一、项目概述

ZeroBug 是由开发者 CoretechR 打造的开源 DIY 微型六足机器人项目，托管于 GitHub 并在 shturl.cc/x 等平台广受关注。它采用分层控制架构，以低成本硬件实现了流畅、高精度的六足运动控制，是嵌入式开发、机器人学与 3D 打印结合的经典教学与实践项目。

• 许可证：GPL-3.0 开源协议，支持自由复刻、修改与二次开发

• 核心定位：面向 DIY 爱好者、学生的可完全复刻的开源六足机器人

• 控制架构：双主控分工（Raspberry Pi Zero + STM32F103）

二、硬件系统详解

1. 双主控架构设计

2. 机械结构与驱动系统

• 腿部配置：6 条腿，每条腿 3 个自由度（髋、膝、踝），共 18 个关节，对应 18 个微型舵机驱动

• 结构材质：全 3D 打印框架与腿部零件，采用模块化设计，便于组装与维修

• 核心零件：

  • 低成本微型舵机（MG90S 级别），无需专用工业舵机，大幅降低成本

  • 定制 PCB：整合 STM32、舵机驱动电路与电源管理模块

  • 可选扩展：末端机械爪，支持简单物体抓取操作

3. 电路与生产文件

项目仓库提供了完整的电路设计文件，可直接用于 PCB 打样与生产：

• Hexapod shturl.c/.brd：Autodesk EAGLE 格式的原理图与 PCB 布局文件

• Hexapod shturl.c：BOM 物料清单，包含所有元器件型号、数量与参数

• production/ 文件夹：Gerber 文件、装配图等生产文件，可直接提交 PCB 工厂制造

三、软件系统与控制逻辑

1. 分层控制流程

1. 上层（树莓派端）：

   • 运行自定义 Web 界面与 Pygame 程序，接收用户输入（手柄、键盘等）

   • 处理输入信号，将运动指令通过串口发送给 STM32

   • 可选摄像头串流功能：通过 mjpg-streamer 实现实时视频传输，支持远程监控与控制

2. 下层（STM32 端）：

   • 核心算法：逆运动学解算、步态规划（如三角步态、波浪步态）、身体姿态控制（平移、旋转、俯仰）

   • 舵机控制：输出 PWM 信号驱动 18 路舵机，实现腿部轨迹跟踪

   • 通信协议：通过简单的串口协议接收上层指令，反馈机器人状态

2. 核心代码模块

四、核心功能与扩展能力

1. 原生核心功能

• 多方式控制：支持 Xbox 蓝牙手柄、键盘、鼠标、触摸屏操作，适配不同使用场景

• 稳定运动控制：通过逆运动学算法实现流畅行走，支持前进、后退、转向、侧移等动作

• 姿态调整：可控制机器人身体的高度、俯仰、横滚，适应不同地形

• 视频串流：通过树莓派摄像头实现实时画面传输，支持远程控制与环境观察

2. 扩展与二次开发潜力

• 硬件扩展：可添加超声波 / 红外传感器、IMU 模块，实现自主避障、姿态稳定

• 软件修改：可调整步态算法、增加自定义动作序列，或移植到其他硬件平台

• 衍生项目：开发者后续推出了ZeroBug-Lite版本，尝试单树莓派主控的简化方案，降低开发门槛

五、复刻与搭建指南（核心步骤）

1. 硬件准备：

   • 3D 打印所有机械零件，按图纸组装框架与腿部

   • 采购 PCB 板与元器件，焊接 STM32 与舵机驱动电路

   • 组装舵机、树莓派、电源模块，完成机械与电气连接

2. 软件配置：

   • 为树莓派刷入系统，安装 Python 环境、串口工具与摄像头串流软件

   • 编译 STM32 端控制程序，烧录到开发板

   • 配置串口通信，测试树莓派与 STM32 的指令传输

3. 调试与优化：

   • 校准舵机零点，调整腿部机械限位

   • 测试步态算法，优化逆运动学参数，确保运动稳定

   • 调试摄像头串流功能，实现远程控制与监控

六、项目价值与意义

• 低成本入门：用树莓派 Zero 和 STM32 等常见硬件，实现专业级六足机器人的核心功能，降低机器人学入门门槛

• 全流程开源：从 3D 模型、电路设计到代码、调试文档，所有环节开源，为学习者提供完整的项目参考

• 教育与实践：覆盖嵌入式开发、运动学算法、3D 打印、电路设计等多个领域，适合学生与 DIY 爱好者综合实践

七、项目地址

https://github.com/CoretechR/ZeroBug