Machine Learning LeRobot avec SO-ARM101

Installation et prérequis

Prérequis pour l'entraînement et l'exécution d'un modèle d'IA :

Une carte graphique NVidia et une installation de Cuda
L'entrainement avec 100 épisodes et 100 000 steps a mis 12H sur une RTX 2080 Super de 2019
- Il n'aboutit pas au bout de plus de 24H sur une Quadro P620
L'exécution semble OK sur une Quadro P620

Installation sous Linux

Installer Miniconda pour Linux : l'environnement de développement Python

wget https://repo.anaconda.com/miniconda/Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh
# Vérifier que la clé SHA256 de Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh ici : https://repo.anaconda.com/miniconda/ correspond à :
sha256sum ~/Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh
bash ~/Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh
source ~/.bashrc

Créer et activer l'environnement Conda

conda create -y -n lerobot python=3.10
conda activate lerobot
git clone https://github.com/huggingface/lerobot.git ~/lerobot
conda install ffmpeg=7.1.1 -c conda-forge
cd ~/lerobot && pip install -e ".[feetech]"

A chaque ouverture de Terminal l'environnement python conda est activé, voir au bas du ~/.bashrc
Pour éviter les conflits, on propose d'avoir un fichier ~/.bashrc_conda pour conda et un ~/.bashrc_ros pour ros

Astuces pour activer/désactiver l'environnement conda sans passer par la modification du ~/.bashrc :

Ne pas activer conda au démarrage : conda config --set auto_activate_base false
Ne pas configurer le shell pour initialiser conda au démarrage : conda init --reverse $SHELL

Installation Windows

Le compte utilisateur doit avoir les droits pour créer des raccourcis (liens symboliques) dans les sous-dossiers de C:\Users\$USER\lerobot\outputs\train\
Ils seront utilisés lors de l'entraînement pour créer un lien entre le dossier last et le dossier du dernier Checkpoint par ex. 100000
- Le plus sûr est de travailler avec un compte administrateur
- Il faut peut-être aussi les droits dans le dossier C:\Users\$USER\.cache\huggingface\lerobot\$HUGGINGFACE_USER
Installer Miniconda pour Windows : l'environnement de développement Python
Ouvrir Anaconda PowerShell Prompt
Créer et activer l'environnement Conda

conda create -y -n lerobot python=3.10
conda activate lerobot
git clone https://github.com/huggingface/lerobot.git ~/lerobot

Installer Pytorch pour la version de Cuda installée sur votre système (testé avec une version Cuda 127 installée et la version cu128 de Pytorch) et autres dépendances nécessaires

cd ~/lerobot
# pip install av poetry-core
conda install ffmpeg=7.1.1 -c conda-forge
pip3 install --pre torch torchvision torchaudio --index-url https://download.pytorch.org/whl/cu128
pip install -e ".[feetech]"

Récupérer les infos système pour débuguer l'installation si les scripts basculent sur le cpu :

python lerobot/scripts/display_sys_info.py
python -m torch.utils.collect_env
python -c "import torch; print(torch.cuda.is_available())" && nvcc -V
cf. https://github.com/huggingface/lerobot/issues/928 > Here for additional information of my full installation.

Banc de Machine Learning LeRobot

Configurer les servomoteurs

La carte FE-URT-1 fournie par Feetech n'est pas détectée sous Ubuntu à cause d'un conflit avec un paquet de brail. On le désinstalle :

sudo apt-get autoremove brltty

https://askubuntu.com/questions/1321442/how-to-look-for-ch340-usb-drivers/1472246#1472246

https://github.com/huggingface/lerobot/blob/main/examples/10_use_so100.md#c-configure-the-motors

Brancher la carte
Trouver l'interface USB sur laquelle est branchée la carte

python lerobot/scripts/find_motors_bus_port.py

- Sous Linux, par ex. /dev/ttyACM0 ou /dev/ttyUSB0
- Sous Windows, par ex. COM13 ou COM14
Sous Linux, Changer les droits sur les interfaces USB

sudo chmod 666 /dev/ttyACM0
sudo chmod 666 /dev/ttyACM1

Ouvrir Codium > File > Open Folder > admin_ros/lerobot
Modifier le fichier de config

gedit ~/lerobot/lerobot/common/robot_devices/robots/configs.py

Chercher la config du So100 en ligne 436 class So100RobotConfig(ManipulatorRobotConfig):
Remplacer port="/dev/tty.usbmodem58760431091", pour le leader_arms (L446) et le follower_arms (L463) par le port découvert
Brancher les servos un à un à la carte puis lancer le script d'initialisation, en incrémentant l'ID à chaque fois :

python lerobot/scripts/configure_motor.py \
  --port /dev/tty.usbmodem58760432961 \
  --brand feetech \
  --model sts3215 \
  --baudrate 1000000 \
  --ID 1

Au fur et à mesure les brancher en série et/ou noter l'ID sur le moteur
Les servos sont bougés à leur position centrale et l'offset mis à 0

Ne plus bouger les servos jusqu'à l'assemblage

Construction et assemblage mécanique

Une version 101 est sortie en 05/2025. Le Leader est plus simple à assembler, et plus besoin de démonter les servos pour enlever un engrenage et les rendre passifs. Il suffit d'acheter le kit de 6 servos avec 3 rapports de transmission différents :

https://github.com/TheRobotStudio/SO-ARM100?tab=readme-ov-file#getting-your-own-so101
https://www.alibaba.com/product-detail/6PCS-7-4V-STS3215-Servos-for_1601428584027.html?spm=a2747.product_manager.0.0.757c2c3clU7uH3
Suivre le guide d'assemblage pour le SO101 : https://huggingface.co/docs/lerobot/so101#step-by-step-assembly-instructions
Pour le SO100 : https://huggingface.co/docs/lerobot/so100#step-by-step-assembly-instructions

Astuces pour l'assemblage

Mettre une vis sur l'arbre moteur et l'axe passif (à l'opposée de l'arbre moteur) quand il y a la place d'en mettre une (vérifier qu'il y aura la place après assemblage des éléments autour du moteur)
Ne plus bouger les servos après leur initialisation qui les met à l'angle 0. Dans l'idéal, assembler les éléments de manière à ce que le robot soit en configuration initiale avec tous les moteurs à 0
En pratique, on monte le robot dans la configuration ci-dessous. C'est l'étape de calibration qui permettra de définir un offset pour que le zéro des moteurs corresponde au modèle cinématique du SO-ARM10X

Il est possible d'ajouter un offset dans la configuration des servomoteurs, par exemple via les scripts du projet LeRobot
Attention si vous démarrez le robot sous ROS avant d'avoir lancer la calibration LeRobot qui fixe l'Offset dans les servomoteurs, vous risquez de casser le robot

LeRobot

Activer l'environnement conda lerobot
cd ~/lerobot
conda activate lerobot

python lerobot/scripts/find_motors_bus_port.py

nano lerobot/common/robot_devices/robots/configs.py

python lerobot/scripts/control_robot.py --robot.type=so101 --robot.cameras='{}' --control.type=teleoperate

Calibration robot et configuration caméras

python lerobot/scripts/control_robot.py --robot.type=so100 --robot.cameras='{}' --control.type=calibrate --control.arms='["main_follower"]'

Téléopération

Machine Learning

Calibration :

python -m lerobot.calibrate --teleop.type=so101_leader --teleop.port=/dev/ttyACM0 --teleop.id=leader_arm_fan1

python -m lerobot.calibrate --robot.type=so101_follower --robot.port=/dev/ttyUSB0 --robot.id=follower_arm_fan1

python -m lerobot.teleoperate \
    --robot.type=so101_follower \
    --robot.port=/dev/ttyUSB0 \
    --robot.id=follower_arm_fan1 \
    --robot.cameras="{ top: {type: opencv, index_or_path: 2, width: 640, height: 480, fps: 30},follower: {type: opencv, index_or_path: 4, width: 640, height: 480, fps: 30}}" \
    --teleop.type=so101_leader \
    --teleop.port=/dev/ttyACM0 \
    --teleop.id=leader_arm_fan1 \
    --display_data=true

Enregistrer dataset en local :

python -m lerobot.record \
    --robot.type=so101_follower \
    --robot.port=/dev/ttyUSB0 \
    --robot.id=follower_arm_fan1 \
    --robot.cameras="{ top: {type: opencv, index_or_path: 2, width: 640, height: 480, fps: 30},follower: {type: opencv, index_or_path: 4, width: 640, height: 480, fps: 30}}" \
    --teleop.type=so101_leader \
    --teleop.port=/dev/ttyACM0 \
    --teleop.id=leader_arm_fan1 \
    --display_data=true \
    --dataset.repo_id=gautz/18650-test1-10ep \
    --dataset.episode_time_s=10 \
    --dataset.reset_time_s=10 \
    --dataset.num_episodes=10 \
    --dataset.single_task="Pick red 18650 battery place black box" \
    --dataset.push_to_hub=False

rejouer dataset en local :

python -m lerobot.replay \
    --robot.type=so101_follower \
    --robot.port=/dev/ttyUSB0 \
    --robot.id=follower_arm_fan1 \
    --dataset.repo_id=gautz/18650-test1-10ep \
    --dataset.episode=0 # choose the episode you want to replay

Entrainer en local avec le cpu

python lerobot/scripts/train.py \
  --dataset.repo_id=gautz/18650-test1-10ep \
  --policy.type=act \
  --output_dir=outputs/train/act_so101_18650-test1-10ep \
  --job_name=act_so101_18650-test1-10ep \
  --policy.device=cpu # \
  --wandb.enable=false # true

Entrainer en local avec le GPU

python lerobot/scripts/train.py \
  --dataset.repo_id=gautz/18650-test1-10ep \
  --policy.type=act \
  --output_dir=outputs/train/act_so101_18650-test1-10ep \
  --job_name=act_so101_18650-test1-10ep \
  --policy.device=cuda \
  --wandb.enable=false

python -m lerobot.record  \
--robot.type=so101_follower \
--robot.port=/dev/ttyUSB0 \
--robot.cameras="{ top: {type: opencv, index_or_path: 2, width: 800, height: 600, fps: 30},follower: {type: opencv, index_or_path: 4, width: 800, height: 600, fps: 30}}" \
--robot.id=follower_arm_fan1 \
--display_data=false \
--dataset.repo_id=gautz/eval_act_18650-test2-100ep \
--dataset.single_task="Pick red 18650 battery place black box" \
--policy.path=outputs/train/act_so101_18650-test2-100ep/checkpoints/last/pretrained_model \
--dataset.push_to_hub=False

Visualiser et rejouer des DataSets (avant hardware refactor)

Visualiser un DataSet

python lerobot/scripts/visualize_dataset.py --repo-id lerobot/pusht --root ./my_local_data_dir --local-files-only 1 --episode-index 0

python lerobot/scripts/visualize_dataset_html.py \
  --repo-id cadene/act_so100_5_lego_test_080000 \
  --local-files-only 1

Rejouer un DataSet (ou une évaluation de modèle) sur le robot

python lerobot/scripts/control_robot.py \
  --robot.type=so101 \
  --control.type=replay \
  --control.fps=30 \
  --control.repo_id=cadene/act_so100_5_lego_test_080000 \
  --control.episode=0

Rejouer la Policy cadene/act_so100_5_lego_test_080000 du modèle ACT pour le SO-ARM101
- En sauvegardant l'évaluation dans outputs/eval/act_so100_5_lego_test_080000_haguenau

python lerobot/scripts/control_robot.py \
  --robot.type=so101 \
  --control.type=record \
  --control.fps=30 \
  --control.single_task="Grasp a lego block and put it in the bin." \
  --control.repo_id=outputs/eval/act_so100_5_lego_test_080000_haguenau \
  --control.tags='["tutorial"]' \
  --control.warmup_time_s=5 \
  --control.episode_time_s=30 \
  --control.reset_time_s=30 \
  --control.num_episodes=10 \
  --control.push_to_hub=false \
  --control.policy.path=cadene/act_so100_5_lego_test_080000

ROS2 et MoveIt2

Installer les paquets ROS2 du SO-ARM100 :

Cloner le paquet dans un workspace ROS2 https://github.com/JafarAbdi/ros2_so_arm100
Cloner le submodule https://github.com/TheRobotStudio/SO-ARM100 dans so_arm100_description/SO-ARM100 (https://www.freecodecamp.org/news/how-to-use-git-submodules/)
Ou simplement :

mkdir -p ~/ws_so_arm100/src
cd ~/ws_so_arm100/src
git clone --recurse-submodules https://github.com/JafarAbdi/ros2_so_arm100
cd ~/ws_so_arm100
sudo rosdep init
rosdep update && rosdep install --ignore-src --from-paths src -y
colcon build --symlink-install # dans une VM ajouter --parallel-workers 1
source install/setup.bash
ros2 launch so_arm100_moveit_config demo.launch.py hardware_type:=mock_components # hardware_type:=real for running with hardware

Tester la démo en simulation :

Lancer un des scripts : https://github.com/JafarAbdi/ros2_so_arm100?tab=readme-ov-file#usage

Pilotage ST3215 depuis un ESP32

https://github.com/sepastian/ESP32_ST3215

Sources

https://wiki.seeedstudio.com/lerobot_so100m/