導(dǎo)語：

徹底炸鍋！

那個讓機器狗在春晚舞臺上翩翩起舞、在冬奧開幕式驚艷全球的宇樹科技，已將雙足機器人完全開源，主體均用3D打印制造！

宇樹科技是誰？

這是中國機器人界的當(dāng)紅炸子雞！

作為全球最早公開零售高性能四足機器人的公司之一，宇樹不僅多次登上央視新聞聯(lián)播，更是穩(wěn)坐全球四足機器人銷量冠軍寶座。

在過去宇樹的每一款產(chǎn)品都在刷新著業(yè)界對中國智造的認知。

但這次，他們玩了個更大的！還和3D打印有關(guān)！

就在兩周前，迷你版的雙足機器人，宇樹竟然毫無保留地開源了！

更不可思議的是，這個叫Qmini的機器人，整套方案完全基于3D打印制造，任何擁有普通FDM打印機的朋友都能在家復(fù)刻。

這是向機器人行業(yè)投下的一枚震撼彈！

Qmini項目核心爆點：

最主要是機器人可以完全3D打印制造，告別復(fù)雜機械加工 ；另外最關(guān)鍵的是開源的較為徹底從機械到算法全公開；技術(shù)門檻有一些，但相較于其他開源項目，比較友好。

AM易道認為，Qmini把雙足機器人從高不可攀的象牙塔拉到了每個3D打印創(chuàng)客的工作臺上。

GitHub倉庫一經(jīng)發(fā)布，AM易道興奮了，目前項目只有59個star！讀者們請星標(biāo)起來，開始自己的復(fù)刻！

請跟隨AM易道的保姆級教程，讓我們一起揭開這個項目的面紗，手把手復(fù) 刻這臺3D打印智能伙伴。

AM易道本教程完整鏈接資源清單也全部列在了文末。

保姆級復(fù)刻教程：從零到會走路

第一階段：準(zhǔn)備工作

俗話說磨刀不誤砍柴工，復(fù)刻機器人這種精密項目，前期準(zhǔn)備工作做得好，后面就能事半功倍。

這個階段我們要確認你的設(shè)備能力、準(zhǔn)備齊全工具、規(guī)劃好預(yù)算，讓整個項目進行得順順利利。

根據(jù)官方DIY手冊，Qmini完全基于FDM 3D打印制造，對設(shè)備要求相對寬松。（但得確保能打印PLA\PETG\TPU材料）

AM易道整理必備工具清單：

基礎(chǔ)工具：

• 十字螺絲刀

• 內(nèi)六角扳手套裝

• 尖嘴鉗、剝線鉗

• 萬用表

• 熱風(fēng)槍或吹風(fēng)機

電子工具：

• 電烙鐵

• 焊錫絲

• 助焊劑

• 杜邦線若干

宇樹為Qmini提供了完整的官方物料清單，核心包括11個宇樹自研8010電機，樹莓派4B搭配GY-91十自由度傳感器模塊（集成MPU9250九軸IMU和BMP280氣壓傳感器），以及Go1同款電池系統(tǒng)。

完整BOM包含200多個零部件，從精密軸承到各規(guī)格螺絲。

具體請直接查看官方BOM表。

AM易道算了算總預(yù)算估算約1萬元（主要成本在宇樹的電機，沒辦法省）

第二階段：3D打印零件（細節(jié)決定成敗）

機器人身上每一個零件都是精心設(shè)計的藝術(shù)品，3D打印這些部件可不是隨便打打就行的。

首先從GitHub下載完整文件包：

1. 訪問：https://github.com/unitreerobotics/Qmini

2. 下載：STEP/Qmini_v1_0.STEP.zip

3. 解壓并用CAD軟件打開STEP文件

4. 導(dǎo)出為STL格式

打印參數(shù)設(shè)置：

材料選擇策略：

主體框架和外殼裝飾件都用PLA即可（強度夠用，打印簡單，便于植入熱熔螺母）；

關(guān)鍵連接件建議用PETG（韌性好，不易斷裂）

足底用的是TPU打印, 柔軟緩震！

FDM3D打印的填充密度、填充模式、墻層數(shù)、課題層數(shù)宇樹在文件中也給了建議。

分批打印建議：

考慮到大部分家用3D打印機的打印床尺寸限制，建議將零件分成三批進行打印。

第一批優(yōu)先打印腿部的主要結(jié)構(gòu)件，包括大腿主體、小腿組件、足部外殼和各種關(guān)節(jié)連接件，這些是機器人最復(fù)雜的部分，需要高打印精度。

第二批處理軀干框架部分，包括胸部前后外殼、腰部連接框架和電池倉外殼，這些相對簡單但體積較大。

前兩批順序無所謂。

最后一批打印頭部外殼和各種小配件，同時建議多打印幾個容易損壞的關(guān)鍵零件作為備用。

或者先打幾個普通結(jié)構(gòu)練習(xí)下植入熱熔螺母的手法，連熟之后再進行正式打印組裝。

根據(jù)官方手冊，Qmini的結(jié)構(gòu)強度很大程度依賴于這些螺母的正確安裝。

機身頂部主架需要植入M4和M5規(guī)格的熱熔螺母，機體主骨架則需要M3、M4兩種規(guī)格。

關(guān)于如何植入熱熔螺母的視頻：

第三階段：電機系統(tǒng)裝配（機器人的肌肉）

如果說3D打印件是機器人的骨骼，那么電機系統(tǒng)就是它的肌肉。

這些小小的馬達決定了你的機器人能不能站起來、會不會摔跤、走路是優(yōu)雅還是像醉漢。

宇樹8010電機是明星產(chǎn)品，裝配時每一個細節(jié)都不能馬虎。

這也是整個項目最貴的部分，每個電機的售價AM易道查了查，大約在900元左右：

宇樹8010電機特點解析：這是宇樹自研的高性能無刷電機，總結(jié)下來特點是：

內(nèi)置編碼器（知道轉(zhuǎn)了多少度）；CAN總線通信（一根線控制多個電機）以及扭矩大精度高（專業(yè)級水準(zhǔn)）

電機安裝步驟：

電機固定方式：

每個關(guān)節(jié)安裝建議：

• 將電機放入3D打印的電機座

• 按對角線順序擰緊螺絲

• 手動轉(zhuǎn)動檢查是否卡死

關(guān)節(jié)位置分配：

腿部電機配置（每條腿5個）：

• 髖關(guān)節(jié)側(cè)擺：1個電機

• 髖關(guān)節(jié)前后：1個電機

• 髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)：1個電機

• 膝關(guān)節(jié)：1個電機

• 踝關(guān)節(jié)：1個電機

頸部擴展：1個電機（預(yù)留功能）

傳動系統(tǒng)連接：

大部分關(guān)節(jié)采用直驅(qū)方式（電機直接連接），裝配時要確保軸承對齊無偏心，螺絲長度準(zhǔn)確，活動范圍無干涉。

特別要注意軸承的安裝質(zhì)量。

項目中使用了6個內(nèi)徑6mm、外徑22mm、厚7mm的平面滾針軸承，這些是關(guān)鍵的運動部件。

安裝時可能需要使用橡膠錘輕敲壓入，確保軸承外圈與3D打印件緊配。

軸承必須壓入到底，外圈應(yīng)與安裝面完全貼合，否則會影響關(guān)節(jié)的運動精度。

第四階段：電氣系統(tǒng)搭建（機器人的神經(jīng)）

現(xiàn)在到了最讓3D打印玩家頭疼的部分了—電路連接。

別慌！雖然看起來復(fù)雜，但我們把它拆解成一個個小步驟，每一步都講清楚原理，保證你能輕松搞定。

Qmini采用了非常巧妙的分組通信方案，樹莓派通過USB-4×485模塊實現(xiàn)與所有電機的通信，整套系統(tǒng)共11個電機按功能分成四組：

UART1控制右腿三個電機，UART2控制左腿三個電機，UART3控制兩個髖關(guān)節(jié)電機，UART4控制上身三個電機。

這種設(shè)計不僅降低了總線負載，還提高了可靠性—即使某一路通信出現(xiàn)問題，也不會影響其他部位的正常工作。

什么是CAN總線？

簡單理解：就像一條數(shù)據(jù)高速公路，所有電機都連在這條路上，樹莓派通過這條路給每個電機發(fā)指令。

好處是只需要4根線就能控制11個電機！

CAN總線布線：
總線拓撲：
樹莓派 → CAN轉(zhuǎn)換器 → 電機1 → 電機2 → ... → 電機11
每段連接需要4根線：
- CAN_H（黃色）
- CAN_L（綠色）  
- 12V電源（紅色）
- 地線（黑色）

第五階段：軟件系統(tǒng)配置（機器人的大腦）

硬件裝好了，現(xiàn)在該給機器人裝上大腦了！

這個階段我們要讓樹莓派這個小電腦變成機器人的控制中心。

不用擔(dān)心代碼太復(fù)雜，宇樹已經(jīng)幫我們準(zhǔn)備好了現(xiàn)成的程序，我們只需要按步驟配置就行。

就像給電腦裝系統(tǒng)一樣簡單，但結(jié)果卻是讓你的機器人活過來！

樹莓派系統(tǒng)準(zhǔn)備：

燒錄系統(tǒng)鏡像：

# 下載Raspberry Pi OS Lite
# 使用Raspberry Pi Imager燒錄到SD卡
# 啟動前在boot分區(qū)創(chuàng)建ssh文件（開啟SSH）

基礎(chǔ)環(huán)境配置：

# 更新系統(tǒng)
sudo apt update && sudo apt upgrade -y
# 安裝Python依賴
sudo apt install python3-pip python3-numpy python3-scipy -y
# 安裝開發(fā)工具
sudo apt install git cmake build-essential -y

下載控制程序：

# 克隆官方控制代碼
git clone https://github.com/vsislab/RoboTamer4Qmini.git
cd RoboTamer4Qmini
# 安裝Python依賴包
pip3 install -r requirements.txt

控制程序結(jié)構(gòu)解析：

AM易道理解項目包含幾個核心模塊：

主要由運動學(xué)計算（計算每個關(guān)節(jié)應(yīng)該轉(zhuǎn)多少度）、步態(tài)生成（規(guī)劃走路的動作序列）、平衡控制（保持機器人不摔倒）組成。

URDF模型加載：

# URDF文件定義了機器人的結(jié)構(gòu)
# 從GitHub下載：urdf/Qmini.urdf
# 這個文件描述了每個關(guān)節(jié)的位置和運動范圍
cp urdf/Qmini.urdf ~/robot_ws/src/qmini_description/urdf/

第六階段：調(diào)試與測試（讓機器人活起來）

終于到了最激動人心的時刻！

前面所有的努力都是為了這一刻，看著你親手組裝的機器人第一次站起來！

但別急著慶祝，這個階段我們要深入現(xiàn)代機器人控制的核心技術(shù)領(lǐng)域，體驗從傳統(tǒng)工程到AI驅(qū)動的飛躍。

Qmini采用了VSISLab團隊開發(fā)的先進控制框架—RoboTamer4Qmini項目。

這套系統(tǒng)基于Isaac Gym仿真環(huán)境，使用PPO深度強化學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練機器人步態(tài)控制策略。

相比傳統(tǒng)的手工編程方式，這種AI驅(qū)動的方法讓機器人能夠自主學(xué)習(xí)優(yōu)化的行走模式。

從官方URDF模型可以看出技術(shù)設(shè)計的精妙之處。

每條腿的5個關(guān)節(jié)都經(jīng)過精確建模，

比如髖關(guān)節(jié)yaw軸的活動范圍設(shè)定為-0.349到0.525弧度，這個數(shù)值既保證步態(tài)靈活性，又避免機械干涉。

實際部署的技術(shù)流程：

項目提供了完整的開發(fā)工具鏈，雖然環(huán)境配置相對復(fù)雜（需要Ubuntu、CUDA 11.4+、Isaac Gym等），但一旦搭建完成，訓(xùn)練和部署過程非常直觀：

# 訓(xùn)練新的控制策略
python train.py --config BIRL --name qmini_experiment
# 評估訓(xùn)練效果
python play.py --render --name qmini_experiment --time 10
# 導(dǎo)出部署模型
python export_pt2onnx.py --name qmini_experiment

工程調(diào)優(yōu)的實際考量

雖然核心控制基于深度學(xué)習(xí)，但底層電機控制仍需要精確的工程調(diào)優(yōu)。

項目提供了PID參數(shù)優(yōu)化工具，幫助減小仿真與實際機器人行為之間的差異：

# 優(yōu)化底層控制參數(shù)
python tune_pid.py --mode real

需要注意的是，RoboTamer4Qmini是一個已經(jīng)發(fā)布但不再維護的研究項目。

這意味著雖然技術(shù)方案非常先進，但需要用戶具備相當(dāng)?shù)募夹g(shù)基礎(chǔ)來獨立解決可能遇到的問題。

項目更適合有深度學(xué)習(xí)和機器人學(xué)背景的開發(fā)者進行研究和二次開發(fā)。

第七階段：功能擴展（發(fā)揮創(chuàng)意）

基礎(chǔ)功能搞定后，真正的挑戰(zhàn)才剛剛開始！

Qmini的開源特性為技術(shù)探索提供了無限可能，但這需要你具備扎實的機器人學(xué)和深度學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。

基于RoboTamer4Qmini的深度定制：

項目采用模塊化設(shè)計，允許開發(fā)者在Isaac Gym環(huán)境中定制各種功能。

雖然沒有現(xiàn)成的高級API，但你可以基于官方框架進行二次開發(fā)：

# 基于官方項目結(jié)構(gòu)進行定制
# 需要修改config文件、reward函數(shù)等核心模塊
python train.py --config custom_config --name your_experiment

頸部電機的擴展?jié)摿Γ?/strong>

從URDF模型可以看出，Qmini確實預(yù)留了頸部電機接口。

但要實現(xiàn)攝像頭云臺等功能，需要你自行開發(fā)相應(yīng)的控制邏輯和訓(xùn)練環(huán)境，這是一個相當(dāng)有挑戰(zhàn)性的技術(shù)任務(wù)。

想要實現(xiàn)創(chuàng)新功能可能需要深入理解強化學(xué)習(xí)算法原理、熟悉Isaac Gym仿真環(huán)境、掌握URDF模型修改技巧、具備sim-to-real調(diào)優(yōu)經(jīng)驗

本文不再深入分享這些技術(shù)內(nèi)容。

這些技能確實有門檻，但掌握了這些，你就真正進入了AI時代機器人技術(shù)的核心圈層！

Qmini實際應(yīng)用的延展

根據(jù)官方文檔的設(shè)計思路，Qmini不僅僅是一個展示項目，更是一個創(chuàng)新平臺。

教育領(lǐng)域的應(yīng)用前景尤其廣闊，學(xué)生們親手組裝自己的機器人，從機械結(jié)構(gòu)到編程控制，每個環(huán)節(jié)都是最生動的實踐課堂。

相比傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)備動輒幾十萬的投入，Qmini讓更多學(xué)校都能負擔(dān)得起真正的機器人教育，這種普及化的意義不言而喻。

Qmini采用了模塊化的軟件架構(gòu)設(shè)計，允許開發(fā)者定制機器人模型、仿真環(huán)境和獎勵函數(shù)。

這種設(shè)計理念為算法研究和技術(shù)驗證提供了靈活的開發(fā)基礎(chǔ)，但AM易道提醒，具體應(yīng)用的實現(xiàn)仍需要開發(fā)者具備相應(yīng)的技術(shù)能力進行深度定制。

結(jié)語：開源才是未來？

宇樹科技的這次完全開源，與眾多開源機器人項目一樣，打破了機器人技術(shù)的壁壘，讓原本高不可攀的雙足機器人技術(shù)真正走進了每一個技術(shù)愛好者的世界。

對于我們3D打印玩家來說，這更是一個好玩的機會。

我們的打印機不再只是制造模型和工具，而是能夠創(chuàng)造出真正具有生命力的智能體。

當(dāng)越來越多的核心技術(shù)走向開源，當(dāng)3D打印等數(shù)字化制造工具日趨普及，我們正在見證制造的深刻變革。

無論你是學(xué)生、老師、工程師，還是純粹的技術(shù)愛好者，類似Qmini的項目都為你提供了一個絕佳的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新平臺。

在這里，你可以深入理解機器人的工作原理，可以驗證自己的控制算法，可以實現(xiàn)天馬行空的創(chuàng)意想法。

技術(shù)的邊界正在被重新定義，創(chuàng)新的門檻正在被持續(xù)降低。

在這個充滿可能性的時代，每一個對技術(shù)懷有熱情的人，都有機會成為推動世界進步的力量。

AM易道希望見證讀者用3D打印機和開源精神，創(chuàng)造屬于我們這個時代的技術(shù)奇跡！

本文教程所涉及鏈接及核心資源：

• GitHub主倉庫：https://github.com/unitreerobotics/Qmini

• 控制軟件棧：https://github.com/vsislab/RoboTamer4Qmini.git

• 宇樹科技官網(wǎng)：https://www.unitree.com

• 宇樹中文官網(wǎng)：https://www.unitree.com/cn/

• 官方開源頁面：https://www.unitree.com/cn/opensource/

• 技術(shù)支持郵箱：support@unitree.cc

• 官方文檔下載：https://www.unitree.com/download

• DIY組裝手冊：

  /unitreerobotics/Qmini/blob/main/doc/Qmini_DIY.pdf

• 機械結(jié)構(gòu)文件：

  /unitreerobotics/Qmini/blob/main/STEP/Qmini_v1_0.STEP.zip

• URDF模型文件：

  /unitreerobotics/Qmini/blob/main/urdf/Qmini.urdf

• 電氣系統(tǒng)框圖：完整BOM包含在DIY手冊中

• Raspberry Pi OS：https://www.raspberrypi.org/software/

• Fusion 360（學(xué)生免費）：

  https://www.autodesk.com/products/fusion-360/students-teachers-educators

• FreeCAD開源建模：https://www.freecadweb.org/

• ROS機器人編程：http://wiki.ros.org/

• 降壓模塊參考：TPS5450相關(guān)產(chǎn)品鏈接（官方手冊中提供）

• 船型開關(guān)參考：KCD1規(guī)格產(chǎn)品鏈接（官方手冊中提供）

• 標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格：完整螺絲、軸承規(guī)格表見官方BOM

重要提醒：

所有核心硬件（8010電機、485模塊、GO1電池）均需通過宇樹官方渠道采購，標(biāo)準(zhǔn)件可參考官方BOM規(guī)格自行采購。

項目持續(xù)更新中，建議關(guān)注GitHub倉庫獲取最新技術(shù)動態(tài)！

企業(yè)合伙人計劃：