AmazingHand - proyecto open source de mano robótica

• El proyecto Amazing Hand es una solución open source de bajo costo para construir y controlar una mano robótica humanoide por menos de 200 dólares
• Tiene una estructura de 4 dedos con 8 grados de libertad, y todos los actuadores están ubicados dentro de la mano, por lo que funciona sin cables externos
• Gracias a sus piezas impresas en 3D, su bajo costo y sus posibilidades de personalización, es más accesible que las manos robóticas comerciales existentes
• Soporta distintos métodos de control, como scripts en Python + Serial bus o control basado en Arduino
• Se publicaron todos los recursos necesarios para fabricarla, incluyendo código fuente completo, CAD, guía de ensamblaje y BOM

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Resumen del proyecto Amazing Hand

• A diferencia de las costosas manos robóticas tradicionales, Amazing Hand busca ofrecer una mano robótica humanoide experimental y expresiva en formato open source y a bajo costo
• Puede usarse junto con Reachy2 y también adaptarse a distintas estructuras de muñeca robótica.

• 8 grados de libertad, 4 dedos, 2 articulaciones por dedo y estructura de cubierta flexible
• Todos los actuuadores están dentro de la mano, con funcionamiento sin cables ni actuadores externos
• Compatible con impresión 3D, peso de 400 g y costo de fabricación inferior a 200 euros
• Totalmente open source, con actualizaciones de la comunidad externa y casos de uso compartidos

Funciones principales y características de diseño

• Cada dedo se acciona mediante un mecanismo paralelo, y dos servos compactos Feetech SCS0009 controlan los movimientos de flexión/extensión y aducción/abducción
• Se consideró la simetría de las piezas de los dedos: con la distinción entre piezas de mano derecha e izquierda, se pueden fabricar ambas versiones

Métodos de control

• Uso de Waveshare Serial bus + scripts en Python
• Uso de Arduino + Feetech TTL Linker
• Se incluyen programas de demostración básicos y explicaciones detalladas para cada método

Materiales de fabricación

BOM (lista de materiales) e impresión 3D

• Están abiertos la lista de piezas necesarias (BOM), las piezas para impresión 3D, la guía de impresión y la guía de ensamblaje
• Incluye archivos CAD en formato STL/STEP, documentación de Onshape y datos de ángulos predefinidos
• Se explican las diferencias de ensamblaje entre mano derecha e izquierda y las precauciones al asignar IDs de servos

Ensamblaje y ejecución de demos

• En el PDF de la guía de ensamblaje se muestra la combinación de componentes estándar del BOM
• Se proporcionan scripts de calibración de dedos para Python & Waveshare y Arduino & TTLinker
• Se pueden fabricar de forma independiente las versiones izquierda y derecha; al combinar ambas manos en un robot, se necesitan IDs de servo diferentes para cada una

Ejecución de demos

• Software básico de demostración basado en Python/Arduino
• Requiere alimentación externa (como un adaptador DC/DC de 5V/2A)
• El documento BOM incluye información sobre fuentes de alimentación recomendadas

Limitaciones del diseño y consideraciones

• Pueden surgir diferencias en los ángulos reales debido a la calidad de la impresión 3D y a ajustes manuales de las piezas
• Para movimientos de agarre complejos y durabilidad a largo plazo, se necesitan suficientes pruebas adicionales después de desarrollar más software
• Soporta las funciones inteligentes del servo SCS0009 (torque, posición, temperatura, retroalimentación, etc.)

Demos avanzadas y capacidad de expansión

• Se ofrecen demos avanzadas basadas en cinemática inversa/directa y herramientas de prueba
• A futuro, el objetivo es seguir desarrollando PCB integradas propias, cierre inteligente de dedos, distintas longitudes/formas de dedos y adición de sensores

Comunidad, FAQ y contacto

• Se comparten recursos como aportes de la comunidad, BOM en chino y bases derivadas
• To-Do List: PCB personalizada, pruebas de agarre y control inteligente, investigación sobre adición/modificación de dedos, integración de sensores, etc.
• Se ofrece un canal público de Discord y enlaces de contacto directo
• Se indican los principales contribuidores

Conclusión

Amazing Hand es un proyecto open source de mano robótica económico y escalable. Gracias a la publicación completa de sus recursos de fabricación, sus múltiples opciones de control y diseño, y su evolución centrada en la comunidad, ofrece un alto valor de uso para investigadores en robótica, makers, educadores y startups.

[GN⁺]

Comentarios de Hacker News

• Lo más llamativo es el costo de componentes de $135. De verdad sorprende que ya vivamos en un mundo así
  • Feetech vende actuadores servo tipo R/C con interfaz bidireccional con la computadora. Dynamixel lleva más de 10 años usando este enfoque, pero hay una gran diferencia de precio. Feetech cuesta $17, mientras que Dynamixel cuesta más de $70. En la lista de componentes, la mayoría dice que se requiere “alta resistencia”, pero en realidad es plástico PLA impreso en 3D, así que la durabilidad es más bien baja. En el video no se ve a esta mano robótica agarrando ni manipulando nada de verdad. Al final, esto sigue siendo un modelo en etapa de prueba de concepto. Si hubiera suficiente demanda, podrían fabricar piezas con materiales más resistentes mediante moldeo por inyección, como policarbonato o nylon reforzado con fibra de vidrio. El volumen total de plástico es muy pequeño, así que incluso usando plásticos de gama alta el impacto en el costo sería bajo. Aun así, el moldeo por inyección para hobby casi no se usa. Incluso en TechShop y en makerspaces universitarios, donde pueden hacer moldes con inyectoras de escritorio y CNC, y cuentan con software como Autodesk Moldflow, casi nadie lo usa de verdad. La mayoría de los productos de plástico del mundo se fabrican con moldeo por inyección
    • Feetech
    • Dynamixel
    • Moldeo por inyección de escritorio (introducción de NYU)
  • Reconozco que este diseño está entre los mejores que he visto hasta ahora. Pero a este precio es difícil esperar codificadores absolutos fuera del motor, sensores de fuerza/par confiables para trabajos de precisión como recoger una fresa, o una estructura con tendones (ver el hilo de abajo). Por eso parece tener limitaciones para investigación real o proyectos realmente prácticos
  • La mayoría de los trabajos relacionados con manos cuestan más de $100 por 30 minutos. Si esta mano robótica pudiera hacer ese tipo de trabajo, podría transformar enormemente a las industrias relacionadas
  • Me gustaría que esto se agregara como opción para el robot K-Scale que saldrá próximamente. En K-Scale planean vender un efector final de mano de cinco dedos por $1,000
    • K-Scale
  • También hay que considerar el costo de comprar una impresora 3D
• A mí me interesan más los brazos robóticos articulados que se pueden montar en una pared o poner sobre el piso, más que los robots humanoides que solemos imaginar. Se podría aumentar o reducir la cantidad de brazos según la necesidad o el gusto, y agregar opciones como extintor, termómetro o utensilios esenciales de cocina. Me imagino un asistente de cocina que sostenga distintos utensilios, vajilla y además dé consejos cuando haga falta. Por ejemplo, podría decir: “Una pizca de sal, ¿le pongo unos 5 g?”. También serían ideales robots en forma de brazo articulado personalizable para usos como el garaje, una mesa de DIY y otros entornos
  • Por ahora no metería un brazo robótico a la cocina, pero me encantaría que otros fueran los beta testers. En cambio, empezar con tareas repetitivas y más definidas, como lavar ropa (ropa sucia → lavadora → secadora → pasarla a la canasta), parece tener menos riesgos de seguridad
  • Hablando en serio, Vassar Robotics, una empresa financiada por Y Combinator, ya está aceptando pedidos de kits de brazo robótico. Mi pedido también se retrasó recientemente por una mejora en las especificaciones de la cámara. Probablemente no pueda sostener herramientas peligrosas como cuchillos, pero sí hay varias empresas intentando hacer realidad brazos robóticos montados en pared
  • Si soy honesto, no me entusiasma mucho tener en casa un brazo controlado por computadora blandiendo un cuchillo, ya sea con ruedas o montado en la pared
  • Lo que siempre he imaginado es una mano robótica colgando de un riel bajo los gabinetes superiores de la cocina y deslizándose por ahí
  • Propongo considerar algo estilo tentáculo
• Pollen Robotics y HuggingFace están contribuyendo mucho últimamente al avance del campo de la robótica
  • Me pregunto si el robot de HuggingFace realmente llegará a popularizarse. También noté que cuando entra en “modo de suspensión” mientras opera, gira los ojos o la cámara hacia la nuca
• ¿Alguien conoce otros proyectos open source parecidos a exoesqueletos o dispositivos de asistencia?
  • theopenexo.nau.edu
  • Originalmente era una tecnología desarrollada para reducir la fatiga en muñecas y brazos al usar trajes espaciales. La última información que vi era que el proyecto se había detenido en 2020 por varias razones
• Como la mayoría de las cosas del mundo están diseñadas para humanos, me da mucho gusto ver que la tecnología robótica evolucione en esa misma dirección
  • Esa es una de las razones que está impulsando el alza en las acciones de la mayoría de las empresas de robótica que salieron a bolsa recientemente
• ¿Alguien sabe si hay una razón de diseño particular para usar solo 4 dedos en lugar de 5, y cuáles serían los trade-offs? Me hice esa pregunta cuando vi este proyecto en Twitter hace unos días. Según el BOM, parece que se ahorran unos $10 por dedo
  • Dejando de lado por un momento el grosor de la mano, que está al nivel de los servomotores, solo por el ancho de la palma esta mano de 4 dedos mide apenas menos de 4 pulgadas a la altura de los nudillos. Con eso ya cae en talla “X-Large” para guantes humanos. Los servos SCS0009 miden alrededor de 1/2 pulgada cada uno y se necesitan dos por dedo. Si agregas uno más, el ancho se iría a 5 pulgadas, o sea una talla tipo “3X-Large”.
  • Parece que el ancho de los servos que accionan cada dedo determina el espaciado entre ellos. Con cinco dedos, la mano se volvería demasiado ancha y algo torpe
• Quiero hacer esta mano robótica para Halloween y decorarla como Thing, la mano ambulante de The Addams Family
• Me pregunto si se podrían poner tendones a lo largo de todo el brazo para reducir el peso total
  • Will Cogley ha hecho varios diseños de manos robóticas con tendones
    • Canal de YouTube de Will Cogley
    • Materiales de Notion de Will Cogley
  • La mayoría de los materiales para tendones tienen elasticidad, lo que genera problemas de calibración, y la mano necesita sensores de propiocepción
• Al final, la pregunta más importante es cuánto peso puede levantar esta mano. Por ejemplo, si puede levantar 0.5 libras, me pregunto qué cambios harían falta para subir eso a 10, 20 o 30 libras
  • La mano sirve para agarrar; el brazo es el que levanta. Por eso una mano sin brazo difícilmente puede ejercer mucha fuerza
• Es un proyecto muy cool. Pero para lograr un nivel de desempeño parecido al de una mano real, creo que harían falta sensores muy sensibles de al menos dos tipos, presión y temperatura, distribuidos por toda la palma
  • Totalmente de acuerdo. Para empezar, incluso solo con sensores de presión ya sería suficiente