灵巧手学习路线

Xbot具身知识库 2025-08-13 17:35

机器人是自动化的「最后一公里」

而灵巧手则是机器人的「最后一厘米」


阶段一:灵巧手机械结构与传感器基础(1个月)


学习目标:

• 了解灵巧手的分类、主流驱动结构及机械构型

• 掌握触觉传感器的种类及其应用方式

核心内容:

1. 灵巧手机械结构分类:

○ 绳驱结构(如 Shadow Hand,自由度最多)

○ 连杆传动(如 Robotiq 3-Finger)

○ 电机直驱(如 Allegro Hand,也多用于三指灵巧手的设计,如韩国TESOLLO,宇树Dex3-1等)

○ 柔性材料驱动(如气动手,形状记忆合金手等)

2. 触觉传感器分类与原理:

○ 视触觉(如 DIGIT、GelSight)

○ 磁感式(如 MAGNETO)

○ 压阻/电容式皮肤阵列(GitHub, Reddit)

推荐项目:

• Shadow Hand URDF模型:

○ shadow-robot/sr_common

• Allegro Hand ROS控制包:

○ simlabrobotics/allegro_hand_ros_v4

• DIGIT触觉传感器接口:

○ facebookresearch/digit-interface

• GelSight仿真环境:

○ danfergo/gelsight_simulation(GitHub, GitHub, GitHub)



阶段二:操作算法入门与模仿学习(1–2个月)


学习目标:

• 掌握模仿学习的核心技术及其在灵巧手任务中的应用

• 探索基于视频或遥操作数据的策略训练方法

核心内容:

1. 行为克隆(Behavior Cloning, BC)与DAgger

2. 基于视频的数据驱动方法(如 BC-Z)

3. 视觉语言动作大模型(如 π₀,DexVLG)(GitHub)

推荐项目:

• 基于模仿学习的灵巧操作技术综述:

○ Dexterous Manipulation through Imitation Learning:A Survey       https://arxiv.org/html/2504.03515v3

• LeRobot多任务模仿学习框架:

○ huggingface/lerobot

• RoboMimic模仿学习平台:

○ ARISE-Initiative/robomimic

• BC-Z策略实现:

○ BC-Z/Bcz_policy

• π₀模型开源实现:

○ Physical-Intelligence/openpi(Hugging Face, GitHub)

• DexGraspVLA:迈向通用灵巧抓取的视觉—语言—动作框架:

○ 项目链接:https://github.com/Psi-Robot/DexGraspVLA



阶段三:强化学习基础与高维控制(1–2个月)


学习目标:

• 理解强化学习的核心理论,掌握基础算法

• 应用于高维动作空间的灵巧手控制

核心内容:

1. 马尔可夫决策过程(MDP)

2. 策略优化方法:REINFORCE、PPO、DQN、SAC、A2C

3. 经验回放与探索机制

推荐项目:

• Easy-RL中文教程:

○ datawhalechina/easy-rl

• 王树森强化学习课程资料:

○ wangshusen/DRL

• 60天强化学习挑战:

○ MLEveryday/60_Days_RL_Challenge

• Morvan Zhou强化学习入门教程:

○ MorvanZhou/Reinforcement-learning-with-tensorflow

• DI-engine强化学习框架:

○ opendilab/DI-engine

• DexSinGrasp:基于强化学习实现物体分离与抓取统一策略:

○ 项目链接:https://github.com/davidlxu/DexSinGrasp



阶段四:数据采集系统与遥操作(1个月)


学习目标:

• 构建低成本高精度的遥操作数据采集系统

• 支持灵巧手的数据集采集需求

核心内容:

1. VR手柄配套系统

2. 数据手套(如 Manus、Hi5)数据映射与存储

3. ROS驱动数据采集与回放

推荐项目:

• TCDM-VR数据采集系统:

○ tcdm-vr/tcdm-vr

• 外骨骼手套控制:

○ AirGesture/exo-hand

• DexWild数据采集系统(卡耐基梅隆大学):

○ 项目链接:https://dexwild.github.io/



阶段五:仿真平台部署与Sim2Real迁移(1–2个月)


学习目标:

• 在仿真环境中部署灵巧手策略

• 完成Sim2Real策略迁移

核心内容:

1. Mujoco平台部署与测试

2. Domain Randomization、视觉Sim2Real、动力学微调

3. 安全强化学习与多模态迁移策略(触觉 + 视觉)

推荐项目:

• DAPG灵巧手训练:

○ aravindr93/DAPG

• Diffusion Policy for Dexterous Hand:

○ Columbia-DexterousManipulation/Diffusion-Policy

• Shadow Hand在Isaac Gym中的实现:

○ NVIDIA-Omniverse/IsaacGymEnvs

• TCDM灵巧手Benchmark:

○ tcdm-vr/tcdm-benchmark

• Humanoid-Gym人形机器人迁移:

○ roboterax/humanoid-gym(diff-control.github.io)

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