🦆 XGO Duck / Microduck 完整技术手册

硬件方案 · 真机部署 · RL 训练 · 供应链 · 市场分析 · 战略路线

Microduck

📖 项目概览

核心结论：直接照抄陆吾智能（LuwuDynamics）开源的 XGO Duck 全套方案快速复现第一版。陆吾已把协议适配、RL 重训、扩展板设计全部做完，物料成本约 ¥1800-3200。原版 Microduck 硬件既买不到（Pollen 未开源 PCB/BOM/CAD），强行替换舵机还会触发协议不兼容和必须重训模型两个硬门槛。

这是什么

XGO Duck 是陆吾智能开源的双足机器鸭，基于 Arduino Uno Q 开发板。它是法国 Pollen Robotics（Hugging Face 旗下）开源项目 Microduck 的硬件复刻/本土化版本。运行走路、起身、拾取、翻滚四个预训练策略。

四个开源仓库

xgoduck_hardware — STL / PCB / BOM / Gerber
github.com/LuwuDynamics/xgoduck_hardware xgoduck_runtime_arduino — 真机运行时（STM32 固件 + Linux Python + 4 个 ONNX）
github.com/LuwuDynamics/xgoduck_runtime_arduino xgoduck_runtime_mosaico — 另一套上层运行时
github.com/LuwuDynamics/xgoduck_runtime_mosaico xgoduck_rl — 强化学习训练代码
github.com/LuwuDynamics/xgoduck_rl

核心参数

类别参数数值
物理高度~25 cm
重量0.8 kg
舵机15 × FeeTech HD-1910
自由度14（嘴独立）
计算策略频率50 Hz
舵机总线100 Hz
观测向量61 维 float32
动作输出14 维 float32
通信Linux↔MCUBridge 串口 2 Mbps
MCU→舵机Serial1 TTL 1 Mbps
IMUQMI8658A I2C 400kHz, 0x6A/0x6B

预训练动作

模型文件动作时长说明
xgoduck_walk.onnx走路持续vx ±0.4, vy ±0.3, ωz ±1.0
xgoduck_getup.onnx起身自动跌倒后爬起
xgoduck_pick.onnx拾取4 秒走过去用嘴夹取
xgoduck_roulade.onnx翻滚1.9 秒翻跟头

🏗️ 双芯片架构

Arduino Uno Q 是两块电脑焊在一块板上：

Host（主机端）MCU（单片机端）
芯片Qualcomm QRB2210 Dragonwing，4×Cortex-A53 @2.0GHz，Adreno GPU，双 ISPSTM32U585，Cortex-M33 @160MHz，2MB Flash，786KB SRAM
内存/存储2GB LPDDR4 / 16GB eMMC 5.1片上 SRAM
无线WCBN3536A：Wi-Fi 5 双频 + BT 5.1—
OSDebian LinuxZephyr RTOS
频率50Hz ONNX 推理 + Web UI :9527100Hz 总线循环
职责策略推理、日志、HTTP API15 路舵机轮询、IMU 采集、240 字节状态包发布
浏览器 :9527 | Linux 50Hz ONNX ---- duck_command (80字节) ----> STM32 100Hz ^ | +------------- duck_state (240字节) ------------------+ | Serial1 1Mbps, ID 10-14/20-24/30-34 QMI8658A IMU (I2C 0x6A)
💡 MCU 不等 Linux：STM32 以 100Hz 持续发状态包，Host 慢了就跳帧，没有动作积压队列。Linux 卡顿/卡死时 MCU 仍维持站立。

陆吾自研扩展板（载板）

堆叠在 UNO Q 上，6 页原理图，47 行 BOM，15 个 Gerber，全套开源。

板载器件作用
QMI8658A六轴 IMU（躯干中心），I2C，地址 0x6A/0x6B
H7651 + AMS1117-3.35V / 3.3V LDO 二次稳压
SN74LVC1G125 / G126串口缓冲器，TTL 半双工总线方向切换
舵机连接器3× TE 292253-3 + 3× MX1.25 3-pin，菊花链
接口电源开关、DC 桶座、XH2.54 电池座

整机 BOM 清单

功能型号厂家数量关键参数
主控 MPUQRB2210Qualcomm14×A53 @2.0GHz，跑 Debian
实时 MCUSTM32U585ST1M33 @160MHz，2MB Flash，Zephyr
Wi-Fi/BTWCBN3536AWINBO1Wi-Fi 5 + BT5.1
IMUQMI8658AQST 矽睿1六轴，I2C @400kHz
5V LDOH7651国产1电池→5V
3.3V LDOAMS1117-3.3AMS15V→3.3V
串口缓冲SN74LVC1G125/126TI若干TTL 三态缓冲
总线舵机HLS1910飞特154.8-8.4V，9kg·cm，TTL 半双工 1Mbps
电池18650 2S成品17.4V 直供舵机母线
轴承10×15×3 / 16×22×4标准件13关节旋转支撑
紧固件M2×6 / M2.5×6 / M3×16标准件200+结构组装

电源树

  • 18650 锂电池直供舵机母线（2S ≈7.4V，在 1910 上限 8.4V 内）
  • 母线经扩展板 LDO 降到 5V 给 UNO Q 逻辑
  • 再降到 3.3V 给 IMU
  • DC 桶座可外接/充电，电池座快拆

结构件

  • 3D 打印 PLA 主体，左右件分模（27 个 STL 文件）
  • 足底防滑垫、鸭嘴上下唇用柔性 TPU 打印
  • 紧固件：M2 沉头 ~200 颗 + M2.5/M3 若干 + 滚珠轴承 13 颗

⚙️ 舵机设置（装到框架之前做！）

⚠️ 一次只接一个舵机！总线上两个同 ID 会同时响应写指令。先设完 ID 再装机。

舵机 ID 映射

ID部位说明
10–14左腿5 个关节
20–24右腿5 个关节
30–33脖子+头颈俯仰、头俯仰、头偏航、头侧倾
34嘴不在策略动作里，Web UI 直接控 0°–30°
💡 策略动作顺序：10-14（左腿）→ 30-33（头颈）→ 20-24（右腿），不是总线顺序。

设置步骤

  1. 打开 http://<板子IP>:9527/servo.html 进入设置模式
  2. 分配 ID：写 ID 先解锁寄存器 0x37 再写 0x05
  3. 打中位：移到原始位置 2047 写入。临时 KP=6, KD=20。ID34（嘴）用 KP=10
  4. 持久化 KP/KD：解锁 0x37 后存到 0x15，默认 KP=5, KD=20
  5. 断开这个舵机，重复直到每个 ID 唯一
  6. 装到框架，接线：舵机总线 D0/D1（Serial1, 1Mbps），IMU D20/D21（I2C, 400kHz, 0x6A/0x6B）

上电后自动写的寄存器

地址值含义
40扭矩开关临时扭矩寄存器
50KP=6临时比例增益（ID34 用 KP=10）
51KD=20临时微分增益

断扭矩时清扭矩但不写目标位置。

Home Pose（初始站立）

关节角度
髋/踝±23°
膝盖0°
髋外展±5°
脖子/头俯仰20°
嘴0°
action_scale1.0

FeeTech HD-1910 规格

参数数值
工作电压4.8–8.4 V
空载转速0.137 sec/60°（73 RPM）@4.8V；~100 RPM @7.4V
堵转扭矩9 kg·cm（0.88 N·m）
堵转电流1.2 A
重量21–22.5 g
尺寸34×20×23 mm
通信TTL 半双工，SCS 协议（帧头 0xFF 0xFF），默认 1Mbps
编码器12 位磁编码（0–4095）
控制模式仅位置控制（不开放电流环）
飞特 HD-1910 产品页
feetech.cn/500263.html

🎯 校准与运行

零位校准（接好线后）

  1. 打开 http://<板子IP>:9527/calibrate.html
  2. 策略停止，临时参数变为 KP=3, KD=0，所有舵机命令到 2047
  3. 每个关节拖滑块对齐机械零点，按 Finish
  4. 编码器读数存到 data/zero_pos.json
  5. Host 启动时把它复制到 MCU RAM

启动 App

python3 tools/prepare-bridge.py # 给库缓存打补丁 sudo bash tools/router-2m.sh # 串口设 2Mbps arduino-app-cli app start "$PWD" # 编译固件 + 启动 Python
脚本作用
prepare-bridge.pypatch RouterBridge 0.4.3 的 RPC 线程栈（500→4096 字节），原头文件备份 .h.original。清缓存后要重跑
router-2m.sh把 Router 串口从 115200 改到 2Mbps。重启 Router 会复位 MCU，顺序：停 App→重启 Router→启动 App
⚠️ 固定依赖：Arduino Zephyr Core 1.0.0 / RouterBridge 0.4.3 / RPClite 0.3.1 / MsgPack 0.4.2。别升级工具链——GCC 14 有短跳转 bug 会导致 MCU 起不来（ENOEXEC），陆吾已用 asm nop 规避。

Web UI 按钮（:9527）

按钮行为
Inference only策略在跑，舵机不上电（默认）
Default pose保持初始站立
Walk / get up上电，走路 + 跌倒自动起身
Pick站立时触发，跑拾取模型 4 秒后回走路
Roulade站立时触发，翻滚 1.9 秒后回走路
Torque off断电

键盘控制

键作用量程
W/S前进/后退vx ±0.4 m/s
A/D左移/右移vy ±0.3 m/s
Q/E左转/右转ωz ±1.0 rad/s
空格停死区 0.1
🎉 鸭子开始走路了！

🧠 策略模型

4 个 ONNX 模型都在 python/ 目录，启动时加载并预热。每个输入 [1,61]，输出 [1,14]。

观测向量（61 维）

维度内容数量
0–2陀螺仪（rad/s）3
3–5重力向量（机身姿态）3
6–1914 个关节位置（相对 home pose）14
20–3314 个关节速度14
34–47上一步动作14
48–50速度指令（vx, vy, ωz）3
51–54头部指令4
55–60补零6

跌倒恢复（50Hz 检查）

条件动作
倾斜 >55° 持续 0.15 秒进入起身：动作强制为 0 保持 1 秒，然后 getup 模型
倾斜 <15° 持续 1 秒回到走路模式

通信协议

  • Linux → STM32：80 字节指令包
  • STM32 → Linux：240 字节状态快照（100Hz）
  • 串口波特率 2Mbps；位置/速度都是 float32 度数
  • 舵机位置饱和到 0–4095；NaN/Inf 目标拒绝

🎓 RL 训练（xgoduck_rl）

# 训练（1024 并行环境） uv run --no-sync train Mjlab-Velocity-Flat-XgoDuck --env.scene.num-envs 1024 # 可视化 uv run --no-sync play Mjlab-Velocity-Flat-XgoDuck --checkpoint-file # viser 在 http://localhost:8080 # TensorBoard tensorboard --logdir logs/rsl_rl # http://localhost:6006
⚠️ Windows + CUDA 必须： 1. $env:CUDA_VISIBLE_DEVICES="0" 2. --no-sync 防止 uv run 把 torch 同步回 CPU 版

pipeline

MuJoCo Warp 仿真（1024/4096 并行环境，GPU 加速） ↓ PPO 算法（50Hz 策略频率） ↓ 保存 model_250.pt, model_500.pt ... ↓ 导出 ONNX（归一化器烘焙进计算图） ↓ 放到板子 python/ 目录 → 真机运行

关键参数

参数值含义
num_envs1024（你）/ 4096（官方）并行仿真环境
max_iterations50000总训练轮数
save_interval250存 checkpoint 间隔
策略网络(512,256,128)三层 MLP + ELU
学习率1e-3自适应调度
训练耗时1–2 小时（CUDA GPU）4096 环境

Reward 组成

奖励项权重作用
track_linear_velocity+2.0跟踪前进速度
track_angular_velocity+2.0跟踪转向速度
upright+2.0保持直立
air_time+3.0腾空迈步
head_pose_tracking+2.0头部姿态
action_rate_l2-1.0惩罚抖动
foot_slip-0.1惩罚脚打滑
self_collisions-1.0惩罚自碰撞

域随机化

  • 电机摩擦、电池电压、控制延迟随机化
  • 舵机齿隙 ±1°、质量分布随机化
  • MuJoCo 执行器模型：反电动势、库仑/Stribeck/负载相关摩擦

🛠️ 复现流程与花费

工期（17–21 工作日）

阶段任务工期依赖
采购打样PCB 打板贴片7 天—
3D 打印结构3 天—
采购舵机电池5 天—
组装舵机烧 ID1 天PCB 到
机械组装接线2 天烧 ID 完
软件部署UNO Q 初始化1 天电池到
烧 STM32 固件1 天初始化完
零位标定1 天组装完
调试验证走路/起身调试3 天标定完
💡 关键路径：PCB 打板 7 天。3D 打印和采购可并行。

实际花费（2026 年 9 月行情）

项目数量单价小计
Arduino UNO Q 2GB/16GB1¥480¥480
飞特 1910 舵机15¥120¥1800
18650 2S 电池1¥60¥60
PCB 打样（嘉立创）1¥50¥50
SMT 贴片+元件1¥150¥150
QMI8658A IMU1¥15¥15
3D 打印 27 件1 批¥80¥80
螺丝/轴承/紧固件1 批¥80¥80
杂项1 批¥30¥30
小计¥2745
损耗余量¥300–500
合计¥3050–3250
⚠️ 舵机已从年初 ¥45–50 涨到 ¥100–120，是最大预算变量。1688 批量可压到 ¥85/个，整机降到 ¥2500。

难点与坑点

高难度

难点对策
串口波特率改 2Mbps跑 router-2m.sh 改 systemd 配置；跑其他 app 要改回来
GCC 14 短跳转 bugSTM32 尾调用优化导致 ENOEXEC，陆吾已加 asm nop 规避，别升级工具链
RouterBridge 线程栈0.4.3 只有 500 字节，prepare-bridge.py 自动 patch 到 4096

中难度

  • 15 个舵机逐个烧 ID（不能同时接两个同 ID）
  • 零位标定左右腿要镜像方向，offset 错了就瘸
  • TPU 打印方向：足底和鸭嘴用柔性料，L 型件注意受力方向

陆吾已趟平的坑

  • SCS 协议适配层（scs_bus.h）已写完
  • 1910 对应的 RL 重训模型已开源（3 个 onnx）
  • 扩展板原理图/PCB/BOM/贴片坐标全给了
  • Web UI 控制面板已写好

⚖️ Pollen 单芯 vs 陆吾双芯

Microduck
Microduck（Pollen）XGO Duck（陆吾）
主控RK3566 单 SoC（4×A55@1.8G + 0.8T NPU），1GB/32GBQRB2210（A53@2.0G）+ STM32U585（M33@160M）双芯，2GB/16GB
舵机15× Dynamixel XL330（韩国）15× FeeTech 1910（深圳）
IMU双 IMU（躯干 LSM6DSV16X + 头部）单 IMU QMI8658A
相机/ToF前置广角 + 8×8 ToF无
音频/NFCCodec + 麦 + 扬声器 + NFC无
结构量产注塑 + 内部骨架3D 打印 PLA + TPU，STL 全开源
硬件开源仅软件 Apache-2.0，PCB/BOM/CAD 不公开硬件全开源：原理图/PCB/BOM/Gerber/STL/固件/UI/ONNX
价格$399（约 ¥2900）DIY ¥1800–3200

工程哲学对比

Pollen 单芯（Rust + Linux）陆吾双芯（Linux + Zephyr）
信任什么智能舵机 + Rust SCHED_FIFO 够用物理隔离才安全
Linux 挂了鸭子失控MCU 接管，安全蹲下
团队基因法国软件/AI 团队，擅长 Rust哈工大硬件团队，擅长 MCU
调试一个二进制，简单跨核 UART 协议联调
成本省一颗 MCU，压 $399UNO Q 板自带 STM32，"不用白不用"

为什么两款舵机不能混用

Dynamixel XL330-M288Feetech HLS1910
协议Dynamixel Protocol 2.0，帧头 0xFF 0xFD，CRC16SCS 协议，帧头 0xFF 0xFF，单字节和校验
波特率9.6k–4Mbps38.4k–1Mbps
控制模式电流环/PWM 电压控制仅位置控制
堵转扭矩0.52 N·m（5.3 kg·cm）0.88 N·m（9 kg·cm），大 70%
电压5V4.8–8.4V，2S 直供
重量18g21g
编码器12 位（1024 位置分辨率）12 位（4096）
⚠️ 混用 = 改固件协议栈 + 重训 RL + 重画结构 + 改电源，等于重新做一只鸭子。

📊 国产供应链与降本空间

BOM 成本对比

组件原方案全国产节省
15× 舵机~$375（Dynamixel $25/个）~$210（飞特 ¥99×15）$165
主控+开发板~$25（Radxa Zero 3W）~$15（香橙派/核心板）$10
ToF~$12（ST VL53L8CX）~$5（炬佑）$7
2× IMU~$6（Bosch BMI270）~$3（矽睿/士兰微）$3
其他~$120~$100$20
合计~$538~$333~$205（降 38%）

舵机国产平替三品牌

品牌型号价格特点
飞特 FEETECHSTS3215 / HL2915¥9912 位磁编码，30kg·cm@12V，社区资料最全
轮趣 WHEELTEC总线舵机系列¥30–120ROS2 教育生态完善，中文文档友好
提奥 TIAOE磁编码微型舵机¥10–402g/3.7g/9g 超轻量，桌面宠物

传感器国产平替

ToF（替代 ST VL53L8CX）

品牌产品特点
炬佑 OPNOUS蜂鸟 ToF SoC国内最早全链路，5m 量程
汇顶 GoodixGVW8366B手机大厂供应链背书
奥比中光3D 视觉全系国产 3D 视觉龙头

IMU（替代 Bosch BMI270）

品牌型号价格特点
矽睿 QSTQMI8658~$1–1.5Pin-to-pin 替代 BMI270
士兰微SC7I22~$1–1.5IDM 大厂，970µA@1.6kHz
深迪半导体ST80MC~$1–2手机/穿戴大批量出货

🏭 Microduck 机载软件栈（Rust 7 daemon）

机载运行时纯 Rust，拆 7 个守护进程，Unix Socket + JSON-RPC 2.0 通信。核心原则 single-writer：只有 robotd 拥有电机控制权。

进程职责硬件
robotd50Hz 实时控制 + ONNX 推理 + 安全15 舵机 + 双 IMU
updaterdOTA 更新，A/B 分区签名回滚系统分区
configdWi-Fi 配网、设备身份Wi-Fi
btd蓝牙通信、手柄配对BT
padd手柄输入解析BLE/USB
mediad摄像头、音频、WebRTCMIPI-CSI + Codec
tofdToF 数据读取VL53L8CX I2C
💡 为什么不用 ROS2？DDS 通信栈对 1GB RAM 的 RK3566 太重；50Hz 硬实时需更可控延迟；7 进程规模下 Unix Socket 足够。

训练命令（官方 Microduck）

uv run train Mjlab-Velocity-Flat-MicroDuck --env.scene.num-envs 4096 uv run play Mjlab-Velocity-Flat-MicroDuck --wandb-run-path [run] uv run scripts/export.py Mjlab-Velocity-Flat-MicroDuck

出厂 7 个策略：摇摆行走、蹲起、用喙捡物、踢球、轮滑、跌倒爬起、NFC 触发交互。

需要学习的技术栈

优先级技术用途周期
必学Rust机载 7 daemon4–8 周
必学Python + PyTorch训练/调参2–4 周
必学MuJoCo物理仿真2–4 周
重要PPO 强化学习算法/奖励设计4–6 周
重要ONNX 导出部署模型端侧推理1–2 周
重要Linux 嵌入式交叉编译/调试2–4 周
进阶Dynamixel 协议舵机底层1–2 周
进阶ROS2通用框架6–8 周

🌏 市场表现与国内玩家

Microduck 首发数据

指标数据
售价$399
24h 销售额$260 万（~6500 台）
峰值每 4 秒 1 台
首发地区8 国（美/加/欧盟/英/挪威/瑞士/日/韩）
中国大陆未首发，代购价 ¥2680
排期4–6 个月

购买者画像

人群占比动机
开发者/AI 工程师35%桌面级 RL 实验平台
高校师生25%教学/科研，$399 是实验室可买临界点
创客/爱好者25%开箱视频、改装、UGC
新潮家长15%情绪价值+孩子教育
💡 没有人为"实用功能"买单——购买者完全接受它"不干活"。

国内玩家

公司产品价格路线
陆吾智能RIG-Puppy + XGO-Duck¥499开源极客，哈工大背景
青心意创 Amoo毛绒双足机器人~$500–1000毛绒情感陪伴，前华为自动驾驶团队
华为 × 珞博智能憨憨¥399毛绒公仔+小艺大模型，开售秒罄
松延动力小布米 Bumi¥9998万元内人形，2 天 500 台售罄
宇树科技Go2 四足$1600+四足全球市占 69.75%
大象机器人myCobot / Mercury¥2000–8000桌面机械臂出海标杆
越疆科技Magician/Nova¥8000+桌面协作臂开创者，港股 IPO

三阶段战略路线（消费电子厂商参考）

阶段时间动作
P0 轻资产试水0–6 月不做整机，做手机协同 SDK + 投资/合作 + 教育试点
P1 能力验证6–18 月做参考设计/Turnkey 方案，不做品牌
P2 重投入18 月+自有品牌 $99–199，新兴市场首发
窗口期 12–18 个月（2026Q4–2027Q4）。超过 2027 年底，宇树/华为/小米进场，先发优势稀释。

🔗 全部资源链接

陆吾智能 XGO Duck

GitHub 组织
github.com/LuwuDynamics xgoduck_hardware
github.com/LuwuDynamics/xgoduck_hardware xgoduck_runtime_arduino
github.com/LuwuDynamics/xgoduck_runtime_arduino xgoduck_rl
github.com/LuwuDynamics/xgoduck_rl 陆吾官方 Wiki
wiki.xgorobot.com 陆吾官网
xgorobot.com

原版 Microduck

Microduck 官网
pollen-robotics.com/microduck microduck 运行时
github.com/pollen-robotics/microduck microduck_rl
github.com/pollen-robotics/microduck_rl 购买页 $399
store.pollen-robotics.com/products/microduck

依赖库

Arduino RouterBridge
github.com/arduino-libraries/Arduino_RouterBridge Arduino Router
github.com/arduino/arduino-router

硬件

飞特 HD-1910 舵机
feetech.cn/500263.html Arduino 官网
arduino.cc 飞特 FEETECH 国际站
feetechrc.com

行业报道

Hackster: DIY Alternative to Microduck 3Druck: XGO Duck Open-Source Replica