiór stanu i wysyłanie poleceń do siedmiu przegubów.

Python

Python może pracować wyżej: przy teleoperacji, przygotowaniu zbiorów danych, testowaniu modeli oraz budowie algorytmów wykorzystujących informacje z dłoni.

DDS nie jest gotowym pakietem ROS 2. Wykorzystanie komunikacji DDS nie oznacza automatycznie, że DEX3-1 oferuje kompletną integrację ROS 2 typu plug-and-play. Projekt wykorzystujący ROS 2 może wymagać przygotowania własnego węzła lub pomostu mapującego wiadomości ROS 2 na kanały poleceń i stanu dłoni.

Praktyczny przepływ sterowania dłonią

INIT

Inicjalizacja komunikacji

Konfiguracja interfejsu DDS, parametrów sieci oraz wybór lewej albo prawej dłoni.

STATE

Odbiór informacji zwrotnych

Odczyt pozycji, prędkości, momentu, temperatury, napięcia, błędów i dostępnych danych dotykowych.

CMD

Przygotowanie polecenia

Utworzenie siedmioelementowych zestawów parametrów dla aktywnych przegubów dłoni.

q dq tau Kp Kd mode
SAFE

Sterowanie i bezpieczne zatrzymanie

Wysyłanie poleceń w kontrolowanej pętli, nadzorowanie limitów oraz obsługa błędów i procedury zatrzymania.

Sterowanie niskopoziomowe C++, SDK2, DDS i bezpośrednia obsługa poleceń oraz danych stanu.
Integracja z ROS 2 Własny węzeł lub pomost łączący wiadomości ROS 2 z interfejsem dłoni.
Algorytmy wysokiego poziomu Python, teleoperacja, przetwarzanie danych, modele uczenia i planowanie manipulacji.
Rozwiń wiedzę w Akademii Robotyki: ROS 2 w robotyce Programowanie robotów w Pythonie Akademia Robotyki

Teleoperacja i uczenie przez demonstrację

Sterowanie DEX3-1 ruchem dłoni operatora

DEX3-1 może zostać wykorzystana w systemie teleoperacji, w którym ruchy operatora są rejestrowane przez kompatybilne urządzenie XR, przekształcane do struktury trójpalczastej dłoni, a następnie wykonywane przez robota humanoidalnego. Taki proces pozwala również przygotowywać demonstracje potrzebne do rozwijania algorytmów manipulacji i uczenia przez naśladowanie.

Od ruchu operatora do demonstracji robota

Przepływ danych w czasie działania

Operator XR

Rejestrowane są ruchy głowy, rąk lub kontrolerów, zależnie od konfiguracji systemu.

Retargeting ruchu

Ruch ludzkiej dłoni jest przeliczany na pozycje dostępne dla trzech palców i siedmiu przegubów.

G1 z DEX3-1

Robot wykonuje przekształcony ruch, a jego stan jest zwracany do systemu sterowania.

Zapis demonstracji

Polecenia, stany robota i dane obserwacyjne mogą zostać zsynchronizowane w jednym przebiegu.

Ruch nie jest kopiowany w stosunku 1:1

Ludzka dłoń ma inną liczbę palców, przegubów i zakresów ruchu. Retargeting musi więc zachować intencję chwytu, jednocześnie uwzględniając budowę oraz limity DEX3-1.

5 palców ruch dłoni człowieka pozycja i orientacja dłoni operatora
3 palce 7 aktywnych stopni swobody docelowe pozycje przegubów DEX3-1

Przeliczenie ruchu powinno uwzględniać ograniczenia przegubów, kolizje, orientację chwytu oraz bezpieczne wartości prędkości i siły.

Co umożliwia teleoperacja?

Operator może przekazać robotowi sposób wykonania zadania, który trudno opisać wyłącznie za pomocą sztywnej sekwencji punktów i poleceń.

  • Zdalne wykonywanie manipulacji oraz sprawdzanie zachowania dłoni w rzeczywistym otoczeniu.
  • Rejestrowanie demonstracji pokazujących, jak należy chwycić, przesunąć lub odłożyć przedmiot.
  • Budowanie zbiorów danych do eksperymentów z uczeniem przez naśladowanie i embodied AI.
  • Testowanie ergonomii zadania przed przygotowaniem bardziej autonomicznej procedury.

Dane rejestrowane podczas demonstracji

Dokładny zakres zapisu zależy od konfiguracji robota, kamer, czujników oraz zastosowanego środowiska teleoperacji.

pozycje przegubów polecenia sterujące obrazy z kamer stan robota znaczniki czasu
Teleoperacja nie oznacza jeszcze autonomii. Pozwala człowiekowi sterować robotem i przygotować przykłady prawidłowego wykonania zadania. Wytrenowanie oraz wdrożenie modelu, który będzie samodzielnie odtwarzał takie zachowania, stanowi osobny etap projektu.
Powiązane materiały: Robot humanoidalny Unitree G1 Kinematyka prosta i odwrotna Akademia Robotyki

Embodied AI i uczenie przez naśladowanie

Od demonstracji do autonomicznej manipulacji DEX3-1

Demonstracje zarejestrowane podczas teleoperacji mogą zostać uporządkowane w zbiór danych, wykorzystane do treningu polityki sterowania, sprawdzone w symulacji, a następnie wdrożone na G1 wyposażonym w dłonie DEX3-1. Każdy z tych etapów wymaga osobnej walidacji – samo zgromadzenie danych nie tworzy jeszcze autonomicznej funkcji robota.

Przepływ pracy nad zadaniem manipulacyjnym

Dane → model → robot
DEMO

Demonstracja

Operator pokazuje prawidłowy sposób wykonania zadania.

DATA

Zbiór danych

Obserwacje i polecenia są synchronizowane oraz dzielone na epizody.

TRAIN

Trening modelu

Polityka uczy się przewidywać działanie na podstawie obserwacji.

SIM

Test w symulacji

Sprawdzane są przebieg ruchu, kolizje i stabilność procedury.

REAL

Robot rzeczywisty

Model jest uruchamiany etapowo, z limitami i nadzorem operatora.

LeRobot

Dane i modele zachowania

Integracja G1 i DEX3-1 z ekosystemem LeRobot może obejmować konwersję zarejestrowanych demonstracji, organizowanie epizodów, trening polityki oraz testowanie jej działania na rzeczywistym robocie.

Isaac Lab

Symulacja i przygotowanie eksperymentu

Model robota G1 z DEX3-1 może być wykorzystywany w środowisku symulacyjnym do rozwijania zadań, sprawdzania ruchu i przygotowania procedury przed rozpoczęciem testów na fizycznym urządzeniu.

SDK2 + DDS

Wykonanie poleceń na robocie

Po wdrożeniu model generuje wartości docelowe, natomiast SDK2 i DDS pozostają warstwą przekazującą polecenia oraz odbierającą aktualny stan dłoni.

Dobry zbiór danych musi być spójny

Poszczególne próbki powinny łączyć obserwację otoczenia ze stanem robota i działaniem wykonanym w tym samym momencie. Znaczenie mają również kalibracja kamer, jakość demonstracji i powtarzalny opis zadania.

obrazy i obserwacje otoczenia
pozycje i stan przegubów
polecenia wykonane przez robota
wspólne znaczniki czasu
podział zadania na epizody
opis wyniku i jakości wykonania
Wspólny interfejs komunikacyjny ułatwia przejście między symulacją a robotem rzeczywistym, ale nie usuwa różnicy sim-to-real. Model symulacyjny nie odwzorowuje idealnie tarcia, elastyczności przedmiotów, luzów mechanicznych, opóźnień, jakości obrazu ani rzeczywistych warunków chwytu.

Wdrożenie powinno być stopniowe

Przed pełnym uruchomieniem zadania konieczne jest ograniczenie zakresu ruchu, prędkości i siły oraz sprawdzenie reakcji na błędne obserwacje.

test bez przedmiotu mała prędkość ograniczona siła nadzór operatora
Powiązane materiały: Programowanie robotów w Pythonie ROS 2 w robotyce Akademia Robotyki

Badania, edukacja i embodied AI

Zastosowania trójpalczastej dłoni DEX3-1

Unitree DEX3-1 jest przeznaczona przede wszystkim do projektów badawczo-rozwojowych związanych z manipulacją, teleoperacją, sterowaniem siłowym oraz uczeniem robotów. Siedem aktywnych stopni swobody i opcjonalne czujniki dotykowe pozwalają analizować nie tylko ruch palców, ale również kontakt dłoni z chwytanym przedmiotem.

DEX3-1 pętla percepcji i działania
Obserwacja Decyzja Ruch Stan

Dłoń jako część systemu percepcja–działanie

W projekcie embodied AI obraz z kamer i dane z czujników mogą zostać wykorzystane do rozpoznania sytuacji oraz wyboru działania. DEX3-1 wykonuje przygotowany ruch, a informacje o stanie przegubów i kontakcie z przedmiotem są przekazywane ponownie do systemu sterowania.

Dzięki zamkniętej pętli robot może reagować na zmianę położenia przedmiotu, niedokładność chwytu lub wystąpienie kontaktu – pod warunkiem przygotowania odpowiedniego oprogramowania i algorytmu sterowania.

percepcja planowanie sterowanie informacja zwrotna
Manipulacja

Badania nad chwytaniem przedmiotów

Możliwe jest porównywanie strategii chwytu, ułożenia palców oraz wpływu parametrów sterowania na stabilność przedmiotów o różnych wymiarach i kształtach.

Wersja dotykowa

Analiza kontaktu i rozkładu nacisku

Wariant z czujnikami dotykowymi umożliwia prowadzenie eksperymentów z wykrywaniem kontaktu, rozmieszczeniem punktów podparcia i zmianą obciążenia podczas chwytu.

Sterowanie zdalne

Teleoperacja i systemy XR

Ruch operatora może zostać przekształcony do siedmiu aktywnych stopni swobody dłoni i wykorzystany do zdalnego wykonywania oraz testowania zadań manipulacyjnych.

Dane i AI

Uczenie przez demonstrację

Zarejestrowane działania operatora mogą tworzyć zbiór przykładów wykorzystywany do treningu modeli uczących robota wykonywania wybranego zadania.

Embodied AI

Rozwój autonomicznej manipulacji

DEX3-1 może być częścią projektu łączącego widzenie maszynowe, planowanie ruchu i model decyzyjny, który dobiera sposób działania do obserwowanego otoczenia.

Nauka i rozwój

Edukacja techniczna i projekty R&D

Dłoń może być wykorzystywana podczas zajęć i badań dotyczących kinematyki, sterowania siłowego, robotyki, teleoperacji, czujników oraz algorytmów sztucznej inteligencji.

DEX3-1 jest komponentem rozwojowym, a nie gotowym stanowiskiem przemysłowym. Zakres realizowanych zadań zależy od wersji dłoni, konfiguracji robota, zastosowanych kamer, czujników, mocy obliczeniowej oraz przygotowanego oprogramowania. Każde zadanie powinno zostać osobno zintegrowane i zweryfikowane.
Powiązane rozwiązania: Robot humanoidalny Unitree G1 Chwytak Unitree DEX1-1 Akademia Robotyki

Konfiguracja i uruchomienie

Dobór konfiguracji i integracja DEX3-1 z robotem

Przed wyborem DEX3-1 należy określić stronę montażu, potrzebę pomiaru dotyku oraz platformę, z którą dłoń będzie współpracowała. Wersja lewa i prawa są osobnymi konfiguracjami, a integracja z robotem innym niż Unitree G1 wymaga sprawdzenia mechaniki, zasilania, komunikacji i warstwy programistycznej.

Strona dłoni

Lewa, prawa lub para dłoni

Strona powinna zostać określona przed zamówieniem i przygotowaniem oprogramowania. Konfiguracje lewej i prawej dłoni korzystają z odpowiednich modeli, oznaczeń urządzeń oraz kanałów komunikacyjnych.

lewa prawa komplet L + P
Czujniki dotykowe

Wersja podstawowa lub dotykowa

Wariant bez czujników może być wystarczający do badań nad ruchem i sterowaniem przegubów. Wariant dotykowy rozszerza system o dziewięć obszarów zawierających łącznie 33 punkty pomiarowe.

bez czujników 9 modułów 33 punkty
Platforma

Robot G1 lub integracja rozwojowa

Najpełniej opisana konfiguracja obejmuje współpracę DEX3-1 z humanoidem Unitree G1. Montaż w samodzielnym stanowisku lub na innej platformie należy traktować jako osobny projekt integracyjny.

Unitree G1 stanowisko R&D integracja własna

Poziomy integracji DEX3-1

Obecność odpowiedniego mocowania nie oznacza jeszcze pełnej kompatybilności. Równocześnie muszą zostać zapewnione: właściwe zasilanie, komunikacja, obsługa programistyczna, model kinematyczny i prawidłowa konfiguracja strony dłoni.

Główna konfiguracja

Unitree G1

Dostępne są modele lewej i prawej dłoni, obsługa poleceń przez DDS oraz narzędzia przeznaczone do teleoperacji, symulacji i pracy z danymi.

Projekt rozwojowy

Samodzielne stanowisko

Możliwa jest komunikacja przez USB 2.0, jednak mocowanie, zasilanie, komputer sterujący, obsługa libusb i procedury bezpieczeństwa muszą zostać przygotowane w ramach projektu.

Wymaga weryfikacji

Inny robot humanoidalny

Należy sprawdzić interfejs mechaniczny, dopuszczalną masę efektora, napięcie, komunikację, model URDF, zakresy ruchu i możliwość obsługi siedmiu osi dłoni.

Co sprawdzić przed pierwszym uruchomieniem?

Integracja powinna być rozpoczęta od kontroli połączeń i odbioru stanu. Pełny ruch palców należy uruchamiać dopiero po potwierdzeniu konfiguracji oraz limitów.

Mocowanie mechaniczne Strona dłoni, orientacja i połączenie z nadgarstkiem.
Zasilanie Napięcie, wydajność prądowa, polaryzacja i zabezpieczenia.
Komunikacja USB albo DDS, interfejs sieciowy i właściwe kanały danych.
Konfiguracja oprogramowania Wersja SDK, firmware, model dłoni i obsługiwana strona.
Stan i zakresy przegubów Kierunki ruchu, pozycje początkowe oraz limity siedmiu osi.
Bezpieczne zatrzymanie Obsługa błędu komunikacji i procedura wyłączenia napędów.
Nie należy przenosić parametrów napięcia pojedynczego napędu bezpośrednio na wejście całej dłoni. DEX3-1 zawiera kilka napędów oraz elektronikę sterującą, dlatego zasilanie kompletnego urządzenia musi być dobierane na podstawie dokumentacji właściwej wersji i aktualnej konfiguracji sprzętowej.
Powiązane rozwiązania: Robot humanoidalny Unitree G1 Chwytak Unitree DEX1-1 Roboty i rozwiązania Unitree

Specyfikacja DEX3-1

Dane techniczne dłoni robotycznej Unitree DEX3-1

Specyfikacja obejmuje konstrukcję dłoni, zakresy siedmiu aktywnych przegubów, komunikację, zasilanie oraz parametry opcjonalnego systemu dotykowego. Wartości związane z obciążeniem zostały opisane wraz z warunkami testu, ponieważ nie powinny być interpretowane jako uniwersalny udźwig.

7 DoF aktywnych stopni swobody
710 g masa jednej dłoni
±2 mm powtarzalność pozycjonowania końcówki
do 1000 Hz częstotliwość komunikacji i sterowania

Pełna specyfikacja techniczna

Na telefonie tabelę można przesuwać poziomo
Parametr Wartość lub opis
Konstrukcja
Typ urządzenia Trójpalczasta, wieloprzegubowa dłoń robotyczna
Liczba aktywnych stopni swobody 7 DoF
Podział stopni swobody Kciuk: 3 DoF, palec wskazujący: 2 DoF, palec środkowy: 2 DoF
Wymiary dłoni w pozycji płaskiej 175 × 88 × 77 mm
Masa 710 g – jedna dłoń
Wersje strony montażu Lewa oraz prawa
Napędy i pozycjonowanie
Konstrukcja napędu 6 miniaturowych bezszczotkowych napędów z bezpośrednim przeniesieniem ruchu oraz 1 aktywny napęd z przekładnią
Sterowanie napędów Sterowanie położeniem, prędkością, momentem, sztywnością i tłumieniem
Powtarzalność pozycjonowania końcówki palca ±2 mm
Zakresy ruchu przegubów
Kciuk – Thumb 0 od –60° do 60°
Kciuk – Thumb 1 od –35° do 60°
Kciuk – Thumb 2 od 0° do 100°
Palec wskazujący – Index 0 od 0° do 90°
Palec wskazujący – Index 1 od 0° do 100°
Palec środkowy – Middle 0 od 0° do 90°
Palec środkowy – Middle 1 od 0° do 100°
Czujniki dotykowe – wariant dotykowy
Liczba obszarów dotykowych 9 modułów
Liczba punktów pomiarowych 33 punkty
Rozmieszczenie punktów Dłoń: 3 moduły × 4 punkty; środkowe obszary palców: 3 × 4 punkty; końcówki palców: 3 × 3 punkty
Zakres pomiarowy czujnika 10–2500 g
Tolerancja przeciążenia czujnika Do 20 kg bez uszkodzenia czujnika – nie jest to udźwig dłoni
Komunikacja i programowanie
Interfejs fizyczny USB 2.0
Komunikacja samodzielna USB, libusb, komunikacja żądanie–odpowiedź oraz kontrola CRC32
Komunikacja w robocie Usługa komunikacyjna dłoni oraz kanały DDS dla poleceń i stanu
Maksymalna częstotliwość komunikacji Do 1000 Hz
Parametry polecenia q dq tau Kp Kd mode
Informacje zwrotne Tryb, pozycja, prędkość, moment, temperatura, napięcie, prąd, błędy, dane IMU oraz informacje z czujników dotykowych w odpowiedniej wersji
Zasilanie i warunki pracy
Napięcie wejściowe dłoni 12–58 V DC1
Prąd statyczny Około 0,2 A przy 58 V
Maksymalny prąd 10 A
Moc w krótkotrwałym teście Do 400 W przez 3 sekundy
Temperatura pracy Od –20°C do 60°C
Stopień ochrony IP Nie określono klasy ochrony IP
Test chwytu
Referencyjne obciążenie testowe 500 g2
Warunki testu 500 g Twardy, okrągły przedmiot o średnicy około 5 cm, temperatura pokojowa oraz orientacja dłoni skierowana w dół lub w lewo
Zasilanie kompletnej dłoni Aktualne dane produktowe wskazują zakres 12–58 V DC, natomiast instrukcja V1.0 podaje 24–58 V dla całej dłoni. Zakres 12–24 V dotyczący miniaturowych napędów nie powinien być automatycznie traktowany jako napięcie wejściowe kompletnego urządzenia. Przed podłączeniem należy potwierdzić rewizję sprzętu i właściwy zakres zasilania.
500 g i 20 kg oznaczają różne parametry Wartość 500 g dotyczy określonego testu chwytu. Wartość 20 kg opisuje odporność czujnika dotykowego na krótkotrwałe przeciążenie bez uszkodzenia i nie może być przedstawiana jako udźwig DEX3-1.
Brak podanej klasy ochrony IP DEX3-1 nie powinna być opisywana jako odporna na wodę, pył lub pracę na zewnątrz. Warunki środowiskowe należy uwzględnić indywidualnie podczas projektowania stanowiska.

Pytania i odpowiedzi

Najczęściej zadawane pytania o Unitree DEX3-1

Najważniejsze informacje dotyczące budowy, kompatybilności, czujników dotykowych, programowania oraz praktycznego wykorzystania trójpalczastej dłoni robotycznej DEX3-1.

Czym jest Unitree DEX3-1?

Unitree DEX3-1 jest trójpalczastą, wieloprzegubową dłonią robotyczną przeznaczoną do badań nad manipulacją, teleoperacją, sterowaniem siłowym, embodied AI oraz uczeniem robotów. Dłoń ma siedem aktywnych stopni swobody: trzy w kciuku oraz po dwa w palcu wskazującym i środkowym.

Czym DEX3-1 różni się od chwytaka DEX1-1?

DEX3-1 jest trójpalczastą dłonią z siedmioma aktywnymi stopniami swobody, dlatego może realizować bardziej złożone układy palców i strategie manipulacji. Unitree DEX1-1 jest równoległym chwytakiem dwuszczękowym z jednym napędem, przeznaczonym do prostszych, szybkich i powtarzalnych operacji chwytania.

Czy DEX3-1 jest kompatybilna z robotem Unitree G1?

Tak. Najpełniej opisana konfiguracja DEX3-1 obejmuje współpracę z robotem humanoidalnym Unitree G1 . Dostępne są warianty lewej i prawej dłoni, kanały komunikacyjne DDS oraz narzędzia związane z teleoperacją, symulacją i rejestrowaniem danych. Konkretna konfiguracja G1 powinna zostać sprawdzona przed doborem dłoni.

Czy DEX3-1 można zamontować na innym robocie?

Jest to możliwe jako projekt integracyjny, ale nie należy zakładać automatycznej kompatybilności. Konieczne jest sprawdzenie interfejsu mechanicznego, dopuszczalnej masy efektora, zasilania, komunikacji, modelu kinematycznego, obsługi lewej lub prawej dłoni oraz procedur bezpiecznego sterowania.

Czy każda DEX3-1 ma czujniki dotykowe?

Nie. DEX3-1 występuje w konfiguracji bez czujników dotykowych oraz w wariancie dotykowym. Wersja dotykowa ma dziewięć obszarów pomiarowych zawierających łącznie 33 punkty: na powierzchni dłoni, środkowych częściach palców i końcówkach palców.

Jaki jest udźwig dłoni DEX3-1?

Dla DEX3-1 nie należy podawać jednej uniwersalnej wartości udźwigu. Zdolność utrzymania przedmiotu zależy od jego kształtu, średnicy, powierzchni, orientacji dłoni, układu palców i zastosowanego sterowania. Opisany test 500 g został wykonany z twardym, okrągłym przedmiotem o średnicy około 5 cm w określonej orientacji dłoni.

Czy wartość 20 kg oznacza udźwig DEX3-1?

Nie. Wartość 20 kg odnosi się do odporności czujnika dotykowego na przeciążenie bez uszkodzenia. Nie jest to roboczy zakres pomiarowy, siła chwytu ani udźwig dłoni. Zakres pomiarowy pojedynczego czujnika dotykowego wynosi 10–2500 g.

Jak DEX3-1 komunikuje się z robotem lub komputerem?

W samodzielnym stanowisku komunikacja może być realizowana przez USB 2.0 z wykorzystaniem libusb, wymiany żądanie–odpowiedź oraz kontroli CRC32. W robocie usługa dłoni pośredniczy między urządzeniem a kanałami DDS przeznaczonymi dla poleceń i danych stanu lewej lub prawej dłoni.

W jakim języku programuje się DEX3-1?

Aktualny przykład niskopoziomowej obsługi DEX3-1 w SDK2 wykorzystuje C++. Polecenie może zawierać pozycję, prędkość, moment, współczynniki sztywności i tłumienia oraz tryb pracy dla siedmiu przegubów. Python może być stosowany w wyższej warstwie projektu, między innymi do teleoperacji, przetwarzania danych i rozwijania modeli uczenia.

Czy DEX3-1 ma gotową integrację z ROS 2?

Wykorzystanie DDS nie oznacza automatycznie obecności gotowego pakietu ROS 2. Projekt oparty na ROS 2 może wymagać przygotowania własnego węzła lub pomostu, który przekształci wiadomości ROS 2 na polecenia i dane stanu obsługiwane przez DEX3-1.

Czy DEX3-1 może być sterowana za pomocą teleoperacji XR?

Tak. Ruch operatora może zostać zarejestrowany przez kompatybilny system XR, przekształcony do siedmiu aktywnych stopni swobody DEX3-1 i wykonany przez robota. Teleoperacja może również służyć do rejestrowania demonstracji wykorzystywanych później podczas uczenia przez naśladowanie.

Czy DEX3-1 samodzielnie uczy się nowych zadań?

Nie. DEX3-1 jest urządzeniem wykonawczym i źródłem informacji zwrotnych. Autonomiczne zachowanie wymaga przygotowania całego systemu obejmującego percepcję, zbiór danych, trening modelu, planowanie, komunikację, procedury bezpieczeństwa i walidację na rzeczywistym robocie.

Czy DEX3-1 jest odporna na wodę i pył?

Nie została określona klasa ochrony IP, dlatego DEX3-1 nie powinna być przedstawiana jako odporna na wodę, pył ani pracę na zewnątrz. Stanowisko powinno zostać przygotowane z uwzględnieniem temperatury, wilgotności, zapylenia i ryzyka kontaktu z cieczami.

Zobacz również: Unitree G1 Unitree DEX1-1 Akademia Robotyki

Konsultacja konfiguracji

Dobierz DEX3-1 do swojego projektu robotycznego

Opisz planowane zadanie, platformę oraz wymagany zakres informacji zwrotnych. Na tej podstawie może zostać dobrana lewa lub prawa dłoń, wariant czujników dotykowych oraz odpowiedni sposób integracji.

  • Lewa, prawa lub para dłoni
  • Wariant z czujnikami lub bez
  • Unitree G1 albo integracja własna
  • Planowane zadanie manipulacyjne
Zapytaj o DEX3-1 Zobacz robota Unitree G1