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OpenDuck·双足教学机器人
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SMG-011 OpenDuck·双足教学机器人OpenDuck 开源双足
SMG-011 · 具身智能套件

OpenDuck·双足教学机器人

OpenDuck 开源双足：姿态检测、质心平衡到步态规划，用最低门槛理解双足控制。

▸ 姿态检测▸ 质心平衡▸ 步态规划▸ 人形动作开发
¥2,499¥2,999含配套课程与代码仓库权限
  • 自由度12 DoF（每条腿 6 轴）
  • 身高 / 重量约 300 mm / 约 1.2 kg
  • 结构开源 3D 打印 / 铝件结构（STEP 文件随附）
  • 舵机数字金属齿舵机 ×12（扭矩 20 kg·cm）
  • 主控ESP32 双核 + 舵机驱动扩展板
  • 姿态传感器MPU6050 六轴 IMU
  • 足底开关足底接触开关 ×2（用于触地检测）
  • 无线Wi-Fi / 蓝牙
Overview

产品概述

OpenDuck（SMG-011）是一台结构极简的开源双足机器人。它没有复杂的外观件，所有结构、电路与代码完全开源——目的只有一个：让「双足平衡」这个通常被黑箱包裹的问题，变得可看、可拆、可改。

它的每条腿只有六个自由度，动作幅度不大，但正是这种「简单」让学习曲线变得友好：学生能清晰地看到重心从哪里移到哪里、每一步的支撑多边形如何变化、陀螺仪数据如何触发补偿动作。理解了 OpenDuck，再去看大型人形机器人的步态算法，就不再是天书。

全部三维模型（STEP）、电路原理图与固件源码随套件提供，学生可以自行修改结构、替换舵机、移植算法，是创客与开源硬件爱好者的理想基座。

OpenDuck 的定位很明确：它不追求像人一样优雅地走路，而是追求「每一个原理都能被看见」。成本压到最低、结构完全开源、代码逐行可读——学生可以拆掉一条腿、换一个舵机、改一段步态代码，然后观察机器人的行为如何变化。理解了这个「能拆开看」的双足平台，再去看大型人形的步态算法，就只剩下工程复杂度的问题，而不再有认知黑箱。

Highlights

核心亮点

🔓

全开源

结构 STEP 模型、电路原理图、固件源码全部开放，可自由修改与二次开发。

⚖️

平衡原理可视化

重心轨迹、支撑多边形、IMU 数据实时可视化，抽象概念一眼看懂。

🦶

稳定步态实现

内置静态行走与准动态行走两种模式，可对比两者稳定性差异。

🔧

低成本易维护

结构模块化，单腿可独立拆装；舵机为标准型号，损坏易更换。

📚

配套课程完整

从结构装配到步态参数调优，22 课时循序渐进。

🧪

创客友好

提供 ROS 接口与仿真模型，便于自行开展算法实验与论文验证。

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 · 静态行走与支撑多边形

任务目标：让机器人用静态步态稳定走完 1.5 米。

  1. 在可视化界面观察每次迈步时支撑多边形的形状与重心投影位置
  2. 理解静态步态的核心：重心必须在支撑多边形内才迈下一步
  3. 调节躯干偏移量与迈步顺序，观察稳定性变化
  4. 记录：不同参数下走完 1.5 米的成功率
  5. 对比「先迈左脚」与「先迈右脚」在稳定性上是否有差异

交付产出：产出：一份静态步态参数表 + 行走成功率对比

PROJECT 02

项目二 · 准动态行走与平衡补偿

任务目标：提高步速，用准动态步态行走并保持不摔。

  1. 对比静态与准动态的关键差别：是否需要等重心完全稳定再迈步
  2. 提高步频，观察何时开始出现摇晃
  3. 加入 IMU 触发的平衡补偿：检测到倾角过大时减速或落脚调整
  4. 测试外力轻推后的恢复能力，记录可承受的推力上限
  5. 输出：步频—稳定性关系曲线

交付产出：产出：可稳定准动态行走的步态 + 稳定性边界测试报告

PROJECT 03

项目三 · 结构改造与 3D 打印

任务目标：用开源文件改造一个部件并验证效果。

  1. 从开源资料包中读出腿部结构的 STEP 文件
  2. 设计一个改进（如加宽足端、增加足底减震）并导出打印文件
  3. 完成 3D 打印与装配，对比改造前后的行走表现
  4. 记录：改造解决了什么问题、又带来了什么新问题
  5. 把改造文件整理成可分享的开源贡献

交付产出：产出：一份结构改进报告 + 可复用的打印文件

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 · 开源硬件与装配（4 课时）结构、电路、原理图解读与拆装练习4 课时能独立拆装一条腿并复原
模块二 · 舵机与运动学（6 课时）12 个舵机的协调、单腿运动学与逆解6 课时能控制足端到达指定位置
模块三 · 步态与平衡（8 课时）静态步态、准动态步态、IMU 反馈与补偿8 课时实现稳定行走与抗扰恢复
模块四 · 二次开发（4 课时）结构改造、算法替换与仿真验证4 课时完成一次结构与算法的自研改进
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」。

静态与准动态步态的本质差别

静态步态每一步都等重心完全稳定后才迈腿，走得慢但极稳；准动态步态利用惯性「边走边调」，速度快但容错低。这本质上是一个「余量」问题：静态步态消耗的是时间，准动态消耗的是控制精度。理解这个权衡，就理解了所有双足机器人的设计起点。

为什么陀螺仪是双足的必需品

没有陀螺仪，机器人不知道自己是否倾斜，只能盲目执行动作，稍有干扰就会摔倒。有了 IMU，控制程序可以在检测到倾斜时主动调整落脚点或降低速度——这就是「反馈」的价值。OpenDuck 的课程会让学生先把 IMU 关掉走一遍，再打开走一遍，感受差异。

成本与性能的正相关

OpenDuck 用的是常规数字舵机，响应速度和精度都有限，因此只能实现相对保守的步态。专业人形用高扭矩密度关节模组与高频率控制环，才能做出跳跃、翻身等动态动作。**把「钱花在哪」讲清楚，比单纯追求性能更有教学价值。

开源意味着什么

结构、电路与代码全开源，意味着学习者可以追问到最底层：为什么这条连杆是 60 毫米？为什么这个舵机装在这个位置？改动之后会怎样？这种「可追问性」正是开源硬件最珍贵的教育价值，也是闭源产品无法提供的能力。

Specifications

技术参数

整机
自由度12 DoF（每条腿 6 轴）
身高 / 重量约 300 mm / 约 1.2 kg
结构开源 3D 打印 / 铝件结构（STEP 文件随附）
执行器与主控
舵机数字金属齿舵机 ×12（扭矩 20 kg·cm）
主控ESP32 双核 + 舵机驱动扩展板
感知
姿态传感器MPU6050 六轴 IMU
足底开关足底接触开关 ×2（用于触地检测）
通信与电源
无线Wi-Fi / 蓝牙
电池7.4V 1500mAh 锂电池
续航约 60 分钟
软件
编程Arduino C++ / Python（上位机）/ ROS2 接口
仿真提供 URDF 与 Gazebo 仿真模型
步态模式静态行走 / 准动态行走（可切换）

* 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

  • OpenDuck 整机（已组装）×1
  • 备用舵机 ×2
  • 7.4V 1500mAh 电池 ×1 + 充电器 ×1
  • USB 调试线 ×1
  • 底部防滑脚垫 ×4
  • 结构备件包 ×1
  • 开源资料包（STEP / 原理图 / 源码 / 仿真模型）×1
  • 《OpenDuck 双足步态入门》×1 + 课程卡 ×1
Scenarios

适用场景

双足机器人入门教学高校运动控制课程实验创客与开源硬件项目青少年机器人竞赛双足项目
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
金属结构件升级包铝合金腿部结构，刚性更高¥899
高扭矩舵机套装20kg·cm 数字舵机 ×12，性能提升¥1,299
足底压力传感包足底接触力检测，用于步态研究¥599
3D 打印耗材包PLA/PETG 材料与配件，用于结构改造¥199
备用电池与充电座7.4V 1500mAh ×2¥259
软垫训练场防摔垫，保护结构与舵机¥249
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
行走时抖动严重舵机响应不足或步频过高降低步频，缩短单步时间；检查舵机是否有虚位或齿轮磨损
总向固定一侧倾倒左右腿舵机零位不一致或结构装配偏差重新执行舵机中位校准；检查两侧腿部装配是否对称
站立一会就发热舵机持续对抗重力输出扭矩增加站立姿态的机械支撑（让重心更靠近支撑中心），减少舵机持续出力
改造后走不起来了改动影响了重心或运动学参数对比改造前后的重心位置与足端轨迹，重新标定运动学参数
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-011 OpenDuck·双足教学机器人教育 · 进阶（本型号）全开源、低成本、原理可见，¥2,499
SMG-002 行者·人形机器人教育 · 进阶17 自由度、完整上半身与大模型交互，表演性更强
SMG-014 Transformer·全尺寸人形科研 · 旗舰全栈具身智能、全尺寸、可定制，面向科研与高水平赛事
Delivery & Service

交付与服务

FAQ

常见问题

真的完全开源吗？
是的。三维模型（STEP）、电路原理图、固件与上位机代码全部开放，可自由修改与商用（遵循开源协议）。
能像人形机器人一样走路吗？
它能实现稳定的双足行走，但步幅与速度有取舍。若需要接近人类步态的高动态表现，建议评估 SMG-002 行者或 SMG-014。
需要 3D 打印机吗？
不需要。整机出厂即已组装完成；如需修改结构，可自行用附带的 STEP 文件打印替换。
摔了会不会散架？
结构采用模块化装配，单腿可独立拆装更换；同时建议在软垫上首次调试。
学完能做什么？
可在此基础上开展自定义步态、平衡控制算法实验，也可作为毕业设计或论文实验平台。
开源协议允许商用吗？
结构、电路与代码以开源方式提供，允许学习、修改与二次开发；具体商用条款请参照随附的开源许可说明，需要商用授权可与我们联系。
需要 3D 打印机吗？
不需要。整机出厂即已组装完成。只有在做「结构改造」项目时才需要打印替换件，学校创客空间通常都具备条件。
和行者（SMG-002）怎么选？
想理解双足原理、喜欢动手改造，选 OpenDuck；想做完整人形表演、学习上半身动作与大模型交互，选行者。两者定位互补，也有不少学员先 OpenDuck 再升级行者。
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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。

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