SO-ARM101 7-DOF-Umbau und LeRobot-Nutzung

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Dieses Tutorial richtet sich an Anwender, die den SO-ARM101 von 6 Servos auf 7 Servos umgebaut haben und anschließend mit LeRobot den kompletten Ablauf (Kalibrierung → Aufzeichnung → Training → Deployment) durchlaufen möchten. Der zugehörige Umbau-Code basiert auf einer Kopie und Anpassung des offiziellen LeRobot-Quellcodes und ist auf den SO-ARM101 mit 7 Freiheitsgraden (7 STS3215-Servos) abgestimmt.

Kernunterschiede zum offiziellen SO-101 (6 Servos):

Servo-ID	Gelenkname	Offizieller SO-101 (6-DOF)	Beschreibung
1	shoulder_pan	shoulder_pan	Horizontale Schulterdrehung
2	shoulder_lift	shoulder_lift	Schulterhebung
3	elbow_flex	elbow_flex	Ellenbogenbeugung
4	wrist_flex	wrist_flex	Handgelenk-Neigung (Auf- und Abbewegung)
5	wrist_yaw	— (neu)	Handgelenk-Gierung (Links-/Rechtsdrehung ca. 90°), das in diesem Umbau neu hinzugefügte Servo (eingefügt zwischen den bisherigen Nummern 4 und 5)
6	wrist_roll	wrist_roll (ID 5→6)	Handgelenk-Rollen, der bisherige Rollmotor Nr. 5, Druckteile unverändert, Name unverändert
7	gripper	gripper (ID 6→7)	Greifer, bisher ID=6, nach dem Umbau auf 7 nachgerückt

⚠️ Achtung: Datensätze, Kalibrierdateien und bereits trainierte Modelle der 6-Servo-Version sind mit dem 7-DOF-Umbau nicht kompatibel und müssen gemäß diesem Tutorial komplett neu erstellt werden.

Reihenfolge der Gelenkdaten

Nach der Aufzeichnung lautet die Reihenfolge der Gelenkdimensionen von action / observation.state in der Parquet-Datei:

shoulder_pan → shoulder_lift → elbow_flex → wrist_flex → wrist_yaw → wrist_roll → gripper

Änderungen am mechanischen Aufbau

Zwischen dem bisherigen Servo Nr. 4 (wrist_flex) und Nr. 5 (wrist_roll) wird das neue wrist_yaw-Servo samt einem Druckteil eingefügt; danach rücken alle folgenden Motoren um eine Position nach hinten: der bisherige Rollmotor Nr. 5 → Position 6, der Greifer → Position 7 (die Druckteile dieser beiden alten Motoren bleiben unverändert).

Kernänderungen im Code

1. Motordefinition auf 7 Motoren erweitert: neues wrist_yaw(5) (Links-/Rechtsdrehung); der bisherige wrist_roll-Motor wandert auf ID 6 (weiterhin Rollen, Name unverändert); Greifer gripper(6) → gripper(7). Der Greifer verwendet weiterhin RANGE_0_100 (0~100 Öffnungsgrad), die übrigen Gelenke verwenden DEGREES.
   • src/lerobot/robots/so_follower/so_follower.py
   • src/lerobot/teleoperators/so_leader/so_leader.py
2. Keine „Vollumdrehungs-Gelenke" mehr bei der Kalibrierung: Der Originalcode hat wrist_roll als Vollumdrehungs-Gelenk (0~4095) fest verdrahtet; nach dem 7-DOF-Umbau sind Handgelenk-Yaw und -Roll mechanisch begrenzt und können keine volle Umdrehung ausführen. Bei der Kalibrierung wird daher mit record_ranges_of_motion() der tatsächliche Bewegungsbereich aller Gelenke erfasst.
   • src/lerobot/robots/so_follower/so_follower.py (calibrate())
   • src/lerobot/teleoperators/so_leader/so_leader.py (calibrate())

Umbau-Repository verwenden oder Dateien manuell ersetzen

Wenn Sie vom offiziellen Repository geklont haben, müssen Sie die folgenden Dateien ersetzen bzw. ändern.

Variante A: Umbau-Repository direkt verwenden (empfohlen)

Verwenden Sie direkt das Repository, in dem die 7-DOF-Anpassung bereits abgeschlossen ist — keinerlei manuelle Änderungen erforderlich.

Variante B: Nach offiziellem lerobot-git-clone manuell ersetzen

Kopieren Sie aus dem Umbau-Repository 3 Dateien über den offiziellen Clone:

Datei im Umbau-Repository (Quelle)	Überschreiben nach (Ziel)
src/lerobot/robots/so_follower/so_follower.py	gleichnamige Datei im offiziellen Clone
src/lerobot/teleoperators/so_leader/so_leader.py	gleichnamige Datei im offiziellen Clone
src/lerobot/robots/so_follower/robot_kinematic_processor.py	gleichnamige Datei im offiziellen Clone (nur Kommentar-Korrektur, ohne Funktionsauswirkung, muss nicht ersetzt werden)

cp src/lerobot/robots/so_follower/so_follower.py          <官方clone>/src/lerobot/robots/so_follower/so_follower.py
cp src/lerobot/teleoperators/so_leader/so_leader.py       <官方clone>/src/lerobot/teleoperators/so_leader/so_leader.py

Voraussetzung: Ihr offizieller Clone entspricht in der Struktur der Baseline des Umbau-Repositories (lerobot-Version 2026-08). Bei großer Versionsabweichung nicht die gesamten Dateien überschreiben, sondern nur die beiden Stellen gemäß der folgenden „Manuellen Änderung" anpassen.

Manuelle Änderung bei abweichender Version (nur zwei Stellen)

① Motor-Dictionary (je eine Kopie in so_follower.py und so_leader.py, inhaltlich identisch) — ändern Sie das ursprüngliche

"wrist_flex": Motor(4, "sts3215", norm_mode_body),
"wrist_roll": Motor(5, "sts3215", norm_mode_body),
"gripper": Motor(6, "sts3215", MotorNormMode.RANGE_0_100),

in

"wrist_flex": Motor(4, "sts3215", norm_mode_body),
"wrist_yaw": Motor(5, "sts3215", norm_mode_body),   # 新增舵机,左右旋转
"wrist_roll": Motor(6, "sts3215", norm_mode_body),  # 原 5 号滚动电机,ID 5→6
"gripper": Motor(7, "sts3215", MotorNormMode.RANGE_0_100),

② Kalibrierlogik (die jeweilige calibrate() in beiden Dateien) — entfernen Sie die Sonderbehandlung für das „Vollumdrehungs-Gelenk" und ersetzen Sie

full_turn_motor = "wrist_roll"
unknown_range_motors = [motor for motor in self.bus.motors if motor != full_turn_motor]
range_mins, range_maxes = self.bus.record_ranges_of_motion(unknown_range_motors)
range_mins[full_turn_motor] = 0
range_maxes[full_turn_motor] = 4095

durch eine einzige Zeile, die die tatsächlichen Bereiche aller Gelenke erfasst:

range_mins, range_maxes = self.bus.record_ranges_of_motion()

Gründe und Risiken der Änderung siehe den folgenden Abschnitt „Hinweise zur Kalibrierung".

Hinweise zur Kalibrierung

• Keine „Vollumdrehungs-Gelenke" mehr: Der offizielle Originalcode behandelt wrist_roll (Rollen um die Unterarmachse) als Gelenk, das eine volle Umdrehung (0~4095) ausführen kann, und verdrahtet den vollen Bereich fest. Nach dem 7-DOF-Umbau sind die Handgelenke Nr. 5/6 (wrist_yaw / wrist_roll) mechanisch begrenzt und können keine volle Umdrehung ausführen.
• Risikohinweis: Würde man die offizielle Vollumdrehungs-Festverdrahtung beibehalten, sendet der Code Gelenkbefehle auf Winkel, die mechanisch nicht erreichbar sind — es besteht Beschädigungsgefahr. Bei der Kalibrierung wird daher für jeden Motor der tatsächliche min/max-Bereich manuell erfasst (entspricht der Codeänderung ② oben).
• Kalibrierdateien der 6-Servo-Version sind mit 7-DOF nicht kompatibel — nach dem Umbau muss neu kalibriert werden.
• Kalibrierung und Nutzung des Zweiarm-Systems (zwei Folgearme) siehe SO-ARM101 Zweiarm-Tutorial (zwei Folgearme).

Hinweis zu Zweiarm (bi_so_follower)

bi_so_follower / bi_so_leader (src/lerobot/robots/bi_so_follower/, src/lerobot/teleoperators/bi_so_leader/) wickeln einen einzelnen Arm nur mit left_/right_-Präfix ein und enthalten keine Motordefinitionen. Sobald die obigen Einzelarm-Dateien angepasst sind, sind die Zweiarm-Befehle (--robot.type=bi_so_follower) automatisch 7-DOF. Der vollständige Zweiarm-Ablauf (Kalibrierung, Teleoperation, Datensatzaufzeichnung, Training, Deployment) steht im SO-ARM101 Zweiarm-Tutorial (zwei Folgearme).

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