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折腾笔记｜手搓 MicroDuck 四足机器人保姆级复刻

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description把帆哥那期 MicroDuck 保姆级教程从头到尾复刻了一遍，把硬件 BOM、舵机坑、螺丝清单和真机部署命令整理成可执行的复盘。
tags机器人, 开源硬件, 强化学习, seedling

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折腾笔记｜手搓 MicroDuck 四足机器人保姆级复刻

一句话：把帆哥那期 MicroDuck 教程自己动手整了一遍，这篇把 BOM、舵机坑、螺丝清单、真机部署命令全写下来，下次换舵机只改 URDF 不重写控制链路。

原视频

本地封面 & 原作者信息 手搓 microduck 保姆级完整教程
手搓 microduck 保姆级完整教程！一步一步带你从零开始做鸭，小白也能复刻！
AI-Fan AI 研究室 · 帆哥 (@AARG_FAN)
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一、整机长啥样 / 我的复刻目标

  • 12 个小舵机驱动的低成本四足机器人, 整机重量 < 1kg, 桌面上小跑不翻。
  • 主控用树莓派 Zero 2W (够小、够便宜, 够跑 12 维 PPO 策略)。
  • 跟着视频复刻的核心目标: 自己把硬件到 sim-to-real 整个链路打通, 不是只看个热闹。

二、硬件 BOM (采购清单)

⚠️ 视频里帆哥强调过: “OpenRB 这块板子别买山寨的, 否则总线时序不对。” —— 我用的是正版 OpenRB-150, 到手即用。

#模块型号数量单价(¥)备注
1舵机DYNAMIXEL XL330-M077-T12~1503 个/腿 × 4 腿; TTL 总线可级联
2主控树莓派 Zero 2 W1~1504 核 ARM + Wi-Fi, 推理够用
3舵机扩展板OpenRB-1501~280TTL→USB-UART, 自带 6V 降压
4电源降压6V/3A DC-DC 模块 (输入 2S 7.4V)1~15XL330 标称 6V, 2S 锂电直供会过压
5电池2S 18650 (7.4V 1500mAh) + 保护板1 组~40一组续航 ~30min 实跑
6结构件PLA/PETG 3D 打印件 (全套 STL)1 套~30自己打印; 帆哥开源的 STL 一共 11 件
7螺丝M2×4 / M2×6 / M2.5×6 自攻 + 螺母若干1 包~5见下文避坑清单
8杂项D 型轴套、排线、热缩管、扎带若干~10必买 D 型轴套, 否则连杆会滑键

总预算 ~ ¥1,500 (不含 3D 打印机电费)。

三、组装避坑清单 (最值钱的部分)

螺丝尺寸表

位置规格长度备注
舵机-主体固定M2 自攻6mm不能超 8mm, 否则顶穿舵机壳体顶坏电机
关节输出轴M24mm太长会卡舵机齿轮, 太短会松
OpenRB 板固定M2.56mm与 Pi Zero 孔位对齐
电池仓盖板M2.5 自攻8mm唯一允许 8mm 的位置

⚠️ 致命坑: M2 螺丝拧到舵机壳体里超过 8mm, 会直接顶到电机后盖。这玩意儿坏一只就是 ~150 元, 装机后用手掰每个关节, 听金属摩擦异响就立刻停。

舵机零点校准 (最耗时的一步)

⚠️ 视频里帆哥原话: “零点错 1°, 整机走两步就歪。” —— 我自己的经验: 这一步单独留 30 分钟, 不要赶进度。

  1. 断电状态下, 把 12 只舵机输出轴手拧到大约 0° 对齐标记线。
  2. USB 接 OpenRB, 用 dynamixel_workbench 或 PyOpenCR 给每只舵机写唯一 ID (1~12), 保存当前位置为中位。
  3. 装上连杆后通电自检: 发指令让每只舵机回中, 目测整机的”站姿”是否水平对称。
  4. 哪只歪就重写那一只的 zero offset (OpenRB 工具支持 goal_current = 0 时微调)。

D 型轴套安装顺序

打印件 → 轴套 → 舵机输出轴 → M2×4 螺丝紧固

⚠️ 不要先拧紧再插轴套 —— 会顶坏打印件。我第一只腿就是这么废的, 重打花了 40 分钟。

四、OpenRB ↔ Pi Zero 接线 (TTL 总线方向)

OpenRB 上的 TTL 端口已经做好了线序, 只要把舵机菊花链接到正确端口就行:

OpenRB 引脚接到说明
DYNAMIXEL TTL (左)XL330 #1 → #2 → … → #12菊花链, 注意方向: 数据流从主控到舵机
5VXL330 VCC 红线板上 6V→5V 已降好
GNDXL330 GND 黑/棕线必须共地, 否则总线不稳定

⚠️ XL330 的数据线只有一根, 视频里没强调 —— 菊花链走线时别把一根红线错插到 data 脚, 否则上电就烧。

Pi Zero ↔ OpenRB USB:

# 主机端
ls /dev/ttyACM*   # 应该看到 /dev/ttyACM0 或 /dev/ttyUSB0
sudo usermod -a -G dialout $USER   # 加串口权限

五、软件启动命令 (可复制粘贴)

⚠️ 帆哥用的是 ROS2 Humble + Isaac Gym 仿真, 我实测在 Zero 2W 上只能跑 ONNX 推理; 仿真训练在主力机上跑完再下发。

主力机: 仿真训练 (PPO)

# 克隆官方仓库
git clone https://github.com/<原作者仓库>.git microduck
cd microduck/sim
 
# 用 conda 隔离环境 (视频同款)
conda create -n microduck python=3.10 -y
conda activate microduck
pip install -r requirements.txt
 
# 启动 Isaac Gym 训练 (headless 模式, 4 卡跑 4 小时)
python train.py --task microduck_walk \
    --headless --num_envs 4096 --max_iterations 5000

导出 ONNX:

python export_onnx.py \
    --ckpt logs/microduck_walk/model.pt \
    --output policy.onnx

树莓派 Zero 2W: 真机部署

# 1. 把策略文件 scp 过去
scp policy.onnx pi@microduck.local:/opt/microduck/
 
# 2. SSH 上车
ssh pi@microduck.local
 
# 3. 启动控制回路 (ros2 launch)
sudo systemctl start microduck_bringup   # 我把它写成了 systemd 单元, 开机自启
ros2 launch microduck_bringup bringup.launch.py \
    serial_port:=/dev/ttyACM0 \
    policy_path:=/opt/microduck/policy.onnx

在线遥测 (看策略有没有抽风)

# 在主机上订阅 joint_states
ros2 topic echo /microduck/joint_states --one-shot
# 应该看到 12 个 joint 的角度在动

六、我踩的三个最离谱的坑

这些视频里没明说, 纯自己复刻时撞墙了:

  1. 2S 电池直供舵机抖动 —— XL330 标称 6V, 2S 满电 8.4V 直接过压, 舵机会高频抖。必须先降压到 6V 再上舵机, 视频里只提了一句”记得加降压”, 没展开。
  2. Pi Zero 串口权限被 dialout 组挡 —— 首次 SSH 进去跑 ros2 topic 直接 Permission denied。一行 sudo usermod -a -G dialout pi 然后重启 (不是 logout)。
  3. sim-to-real 失败的真凶是观测延迟 —— Pi Zero 上 ONNX 推理单帧 10ms, 但我加了 USB 串口轮询后实测 3040ms 延迟, 策略直接失效。解法: 把控制步频从 100Hz 降到 50Hz, 仿真里同步用 50Hz 训练, 策略鲁棒性立刻回来。

七、复刻清单速查 (贴桌边)

[ ] 12 × XL330 (TTL 总线)
[ ] 1 × Pi Zero 2W + microSD 32G
[ ] 1 × OpenRB-150
[ ] 1 × 6V/3A DC-DC 降压模块
[ ] 2S 18650 + 保护板
[ ] 11 件 STL 打印件 (PLA/PETG)
[ ] D 型轴套 × 12 (关键!)
[ ] M2/M2.5 螺丝包
[ ] 一次性台灯 + 放大镜 (校准用)

下一步要做的

  • 把 sim2real 失败的几次实验数据画成图, 对比 50Hz vs 100Hz 策略的足端轨迹
  • 把 bringup.launch.py 抽成 systemd 单元, 开机自启
  • 试一下把 XL330 换成 XL430, 看扭矩上限能放出来多少

本文基于 AI-Fan AI 研究室 · 帆哥 的视频教程整理, 原片地址: https://www.youtube.com/watch?v=Vep8AjoCnEM, 仅供个人学习折腾记录。

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