AmazingHand - โปรเจกต์มือหุ่นยนต์โอเพนซอร์ส

• โปรเจกต์ Amazing Hand เป็นโซลูชันโอเพนซอร์สที่ช่วยสร้างและควบคุม มือหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ ต้นทุนต่ำในราคา ต่ำกว่า 200 ดอลลาร์
• โครงสร้าง 4 นิ้ว 8 องศาอิสระ โดยวางแอคชูเอเตอร์ทั้งหมดไว้ภายใน จึงทำงานได้โดยไม่มีสายเคเบิลภายนอก
• ด้วย ชิ้นส่วนพิมพ์ 3 มิติ, ราคาประหยัด และความสามารถในการปรับแต่ง ทำให้เข้าถึงได้ง่ายกว่ามือหุ่นยนต์เชิงพาณิชย์แบบเดิม
• รองรับหลายวิธี เช่น สคริปต์ Python + Serial bus หรือ การควบคุมบนพื้นฐาน Arduino
• มีการเปิดเผยซอร์สโค้ดทั้งหมด, CAD, คู่มือประกอบ และ BOM ซึ่งเป็นข้อมูลที่จำเป็นต่อการสร้างทั้งหมด

---

ภาพรวมโปรเจกต์ Amazing Hand

• Amazing Hand มีเป้าหมายเพื่อสร้าง มือหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์เชิงทดลองที่มีการแสดงออกได้หลากหลาย ในรูปแบบโอเพนซอร์สราคาประหยัด แตกต่างจาก มือหุ่นยนต์แบบเดิมที่มีราคาแพง
• สามารถใช้งานร่วมกับ Reachy2 และ ประยุกต์ใช้กับโครงสร้างข้อมือหุ่นยนต์ได้หลากหลาย

• 8 องศาอิสระ, 4 นิ้ว, ข้อต่อนิ้วละ 2 จุด และโครงสร้าง เปลือกยืดหยุ่น
• วางแอคชูเอเตอร์ทั้งหมดไว้ภายในมือ ทำให้ ทำงานได้โดยไม่มีสายเคเบิล/แอคชูเอเตอร์ภายนอก
• รองรับการพิมพ์ 3 มิติ, น้ำหนัก 400 กรัม, ต้นทุนการผลิตต่ำกว่า 200 ยูโร
• โอเพนซอร์สเต็มรูปแบบ พร้อมการอัปเดตจากชุมชนภายนอกและการแบ่งปันกรณีการใช้งาน

ฟีเจอร์หลักและลักษณะการออกแบบ

• แต่ละนิ้วขับเคลื่อนด้วย กลไกแบบขนาน และใช้เซอร์โวขนาดเล็ก Feetech SCS0009 จำนวน 2 ตัวเพื่อควบคุมการงอ/เหยียด และการหุบ/กางนิ้ว
• คำนึงถึงความสมมาตรของชิ้นส่วนนิ้ว: แยกชิ้นส่วนมือขวา/มือซ้าย จึง สร้างได้ทั้งสองข้าง

วิธีควบคุม

• ใช้ Waveshare Serial bus + สคริปต์ Python
• ใช้ Arduino + Feetech TTL Linker
• มีโปรแกรมเดโมพื้นฐานและคำอธิบายอย่างละเอียดสำหรับแต่ละวิธี

เอกสารสำหรับการสร้าง

BOM (รายการวัสดุ) และการพิมพ์ 3 มิติ

• เปิดเผยทั้งรายการชิ้นส่วนที่จำเป็น (BOM), ชิ้นส่วนพิมพ์ 3 มิติ, คู่มือการพิมพ์ และคู่มือการประกอบ
• มี ไฟล์ CAD ในรูปแบบ STL/STEP, เอกสาร Onshape และข้อมูลมุมพรีเซ็ต
• อธิบาย ความแตกต่างในการประกอบมือขวา/มือซ้าย และข้อควรระวังในการกำหนด servo ID

การประกอบและการรันเดโม

• ใน PDF คู่มือประกอบ มีชุดผสมชิ้นส่วนมาตรฐานตาม BOM
• มี สคริปต์คาลิเบรตนิ้ว สำหรับ Python & Waveshare และ Arduino & TTLinker
• สามารถสร้างเป็นมือซ้ายหรือขวาแบบแยกเดี่ยวได้ และหากประกอบเป็นมือคู่ของหุ่นยนต์ จะต้องใช้ servo ID ที่แตกต่างกัน

การรันเดโม

• ซอฟต์แวร์เดโมพื้นฐาน บนพื้นฐาน Python/Arduino
• ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอก (เช่น อะแดปเตอร์ DC/DC 5V/2A)
• ในเอกสาร BOM มีข้อมูลแหล่งจ่ายไฟที่แนะนำ

ข้อจำกัดของการออกแบบและข้อควรทราบ

• คุณภาพการพิมพ์ 3 มิติและการปรับชิ้นส่วนด้วยมือ อาจทำให้มุมการทำงานจริงแตกต่างออกไป
• การจับยึดแบบซับซ้อน (grip) และความทนทานในการใช้งานระยะยาว ยังต้องการการทดลองเพิ่มเติมหลังการพัฒนาซอฟต์แวร์เพิ่ม
• รองรับ ฟังก์ชันอัจฉริยะของเซอร์โว SCS0009 (แรงบิด, ตำแหน่ง, อุณหภูมิ, ฟีดแบ็ก ฯลฯ)

เดโมขั้นสูงและความสามารถในการขยาย

• มี เดโมขั้นสูงและเครื่องมือทดสอบบนพื้นฐาน inverse/forward kinematics
• ในอนาคตมีเป้าหมายพัฒนาต่อเนื่อง เช่น PCB แบบรวมเอง, การปิดนิ้วแบบอัจฉริยะ, ความยาว/รูปทรงนิ้วที่หลากหลาย, การเพิ่มเซนเซอร์ เป็นต้น

ชุมชน, FAQ, ช่องทางติดต่อ

• มีการแบ่งปันข้อมูล เช่น กรณีตัวอย่างจากชุมชน, BOM ภาษาจีน, และเบสที่ต่อยอดขึ้นมา
• To-Do List: PCB แบบคัสตอม, การทดสอบการจับยึด·สมาร์ตคอนโทรล, การวิจัยการเพิ่ม/ดัดแปลงนิ้ว, การรวมเซนเซอร์ เป็นต้น
• มีช่อง Discord แบบสาธารณะและลิงก์สำหรับติดต่อโดยตรง
• ระบุผู้มีส่วนร่วมหลัก

บทสรุป

Amazing Hand คือ โปรเจกต์โอเพนซอร์สมือหุ่นยนต์ที่มีต้นทุนต่ำและขยายต่อได้ ด้วยการเปิดเผยเอกสารการสร้างทั้งหมด ตัวเลือกการควบคุมและการออกแบบที่หลากหลาย รวมถึงทิศทางการพัฒนาที่ขับเคลื่อนโดยชุมชน จึงมีคุณค่าสูงสำหรับ นักวิจัยหุ่นยนต์, เมกเกอร์, นักการศึกษา, และสตาร์ตอัป

[GN⁺]

ความคิดเห็นจาก Hacker News

• สิ่งที่สะดุดตาที่สุดคือราคาต้นทุนชิ้นส่วน $135 น่าทึ่งจริง ๆ ที่โลกมาถึงจุดนี้แล้ว
  • Feetech กำลังขายเซอร์โวแอคชูเอเตอร์แบบ R/C ที่มีอินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์แบบสองทิศทาง วิธีนี้ Dynamixel ใช้มานานกว่า 10 ปีแล้ว แต่ต่างกันมากในด้านราคา Feetech อยู่ที่ $17 ขณะที่ Dynamixel มากกว่า $70 รายการชิ้นส่วนส่วนใหญ่ระบุว่าต้องการความ “แข็งแรง” แต่ของจริงเป็นพลาสติก PLA พิมพ์ 3D จึงค่อนข้างทนทานต่ำ ในวิดีโอไม่ได้แสดงให้เห็นว่ามือหุ่นยนต์นี้จับหรือจัดการสิ่งของจริง ๆ สุดท้ายแล้วนี่จึงเป็นโมเดลระดับพิสูจน์แนวคิด หากมีความต้องการมากพอ ก็อาจผลิตชิ้นส่วนด้วยการฉีดขึ้นรูปโดยใช้วัสดุที่แข็งแรงกว่าได้ เช่น polycarbonate หรือ nylon เสริมใยแก้ว ปริมาตรพลาสติกทั้งหมดมีน้อยมาก จึงแทบไม่เพิ่มภาระต้นทุนแม้จะใช้พลาสติกเกรดดี แต่ถึงอย่างนั้น การฉีดขึ้นรูปสำหรับงานงานอดิเรกก็ยังแทบไม่ถูกใช้ ทั้งที่ใน TechShop และ makerspace ของมหาวิทยาลัยก็มีทั้งเครื่องฉีดขึ้นรูปแบบตั้งโต๊ะ เครื่อง CNC สำหรับทำแม่พิมพ์ และซอฟต์แวร์อย่าง Autodesk Moldflow แต่แทบไม่มีใครเอาไปใช้จริง ผลิตภัณฑ์พลาสติกส่วนใหญ่ของโลกถูกผลิตด้วยการฉีดขึ้นรูป
    • Feetech
    • Dynamixel
    • การฉีดขึ้นรูปแบบตั้งโต๊ะ (แนะนำโดย NYU)
  • ยอมรับว่าดีไซน์นี้เป็นหนึ่งในงานที่ดีที่สุดเท่าที่ฉันเคยเห็น แต่ในระดับราคานี้คงยากจะคาดหวัง absolute encoder ที่อยู่นอกมอเตอร์, เซ็นเซอร์แรง/แรงบิดที่เชื่อถือได้สูงสำหรับงานละเอียดอย่างการหยิบสตรอว์เบอร์รี, หรือโครงสร้างแบบ tendon (ดูเธรดด้านล่าง) ดังนั้นน่าจะมีข้อจำกัดสำหรับงานวิจัยจริงหรือโปรเจกต์ที่ใช้งานได้จริง
  • งานส่วนใหญ่ที่เกี่ยวกับมือมีต้นทุนเกิน $100 ต่อ 30 นาที ถ้ามือหุ่นยนต์นี้ทำงานแบบนั้นได้ ก็อาจเปลี่ยนอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องไปมาก
  • อยากให้สิ่งนี้ถูกเพิ่มเป็นออปชันในหุ่นยนต์ K-Scale ที่กำลังจะเปิดตัว ตอนนี้ K-Scale มีแผนขาย end-effector แบบมือ 5 นิ้วที่ราคา $1,000
    • K-Scale
  • ต้องคิดรวมต้นทุนการซื้อเครื่องพิมพ์ 3D ด้วย
• ฉันสนใจแขนกลหลายข้อมากกว่าหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์แบบที่เรามักคาดหวัง โดยสามารถติดผนังหรือตั้งกับพื้นก็ได้ เพิ่มหรือลดจำนวนแขนตามความต้องการหรือรสนิยม และใส่อุปกรณ์เสริมอย่างเครื่องดับเพลิง เทอร์โมมิเตอร์ หรือของจำเป็นในครัวได้ ฉันนึกภาพผู้ช่วยในครัวที่ถือเครื่องมือทำอาหารและภาชนะได้หลากหลาย พร้อมให้คำแนะนำเมื่อจำเป็น เช่น “จะให้ใส่เกลือหนึ่งหยิบมือ ประมาณ 5 กรัมไหม?” หุ่นยนต์แบบแขนกลหลายข้อต่อที่ปรับแต่งตามการใช้งานต่าง ๆ เช่น โรงรถ โต๊ะ DIY และอื่น ๆ น่าจะเหมาะที่สุด
  • ตอนนี้ฉันยังไม่อยากมีแขนกลในครัว แต่ถ้าคนอื่นยอมเป็นเบต้าเทสเตอร์ก็ดีเหมือนกัน แทนที่จะเริ่มจากงานแบบนั้น การเริ่มด้วยงานซ้ำ ๆ ที่มีขั้นตอนชัดเจนกว่าอย่างซักผ้า (เสื้อผ้าสกปรก → เครื่องซักผ้า → เครื่องอบผ้า → ตะกร้า) น่าจะมีความเสี่ยงด้านความปลอดภัยต่ำกว่า
  • พูดจริงจังเลย Vassar Robotics (บริษัทที่ได้ทุนจาก Y Combinator) กำลังเปิดรับสั่งซื้อชุดแขนกลอยู่ตอนนี้ ของฉันเองก็เพิ่งถูกเลื่อนส่งเพราะอัปเกรดสเปกกล้อง น่าจะยังถือเครื่องมืออันตรายอย่างมีดไม่ได้ แต่ก็มีหลายบริษัทที่กำลังพยายามทำแขนกลติดผนังให้เป็นจริง
  • เอาตรง ๆ ฉันไม่ค่อยอยากมีแขนที่คอมพิวเตอร์ควบคุมแล้วแกว่งมีดอยู่ในบ้าน ไม่ว่าจะติดล้อหรือติดผนังก็ตาม
  • สิ่งที่ฉันจินตนาการมาตลอดคือมือหุ่นยนต์ที่ห้อยอยู่บนรางใต้ตู้ครัวด้านบนแล้วเลื่อนไปมาได้
  • ขอเสนอแนวสไตล์หนวดปลาหมึกดูไหม
• Pollen Robotics กับ HuggingFace มีส่วนช่วยผลักดันความก้าวหน้าในวงการหุ่นยนต์ช่วงนี้มาก
  • สงสัยว่าในที่สุดหุ่นยนต์ของ HuggingFace จะถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายไหม ฉันยังสังเกตเห็นว่าตอนมันเข้าสู่ “โหมดหลับ” ดวงตา/กล้องจะหันไปด้านหลังคอด้วย
• มีใครรู้จักโปรเจกต์โอเพนซอร์สอื่นที่คล้าย exoskeleton หรืออุปกรณ์ช่วยพยุงบ้างไหม?
  • theopenexo.nau.edu
  • เดิมทีเทคโนโลยีนี้พัฒนาขึ้นเพื่อลดความล้าของข้อมือ/แขนเวลาสวมชุดอวกาศ ข้อมูลล่าสุดที่ฉันรู้คือโปรเจกต์หยุดไปในปี 2020 ด้วยหลายสาเหตุ
• สิ่งของส่วนใหญ่ในโลกถูกออกแบบมาให้เหมาะกับมนุษย์ ดังนั้นจึงน่ายินดีมากที่เทคโนโลยีหุ่นยนต์กำลังพัฒนาไปในทิศทางนั้น
  • นี่เป็นหนึ่งในแรงผลักดันที่ทำให้ราคาหุ้นของบริษัทหุ่นยนต์ส่วนใหญ่ที่เพิ่งเข้าตลาดปรับตัวขึ้นในช่วงหลัง
• มีใครรู้ไหมว่ามีเหตุผลด้านการออกแบบอะไรเป็นพิเศษที่เลือกทำมือหุ่นยนต์นี้ให้มี 4 นิ้วแทน 5 นิ้ว และมี trade-off อะไรบ้าง? ฉันคิดคำถามนี้ตั้งแต่เห็นโปรเจกต์บน Twitter เมื่อสองสามวันก่อนแล้ว จาก BOM ดูเหมือนจะประหยัดได้ราว $10 ต่อนิ้ว
  • ต่อให้ไม่นับความหนาของมือในตอนนี้ที่ระดับเดียวกับเซอร์โวมอเตอร์ แค่ดูจากความกว้างของฝ่ามือ มือ 4 นิ้วนี้ก็เกือบ 4 นิ้ววัดที่ข้อนิ้วแล้ว ซึ่งก็ถือว่าเป็นขนาดถุงมือมนุษย์ระดับ “X-Large” อยู่แล้ว เซอร์โว SCS0009 กว้างประมาณครึ่งนิ้วต่อชิ้น และต้องใช้ 2 ชิ้นต่อนิ้ว ถ้าเพิ่มอีกนิ้วหนึ่ง ความกว้างจะเป็น 5 นิ้ว เทียบได้กับระดับ “3X-Large”
  • ดูเหมือนว่าความกว้างของเซอร์โวที่ใช้ขับแต่ละนิ้วเป็นตัวกำหนดระยะห่างระหว่างนิ้ว ถ้ามี 5 นิ้ว มือจะกว้างเกินไปจนดูไม่ค่อยลงตัว
• ฉันอยากทำมือหุ่นยนต์นี้เป็นพร็อพฮาโลวีน ให้เหมือน Thing (มือมีชีวิตจาก The Addams Family)
• สงสัยว่าจะใส่ tendon (เส้นดึง) ตลอดทั้งแขนเพื่อลดน้ำหนักรวมได้ไหม
  • Will Cogley ทำดีไซน์มือหุ่นยนต์แบบ tendon ไว้หลายแบบ
    • ช่อง YouTube ของ Will Cogley
    • โน้ตใน Notion ของ Will Cogley
  • วัสดุ tendon ส่วนใหญ่มีความยืดหยุ่น จึงทำให้เกิดปัญหาเรื่องการคาลิเบรต และจำเป็นต้องมีเซ็นเซอร์รับรู้ตำแหน่งของตัวเองในมือ
• สุดท้ายแล้วคำถามที่สำคัญที่สุดคือมือข้างนี้ยกของหนักได้แค่ไหน ตัวอย่างเช่น ถ้ายกได้ 0.5 ปอนด์ ถ้าจะเพิ่มเป็น 10/20/30 ปอนด์ ต้องเปลี่ยนอะไรบ้าง
  • มือมีหน้าที่จับ แขนมีหน้าที่ยก ดังนั้นมือที่ไม่มีแขนจึงสร้างแรงได้ยาก
• เป็นโปรเจกต์ที่ยอดเยี่ยมมาก แต่ถ้าจะให้ได้สมรรถนะใกล้เคียงมือจริง ฉันคิดว่าจำเป็นต้องมีเซ็นเซอร์ที่ไวมากอย่างน้อย 2 แบบทั่วทั้งฝ่ามือ คือแรงกดและอุณหภูมิ
  • เห็นด้วยมาก อย่างน้อยถ้ามีแค่เซ็นเซอร์แรงกดก่อนก็ถือว่าเริ่มต้นได้ดีแล้ว