microduck-replica README

The project's README from github.com/fanhao375/microduck-replica. As one markdown file: README.md.

Microduck 复刻

简体中文 · English

对 Pollen Robotics Microduck 的第三方复刻研究。 从官方公开的 MJCF 仿真模型反推出装配图、爆炸图和可直接导入 CAD 的装配体。

Microduck 是一只 25cm 高、737g 的双足机器鸭，15 个 Dynamixel XL330 舵机（14 个受策略控制），用强化学习走路。 它的软件开源（Apache-2.0）。硬件是部分开源：

📌 勘误（2026-09-03）：本文档此前写作「硬件不开源、没有 PCB 原理图」，这是错的。 当时只检索了 pollen-robotics/microduck 主仓，未翻查该组织下以 elec_ 开头的硬件仓库。

但官方在 microduck_rl 里发布了完整的 MJCF 仿真模型 + 47 个 STL 网格。 MJCF 里包含了完整的运动学树：每个零件挂在谁身上、相对位置精确到 0.1mm、 绕哪根轴转、行程多少、质量和惯量张量。

这些信息足以还原出装配关系。 本仓库就是把它还原出来的结果。

交流群

有人在做同样的事，凑了个微信群一起讨论复刻进度、踩过的坑、元件采购。

一群到四群都已满 200 人（微信满 200 后无法扫码进），下面是五群的码。

鸭子复刻 微信群
鸭子复刻群 5 · 二维码有效期到 2026-09-17（微信群码 7 天自动失效）
过期了请开个 issue 说一声，我会换上新的

最近更新

🔌 电气 · imu_to_dxl PCB 画完了

imu_to_dxl PCB 顶层装配图

官方唯一没有开源的那块板，第三方复刻版从原理图一路做到了 PCB。 STM32G031F8P6 + LSM6DSV16X + 半双工缓冲，作为第 16 个设备挂在舵机总线上。

45 × 22 mm，2 层板，四角 R2 圆角，两个对角 M2 孔；底层整片 GND。 23 个网络全部连通，DRC 0 违规，每个芯片电源脚 2.3 mm 内都有去耦。 仍然没打样、没有实物验证。

设计说明 · 评审要点 · 复查结果　·　 原理图 PDF　·　 PCB PDF　·　 3D STEP　·　 接线表　·　 嘉立创工程

🔨 机械 · 可编辑的 CAD 图纸完成了

SolidWorks 三维装配体

整机三维图纸从网格变成了可编辑的参数模型 —— 16 个装配体 + 40 个零件的 SolidWorks 源文件，外加一份 21 页装配安装说明书：15 个组件逐个给出安装步骤、 配图与注意事项，还标了装配顺序和左右件区分。

由「机械行者Robo」建模并编写。 本仓库的 cad/ 与 print/ 都是 STL —— 能打印、能看、能量，但改不动；要改尺寸、改壁厚、重新出工程图，去那边拿源文件。

同时首批打印件也已经装起来了：腿部件上的 M2 螺丝装进去了， 紧固件反推的结论在实物上成立。

SolidWorks 图纸 + 装配说明书　·　 构建日志　·　 打印件清单　·　 装配爆炸图

原理图求评审 —— 特别想听这几处的意见：半双工缓冲的使能逻辑（2OE 接常高、 发送时有回显 vs 也接 DE、发送时 RX 悬空）；J1/J2 直通的铜皮宽度； 不上晶振（TSSOP-20 没引出 OSC_OUT，HSI16 跑 1 Mbps 余量够不够）。 发现问题请开 issue，或者在上面的群里说。

🔨 实物进度

本仓库反复强调「仿真 STL 不是可打印工程件」。构建日志就是在验证这句话。 结论会如实记录，无论正反。

→ 构建日志

装配爆炸图

爆炸图

assembly-drawings/ 下共 7 张：

文件 内容
01_正面 02_侧面 03_背面 04_四分之三 装配完成态，原色
05_爆炸图_侧面 15 个部件沿运动链炸开，标注名称与质量
06_爆炸图_四分之三 立体视角，可看清左右腿镜像关系
07_分色对照_装配态 与爆炸图同配色的装配完成态，对照用

装配结构

躯干主体 199g
├─ 左髋 yaw→roll 23g → 左髋 roll 6g → 左大腿 48g → 左小腿 22g → 左踝+脚 30g
├─ 颈根 37g → 颈俯仰件 6g → 头 yaw/roll 机构 49g → 头部总成+喙 189g
└─ 右髋 yaw→roll 23g → 右髋 roll 6g → 右大腿 48g → 右小腿 22g → 右踝+脚 30g

整机 737.2g   外形 144 × 141 × 264 mm

躯干和头几乎一样重（199g vs 189g）——头部占整机四分之一，重心很高， 这解释了为什么它的行走策略难训。

关节参数

每条腿 5 个自由度，头颈 4 个 —— 14 个受控。 整机实际装 15 个 Dynamixel XL330：第 15 个驱动喙/下颚，走被动连杆，不进动作空间。

关节 行程
hip_yaw -25° ~ +30°
hip_roll ±22°
hip_pitch / knee / ankle / head_pitch ±90°
neck_pitch -90° ~ +60°
head_yaw ±170°
head_roll ±25°

📋 物料清单（BOM）

要买什么、买几个 —— BOM.md

整机 15 个舵机、14 个轴承、约 325 件紧固件、2 块要打样的电路板，数量取自上游 MJCF 的 引用计数（38 种网格 / 75 个实例），不是估的。含每块板的器件清单与立创编号。

⚠️ 里面有两条会让人买错的更正：电池是 NP-F550 不是 F970、XL330 被超压运行。

3D 打印件

整机全部 STL 单件，按「要打印 / 买现成的」分好类，中英双语命名 —— print/

目录 数量
print/打印件/ 30 种 / 41 件结构件
print/标准件-无需打印/ 9 个外购件模型（对位用）

上游的 XL330 台架测试夹具在另一个目录，本来就不属于机器人。打印建议与数量表见 print/README.md，采购见 机械采购清单。

CAD 装配体

cad/ 下是已应用世界变换的 STL —— 直接导入 CAD 就是装好的样子， 不用自己摆位置（上游那 47 个 STL 都是零件自身坐标系的，直接导入会全部堆在原点）。

单位 毫米。可直接用 FreeCAD / Fusion 360 / SolidWorks / Blender / 各类切片软件打开。

📐 要可编辑的参数模型？在另一个仓库

本仓库的 cad/ 与 print/ 都是网格（STL）—— 能打印、能看、能测量，但改不动。

fanhao375/microduck-replica-cad 是配套的三维图纸仓库，放的是可编辑的 SolidWorks 源文件： 16 个装配体 + 40 个零件，外加一份 21 页的装配安装说明书（含每个组件的步骤、配图与注意事项）。

那套图纸由 机械行者Robo 建模并编写说明书 —— 想改尺寸、改壁厚、重新出工程图的，从那边拿源文件。

从运行时反推出的电控方案

Microduck 电控总览：板子都装在哪
五个模块的物理布局 —— 灰色虚线框是物理区域，实线框是模块，红色虚线框表示装在壳体外面。
橙色是舵机总线（自上而下），红色是电池供电（自下而上）。
最容易搞错的一条：主控、HAT、摄像头三者都在头里，摄像头距主控板中心约 13 mm 且中间没有关节 ——
所以 MIPI 排线不穿过脖子，真正过颈的是舵机总线和供电线。
完整图集与讲解 →　·　下载 PDF 图集（7 张，A3）

一条 1 Mbps 的 TTL 串行总线搞定一切。

                Radxa Zero 3W (RK3566) · Armbian
                  ├── UART2  1 Mbps TTL 单线半双工 ── 15× XL330 + imu_to_dxl (ID 200)
                  ├── I2C3   400 kHz (pin 3/5) ────── AIC3104@0x18 · ToF@0x29 · BMI088（未用）
                  ├── I2S3   12.288 MHz ───────────── 音频
                  ├── MIPI CSI ────────────────────── IMX219（I2C@0x10，转 90°）
                  ├── 蓝牙 ────────────────────────── 手柄 / 手机 App
                  ├── Wi-Fi ───────────────────────── WebRTC
                  └── USB-C ───────────────────────── 供电 + maskrom
主控 Radxa Zero 3W —— 市售模块，不是定制载板
SoC RK3566，四核 Cortex-A55，Mali-G52，0.8 TOPS NPU。官方公布 1 GB / 32 GB eMMC；复刻建议 2G/16G，见 电控采购清单
舵机总线 单线半双工 TTL —— 不是 RS-232，也不是 RS-485。Dynamixel Protocol V2 @ 1 Mbps，走 /dev/ttyS2
自制板 1 imu_to_dxl v2 —— 一颗会说 Dynamixel 的 LSM6DSV16X：总线 ID 200、寄存器 124，12 字节块在同一次 sync_read 里和舵机一起读回
自制板 2 RPI Robot HAT —— TLV320AIC3104 @ 0x18、一颗休眠的 BMI088、接 ToF 的 Stemma 座。官方已开源（elec_RPI_Robot_HAT）
电池 索尼 NP-F550，2S 锂电。没有电量计，也没有 ADC —— 电池电压是读舵机上报的自身供电电压得来的
传感器 LSM6DSV16X IMU · VL53L5CX/L8CX 8×8 ToF · IMX219（树莓派 Camera v2）

imu_to_dxl 是整套设计里最漂亮的一手：IMU 不走 I²C，而是把自己伪装成一个 Dynamixel 从机， 于是姿态数据和关节状态在同一次总线事务里回来 —— 不需要第二条总线，主机也不用跑姿态融合 （LSM6DSV16X 的片上 SFLP 块直接输出游戏旋转四元数，还自己估计陀螺零偏）。

完整细节： 硬件方案逆向 · 硬件规格速查

可行性：能造出来吗

整机可复刻，卡点在成本不在技术。 现状：

项目 状态
零件几何 ✅ 47 个 STL
装配关系 ✅ 精确到 0.1mm，已出图
关节轴线 / 行程 ✅ 14 个全有
质量 / 惯量 ✅ 15 个刚体全有
舵机型号 ✅ Dynamixel XL330 ×15 → docs/执行器选型.md
轴承 ✅ Ø22×16×4 与 Ø15×10×3
HAT 板 ✅ 官方 KiCad + Gerber + BOM 已开源，直接打样 → elec_RPI_Robot_HAT
imu_to_dxl 板 ⚠️ 未开源，需自绘；协议与寄存器布局已完整还原 → docs/硬件方案逆向.md
主控 ✅ Radxa Zero 3W，市售模块（此前误判为定制载板）
紧固件清单 ✅ 已从 STL 孔位反推 → docs/紧固件反推.md
电池 / 传感器 ✅ NP-F550 2S、IMX219、VL53L8CX、LSM6DSV16X
走线方案 ❌ 无
控制软件 ✅ 主控用同款 Radxa Zero 3W 即可直接跑（Apache-2.0）；换主控才需移植
官方策略 ONNX ✅ 硬件保持同款即可直接用（9 个）；改动本体或电控才需重训

⚠️ 仿真 STL ≠ 可打印工程件。 仿真只关心外形与惯量，不保证配合公差、 螺纹孔、热熔螺母座和走线空间。直接打印大概率装不起来，需要自行补充工程细节。

💰 自己造大概率比买贵，但差多少全看渠道。 15 个 XL330 在 ROBOTIS 国际站约 $359、 美国站 $412、欧洲含税 €603–629 —— 也就是从「略低于整机售价」到「远超」都有可能。 加上主控、电池、两块板打样和打印耗材必然更贵。完整核价见 BOM.md。

现实路径

放弃 100% 复刻（imu_to_dxl 板与可编辑机械 CAD 未开源），改成机械照抄 + 电控自建：

方案
机械 用本仓库的 STL 与装配图，几何完全照抄
舵机 XL330 × 15，市售件照买
主控 Radxa Zero 3W，市售模块，与官方同款
IMU 板 自己画 imu_to_dxl：LSM6DSV16X + MCU + 半双工收发器，协议已还原
HAT 板 官方 Gerber 直接打样（4 层板）。不要录音可整块省略，但半双工方向电路要另配转接板，见 电控采购清单
软件 主控同款则官方 Rust 运行时可直接跑（Apache-2.0）
策略 官方 9 个 ONNX 可用；改硬件后用 microduck_rl 重训

结论已从「机械可抄、电控是硬墙」修正为「整机可复刻」 —— 主控是市售模块，自制板的功能和协议已从源码完整还原。 详见 docs/硬件方案逆向.md。

三个必踩的坑

  1. Armbian 默认在 UART2 上跑登录控制台。 serial-getty@ttyS2 占着串口， 必须 systemctl mask 掉。Pollen 是用 fuser -v /dev/ttyS2 查出来的。
  2. i2c3 和 FUSB302 抢引脚。 用排针 pin 3/5 的硬件 I²C，代价是失去 USB-C PD 协商 （普通 5V 充电仍然可用）。
  3. NPU 出厂是关的。 Armbian 默认禁用，要跑 RKNN 模型得刷 overlay 并重启。

生态导航

Microduck 的东西散在 GitHub 多个组织和 HuggingFace 三种资源里，官方硬件仓库尤其容易漏。 docs/生态导航.md 把官方仓库、模拟器、策略模型、数据集、社区项目 逐个标注了「是什么、能拿来干嘛」。

深入文档

文档 内容
紧固件反推（English） 从 47 个 STL 扫描孔特征，反推出 M2 螺丝系统与采购量
执行器选型（English） XL330 参数、BAM M6 配置、5 组标定 PD、回差建模；为什么不能换闭环步进、换 STS3215 会怎样（737g vs 2107g 实测对照）、同级别舵机横向对比（含宇树 S288 深度评估）
硬件入门 一块板一块板讲清楚 —— 五个模块各自干嘛、一个 tick 里信号怎么流、走飞特路线哪些会变，末尾附「复刻前必做的五件核对」
硬件规格速查 一页纸规格表 —— 系统框图、芯片型号、总线参数、复刻清单、必踩的坑
硬件方案逆向 完整推导过程与证据出处（English）
电控采购清单 淘宝实链 —— 主控 / 摄像头 / ToF / 电源 / 两块 PCB / 线材与调试板，含选型推算与避坑（2026-09-04 快照）
机械采购清单 淘宝实链 —— 轴承 / M2 紧固件 / 热熔螺母与压头 / 螺纹胶 / 耗材
社区动态 X / GitHub 情报，含外部验证、噪音与风险提示

结论速览：整机是 M2 螺丝系统（Ø2.2 过孔 ×77 + Ø4.4 沉头孔 ×28 + Ø1.6 攻丝底孔 ×20）， 结构件过孔约 146 个；轴承 Ø22×16×4 与 Ø15×10×3。

重现

# 1. 拉上游仓库（源码与仿真资产不重复托管，打印件除外 —— 见 NOTICE.md）
bash scripts/fetch_upstream.sh

# 2. 重新生成装配图
python scripts/render_assembly.py upstream/microduck_rl assembly-drawings

# 3. 重新导出 CAD 装配体
python scripts/export_assembly_stl.py upstream/microduck_rl cad

# 4. 重新扫描孔特征
python scripts/analyze_holes.py upstream/microduck_rl/src/mjlab_microduck/robot/microduck/assets

依赖：mujoco numpy pillow scipy。渲染需要可用的 OpenGL 上下文。

许可证

详见 NOTICE.md。本项目与 Pollen Robotics 无隶属关系，未获其背书。

microduck-replica (fanhao375/microduck-replica)

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Microduck-replica
Что это?Это сторонний проект реверс-инжиниринга, воссоздающий железо двуногой робо-утки Microduck от Pollen Robotics: сборочные чертежи, CAD-файлы и полная электронная схема выводятся из официального публичного MJCF-моделирования и исходного кода на Rust, поскольку механические части и одна печатная плата так и не были официально открыты.
Это устанавливаемое ПО или документация на железо?Это в основном документация на железо и CAD-данные: STL-меши, готовые для FreeCAD/Fusion 360/SolidWorks/Blender, сборочные чертежи, BOM и платы, восстановленные реверс-инжинирингом. Единственный исполняемый код — небольшой Python-скрипт для воспроизведения конвейера рендеринга.
Как на практике использовать эти файлы, чтобы собрать робота?Импортируйте STL-файлы из cad/ (уже в мировых координатах) прямо в FreeCAD, Fusion 360, SolidWorks или Blender; для 3D-печатных деталей используйте print/ (разделено на печатаемые детали и готовые покупные), а что покупать — смотрите в BOM.md.
Что нужно, чтобы воспроизвести рендеры из симуляции или собрать электронику?Для воспроизведения конвейера рендеринга нужен Python с mujoco, numpy, pillow и scipy плюс рабочий контекст OpenGL. Для сборки железа нужны Radxa Zero 3W, 15 сервоприводов Dynamixel XL330, официально открытая плата RPI Robot HAT и самостоятельно изготовленная IMU-плата imutodxl.
Эти STL-файлы реально напечатаются и сойдутся друг с другом?Нет — меши из симуляции передают только внешнюю форму и инерцию, но не посадочные допуски, резьбовые отверстия, углубления под термопрессовые втулки или зазоры для проводки, поэтому прямая печать скорее всего не соберётся как надо без дополнительной доработки. Конструкция платы imutodxl к тому же пока не изготовлена и не проверена физически.
Что такое Microduck?Microduck — двуногая робо-утка Pollen Robotics ростом 25 см и весом 737 г с 15 сервоприводами Dynamixel XL330 (активно управляются 14), которая ходит с помощью политики обучения с подкреплением; её ПО открыто под Apache-2.0.
Из этого репозитория реально собрать работающую утку?В основном да — геометрия, оси суставов, массы, модель приводов и официальная плата HAT всё учтены; не хватает только IMU-платы imutodxl (восстановлена реверс-инжинирингом, но не изготовлена) и окончательной схемы разводки проводов.
Что такое плата imutodxl и чем она интересна?Это единственная печатная плата, которую Pollen так и не открыла; в проекте её восстановили как STM32G031 плюс IMU LSM6DSV16X, которая маскируется под 16-й сервопривод Dynamixel на шине, так что данные ориентации приходят в том же чтении шины, что и состояние суставов, без второй шины или встроенного слияния сенсоров.
А если собрать самому, выйдет дешевле?Скорее всего нет: одни лишь 15 сервоприводов XL330 стоят примерно $359–629 в зависимости от региона, а сверху ещё контроллер, батарея, изготовление платы и материалы для печати — согласно BOM.md проекта.
What are similar projects?Dummy-Robot, MANPADS-System-Launcher-and-Rocket, QymCAD, text-to-cad, Keychron-Keyboards-Hardware-Design, CHOMPI, oomwoo, Microduck-build-tutorial
Which topics is it in?mechanical-engineering, scipy, manufacturing, stm32, robot, 3d-modeling, 3d-printing, cad, engineering, embedded-systems, numpy, robotics
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