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Vision: SO-ARM 101 Toy-Sorting Pipeline

End Goal

Train a manipulation policy that picks up colored toy objects and drops them into matching colored trays, using imitation learning from teleoperated demos recorded in Isaac Sim.

Pipeline

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β”‚  1. Simulate                                                         β”‚
β”‚     Isaac Lab ToySortingEnv (Python 3.11 / Isaac Lab 2.3.2)         β”‚
β”‚     β€’ Wooden table + SO-ARM 101                                      β”‚
β”‚     β€’ 3 colored trays  (red | green | blue)                          β”‚
β”‚     β€’ 9 colored toys   (3 per color, randomized each episode)        β”‚
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                  β”‚  Phase 2: ZMQ REP :5555
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β”‚  2. Collect Demos                                                    β”‚
β”‚     LeRobot / SpaceMouse teleop client (Python 3.12)                 β”‚
β”‚     β€’ Sends joint targets to sim via ZMQ                             β”‚
β”‚     β€’ Streams obs/actions into LeRobot Dataset v3 format             β”‚
β”‚     β€’ Pushes dataset to HuggingFace Hub                              β”‚
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β”‚  3. Augment Dataset (optional)                                       β”‚
β”‚     β€’ Background swap, color jitter, domain randomization           β”‚
β”‚     β€’ Re-label with reward signal for RL fine-tuning                 β”‚
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β”‚  4. Train Policy                                                     β”‚
β”‚     lerobot train policy=act  (or diffusion_policy)                  β”‚
β”‚     β€’ Loads dataset from HuggingFace Hub                             β”‚
β”‚     β€’ Saves checkpoint to Hub                                        β”‚
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β”‚  5. Evaluate in Sim                                                  β”‚
β”‚     β€’ Roll out policy in ToySortingEnv                               β”‚
β”‚     β€’ Log success rate (sort 3 toys correctly in <60 s)             β”‚
β”‚     β€’ Push eval metrics to HuggingFace Hub                           β”‚
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Container Architecture

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β”‚  sim  (isaac-lab:2.3.2, Python 3.11)   β”‚    β”‚  train  (python:3.12-slim + lerobot) β”‚
β”‚  Isaac Lab ToySortingEnv               │◄──►│  LeRobot training / data collection  β”‚
β”‚  ZMQ REP server :5555  (Phase 2)       β”‚ZMQ β”‚  IsaacGymClient gymnasium wrapper    β”‚
β”‚  X11 GUI for visualization             β”‚    β”‚  HuggingFace dataset push            β”‚
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜    β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜

Phases

Phase Status Description
1 Done Isaac Lab env with real USD assets; X11 visualization
2 Scaffolded ZMQ bridge + LeRobot demo collection client
3 Planned Dataset augmentation pipeline
4 Planned ACT / Diffusion Policy training with LeRobot
5 Planned Closed-loop evaluation + HF metrics push

Asset Strategy

Assets live outside git (large binary files). Two distribution paths:

  1. Developer machine: python assets/download.py --extract copies the needed USD files from the local Lightwheel_Xx8T7EPOMd_KitchenRoom/ pack.
  2. Docker / CI: python assets/download.py --download fetches the pre-extracted subset from HuggingFace Hub (HF_ASSET_REPO env var).

Neither the git repo nor the Docker image contains asset files directly.

Success Metric (Phase 5 target)

Place all 9 toys into their correct color-matched tray within 60 seconds, measured over 50 random seeds. Target success rate β‰₯ 80 %.