本文档聚焦 Roboto Origin 系列人形机器人的执行器选型逻辑、关节-电机映射关系以及主控板与电气枢纽的适配架构。无论你是基于 V1.0 分立模块方案进行维护,还是基于 V2.0 集成单板方案进行首次组装,均可通过本页内容建立对整机 23 自由度驱动系统的全局认知,并掌握从物理接线到通信拓扑的完整适配链路。
Sources: README_cn.md
执行器选型与关节分配
Roboto Origin 全系采用达妙(DM)直流无刷伺服电机作为执行器,按照输出力矩需求分为两个规格:**DM 4340P(48V)**负责中小扭矩关节,**DM-J10010L-2EC(48V)**负责大扭矩关节。整机共配置 23 个电机,对应 23 个旋转关节。
电机型号与数量
| 电机型号 | 额定电压 | 数量 | 适配关节特征 | 保修来源 |
|---|---|---|---|---|
| DM 4340P(48V) | 48V DC | 14 | 脚踝、手臂(中小扭矩) | 达妙保修 |
| DM-J10010L-2EC / DM 10010L(48V) | 48V DC | 9 | 大腿、髋部、膝盖、腰部(大扭矩) | 达妙保修 |
两种电机均运行在同一 48V 母线下,可直接接入 RBE_Board V2.0 的 XT30 分电接口,无需额外电压转换。
Sources: [萝博头原型机(RoboParty Roboto Origin)散件清单 V1.1.3.xlsx](V2.0/roboto_origin_mechanic/00_Docs/萝博头原型机(RoboParty Roboto Origin)散件清单 V1.1.3.xlsx#L36-L37)
关节-电机映射与 URDF 参数
URDF 模型中按力矩阈值将关节划分为两组:高动态组(effort=80 N·m)与标准组(effort=18 N·m)。前者匹配 DM-J10010L,后者匹配 DM 4340P。
| 肢体 | 关节名称(URDF) | 电机 ID | 电机型号 | effort (N·m) | velocity (rad/s) |
|---|---|---|---|---|---|
| 左腿 | left_thigh_yaw_joint |
0x01 | DM-J10010L | 80 | 10.47 |
left_thigh_roll_joint |
0x02 | DM-J10010L | 80 | 10.47 | |
left_thigh_pitch_joint |
0x03 | DM-J10010L | 80 | 10.47 | |
left_knee_joint |
0x04 | DM-J10010L | 80 | 10.47 | |
left_ankle_pitch_joint |
0x05 | DM 4340P | 18 | 3.7692 | |
left_ankle_roll_joint |
0x06 | DM 4340P | 18 | 3.7692 | |
| 右腿 | right_thigh_yaw_joint |
0x07 | DM-J10010L | 80 | 10.47 |
right_thigh_roll_joint |
0x08 | DM-J10010L | 80 | 10.47 | |
right_thigh_pitch_joint |
0x09 | DM-J10010L | 80 | 10.47 | |
right_knee_joint |
0x0A | DM-J10010L | 80 | 10.47 | |
right_ankle_pitch_joint |
0x0B | DM 4340P | 18 | 3.7692 | |
right_ankle_roll_joint |
0x0C | DM 4340P | 18 | 3.7692 | |
| 腰部 | torso_joint |
0x0D | DM-J10010L | 80 | 10.47 |
| 左手 | left_arm_pitch_joint |
0x0E | DM 4340P | 18 | 3.7692 |
left_arm_roll_joint |
0x0F | DM 4340P | 18 | 3.7692 | |
left_arm_yaw_joint |
0x10 | DM 4340P | 18 | 3.7692 | |
left_elbow_pitch_joint |
0x11 | DM 4340P | 18 | 3.7692 | |
left_elbow_yaw_joint |
0x12 | DM 4340P | 18 | 3.7692 | |
| 右手 | right_arm_pitch_joint |
0x13 | DM 4340P | 18 | 3.7692 |
right_arm_roll_joint |
0x14 | DM 4340P | 18 | 3.7692 | |
right_arm_yaw_joint |
0x15 | DM 4340P | 18 | 3.7692 | |
right_elbow_pitch_joint |
0x16 | DM 4340P | 18 | 3.7692 | |
right_elbow_yaw_joint |
0x17 | DM 4340P | 18 | 3.7692 |
安装手册进一步验证了上述映射:大腿、髋部夹板、膝盖连杆及腰部固定位置均使用 DM-J10010L,而小腿、脚踝横滚连接件及全部手臂关节均使用 DM 4340P。在组装前,请务必依据机身电机 ID 布局图对所有电机完成 ID 烧录与编码器校准。
Sources: roboto_origin.urdf, 安装手册_0428.pdf
主控板与电气枢纽适配架构
主控板负责运行高层控制算法与模型推理,电气枢纽则承担 48V 分电、5V 降压及 USB-to-CAN 协议转换。V1.0 与 V2.0 在电气架构上经历了从分立模块到三合一集成板的演进,但底层电机控制协议保持一致。
V1.0 与 V2.0 电气架构对比
| 维度 | V1.0(Legacy) | V2.0(Current / 推荐) |
|---|---|---|
| 主控板 | Orange Pi 5 Plus(RK3588) | RDK X5 8G(BOM v1.1.3) |
| 电源管理 | Roboto_Power_v1.0(分电板) | RBE_Board_v2.0(集成 48V→5V 降压 + 分电 + USB2CAN) |
| 通信转换 | Roboto_Usb2Can_v1.0(4 路独立 CAN) | 内置于 RBE_Board_v2.0 |
| 主控供电 | 独立 5V 降压模块 → Type-C | RBE_Board Type-C 输出(最高 8A) |
| 电机供电输出 | 6 路 XT30 | 4 路 XT30(2+2) |
| CAN 总线输出 | GH1.25 集线器 | GH1.25 内嵌于 XT30(+2) 线缆 |
RBE_Board V2.0 的硬件设计兼容 Orange Pi 5 Plus 与 RDK X5 等 RK3588 系主控板,连接方式均为 USB Type-C 通信 + Type-C 5V 供电。对于 V2.0 新机组装,官方 BOM 推荐采用 RDK X5 8G 作为上位机核心。
Sources: BOM_Mechanical.xlsx, README_cn.md, [萝博头原型机(RoboParty Roboto Origin)散件清单 V1.1.3.xlsx](V2.0/roboto_origin_mechanic/00_Docs/萝博头原型机(RoboParty Roboto Origin)散件清单 V1.1.3.xlsx#L42-L47)
RBE_Board V2.0 接口定义
作为连接电池、主控板与四肢执行器的关键枢纽,RBE_Board V2.0 的接口布局如下:
| 编号 | 接口类型 | 功能说明 | 连接对象 |
|---|---|---|---|
| ① | XT60 端子 | 48V DC 电源输入 | 电池 PACK |
| ② | XT30(2+2)× 4 | 48V 分电 + CAN 信号输出 | 四肢电机组 |
| ③ | Type-C | USB 2.0 通信 + 5V 输出(最高 8A) | 主控板 |
| ④ | GH1.25 | 5V 风扇供电 | 系统散热风扇 |
| ⑤ | 开关接口 | 背板电源开关(必须接入,否则无输出) | 金属按钮开关 |
关键提示:RBE_Board V2.0 反视图的开关接口必须接入背板开关,否则板卡不会输出电源。这是 V2.0 相较 V1.0 新增的安全设计。
Sources: 三合一电路V1.0硬件说明.pdf, README_cn.md
CAN 总线拓扑与电机 ID 规划
整机 23 个电机通过 4 路独立 CAN 总线 挂载,每路总线对应一条肢体链。这种拓扑将总线负载分散到 4 个通道,降低了单路拥塞风险,同时也便于模块化调试。
总线拓扑图
graph TD
A[主控板<br/>RDK X5 / Orange Pi 5 Plus] -->|USB Type-C| B[RBE_Board V2.0<br/>USB2CAN Hub]
B -->|CAN0<br/>左腿| C[电机 0x01→0x06<br/>左腿 6DOF]
B -->|CAN1<br/>右腿+腰| D[电机 0x07→0x0C<br/>右腿 6DOF]
D -->|级联| E[电机 0x0D<br/>腰部 1DOF]
B -->|CAN2<br/>左手| F[电机 0x0E→0x12<br/>左手 5DOF]
B -->|CAN3<br/>右手| G[电机 0x13→0x17<br/>右手 5DOF]
style A fill:#e1f5fe
style B fill:#fff3e0
style C fill:#e8f5e9
style D fill:#e8f5e9
style E fill:#e8f5e9
style F fill:#fce4ec
style G fill:#fce4ec
在 V1.0 的 Roboto_Usb2Can_v1.0 模块上,4 路 CAN 的肢体映射与 V2.0 完全一致:
- CAN 1 → 左腿
- CAN 2 → 右腿(含腰关节)
- CAN 3 → 左臂
- CAN 4 → 右臂
Sources: Roboto_origin走线说明.pdf, README_cn.md
电机接线顺序与 Slave ID
每路 CAN 总线上的电机采用**菊花链(级联)**方式连接,Slave ID 按从躯干到末端的顺序递增。实际走线时,每段链使用专用线束编号,规格均为 XT30(+2) 或 XT30 + GH1.25 2pin 反线。
| 总线 | 肢体 | 线束编号 | 长度 | 电机 ID 序列 |
|---|---|---|---|---|
| CAN0 | 左腿 | RBW_Origin_Leg01~Leg05 | 10–40 cm | 0x01 → 0x02 → 0x03 → 0x04 → 0x05 → 0x06 |
| CAN1 | 右腿+腰 | RBW_Origin_Leg01~Leg05 + Body01 | 10–40 cm | 0x07 → 0x08 → 0x09 → 0x0A → 0x0B → 0x0C → 0x0D |
| CAN2 | 左手 | RBW_Origin_Arm01~Arm04 | 20 cm | 0x0E → 0x0F → 0x10 → 0x11 → 0x12 |
| CAN3 | 右手 | RBW_Origin_Arm01~Arm04 | 20 cm | 0x13 → 0x14 → 0x15 → 0x16 → 0x17 |
供电板侧接线原则遵循"先左后右、先腿后手":
- 左腿起点(0x01)→ CAN0
- 右腿起点(0x07)→ CAN1
- 左手起点(0x0E)→ CAN2
- 右手起点(0x13)→ CAN3
Sources: Roboto_origin走线说明.pdf
线材选型与连接规范
V2.0 采用电源+信号一体化线束(XT30+2 或 XT30U-F 搭配 GH1.25 2pin 反线),将 48V 供电与 CAN_H/CAN_L 封装在同一根线缆中,大幅简化了机身内部走线。
线材 BOM(电机相关)
| 线束编号 | 规格 | 长度 | 数量 | 用途 |
|---|---|---|---|---|
| RBW_Origin_Arm01~Arm04 | XT30(+2)-F.G.B 双头 90° | 20 cm | 各 2 | 手臂级联 |
| RBW_Origin_Leg01~Leg02 | XT30U-F + GH1.25 2pin 反线 | 20–25 cm | 各 2 | 腿部上段级联 |
| RBW_Origin_Leg03 | XT30U-F + GH1.25 2pin 反线 | 40 cm | 2 | 腿部中段 |
| RBW_Origin_Leg04 | XT30-XT30(+2) + GH1.25 反线 | 30 cm | 2 | 腿部下段 |
| RBW_Origin_Leg05 | XT30(+2)-XT30(+2) | 10 cm | 2 | 脚踝短接 |
| RBW_Origin_Body01 | XT30U-F + GH1.25 反线 | 20 cm | 1 | 腰部→右腿 |
| RBW_Origin_Body02 | XT30(+2)-XT30(+2) | 20 cm | 2 | 四肢→供电板 |
| RBW_Origin_Body03 | XT30(+2)-XT30U-F + GH1.25 反线 | 60 cm | 1 | 左腿→供电板 |
| RBW_Origin_Body04 | XT30(+2)-XT30U-F + GH1.25 反线 | 50 cm | 1 | 右腿→供电板 |
Sources: [萝博头原型机(RoboParty Roboto Origin)散件清单 V1.1.3.xlsx](V2.0/roboto_origin_mechanic/00_Docs/萝博头原型机(RoboParty Roboto Origin)散件清单 V1.1.3.xlsx#L58-L67), Roboto_origin走线说明.pdf
适配注意事项与调试前置条件
电机与主控板的适配不仅涉及物理插接,更包含通信参数、安全逻辑与标定流程的匹配。以下事项必须在首次上电前逐一确认。
电气安全红线
- 极性校验:XT60/XT30 接口存在正反之分,插入电池前务必用万用表确认输入端无短路,并严格对照板上丝印的正负标识。
- CAN 线序:CAN_H 必须接 CAN_H,CAN_L 必须接 CAN_L,切勿接反,否则将导致整路总线通讯中断。
- 电压阈值:电池标称 48V,当电压低于 50V 时即需充电。严禁在欠压状态下运行,否则将触发保护导致机器人运行中突然掉电跌倒。
Sources: README_cn.md, 安装手册_0428.pdf
通信与标定前置
- 终端电阻:CAN 总线规范要求每路末端保留 120Ω 终端电阻。达妙电机内部通常已集成该电阻,若整条链末端电机未内置电阻,则需在物理末端并联 120Ω 电阻。
- 电机 ID 与编码器校准:在机械结构组装前,必须依据《达妙电机调试文档》完成所有 23 个电机的 Slave ID 烧录与绝对零位标定。未标定前禁止执行
reset或使能操作。 - 姿态匹配原则:首次使能或 reset 时,必须将机器人置于安全吊架中,并手动调整肢体姿态使其与软件默认零位(
joint_default_angle)尽可能接近,防止位置突变损坏减速器与结构件。
Sources: README_cn.md, 安装手册_0428.pdf
延伸阅读与下一步
完成电机与主控板的适配认知后,建议按以下顺序继续阅读:
- 若需了解 RBE_Board 的完整硬件规格与制板文件,请参阅 RBE_Board V2.0 集成主板架构。
- 若需查看电源分配原理与接口丝印细节,请参阅 电源管理与接口定义。
- 若需深入理解 CAN 通信协议与 4 路总线拓扑,请参阅 USB 转 CAN 通讯协议与拓扑。
- 若已准备开始实体接线,请参阅 电气走线与接线规范。
- 若正在进行仿真开发与关节配置验证,请参阅 URDF 模型结构与关节配置。