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行者·人形机器人套件
教育套件进阶实验室级
SMG-002 行者·人形机器人套件17 自由度双足人形
SMG-002 · 具身智能套件

行者·人形机器人套件

17 自由度双足人形：从舵机集群到步态算法，把「像人一样走路」拆解成可调参数。

▸ 17 自由度▸ 步态算法库▸ 大模型接入
¥3,499¥4,299含配套课程与代码仓库权限
  • 自由度17 DoF（腿 2×6、臂 2×2、头 1）
  • 身高 / 重量约 380 mm / 约 1.8 kg
  • 执行器数字金属齿舵机 ×17，扭矩 15 kg·cm，响应 0.16s/60°
  • 材质航空铝合金骨架 + 高强度工程塑料外壳
  • 主控树莓派 4B（4GB） + 舵机控制协处理器（STM32）
  • 姿态传感器MPU6050 六轴 IMU，控制环频率 200Hz
  • 视觉500 万像素 CSI 摄像头 ×1
  • 语音四麦克风阵列 + 3W 扬声器
Overview

产品概述

行者（SMG-002）是一台高约 38 厘米、拥有 17 个自由度的双足人形机器人。它把双足行走这件在工程上极其困难的事，拆成三个可以被学生逐层攻克的模块：舵机集群控制、姿态平衡、步态规划。

与轮式机器人最大的不同在于「平衡」——人形机器人每一步都在与重力博弈。行者内置六轴 IMU 与实时平衡环，在 200Hz 控制频率下完成姿态解算与重心补偿；即使被人轻推，也能在 0.3 秒内找回平衡并继续前行。学生可以通过调参直观看到「重心偏移」「步长」「步频」对稳定性的影响。

行者同时接入了大模型对话能力：通过 WiFi 连接云端的语音对话服务，机器人可以识别语音指令、理解语义并执行对应动作（如「往前走三步」「挥挥手」），让「具身智能」不只是概念，而是屏幕上看得见的动作序列。

双足机器人是整个机器人学科里最难的一类：它没有稳定的支撑面，每一步都处于「即将摔倒」与「刚刚站稳」之间。正因如此，它也是学习控制理论最好的载体——你在课本上读到的重心、支撑多边形、零力矩点（ZMP），在行者身上都能变成屏幕上跳动的曲线。很多学生的第一句「原来如此」，就发生在亲眼看到重心偏移导致机器人踉跄的那一刻。

Highlights

核心亮点

🦿

17 自由度构型

双腿 12 轴 + 双臂 4 轴 + 头部 1 轴，接近人类下肢的自由度分布，可完成行走、转身、下蹲、挥手等动作。

⚖️

实时平衡控制

六轴 IMU + 200Hz 控制环，重心补偿算法开源可调，轻推可自恢复，是理解双足平衡的最佳教具。

🧠

大模型对话接入

WiFi 连接云端语音服务，语音识别 → 语义理解 → 动作序列，体验真正的「具身智能」闭环。

📐

步态参数可视化

步长、步频、抬脚高度、重心轨迹均以曲线实时显示，调参即见效。

🎬

动作编排工具

图形化时间轴编排动作，可录一段舞蹈或格斗动作，支持在线分享与一键下载。

🔌

金属齿舵机

17 颗数字金属齿舵机（15kg·cm），过载保护 + 温度监测，长期教学不易扫齿。

Hands-on Projects

项目实战

每个项目都有明确目标、可执行步骤与交付产出，学完即可写进作品集或课题报告。

PROJECT 01

项目一 · 稳定站立与抗扰测试

任务目标：让机器人稳定站立 60 秒，并在被轻推后 0.5 秒内恢复平衡。

  1. 读取六轴 IMU 数据，观察站立时俯仰角与横滚角的抖动范围
  2. 标定 IMU 零偏，消除静止时的缓慢漂移
  3. 调节重心补偿增益，观察增益过小（反应迟钝）与过大（来回摆动）的区别
  4. 在软垫上用手轻推机器人肩部，记录恢复时间与最大倾角
  5. 把「推力大小—恢复时间」记成表格，找出最佳增益

交付产出：产出：一份平衡参数调优报告 + 稳定站立演示

PROJECT 02

项目二 · 自定义步态设计

任务目标：设计一套属于自己的行走步态（可含转身与下蹲），走完 3 米直线。

  1. 打开步态可视化工具，观察标准步态的抬脚高度、步长与重心轨迹
  2. 分四个阶段拆解一步：抬脚 → 前摆 → 落脚 → 重心转移
  3. 修改步长与步频，观察「走得快」与「走得稳」之间的取舍
  4. 加入转身动作：先原地小步转身，再尝试行进中转向
  5. 连续走 3 米不摔倒即通过，记录摔倒次数与原因

交付产出：产出：一套自定义步态参数文件 + 行走视频

PROJECT 03

项目三 · 语音指令动作编排

任务目标：让机器人听懂 5 条语音指令并执行对应动作。

  1. 配置 WiFi 并接入云端语音服务（需自备 API Key）
  2. 先测试「识别文字」是否正确，确认麦克风阵列拾音正常
  3. 定义 5 条指令与动作序列的映射（如「挥挥手」「往前走三步」「下蹲」）
  4. 用动作编排工具把单步动作串成序列，加入过渡姿态避免动作突变
  5. 测试嘈杂环境下的识别率，尝试用唤醒词提升鲁棒性

交付产出：产出：一个可交互的语音控制机器人，适合科技节与开放日展示

Learning Path

课时大纲与学习路径

阶段 / 模块内容要点课时完成后可达成
模块一 · 结构与舵机（4 课时）17 个自由度分布、舵机原理、舵机同步与限位保护4 课时能手动控制单个舵机与舵机群
模块二 · 姿态与平衡（6 课时）IMU 数据读取、姿态解算、重心补偿与平衡环调参6 课时机器人可稳定站立并抗扰恢复
模块三 · 步态规划（8 课时）静态步态、动态步态、步长步频与重心轨迹的关系8 课时完成 3 米稳定行走与转身
模块四 · 智能交互（6 课时）语音识别接入、动作编排、大模型指令解析与动作映射6 课时实现 5 条语音指令控制
模块五 · 综合与展示（4 课时）动作节目编排、展示脚本与故障应急处理4 课时完成一场 3 分钟的展示
How It Works

技术原理讲解

不讲黑箱：把关键原理拆开说明，帮助学习者理解「为什么这样设计」。

姿态解算：从三轴数据到俯仰横滚

陀螺仪给出角速度，积分可得角度，但会随时间漂移；加速度计能感知重力方向得到绝对倾角，但受运动加速度干扰。经典做法是互补滤波：高频部分信陀螺仪、低频部分信加速度计，用一个大小的系数据加权融合，既响应快又不漂移。行者的平衡环正是建立在这套解算之上。

重心补偿与支撑多边形

人站立时，身体重心投影必须落在两脚围成的多边形内，否则就会倾倒。双足机器人每一步都在「把重心从旧支撑区搬到新支撑区」。行者的平衡环会在检测到重心接近边界时，自动微调脚踝与髋部角度，把重心拉回安全区——这就是它被轻推后能自恢复的原因。

为什么步频不是越快越好

提高步频能缩短单脚支撑时间，理论上更稳；但每次落脚都会产生冲击，步频过高会让舵机来不及完成姿态调整，反而更容易失稳。行者的调参工具把「步频—成功率」画成曲线，学生能直观看到存在一个最优区间，这正是工程中「权衡」的具象化。

舵机集群控制与同步问题

17 个舵机如果逐个串行下发指令，会出现明显的「波浪式」延迟。行者采用分组广播 + 定时同步的方式，把一帧动作在 20 ms 内均匀下发到全部舵机，让动作看起来是整体一致的。这也是为什么专业人形机器人必须用总线舵机而非 PWM 逐个驱动。

Specifications

技术参数

整机规格
自由度17 DoF（腿 2×6、臂 2×2、头 1）
身高 / 重量约 380 mm / 约 1.8 kg
执行器数字金属齿舵机 ×17，扭矩 15 kg·cm，响应 0.16s/60°
材质航空铝合金骨架 + 高强度工程塑料外壳
主控与感知
主控树莓派 4B（4GB） + 舵机控制协处理器（STM32）
姿态传感器MPU6050 六轴 IMU，控制环频率 200Hz
视觉500 万像素 CSI 摄像头 ×1
语音四麦克风阵列 + 3W 扬声器
通信与电源
无线Wi-Fi 2.4G/5G、蓝牙 5.0
电池7.4V 3000mAh 锂聚合物电池
续航连续行走约 60–90 分钟
充电DC 12.6V 2A，约 2.5 小时充满
软件生态
编程方式图形化 / Python / ROS2 话题接口
步态库内置 8 组标准步态（直行、横移、转身、爬坡、下蹲等）
大模型支持接入主流云端语音大模型（需自备 API Key）

* 以上参数为标准配置实测值，受使用环境影响可能存在合理偏差；支持按项目需求定制配置，具体以合同技术附件为准。

In the Box

包装清单

  • 人形机器人整机（已组装 ×1）
  • 备用舵机 ×2
  • 7.4V 3000mAh 电池 ×1 + 充电器 ×1
  • 树莓派 4B 主控 ×1（含 32G 系统卡）
  • 500 万像素摄像头 ×1
  • 遥控手柄 ×1
  • Type-C 调试线 ×1
  • 备件螺丝与舵机盘套装 ×1
  • 《行者步态算法手册》×1 + 课程卡 ×1
Scenarios

适用场景

高校机器人 / 人工智能专业实验室青少年机器人竞赛人形项目科技馆与展会互动展示中学创客社团进阶项目
Courses

配套课程

Optional Upgrades

配件与升级

按学习阶段逐步加装，一套平台可以持续用到更高阶的项目与课题。

配件 / 升级项说明参考价
灵巧手升级包五指欠驱动灵巧手，可完成捏取与握持¥1,299
大容量电池包7.4V 5000mAh，续航提升至约 2 小时¥399
深度相机升级包RGB-D 相机，支持三维避障与人形跟随¥1,599
备用舵机套装15kg·cm 金属齿舵机 ×2 + 舵机盘¥259
软垫保护垫训练用跌落缓冲垫，保护关节与外壳¥199
动作编排遥控器带摇杆的手柄，实时遥操作与动作录制¥349
Troubleshooting

常见故障排查

课堂上最常遇到的几类问题与处理办法，先自查再求助，效率更高。

现象可能原因排查 / 处理
站立时前后摇摆不止重心补偿增益过大把平衡增益逐步下调 10%–20%，直到摆动收敛；同时检查 IMU 是否已做零偏标定
行走几步后向一侧倾斜左右腿舵机中位不一致执行舵机中位校准流程；检查是否有舵机盘装偏或齿轮磨损
语音识别经常无响应麦克风阵列拾音不良或网络延迟确认 WiFi 信号良好、环境噪声较低；先单独测试「语音转文字」环节是否正常
舵机发热明显长时间连续动作或负载偏大让机器人间断动作并加装散热；避免在关节受阻情况下强行驱动
Selection Guide

选型对比

不确定选哪一套？这里是同系列产品的定位差异，也可直接咨询顾问获取推荐。

型号定位与本品差异
SMG-002 行者·人形机器人教育 · 进阶（本型号）17 自由度、平衡+步态+大模型交互，¥3,499
SMG-011 OpenDuck·双足教学教育 · 入门双足6 自由度每腿、全开源、成本低，适合先理解原理再升级
SMG-014 Transformer·全尺寸人形科研 · 旗舰全尺寸、全栈具身智能、可定制，适合科研与高水平赛事
Delivery & Service

交付与服务

FAQ

常见问题

组装好的还是散件？
出厂已完成整机装配与调试，开箱即可行走；同时附赠装配说明，供想要拆解研究结构的用户使用。
会不会很容易摔坏？
舵机带过载保护与温度监测，程序内置跌倒保护（检测到失稳立即进入缓冲姿态）。建议在软垫上做首次调试。
步态算法难学吗？
配套手册将步态拆成「抬脚—前摆—落脚—重心转移」四个阶段逐帧讲解，并提供可视化调参工具，进阶学习者可在 2 周内完成自定义步态。
大模型功能需要额外付费吗？
硬件已内置接入框架，云端大模型服务需自备 API Key，常用服务商新用户均有免费额度。
能参加哪些比赛？
适用于青少年机器人竞赛的人形 / 双足类项目，以及高校的智能机器人创意赛。
容易摔坏吗？
程序内置跌倒保护，检测到失稳会立即切换到缓冲姿态以减少冲击；关节带过载保护。建议首次调试在随机附赠的软垫上完成，可显著降低损伤概率。
供电时间够上课吗？
连续行走约 60–90 分钟，一节 90 分钟的课建议课间换上备用电池，或加购大容量电池包。
能用于什么级别的比赛？
适用于青少年机器人竞赛中的人形 / 双足类项目，以及高校智能机器人创意赛；若目标是 RoboCup 等高水平赛事，建议评估 SMG-014。
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Benchmark

对标参考

以下为公开资料对标的同类产品参数与参考价，用于选型参照。

对标产品 / 型号厂商 / 生态关键参数参考价
宇树 G1（全尺寸）宇树科技23–43 关节电机 · 约 35 kg · 力控灵巧手可选约 ¥8.5 万起
幻尔 / Hiwonder 舵机人形Hiwonder约 17 DoF 舵机人形 · 教学级约 ¥1500–4000

行者（SMG-002）为桌面教学级 17 自由度人形，对标同规格舵机人形；其「步态算法 + 大模型对话」的能力组合借鉴了全尺寸人形（如宇树 G1）的技术方向，但在尺寸与价格上定位教学。

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