Roboto Origin V2.0 是一款面向科研、教育与展演场景的开源双足人形机器人平台，身高约1.25米，整机采用模块化机械设计理念，核心结构件以CNC三轴加工为主、3D打印快速成型为辅，兼顾结构强度与制造可及性。本文档系统梳理 V2.0 相较 V1.0 的结构升级点、全套机械 BOM 与材料工艺规范、从散件到整机的分步装配流程，以及 V2.0 标志性的限位插销标定工艺。阅读本文档前，建议先确认你已获取 V2.0 硬件套件，并备齐所需的扭矩扳手、防静电手套与螺纹胶等基础辅材。

Sources: README_cn.md

V2.0 机械设计概览

V2.0 在 V1.0 原始双足结构基础上进行了全面的结构强化与工艺重构。硬件层面，V1.0 的分立式电源板与通讯板被整合为单块核心电路板；机械层面，则聚焦腰部安全、标定精度与装配体验三大维度进行升级。下表对比了 V1.0 与 V2.0 在机械与集成层面的核心差异，帮助开发者快速定位版本特征。

V2.0 与 V1.0 的机械结构及硬件接口互不兼容，采购与加工前请务必核对版本。项目仓库按照版本迭代分层管理，V2.0 机械相关源文件、制造文件与仿真模型均存放于 modules/Atom01_hardware/V2.0/roboto_origin_mechanic/ 目录下。

Sources: README_cn.md

整个 V2.0 机械仓库采用四段式模块结构，便于制造、装配与仿真并行推进。下图展示了从文档到生产文件的完整组织关系：

graph TD
    A[00_Docs 核心文档] -->|安装手册 / 散件清单 / 走线说明 / 标定说明| B(装配工艺输入)
    C[01_SW_Project SolidWorks 工程] -->|SLDASM / SLDPRT / STEP| D(三维设计与出图)
    E[02_Manufacturing 生产加工] -->|3D_Printing / CNC_Machining| F(零件制造)
    G[03_URDF 仿真描述] -->|meshes / urdf| H(运动学与动力学验证)
    D --> F
    F --> B
    B --> I[整机装配]
    H --> I

Sources: README_cn.md

结构件与材料工艺规范

Roboto Origin V2.0 的机械本体由约 70 件 CNC 金属结构件、若干 3D 打印功能件及橡胶外观件构成。主体材料选用 6061 铝合金（一般结构件）与 7075 铝合金（高负载件），关键承力连杆采用 45 钢发黑处理，在保证比强度的同时控制整机重量。

核心 CNC 结构件清单

下表整理了构成机器人骨架的关键 CNC 加工件及其材料与表面处理要求。完整散件清单与加工图纸可参阅仓库中的 Excel 清单与 STEP 文件。

Sources: BOM.md

轴承与关键标准件

除 CNC 结构件外，机器人关节的顺滑运转与轴向负载能力依赖于以下关键轴承与紧固件：

Sources: BOM.md 及 [散件清单 V1.1.3.xlsx](modules/Atom01_hardware/V2.0/roboto_origin_mechanic/00_Docs/萝博头原型机（RoboParty Roboto Origin）散件清单 V1.1.3.xlsx)

3D 打印件与标定件

V2.0 的功能外观件与标定工装采用 3D 打印快速成型。标准结构外观件（如头部、载板固定件 v2.0）推荐采用 PLA Tough+ 材料，切片参数使用默认强度设置即可。其中两类标定件对填充密度有明确要求：大腿后侧标定件与脚部标定件的稀疏填充密度须设置为 50%，以保证标定过程中足够的刚性，防止受压变形导致零位偏差。其余打印件方向无特殊要求，按 STL 文件默认摆放打印即可。

Sources: 3D打印说明.pdf 及 README_cn.md

完整的 3D 打印标定件套件包含：大腿后侧标定、脚部标定件、肘部标定件、肩部固定件、脚踝标定、腰部标定件、膝盖标定与大腿定位块。这些标定件配合后续的限位插销工艺，共同构成 V2.0 的机械零位约束系统。

Sources: 总3d打印标定件 目录

关节与执行器布局

Roboto Origin V2.0 全身共配置 23 个关节执行器，由 14 台 DM 4340P（48V）与 9 台 DM 10010L（48V）达妙关节电机驱动。电机在机械本体中的空间分布直接决定了整机惯量与动态响应特性。下图展示了从躯干到末端的执行器拓扑关系：

graph LR
    subgraph 躯干 Trunk
        T1[腰部 yaw<br/>DM 10010L]
        T2[肩关节 roll<br/>DM 4340P]
        T3[肩关节 pitch<br/>DM 4340P]
        T4[肘关节 yaw<br/>DM 4340P]
        T5[肘关节 pitch<br/>DM 4340P]
    end
    subgraph 左腿 Left Leg
        L1[髋部 yaw<br/>DM 10010L]
        L2[髋部 roll<br/>DM 4340P]
        L3[髋部 pitch<br/>DM 4340P]
        L4[膝关节 pitch<br/>DM 4340P]
        L5[踝关节 pitch<br/>DM 4340P]
        L6[踝关节 roll<br/>DM 4340P]
    end
    subgraph 右腿 Right Leg
        R1[髋部 yaw<br/>DM 10010L]
        R2[髋部 roll<br/>DM 4340P]
        R3[髋部 pitch<br/>DM 4340P]
        R4[膝关节 pitch<br/>DM 4340P]
        R5[踝关节 pitch<br/>DM 4340P]
        R6[踝关节 roll<br/>DM 4340P]
    end
    T1 --> L1
    T1 --> R1
    T2 --> T4
    T3 --> T5

Sources: BOM.md 及 安装手册_0428.pdf

在正式执行机械装配前，必须先依据机身电机 ID 布局对所有电机完成 ID 分配与编码器校准。电机接口的朝向在安装步骤中有严格规定，需确保竖直或水平朝向以匹配后续走线方向，避免错位导致线束扭转或干涉。禁止大力敲击电机，若锁紧后转子卡死，应先检查定位螺钉是否退出，必要时将对应螺钉换为短 2 mm 的同规格件。

Sources: 安装手册_0428.pdf 及 README_cn.md

制造准备

CNC 加工文件

所有金属结构件的工程图纸、SolidWorks 源文件（SLDPRT/SLDASM）与通用 STEP 格式均存放于 01_SW_Project/robo_origin_2.0/ 与 02_Manufacturing/CNC_Machining/A2_cnc_atom01/ 目录下。每个零件均附带 PDF 工程图，包含尺寸公差、攻丝深度与表面粗糙度要求。加工商可直接依据 STEP 文件进行三轴 CNC 编程，建议对铝合金件统一采用 120 目喷砂后黑色阳极氧化的表面处理工艺，钢件采用发黑处理。

Sources: README_cn.md

3D 打印工艺参数

除上述标定件需 50% 填充外，其余 3D 打印结构件（如头部组件、载板固定件）使用 PLA Tough+ 默认参数即可满足装配与日常使用需求。打印方向如无特殊标注，以 STL 文件导入时的默认姿态为准，避免在关节受力方向上出现层间剥离风险。

Sources: 3D打印说明.pdf

整机装配总流程

V2.0 的装配遵循“先下肢、后躯干、再上肢、最后总装”的原则，共计约 67 个主要装配步骤（STEP）。整体流程如下：

flowchart TD
    A[准备与电机预校准] --> B[腿部组装<br/>STEP 1-16]
    B --> C[髋部组装<br/>STEP 17-29]
    C --> D[腿髋连接<br/>STEP 30-32]
    D --> E[腰部与躯干组装<br/>STEP 33-43]
    E --> F[肩部与手臂组装<br/>STEP 44-57]
    F --> G[线材固定件安装<br/>STEP 58-63]
    G --> H[开关/接口/把手<br/>STEP 64-67]
    H --> I[整机完成]

Sources: 安装手册_0428.pdf 及 README_cn.md

以下按模块简述关键装配工艺要点与易错点。完整图文步骤请参阅《安装手册_0428.pdf》。

腿部装配（STEP 1–16）

腿部为左右镜像对称结构，单腿由大腿内侧、小腿、脚底板及脚踝横滚机构组成。核心装配要点如下：

1. 大腿与髋关节电机：将 DM-J10010L 电机装入大腿内侧构件，电机接口必须朝向竖直方向，带有 “DM-J10010L-2EC” 字样的一端向下。先用 M4×12 杯头螺丝进行孔位定位，其余孔位放入 M4×8 杯头螺丝并采用对角线法拧紧；定位螺丝仅作临时定位，非锁紧受力件，最终必须拧出并更换为 M4×8 杯头螺丝。
2. 小腿与膝关节电机：将 DM 4340P 摆入小腿孔位，两个串口分别上下安装，翻面后打入 M3×8 杯头螺丝，同样采用先定位后对角线拧紧的顺序。
3. 脚踝球铰与横滚机构：向心关节轴承需压入脚踝横滚连接件，若配合较紧可借助手压机压实。万向节十字轴承（16×40）与脚踝横滚连接件紧密结合，实现脚踝 roll 自由度。
4. 脚底与限位销：安装 20 cm 脚底板、橡胶脚底及推力滚针轴承（仅装中间保持架，不装外部两片垫片）。最后根据左右腿对应位置卡入限位销，并以 M4×14 杯头螺丝固定。

Sources: 安装手册_0428.pdf

髋部装配（STEP 17–29）

髋部是下肢与躯干之间的关键过渡模块，承担整机大部分动态载荷。装配时需注意：

• 将 DM-J10010L 与髋夹板孔位对齐，确保两侧电机接口朝向相同。先用 M4×8 杯头螺丝定位，再采用对角线法拧紧；电动螺丝刀需调至最高档位顺时针轮流复拧至少两个循环，确保夹板与电机法兰面均匀贴合。
• 反面髋夹板安装后，需用锤子轻敲直至敲击声音变沉，表明配合面已充分贴合。
• 推力滚针轴承（AXK6085）仅装中间层，随后依次装入通用连接件与通用连接件扩孔法兰，并以 M5×10 与 M4×8 杯头螺丝锁紧。
• 髋部共使用两台 DM-J10010L 电机，分别驱动左右腿的 yaw 关节。

Sources: 安装手册_0428.pdf

腿髋连接与腰部装配（STEP 30–43）

完成独立的腿、髋模块后，通过推力滚针轴承与 M5×10 杯头螺丝将腿部与髋部连接，形成完整的下半身。随后进入腰部与躯干装配：

• 髋关节固定与腰部电机：将髋关节固定构件放置在髋部上方，卡入 DM-J10010L 腰部电机，注意电源孔对准螺纹孔；深处杯头螺丝需使用手动扳手，避免电动工具过拧。
• IMU 安装：IMU 本体通过 M3×8 杯头螺丝固定于 IMU 载板，载板再通过 M4×12 杯头螺丝安装于髋关节固定构件，确保 IMU 坐标系与机器人正面方向一致。
• 腰部支撑与深沟球轴承：安装 130×165×18 深沟球轴承与腰部支撑时，注意限位槽方向——轴承固定限位槽应与机器人正面方向一致，电池底盖限位槽与背面方向一致。该深沟球轴承是腰部 yaw 旋转的核心支撑，安装前需确认无轴向间隙。
• 胸腔与肩膀：依次安装胸腔前后夹板、肩膀与侧板横板。其中一侧侧板横板先不安装，以便后续放入电池包。

Sources: 安装手册_0428.pdf

手臂装配（STEP 44–57）

手臂为 5 自由度串联结构，左右镜像。单臂装配顺序为：肩膀 → 上臂（手臂5） → 肩关节电机 → 肘部电机 → 小臂（手臂1~4）。

• 肩膀处 DM 4340P 电机接口需竖直向上，肘部 DM 4340P 电机接口竖直向下，以方便后续线束走向。
• 采用对角定位法依次将 M3×16 杯头螺丝打入肩部，固定肩关节电机；肘部电机固定后，使用 M3×10 与 M3×16 杯头螺丝分别锁紧小臂上部与下部。
• 对侧手臂按镜像关系重复上述步骤。

Sources: 安装手册_0428.pdf

线材固定与背板总装（STEP 58–67）

机械装配的最后阶段是整机的理线与背板组件安装：

• 线材固定件（STEP 58–63）：所有理线板均使用 M4×8 平头螺丝固定，安装位置覆盖手臂、腹股沟、大腿、膝盖、臀部与髋部。理线板的作用是在端口处约束线束，防止运动中因端口松动导致信号传输不稳定。
• 开关与接口（STEP 64–66）：金属按钮开关与急停按钮拧紧于机器人背部；急停按钮内部电路板需使用卡扣夹紧固定。电源充电口同步安装于背板。
• 金属把手（STEP 67）：使用 M6×10 杯头螺丝将金属把手安装于背部，作为搬运与吊挂辅助着力点。

完成上述步骤后，整机机械结构装配即告完成。后续进入电气接线阶段前，请务必先进行限位插销标定，确认所有关节的机械零位正确无误。

Sources: 安装手册_0428.pdf 及 README_cn.md

限位插销标定工艺

V2.0 引入的限位插销标定是相较 V1.0 最核心的机械工艺升级之一。该方案通过机械圆柱销与 3D 打印标定件的配合，在关节处形成物理硬限位，从而约束机器人各关节在标定过程中的姿态，实现较高重复性的机械零位对齐。

标定原理与销钉规格

插销式标定对零部件制造公差（尺寸误差、位置误差、形状误差）要求较高。由于不同加工供应商或批次的工艺差异，实际零件配合效果可能存在细微差别。因此 BOM 中提供了两种长度的圆柱销：M4×18 与 M4×22。若某位置存在轻微干涉，可灵活选用不同长度销钉，无需强行插入至理论极限深度；只要插入后关节转动自由度被有效限制，即可认为该关节标定定位完成。若销钉难以拔出，可借助尖嘴钳辅助。

Sources: 安装手册_0428.pdf

标定步骤概要

1. 手臂标定（STEP 1–2）：在手臂对应孔位插入 M4×18 限位销，约束肩关节与肘关节至预设零位姿态。
2. 腿部标定（STEP 3–4）：在腿部对应孔位插入 M4×22 限位销，约束髋、膝、踝关节。左右腿需分别进行。

标定完成后，所有关节的物理姿态应与软件中的 joint_default_angle 预设姿态一致。若后续在电机使能后发现关节角度与零点偏差较大，应首先检查机械标定是否到位，特别是腰部 yaw 关节的限位块标定方向——在下半身不动的前提下，上半身应逆时针旋转至限位块处。

Sources: 安装手册_0428.pdf 及 README_cn.md

装配安全与质控规范

整机装配过程中涉及高能量密度锂电池、精密关节电机与化学品，必须严格执行以下安全与质控规范：

工作台与个人防护

• 分区摆放：左侧放置当前工序所需物料，中间铺设防静电胶皮作为作业区，右侧放置成品或半成品。严禁在工作台上放置手机、水杯、钥匙等异物，防止金属掉入结构内部造成短路。
• 防护装备：接触电路板与电子元器件时佩戴防静电手套；使用润滑脂、导热硅脂或螺纹胶时佩戴丁腈手套；长发必须盘起并塞入工帽，严禁佩戴悬挂式首饰，袖口束紧。

Sources: 安装手册_0428.pdf

锂电池与机械操作安全

• 锂电池跌落报废原则：任何电池组一旦发生跌落（高度大于 30 cm）或剧烈撞击，严禁再次装机，必须贴上红色“待报废/观察”标签并隔离观察 24 小时。电池插头在未连接主板前必须保留原厂护套或贴绝缘胶带。
• 断电作业：关节的安装、调试与更换必须在急停按下且断开电源的状态下进行。严禁将手指伸入关节活动缝隙或限位槽内，防止因重力滑落或惯性闭合造成挤压伤。
• 螺纹胶使用：仅涂抹于螺纹末端 3–4 牙处，严禁过量溢出污染塑料件（部分塑料遇螺纹胶会脆裂）。

Sources: 安装手册_0428.pdf

紧急响应

当发生冒烟、起火、异响或人员受伤时，严格遵循“停止—隔离—上报”流程。电池或电路起火时，立即按下总电源急停开关，人员撤离至 3 米外并大声示警；小火苗使用干粉灭火器扑灭，严禁用水；大火则立即拨打火警电话并撤离车间。

Sources: 安装手册_0428.pdf

下一步

完成机械结构装配与限位插销标定后，整机已具备物理骨架与机械零位基准。建议按以下顺序继续后续工作：

1. 电气集成：进入 电路板设计与电气集成 页面，了解三合一供电板的接口定义与布局。
2. 电机接线：参考 Roboto_origin 走线说明 完成 CAN 总线与电源线束的端口对接与固定。
3. 零位与标定：前往 安全操作与零位标定 页面，在达妙电机调试工具中完成编码器绝对零位写入与软件层面的零位校验。
4. 仿真验证：若计划进行算法开发，可提前查阅 URDF运动学与动力学描述 与 MuJoCo与Isaac Sim模型配置，将机械参数映射到仿真环境。