[LeRobot] LeRobot 시작하기
LeRobot이란
LeRobot은 허깅페이스에서 로봇의 AI 연동 진입장벽을 낮추기 위해 2024년 5월 경 출시한 오픈소스 로봇 코드 라이브러리 입니다.
LeRobot은 특히 경제적 부담이 있는 로봇공학에 대한 부담을 낮출 수 있도록 3D 프린팅과 모터, 보드 등을 이용하여 상대적으로 저렴한 가격에 로봇 ARM을 제작할 수 있고, 로봇의 확장도 다양하게 지원한다는 큰 장점이 있습니다.
실제로 LeRobot은 여러 기업이나 대학에서 학습과 연구용으로 활용을 시작하고 있고, 최근 google Developer 유튜브 채널에서는 25년 4월 3일 LeRobot을 이용한 로봇 제어 사례를 모아 발표하며 로봇공학 ai 장벽을 낮추고 있다 소개했습니다.
이처럼 교육과 학습에 있어서 매우 적합한 오픈소스이지만 출시된 기간이 오래 되지는 않은 만큼 국내에는 아직 연구실을 제외하고 한국어 자료는 잘 없었는데요. github가 가이드가 워낙 잘 되어있어서 한국어 자료가 반드시 필요한 것은 아니지만, 이번에 해보며 시행착오와 수행 방법을 정리해보고자 합니다.
로봇 제어에 AI를 써야하는 이유
좋은 기회로 SSAFY에서 임베디드로봇반을 수료하며 로봇의 동작은 많은 규칙이 겹겹이 쌓인 스크립트의 모음이라는 느낌이 들었는데요. 자유도가 높아지면 높아질수록 역기구학과 정기구학 등 tcp(Tool Center Point의 약자로, 로봇의 끝단End Effecter에 위치한 작업 지점) 좌표에 따른 계산은 늘어나고 자원은 더 많이 필요로 합니다.
이러한 규칙기반의 제어는 정밀하고 일정한 작업, 정형적으로 통제된 작업에 적합하지만 비정형적이고 계속해서 변화하는 환경에서는 적합하지 않습니다. 사람의 손만 하더라도 약 25자유도에 가깝고, 이 말은 25개의 좌표계를 가진다는 뜻과 같습니다. 원점 좌표계에서 엔드포인트 tcp만 제어해도 수많은 계산과 특이점을 피해서 스크립트를 짜야합니다. 이것은 비효율적이죠.
이때 AI를 이용한다면 특정 작업에 있어서 계산이 아니라 신경망을 통하여 ‘아마도 정답일 확률이 높은’ 조인트값을 내놓기 때문에 정확하진 않더라도 더 빠르고 더 유연하게 작업을 할 수 있습니다. 그리고 이를 위해 사람의 손으로 모방학습을 진행하여 데이터셋을 쌓고 학습을 진행하죠. AI도 적용해보고, 로봇도 써야하니 어찌보면 일석이조인 셈입니다.
SO-100ARM으로 로봇 하드웨어 시작하기
SO-100ARM은 LeRobot에서 처음 사용자에게 추천하는 로봇입니다. 6자유도의 로봇팔이며 리더와 팔로워 한 쌍으로 구성되어 있습니다. 리더는 사람이 움직이는 로봇팔로 팔로워 로봇팔이 리더 로봇팔의 움직임을 따라 움직이게 됩니다. 이를 통해 모방학습을 진행합니다.
해당 로봇은 TheRobotStudio에서 상세한 내용을 제공하는데 국내에서 해당 제품을 가장 쉽고 저렴하게 구하는 방법은 알리익스프레스를 이용해 직구를 하는 것입니다.
SO-ARM100: 6자유도 로봇 ARM
TheRobotStudio에서 제공하는 오픈소스 로봇 ARM
사양을 보면 STS3215 서보모터를 사용하는데요. 12V 기준 국내 배송품은 약 4만원 대로 12개를 구매해야한다면 모터 값으로만 48만원을 사용해야합니다. 알리바바에서 STS3215모터는 2만원대로 구할 수 있기에 24만원이면 구할 수 있으나 알리바바로 직구하는 것은 도매상이 아니면 장벽이 있습니다. 3D 프린터가 있다면 TheRobotStudio에서 stl 파일과 출력 방법을 상세하게 제공하고 있으니 출력을 할 수 있는 환경이라면 출력을 해봐도 좋겠습니다.
SO-ARM100 깃허브를 확인해보시면 키트를 판매하는 업체가 있는 것을 확인하실 수 있는데요.
PartaBot 🇺🇸은 조립된 버전과 LeKiwi(So-100ARM에 바퀴 추가한 버전), Koch(더 높은 내구성, 더 큰 힘의 6자유도 로봇팔팔)을 판매하나 미국 한정이며, Seeed studio은 국제 배송을 지원하며, 중국 업체로 3D 프린팅 뼈대도 구매할 수 있습니다. WowRobo 역시 국제 배송을 지원하고, PartaBot과 마찬가지로 조립된 버전을 지원합니다. Phospho는 카메라가 달린 조립된 버전을 판매하는데요. 이곳에서는 퀘스트 앱을 디스코드를 통해 판매하여, 퀘스트2, 퀘스트3 등의 VR을 이용해 로봇팔의 모방학습을 진행할 수 있습니다. 퀘스트 컨트롤러를 이용해 메인팔로워를 조작합니다.
알리익스프레스(알리)에서 로봇 구매하기
네 개의 업체 중 저는 Seeed studio를 선정했는데요 알리에서 판매하기에 빠른 배송을 기대할 수 있고, 3D 프린팅 뼈대를 제공해주기 때문에 선정하게 되었습니다. 조립된 버전을 판매하는 업체도 있긴한데 가격이 400달러라 한화로 60만원 정도로 터무니 없이 비쌉니다. 그러나 Seeed studio는 3D 스켈레톤과 모터 킷을 함께 구매하면 270달러이기 때문에 한화로 40만원, 관세포함 40만원 후반대로 구할 수 있습니다.
4자유도의 교육용 로봇팔 Do***의 265만원과 비교하면 매우 저렴한 가격으로 로봇팔을 얻을 수 있습니다. 물론 해당 로봇은 GUI 소프트웨어와 여러 통신 포트를 지원하고, 금속 재질로 내구성이 뛰어나다는 장점을 생각하면 단순히 비교할 수 없고, 상황에 맞춰 사용해야할 것입니다.
SO-100ARM 로봇 키트
Seeed studio에서 판매하는 SO-100ARM 로봇 키트와 3D 프린팅 부품
옵션에 보면 “AI Arm Kit”, “AI Arm Kit Pro”, “3D Printed Skeleton” 가 있는데요.
“AI Arm Kit”, “AI Arm Kit Pro”의 차이는 모터의 토크 차이로 전자는 5V로 최대토크 19.5kg.cm@7.4V, 후자는 12V로 최대토크 30kg.cm@12V 입니다. 가격차이가 많이 나지 않는데, 5V의 장점은 LeKiwi로 업그레이드 할경우 5V 출력을 지원하는 보조배터리를 이용해 다른 보드 필요없이 바퀴 모터를 움직일 수 있다는 장점이 있습니다. 12V는 변압기가 있어야합니다. 물론 바퀴모터를 12V로 쓰면 해결되는 것 아닌가.. 싶긴합니다.
여튼 저는 좀 더 많은 작업을 할 수 있도록 12V(AI Arm Kit Pro)를 선택하였습니다.
Kit는
모터\*12
보드\*2
어댑터\*2
국가별 플러그(유럽, 미국, 일본, 한국)\*2
usb-A to usb-c\*2
어댑터-보드 연결선\*2
모터-보드 연결선\*12
모터혼\*24
모터혼나사
일반나사
황동봉 8개
황동봉 연결용 검정나사 8개를 제공합니다.
⚠️ 주의! 키트는 3D 프린트 몸체를 제공하지 않습니다!
3D 프린트 몸체는 필요하다면 3D Printed Skeleton를 옵션으로 선택하여 같이 구매하여야 합니다. 해당 프린팅은 리더(검정색), 팔로워(흰색)을 담고 있으며, 카메라 거치를 위한 3D 프린팅은 제공하지 않지만 3D 프린팅 클램프를 제공합니다. 클램프는 임시용이며 다이소에서 목공 클램프를 하나 구매하시길 권합니다.
보드는 3D 프린팅 부품 중 사각형의 판넬에 부착하게 되는데 와셔와 고정용 나사 8개가 부족하므로 가능하다면 판넬의 홈을 라이터로 녹여 황동봉을 고정시켜 보드를 결착하는 것도 괜찮은 방법일 것입니다.
저는 그냥 캡톤 테이프(내열성과 전기 절연성이 우수한 폴리이미드 소재의 접착 테이프로, 전자기기 제작 및 고온 환경에서 사용, 배터리 등에 붙여있는 갈색 투명 테이프)를 사서 붙였습니다.
관세 납부하기
알리익스프레스에서 해당 제품을 구매할 때 가격이 150달러를 초과하기 때문에 관세를 납부하여야합니다. 관세는 관세사에서 부과하며, 카카오톡 메시지로 관세 납부 메시지가 오면 그곳에 안내된대로
인터넷 뱅킹 -> 공과금 납부 -> 관세
메뉴로 들어가 관세를 납부하면 됩니다.
사전납부방식 수입신고건은 납부서 생성후 11일째 되는 날로 관세 고지일자가 부여되니 납부를 조회할 때 조회 일자를 미래 시점까지 늘려서 조회하셔야 고지된 납부를 볼 수 있습니다.
납부를 하고 나면 빠르면 당일, 늦으면 3일 정도 후에 배송이 시작됩니다.
배송이 오고나면 제품을 확인하고 문제가 있다면 알리익스프레스 Seeed studio로 연락을 하면 됩니다. 상당히 고객응대가 빠른 편인 판매자이고, 영어로 질의응답이 가능하니 참고 바랍니다.
이제 배송이 다 됐다면 조립을 시작할 때겠죠. 다음 글에서 이어서 적겠습니다.
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