Microduck Hardware Explained: How to Build an Original DIY RL Biped Robot

Microduck 硬體解析:如何打造原創 DIY RL 雙足機器人

Microduck 已迅速成為 2026 年最受關注的小型機器人之一。Pollen Robotics 將其呈現為一個 25 公分、約 800 克的雙足機器人,擁有 15 個驅動器、一個相機、深度感測器、兩個 IMU 和一個 50 Hz 的板載強化學習控制迴路。其首次預購價格為 $399,而其軟體、模擬器和強化學習工作流程已公開供開發者檢查和擴展。


這種組合自然引發了一個問題:

> 製造商能否從商業可用的零件中建造一個 Microduck 風格的強化學習機器人?

簡短的回答是 是的,如果目標是創造一個探索相同工程理念的原創 DIY 雙足機器人. 承諾一個便宜的、一對一的 Microduck 克隆是不負責任的。Pollen Robotics 已經發布了軟體堆疊,但尚未公布完整的官方硬體材料清單、生產就緒的 CAD、PCB 原理圖、電纜圖或組裝說明。

因此,本指南仔細做了三件事:

  1. 將官方規格與官方源代碼中的事實分開;
  2. 識別實用的開發組件,但不將其呈現為官方 BOM;
  3. 提出一種原創的 DIY 機器人架構,無需複製 Microduck 的外殼、品牌、製作檔案或未公開的電子元件。

重要的獨立聲明

這是一份獨立的技術評論和零件選擇指南,由 rcdrone.top. rcdrone.top 提供,並未與 Pollen Robotics 或 Hugging Face 相關聯、授權、贊助或支持。“Microduck”、“Pollen Robotics”、“Hugging Face”、“DYNAMIXEL”、“ROBOTIS”及所有其他產品名稱和商標均屬於其各自的所有者,僅用於識別和討論相關產品。

任何rcdrone.top 產品不得以官方Microduck零件的名義進行市場推廣,除非它是以製造商自身品牌銷售的正品,並準確標識為此。第三方電路板和套件應使用如RL雙足開發板, 15伺服機器人接線套件, 或Microduck軟件開發兼容, 後面跟隨明確的兼容性說明。

什麼是Pollen Robotics正式確認的

官方Microduck產品頁面確認以下高級規格:

特徵 官方聲明的規格
高度 約25厘米
重量 約800克
驅動器 15個馬達
感知 相機、LiDAR/深度感測和兩個IMU
板載控制 50 Hz政策循環
包含的行為 七種訓練過的動作或行為類別
軟體 開源SDK、模擬和強化學習訓練堆疊
介紹性預購價格 $399不含稅和運費

這些事實是有用的,但它們不是組件級的BOM。確切的零件編號必須單獨處理。

可以從官方軟體庫中確定什麼

機器人運行時必須知道要打開哪個串口、要尋址哪些設備、要加載哪個相機覆蓋以及要讀取哪些寄存器。因此,官方軟體庫揭示了比行銷頁面更多的電氣架構資訊。

當前的公共代碼和設計文檔指向這個架構:

功能 基於證據的組件或接口 信心
Linux 電腦 Radxa Zero 3W 家族,Rockchip RK3566 高:官方部署文件和設備樹參考
聯合執行器 15 個 ROBOTIS DYNAMIXEL XL330 類伺服器 高:官方電機總線文檔
主要方向傳感器 LSM6DSV16X 在 imu_to_dxl 接口板上 高:官方總線和傳感器代碼
相機 IMX219 / Raspberry Pi Camera v2 兼容模塊 高:官方設備樹和媒體配置
多區域深度傳感器VL53L5CX 或 VL53L8CX 家族 高:官方 ToF 軟體路徑
音頻編解碼器 TLV320AIC3104 高:官方音頻設備樹配置
次級 IMU BMI088 中高:在配置中存在但標記為休眠或未使用
馬達和 IMU 總線 3 線 TTL 半雙工,DYNAMIXEL 協議 2。0, 1 Mbps 高: 官方控制代碼
機器人進程間 API 通過 Unix 套接字的 JSON-RPC 高: 官方架構文檔

這些是 源代碼支持的發現, 不是 Pollen Robotics 發出的生產 BOM。硬件可能在生產前或生產期間發生變化。

最重要的硬件選擇: 15 個智能伺服器

Microduck 並不是基於普通的愛好者 PWM 伺服器。其控制系統依賴於多點數字伺服器總線和關節狀態反饋。

證據指向 15 個 ROBOTIS DYNAMIXEL XL330-M288-T 級執行器。十四個關節參與學習的策略;第十五個執行器在更高級別的控制下操作嘴或喙。

XL330-M288-T 參考規格

參數 值
尺寸 20 × 34 × 26 mm
重量 18 g
齒輪比 288.4:1
位置解析度 12 位元, 每轉 4,096 計數
建議供應 5.0 V
額定輸入範圍 3.7–6.0 V
堵轉扭矩 在 5 V 時為 0.52 N·m;在 6 V 時為 0.60 N·m
空載速度 在 5 V 時為 103 rpm;在 6 V 時為 123 rpm
通訊 TTL 半雙工,DYNAMIXEL 協議 2。0
反饋 位置、速度、電流/PWM、電壓、溫度和狀態

對於一個學習過的雙足機器人來說,18克的質量與扭矩數據同樣重要。將每個驅動器替換為55克的串行伺服器,會在15個關節上增加約555克的重量,然後支架會變得更大。這會改變肢體的慣性、質心、衝擊行為以及模擬到現實的轉換問題。

為什麼高扭矩愛好者伺服器並不自動成為替代品

候選執行器應根據所有這些要求進行評估:

  • 大約 20 × 34 × 26 毫米的包裝;
  • 目標質量接近或低於 20 克;
  • 低回程和可重複的零位置;
  • 絕對關節位置反饋;
  • 速度,並且最好是與電流或扭矩相關的反饋;
  • 溫度和供電電壓的遙測;
  • 確定性的多伺服總線訪問;
  • 足夠的帶寬以支持 50 Hz 的外部控制迴路;
  • 有文檔的主機協議;
  • 能夠承受同步加速和跌落的供電系統。

僅比較失速扭矩是誤導性的。失速扭矩是一個短期限制,而不是安全的連續操作點。

伺服器替代品:什麼是現實的?

選項 1:ROBOTIS XL330-M288-T — 風險最低的軟體

使用相同的驅動器系列可以讓 DIY 開發者最佳機會匹配已發布的總線行為、寄存器映射、反饋信號、尺寸和學習動態。

缺點是成本。在正常零售價格下,15 個真正的 XL330 伺服器的價格可能與完整機器人的入門價格相當或更高。這條路的價值在於兼容性和開發訪問,而不一定是更低的總價格。

最佳適用於:希望以最少的驅動器變更來研究官方運行時、關節控制和模擬到現實訓練的開發者。

選項 2:Unitree S288 — 一個有前景的機械尺寸替代品

Unitree S288 特別有趣,因為其外部尺寸接近 XL330 類,且其列出的重量約為 19.5 克。它使用無刷電機、雙絕對編碼器和數字半雙工總線。

它與 XL330不兼容,無論是電氣上還是軟體上:

  • 推薦的供電在 12.6 V 類別,而不是 5 V;
  • 通信是 Unitree 的固定 6 Mbps 協議,而不是 DYNAMIXEL 協議 2.0;
  • 寄存器佈局和控制語義不同;
  • 關節動力學和控制增益不同;
  • 電機驅動器和機器人政策必須進行調整和驗證。

S288 最好被描述為新 RL 雙足設計的候選者,而不是可直接替換的 Microduck。

最佳用途:一個原創的高性能機器人,配備重寫的驅動程式、獨立的電源架構和重新訓練的政策。

選項 3: Feetech STS3215 — 價格實惠的扭矩,不同的機器人

STS3215 提供數位串列總線、位置反饋,並且有顯著更高的扭矩。典型版本的尺寸約為 45.2 × 24.7 × 35 mm,重 55 g。

這些數字使其不適合作為 700–800 g 機器人的一對一替代品。圍繞 STS3215 伺服器設計的機器人將會更大且更重,並且需要原始支架、新的質量模型、新的電力分配、新的控制軟體和新的強化學習訓練。

它仍然可以作為較大桌面雙足機器人的良好教學驅動器。

最佳適用於: 一個成本較低、較大的教育機器人,對於精確的 Microduck 幾何形狀和政策沒有要求。

選項 4:普通 PWM 伺服 — 僅適用於簡化項目

PWM 伺服可以通過腳本姿勢移動機器人,但大多數型號不提供此架構所期望的同步位置、速度、電流、電壓和溫度遙測。它們不建議用於重現已發表的學習控制迴路。

最佳適用於: 慢速姿勢演示、動畫裝置,或一個不聲稱政策兼容性的入門鴨子靈感機器人。

主計算機和板載 AI

官方軟體指向 Radxa Zero 3W 系列。它使用 Rockchip RK3566,一款四核 Cortex-A55 SoC,配備 Mali-G52 圖形、硬體視頻支持和一個小型 NPU。該板還提供 Wi-Fi 和藍牙,採用類似 Raspberry Pi Zero 的 65 × 30 毫米外形。

RADXA ZERO 3W RK3566 development board shown from front and rear sides

這個選擇是合理的,因為板載計算機可能需要同時處理多個任務:

  • 50 Hz 的 ONNX 策略推斷;
  • 關節反饋和安全邏輯;
  • 通過 WebRTC 的 720p 視頻串流;
  • Rockchip 硬體 H.264 編碼;
  • 低速 RKNN 物體檢測;
  • 藍牙遊戲手柄和手機通信;
  • Wi-Fi 配置;
  • 簽名的軟體更新和回滾。

可以使用 Raspberry Pi Zero 2 W 嗎?

它對於僅運動或簡化的開發機器人可能是有用的,官方說明指出早期原型使用了 Pi Zero 2 W。這並不是對當前完整堆棧的透明替代品。Rockchip MPP 視頻編碼、RKNN 推斷、設備樹覆蓋、串行映射和部署腳本都需要進行更改。

作為首個產品提供,較安全的零件策略為:

  • Radxa Zero 3W,具有明確的 RAM/eMMC 配置;
  • 兼容的散熱器;
  • 40 引腳接頭;
  • 經過驗證的 IMX219 排線;
  • 經過測試的操作系統映像和特定版本的設置指南。

在未測試完整的軟件和外圍設備堆棧之前,請勿將其他 SBC 標記為“完全兼容 Microduck”。

方向感應:伺服總線上的 IMU

架構中最優雅的部分之一是 imu_to_dxl 板。該板的行為就像 DYNAMIXEL 總線上的另一個設備,而不是讓 Linux 計算機通過單獨的 I²C 交易來讀取主 IMU。

官方控制設計使用總線 ID 200,並在 15 個執行器旁邊讀取一個緊湊的傳感器模塊。證據指向一個 ST LSM6DSV16X,這是一個具有內建 SFLP 感測融合引擎的六軸 IMU。

控制迴路消耗:

  • 三個陀螺儀軸,配置在 ±500 度每秒;
  • 三個以緊湊半精度形式表示的四元數分量;
  • 在主機上重建的第四個四元數分量。

一個法律上更乾淨的 DIY 替代方案

與其複製未發表的 Pollen PCB 佈局,不如根據公共數據表和協議文檔設計一個原創的介面板:

  • LSM6DSV16X;
  • 一個小型 MCU,如 STM32G0 或 CH32V203;
  • 一個原創的 3.3 V TTL 半雙工電路;
  • 一個原創的 PCB 佈局和連接器放置;
  • 獨立編寫的韌體實現文檔中記載的主機面向行為。

如果韌體重用 Apache-2。0 源代碼,保留版權、許可證和通知義務。如果它是從公共協議規範獨立實現的,請記錄該過程並保留設計記錄。

這種類型的板是一個強大的未來產品機會,rcdrone.top, 但應該以通用名稱命名——例如,IMU-to-Digital-Servo Bus Adapter——其兼容性聲明應該識別測試過的軟件版本。

深度感測:VL53L5CX 和 VL53L8CX

該機器人使用 ST 多區域飛行時間傳感器,而不是掃描機械 LiDAR。VL53L5CX 和更新的 VL53L8CX 系列可以通過 I²C 生成 8 × 8 距離網格。公共軟件證據指向地址 0x29,在此應用中的操作速率約為 15 Hz。

對於 DIY 項目,配備 Qwiic 或 STEMMA QT 連接器的標準 VL53L8CX 突出板是最簡單的選擇。它避免了复制原始传感器 PCB,并且易于更换。

潜在的产品变体包括:

  • 裸露的 VL53L8CX 扩展板;
  • 带短 Qwiic 电缆的扩展板;
  • 带安装硬件的扩展板;
  • 经过测试的传感器和 SBC 套件。

传感器的视场、窗口材料、安装角度、串扰校准和 I²C 上拉电阻应记录在案。使用相同芯片的模块并不自动为同一机器人进行机械校准。

相机:IMX219 仍然是实用的选择

软件配置指向一个 IMX219 模块, ,通常被称为 Raspberry Pi Camera v2。发布的媒体路径使用 1080p30 传感器模式,并通过 Rockchip 硬件编码器生成 720p30 WebRTC 流。

IMX219 模块是一个有吸引力的产品,因为它广泛可用并受到许多 SBC 的支持。然而,買家需要知道:

  • 帶狀電纜的間距和接觸方向;
  • 標準、NoIR或廣角鏡頭類型;
  • 水平視場;
  • 圖像是否必須在硬體中旋轉;
  • 測試過的設備樹覆蓋;
  • 模組是否與硬體H.264編碼兼容。

廣角和NoIR版本應作為開發替代品出售,而不是作為未經驗證的生產相機的精確光學替代品。

音頻選項

官方設備樹配置識別了一個TLV320AIC3104音頻編解碼器。生產HAT本身不是開放硬體,完整的原理圖不可用。

原創DIY機器人可以使用三種方法之一:

  1. USB音頻適配器:最容易集成,但佔用空間並需要USB連接。
  2. 原始 I²S 編解碼板: 支援麥克風輸入和揚聲器輸出,但需要更多的 Linux 和 PCB 工作。
  3. MAX98357A I²S 擴大器: 緊湊且易於音效輸出,但不提供麥克風錄音。

對於早期 rcdrone.top 開發套件,音頻應該是可選的。運動和感應套件比一個在其第一版中結合高電流電源、半雙工伺服通訊、相機、麥克風、揚聲器和編解碼時鐘的板更容易支援。

電源設計:不要複製未解決的假設

這是負責任的 DIY 指南必須保持保守的領域。

公共逆向工程工作將機器人與 NP-F 系列 2S 鋰離子電池相關聯,並報告工作範圍為 6.6–8.2 V。然而,零售的 XL330-M288-T 官方評級僅為 3.7–6.0 V。

在運輸生產機器人被測量之前,請不要假設 NP-F 電池直接連接到零售 XL330 伺服器。最終產品可能包含未公開的調節器、獨立的電源軌道、自定義的執行器變體或其他未在公開材料中表示的細節。

更安全的 DIY 電源架構

對於使用零售 XL330-M288-T 伺服器的機器人:

  • 在製造商公布的電壓範圍內調節伺服器電源軌;
  • 在可行的情況下,為 SBC 提供一個獨立、穩定的 5 V 電源軌;
  • 使用保險絲或可重置的保護裝置;
  • 包括一個物理電源開關和可接觸的緊急停止;
  • 根據瞬態電流和電壓降來選擇電線的尺寸;
  • 不要將“15 × 失速電流”設計為連續工作條件,但要測試最壞情況下的同步瞬態;
  • 在站立、撞擊和阻塞關節事件期間記錄電源軌電壓;
  • 使用受保護的電池組和適合該化學成分和系列數的充電器。

任何未來的 rcdrone.top 電源套件應該說明輸入範圍、調節輸出、持續和峰值額定、連接器極性、電線規格、保護行為,以及測試的精確伺服器/SBC 組合。

使機器人有趣的軟體堆疊

公共機器人運行時主要是用 Rust 編寫的,並故意避免使用大型機器人框架。其服務按責任劃分:

服務 角色
robotd 50 Hz 控制迴路、馬達總線、感測、學習政策和安全性
configd Wi-Fi、身份、配對和系統配置
updaterd 簽名版本、健康檢查、版本切換和回滾
btd 藍牙 API 傳輸
padd USB/藍牙遊戲手把輸入
mediad 相機、GStreamer、硬體 H.264,和 WebRTC
tofd 多區域深度幀
檢測服務 基於 RKNN 的感知任務

這些過程通過 Unix 套接字上的 JSON-RPC 合約進行通信。這種分離對於 DIY 機器人來說是有價值的:失敗的行為過程不必摧毀網絡或更新路徑。

強化學習和模擬到現實

公共工作流程使用 MuJoCo 模擬、PPO 風格的強化學習、領域隨機化和 ONNX 輸出。目前的文檔描述了一個 50 Hz 的策略介面,具有 61 個觀察值和 14 個關節動作。

關鍵的教訓是,訓練過的策略包含了對物理機器人的假設:

  • 連接質量和慣性;
  • 質心;
  • 伺服速度和扭矩響應;
  • 反向間隙和摩擦;
  • 指令延遲;
  • 控制器增益;
  • 供電電壓行為;
  • 關節限制;
  • 地面接觸和腳部幾何形狀。

更換另一個伺服器或更改框架不僅僅是機械替換。模擬器必須更新,策略通常需要重新訓練和現實世界的驗證。

為了安全,首次測試應使用支撐架、降低增益、保守的關節限制、清晰的地面區域、適當的眼睛保護以及可接觸的電源斷開裝置。小型機器人仍然可能夾到手指、損壞齒輪或彈出破損的打印部件。

一個實用的三階段DIY路線圖

第一階段:傳感器和軟件測試套件

從無腿開始。

建議的零件:

  • Radxa Zero 3W;
  • IMX219相機;
  • VL53L8CX擴展板;
  • LSM6DSV16X擴展板;
  • 藍牙遊戲手柄;
  • 帶狀電纜、Qwiic電纜和穩定的測試電源。

此階段驗證Linux、相機捕捉、深度幀、方向數據、藍牙和軟件部署,而無需15個執行器的成本和風險。

第二階段:五伺服器單腿開發裝置

建議零件:

  • 五個 XL330-M288-T 伺服器;
  • 正品或經過驗證的 TTL 伺服器介面;
  • 5 V 高電流穩壓電源;
  • 保險絲、開關和安全接線;
  • 一個原始測試框架;
  • 印刷護罩和支撐夾具。

此階段驗證總線時序、關節 ID、校準、電流限制、位置反饋、增益設置和模擬參數。單腿套件也是一個比強迫每位讀者一次性購買 15 個伺服器更易於獲得的產品。

第三階段:原始 14+1 驅動器雙足

只有在前兩個階段之後,建造者才應該整合:

  • 10 個腿部驅動器;
  • 四個頭部和頸部驅動器;
  • 一個可選的喙或夾持器驅動器;
  • 原始連接件和外殼幾何形狀;
  • 原始傳感器安裝架;
  • 原始接線和電源分配板;
  • 一個不模仿 Microduck 獨特外殼或顏色方案的原始外觀。

模擬器應使用建造者自己硬體的測量質量、關節軸、驅動器限制和慣性,而不是複製的生產幾何形狀。

推薦的零件類別為 rcdrone.top

最強的商業機會不是未經驗證的“克隆套件”。而是一組有良好文檔的開發組件,解決特定的整合問題。

可以首先介紹的產品

  • 具有明確 RAM 和存儲變體的 Radxa Zero 3W 板;
  • 正品 ROBOTIS XL330-M288-T 伺服器,單獨出售及以 3、5 和 15 單位包裝出售;
  • 多種經過驗證長度的 XL330 3 引腳 JST 伺服電纜;
  • DYNAMIXEL 兼容的 TTL 開發接口;
  • IMX219 相機模塊及匹配的排線;
  • VL53L8CX 8 × 8 ToF 拆解板;
  • LSM6DSV16X 開發板;
  • 藍牙遊戲手柄;
  • 保護電池、電池座和合規充電器;
  • 具有誠實的持續和峰值額定值的穩壓 5 V 電源模塊;
  • 保險絲、開關、XT30/JST 電源線束和 M2 硬件;
  • 原創小型雙足機器人的軸承和緊固件開發包。

更高價值的原創產品開發

  • IMU到數字伺服總線適配器;
  • 具有文檔TTL總線的高電流機器人接口HAT;
  • 15伺服顏色編碼接線束;
  • 單腿RL開發框架;
  • 經過測試的傳感器和計算捆綁;
  • 從零開始CAD設計的原創雙足框架;
  • 版本化軟件映像和啟動文檔。

每個兼容性導向的列表應該包含這樣的矩陣:

聲明 意義
正品組件 來自指定製造商的正品品牌部件
電氣接口兼容 電壓、邏輯、連接器和協議已經過測試
需要驅動程序適配 硬件僅在軟件更改後才能使用
需要政策再培訓 已發布的運動政策不應期望能正常工作
僅限開發使用 不是經過認證的成品消費者機器人

五個需要避免的錯誤

1.將重建的清單稱為“官方 Microduck BOM”

除非 Pollen Robotics 將其正式發布,否則它不是官方的。使用 基於證據的硬體分析, 支援源代碼的元件清單, 或 開發零件指南.

2. 將模擬網格作為商業生產零件出售

模擬幾何可能不完整以供製造,第三方重建報告相關網格資產的非商業授權。未經確認許可和獲得必要的許可,不得出售印刷衍生品。請創建原始 CAD。

3. 未經許可使用 Microduck 標誌、產品攝影或包裝藝術

使用您實際銷售的零件的原始圖表和照片。鏈接到官方產品頁面以供參考,而不是複製其視覺資產。

4.描述第三方套件為官方或認可的

使用顯著的獨立聲明。避免使用混淆的名稱,如“官方 Microduck HAT”、“Microduck 替換板”或類似原始品牌的產品標誌。

5. 假設匹配的尺寸意味著匹配的行為

具有相同尺寸的執行器可能使用不同的電壓、協議、反饋模型、扭矩曲線和熱限制。仍然可能需要新的驅動程序和政策驗證。

常見問題解答

Microduck 是開源的嗎?

其公共機器人軟件根據 Apache License 2.0 授權,Pollen Robotics 也發布了模擬和強化學習工作流程。這並不自動使每個機械設計、PCB、標誌、照片或產品名稱可用於商業複製。

這是官方的 Microduck BOM 嗎?

不是。它結合了官方發布的規格與官方軟件配置支持的組件身份。應將其視為開發指南,而非生產物料清單。

我可以用標準伺服器建造一個更便宜的Microduck嗎?

您可以建造一個受鴨子啟發的雙足機器人,但標準PWM伺服器無法重現官方控制架構所使用的智能伺服反饋和確定性數字總線。結果將需要不同的電子設備、軟件、機械和訓練。

Unitree S288伺服器可以替代XL330伺服器嗎?

它們對於原創的緊湊型機器人來說是有前景的,因為尺寸和重量相近。它們不是即插即用的替代品:電壓、協議、命令、反饋和動力學都不同。

在更改硬件後,我可以使用官方學習的策略嗎?

不要這樣假設。即使是質量、慣性、摩擦、回彈、馬達反應、控制器增益或時序的微小變化也可能破壞模擬到現實的行為。更新模擬並重新訓練或重新調整策略。

最佳的首次購買是什麼?

對於軟體和感知工作,從計算和感測器工作台套件開始。對於運動工作,從五伺服單腿裝置開始。這兩條路徑都能降低風險並為以後的完整機器人創造可重用的部件。

最終判決

Microduck 的價值在於它顯示出一個小型強化學習機器人可以在一個易於接觸的平台上結合輕量級智能執行器、同步狀態反饋、板載推理、視覺、深度感測、藍牙控制和穩健的軟體更新。

負責任的 DIY 機會不是複製其獨特的產品設計。從已發表的架構中學習,並圍繞以下內容構建一個新機器人:

  • 輕量級反饋伺服器;
  • 確定性半雙工總線;
  • 具有硬體視頻支持的Linux SBC;
  • 融合IMU、多區域ToF傳感器和緊湊型相機;
  • 原始機械和電子設備;
  • 經過測量的MuJoCo模型;
  • 與實際硬體匹配的重新訓練策略。

這條路徑為製作者提供了一個有用的項目,為開發者提供了改進設計的空間,並提供rcdrone.top一個可持續的智能伺服器、傳感器、計算板、電纜、電源模塊和原始開發套件的目錄——而不將第三方產品作為官方機器人。

來源及進一步閱讀

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