上海交大开源U-Arm遥操作机械臂系统：仅400元适配95%主流机型

仅需400元即可实现对95%机械臂的遥操作，上海交通大学近日推出了开源项目U-Arm！

目前该系统已在XArm6、Dobot CR5、ARX R5等多种机械臂真机上成功完成了遥操作验证。

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如何以更低成本和更高效率采集、复现并扩展人类操作数据？

遥操作已成为当前主流的数据采集方案。

然而，完全同构的遥操作系统通常价格高昂，例如ALOHA项目采用两主两从同构机械臂，整套系统费用超过2万美元；而相对低成本的VR、手柄或GELLO框架又存在奇异点、适配困难等问题。

近期，上海交通大学团队提出了一项开源解决方案——LeRobot-Anything-U-Arm。

这是一套仅需400元即可搭建、并能适配95%主流机械臂的通用遥操作系统。

3种拓扑结构覆盖主流机械臂类型

传统主从遥操作系统常要求主从臂严格同构或按固定比例缩放几何尺寸，以确保操作直觉，但这在实践中并非必需。

研究团队指出，人类视觉反馈可自然补偿硬件几何差异，只要保证关节排布顺序一致，即可获得良好操作体验。

基于逆运动学解析解的存在性（受Pieper准则约束）及仿人构型设计，目前主流6轴、7轴机械臂的关节顺序仅分3类。

因此，U-Arm针对这三种拓扑结构分别设计了三种机械构型，用户只需根据自身机械臂类型选择对应配置硬件，即可实现即插即用。

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如开篇图示，U-Arm已在XArm6、Dobot CR5、ARX R5三种机械臂真机上完成了遥操作验证。

软件兼容性方面，U-Arm推荐采用基于ROS的控制方案，实现遥操作框架中指令发送与接收的解耦；控制器被封装为ROS节点，对于不同从臂，只需订阅U-Arm发布的关节角度话题并转发至对应机械臂接口即可。

专为遥操作优化的硬件设计

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此前已有一些低成本3D打印遥操作臂项目，其中舵机成本占硬件开销大头。以GELLO为例，不计3D打印材料成本，单臂物料成本达288.24美元，其中Dynamixel舵机与控制板成本超过250美元。

U-Arm重新规划了硬件方案，在压缩成本的同时提升了可维护性与使用寿命。

其选用舵机单价仅45元人民币，整套系统（不含3D打印材料）总成本低于400元。

此外，团队进一步优化了结构设计与装配方式，以解决实际遥操作中可能遇到的易用性问题。

例如，他们移除了舵机齿轮箱，仅保留编码器，并在所有关节处采用双轴固定设计，使各关节运动阻力仅源于可调节的舵盘螺丝，既确保操作顺滑，又避免了无主动扭矩的遥操作臂在接近工作空间极限时因重力导致关节下坠。

实验验证效率与数据质量优势

团队在5种夹爪操作任务（从2层货架夹取芬达放入纸箱、从1层货架夹取饼干、从纸箱分拣商品放回货架、堆叠易拉罐、在猫砂盆中夹取草莓）中对U-Arm的遥操作性能进行了测试。

在基线对比上，他们未选用VR遥操作，而是选择了成本相近的游戏手柄。

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实验显示，U-Arm在5种任务上的平均操作时间比使用游戏手柄缩短了39%，这主要得益于主从臂遥操作架构在优化冗余自由度操控后，能在大范围扫掠阶段以更快速自然的动作接近目标。

然而，在堆叠易拉罐等精细任务中，U-Arm的执行成功率有所下降，这主要因为操作者接近物体后，非预期的小幅移动易导致任务失败，而手柄操作则允许操作者“看清后再行动”。

但相较于数据采集效率的大幅提升，这部分失败是可接受的权衡。

在数据质量方面，U-Arm相比手柄能生成更自然的运动轨迹，如下图所示。团队指出，与其他来源数据联合训练时，分布上的相似性更有利于模型收敛。

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目前，该项目已在GitHub开源全部硬件STL与STEP文件、软件例程及装配指南，并提供了SAPIEN仿真环境测试例程。团队同时在huggingface上开源了基于U-Arm采集的XArm6数据，且持续更新。

项目GitHub链接：github.com/MINT-SJTU/LeRobot-Anything-U-Arm

相关技术报告：arxiv.org/abs/2509.02437部分使用U-Arm

采集的XArm数据：https://huggingface.co/MINT-SJTU