> 复刻 B 站世博同学（穆世博）开源的桌面级双轮腿机器人：ESP32 主控，SimpleFOC 以力矩模式驱动两颗轮毂无刷电机，两只 STS3032 总线舵机调节腿高，连上它的热点就能在浏览器里遥控。本文顺着开源资料拆开机械件、四块电路板和控制代码，讲清自平衡怎样拆成四个比例项、腿高与跳跃怎样换算到舵机，并整理上电流程、舵机标定、WiFi 设置和复刻时要留意的细节。

鸿尘客 Honchic · 机器人开发 · 2025-03-30



视频最后一个镜头，键盘前面并排摆着三样东西。粉色外壳的墨水屏，黄色的马里奥问号砖，还有一台银色机身的小机器人，两只轮子着地，两条腿撑着，自己立在桌垫上。

![轮足机器人和桌面墨水屏、问号砖无聊盒子并排放在键盘前，Bilibili 投稿 01:34 截图](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/d675d5d0594b80e301897eeb6c1ef3ed.png)

前两样以前写过。第三样是新来的，桌面轮足机器人。

它的脑洞不是我的。原作者是 B 站的世博同学（穆世博），2023 年 3 月发了第一版演示，后来把结构、电路板和代码整套开源到 GitHub，开源贡献者里还有李育锋。我做的是复刻，照着资料打板、打印、焊接、装配、编译，让它在我的桌面上站起来。

复刻的好处是脑洞现成。焊锡、螺丝和调参，还得自己来。

## 轮子负责跑，腿负责高低

轮腿这个形态，大块头早就有了。视频开头放了几段大型轮腿机器人的画面，在林地和室内跑来跑去。

思路很直接。平地上靠轮子，跑得快也省力；腿用来调高低、找平衡，必要时还能蹦一下。代价是它和平衡车一样，天生站不住，得靠控制时时刻刻扶着。

世博同学把这套东西缩到了桌面上。轮胎直径 25 mm，网页上的机身高度滑块从 32 mm 拉到 85 mm。个头小，该有的却一样不少，两颗轮毂无刷电机、两只总线舵机、一块 ESP32 主控，外加编码器和 IMU。

开源仓库分成四个目录。`1.RobotModel` 放机械结构，`2.Hardware` 放电路板，`3.Software` 放代码和依赖库，`4.Docs` 放说明文档和接线图。下面就顺着这几个目录，一层一层拆开看。

## 机械件，三种做法加一堆外购件

自己加工的零件，按工艺分三类。

| 做法 | 零件 | 仓库里的文件 |
| --- | --- | --- |
| 3D 打印，README 推荐尼龙粉末烧结 | 大腿、小腿、大腿盖板、轮毂、立柱盖，PCB 盖板可选 | `Parts-Manufactured/1.3DPrint` 下的 STL |
| CNC | 电机座（6061 铝）、机身底座（钢） | `Parts-Manufactured/2.CNC` 下的 STP 和螺纹孔说明 |
| 板材切割 | 碳纤维面板 | `Parts-Manufactured/3.CarbonFiberPanels` 下的 DWG 和 PDF |

![切割好的碳纤维板件放在维修垫上，Bilibili 投稿 00:57 截图](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/016efffb585743fccefdf0a73df16f67.png)

买的零件列在 `Parts-Purchased/BOM.xlsx` 里，表格附了购买链接。主要的几样如下。

| 零件 | 规格 | 数量 |
| --- | --- | --- |
| 腿部舵机 | STS3032 总线舵机 | 2 |
| 轮毂电机 | BOM 只给了购买链接 | 2 |
| 编码器磁铁 | 直径 4 mm，厚 1 mm | 2 |
| 电池 | 1100 mAh | 1 |
| 充电器 | 平衡锂电充电器 | 1 |
| 轮胎 | 直径 25 mm，宽 10 mm | 2 |
| 轴承 | 3×6×2、4×7×2.5 | 各 4 |

螺丝、螺母、铜柱和销钉也都在表里。另外还要 3 根 GH1.25 4PIN 双头连接线，推荐长度 15 cm，需要单独买。

装配时有两处容易忽略。编码器磁铁要用 502 胶水粘在电机转轴的端面上；部分轴和轴承压进去的时候，可能要借一把平口钳。

## 四块板子，各管一摊

电路板一共四张，都用嘉立创 EDA 画。仓库里每张板都有 PCB 源文件、Gerber 和 BOM，其中三张还附了原理图 PDF。

| 板子 | 核心器件 | 负责什么 |
| --- | --- | --- |
| 主控板 | ESP32、两颗 L6234PD013TR、CH340C | 跑控制和网页，驱动两颗轮毂电机，USB 串口下载 |
| 编码器板 | AS5600 | 每个轮子一块，用 I2C 读电机转角 |
| IMU 板 | MPU6050 模块 | 测机身姿态，和右侧编码器共用一路 I2C |
| 舵机调试板 | 两颗单路三态缓冲器 | 把串口的两根线合成一根信号线，分时收发 |

![示意图：四块板的连接关系，ESP32 主控经 L6234 驱动两颗轮毂电机，经 I2C0、I2C1 读两块 AS5600 和 MPU6050，经 Serial2 和舵机调试板控制两只 STS3032](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/2b03c5844b651885039c942103679ce2.png)

![嘉立创 EDA 里打开的主控板 PCB，丝印上能看到 WLROBOT，Bilibili 投稿 00:15 截图](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/4c0d9a9bb1a2ef6ea7e0083d271e8d31.png)

L6234PD013TR 是两路轮毂电机的驱动芯片。README 专门提醒过，**淘宝上这颗假货不少**，买的时候留个心眼。

电源也有一句提醒。板上的正负极丝印已经修正，用手册里推荐的电池直接插就行；换别家电池，先认清正负端再插。

![焊好的主控板，中间是 ESP32-WROOM-32，左右两颗是轮毂电机驱动芯片，Bilibili 投稿 00:46 截图](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/4c030510a22fba1d38150835134c0f34.png)

调试的时候，引脚表比原理图好查。下面这些都写在 `wl_pro_robot.ino` 的开头。

| 功能 | 引脚 |
| --- | --- |
| 电机 1 驱动 | PWM 32、33、25，使能 22 |
| 电机 2 驱动 | PWM 26、27、14，使能 12 |
| 编码器 1 | I2C0，SDA 19，SCL 18 |
| 编码器 2 和 MPU6050 | I2C1，SDA 23，SCL 5 |
| 腿部总线舵机 | `Serial2`，1 Mbps |
| 电池电压检测 | GPIO35 |
| 电量指示灯 | GPIO13 |

## 站稳，靠四个比例项

SimpleFOC 在这台机器人里只干一件事，把轮毂电机变成听话的力矩源。两颗电机都设成力矩模式，力矩用电压控制；平衡、前进和转向全在主循环里算，算完再把力矩交给它。

`loop()` 每转一圈，依次做电压检测、处理网页消息、更新 IMU、算平衡、算转向、控制腿，最后给两颗电机下目标。

```cpp
  motor1.target = (-0.5)*(LQR_u + YAW_output);
  motor2.target = (-0.5)*(LQR_u - YAW_output);
```

`LQR_u` 是两只轮子共同的平衡力矩，`YAW_output` 是转向量，一边加、一边减，机身就拧过去了。

源码在读轮子位移和速度时也取了负值，旁边的注释写得很实在。

```cpp
  //给负值是因为按照当前的电机接线，正转矩会向后转
```

硬件就是这样，电机线换个相序，符号就得跟着翻。

平衡力矩叫 LQR，代码里却没有现场求增益的过程。作者在注释里把公式写了出来，再拆成四个只开比例项的控制器，方便边跑边调。

```cpp
  //LQR平衡算式，实际使用中为便于调参，讲算式分解为4个P控制，采用PIDController方法在commander中实时调试
  //QR_u = LQR_k1*(LQR_angle - angle_zeropoint) + LQR_k2*LQR_gyro + LQR_k3*(LQR_distance - distance_zeropoint) + LQR_k4*LQR_speed;
```

| 比例项 | 输入 | 默认 P | 串口命令 |
| --- | --- | --- | --- |
| 角度 | 俯仰角减去平衡零点 | 1 | `A` |
| 角速度 | 俯仰角速度 | 0.06 | `B` |
| 位移 | 轮子位移减去位移零点 | 0.5 | `C` |
| 速度 | 轮速减去摇杆给的速度 | 0.7 | `D` |

![示意图：loop() 每一圈的顺序，四个比例项相加得到 LQR_u，再与 YAW_output 一加一减、乘以 −0.5，成为两颗电机的目标力矩](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/ed8c8df830c199d02fae60afb4c49098.png)

串口波特率 115200，接的是 SimpleFOC 的 Commander，每条命令以换行结尾。发 `AP` 回读角度项当前的 P，发 `AP1.2` 就把它改成 1.2。`A` 到 `L` 一共 12 个字母，还管着转向、横滚、滤波和零点补偿，**调参不用反复烧录**。

光有四个比例项，它能站，但还不够好用。真正有意思的是源码里那几段「运动细节优化处理」。

- 推着摇杆前后走时，位移零点一直跟着轮子跑，免得位移项把它往回拽。
- 摇杆松开，等轮速降到 0.5 以下，再把当前位置记成新零点，原地停车。
- 被人用手快速推开，轮速超过 15，同样重置零点，不跟你较劲。
- 轮速一次跳变超过 10，或者超过 50，或者正在跳跃，就当轮子离地了，只保留角度和角速度两项。
- 静止时再串一个 PI 补小力矩的非线性，同时慢慢挪动平衡零点，让它自己找到真实的重心。
- 机身越高，速度项的 P 越小，高度低于 50 mm 用 0.7，低于 64 mm 用 0.6，再往上用 0.5。

摔倒也有处理。俯仰角超过 25°，判定失控，两轮力矩直接清零；扶回 10° 以内，再等 200 个循环才恢复出力。网页上没勾 Robot Go! 的时候，力矩同样是零。

## 两条腿，一个高度

腿由两只 STS3032 总线舵机驱动。左边的 ID 是 1，右边是 2，腿完全蹲到机械限位的位置标定为 2048，配置用飞特的调试软件。

网页上拖动高度滑块，固件把毫米换算成舵机位置。

```cpp
    Position[0] = 2048 + 12 + 8.4*(wrobot.height-32) - leg_position_add;
    Position[1] = 2048 - 12 - 8.4*(wrobot.height-32) - leg_position_add;
```

两只舵机镜像安装，所以一个加、一个减，高度每加 1 mm，舵机位置变 8.4 步。`leg_position_add` 来自 IMU 的横滚角，两边减同一个数，镜像之后就成了一条腿伸、一条腿缩，机身被找平。位置最后还会被夹在 2110 到 2510、1586 到 1986 之间，防止舵机拧过头。

跳跃藏在 Jump 按钮里。按下发 `jump`，松开发 `stop`，固件等的就是这一下松手。检测到之后，舵机的速度和加速度参数都写成 0，腿直接伸到 80 mm 对应的位置；大约 30 个循环后收回 40 mm，计数到 200 才允许下一跳。跳跃这段时间，平衡控制只保留角度和角速度。

![示意图：高度滑块 32–85 mm 换算成左右舵机位置，镜像安装与横滚补偿；跳跃从松开按钮到伸至 80 mm、收回 40 mm、计数到 200 的时序](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/9a7118aed481ec8325530db01c996a47.png)

## 连上热点，在浏览器里开

ESP32 自己开热点、起网页服务器。页面就写在 `basic_web.h` 里，跟着固件存在 Flash 中；控制指令通过 81 端口的 WebSocket，以 JSON 发回机器人。

上电流程按 README 走。

1. 电池的 XH2.54 插头插到主控板后侧接口，拨开关，红灯亮表示电源接通。
2. 两只轮子依次微动，这是在做 FOC 初始化，随后腿开始动。
3. 电量充足时，主控板上的蓝灯会亮；初始化结束还没亮，先去充电。
4. 按一下主控板上的 EN 键重启。
5. 手机或电脑连上机器人的热点，浏览器打开 `192.168.1.11`。
6. 用手把机器人扶正，轮子轻轻碰到地面，勾选 Robot Go!，它就自己站住了，之后用摇杆控制。

初始化时代码还会校准陀螺仪零偏，这段时间让它静止放着更稳妥。

![示意图：上电六步，以及手机或电脑经热点 WLROBOT、浏览器 192.168.1.11、WebSocket 81 端口把 JSON 发给 ESP32 固件的链路](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/caa916adba1e42f2f25157531fcc1065.png)

热点名和密码有个小出入。README 写的是以 WL 开头、密码为小写的 WiFi 名；仓库里的 `wifi.cpp` 写的是下面这两行。自己编译烧录的话，**以代码为准**。

```cpp
const char *AP_SSID = "WLROBOT";
const char *AP_PSW = "12345678";
```

代码里也写了连家里路由器的 STA 模式，但 `setup()` 里那行 `set_sta_wifi()` 是注释掉的，默认只开热点。想切过去，要改 `setup()`，填好 `sta_ssid` 和 `sta_password`，再从串口看分到的 IP。网页的 WebSocket 地址取的是当前页面的主机名，两种模式都能连上。

页面上的控件，比固件用到的多一些。

| 页面控件 | 发出的字段 | 固件现在怎么用 |
| --- | --- | --- |
| Robot Go! | `stable` | 关掉时两轮力矩清零 |
| 摇杆 | `joy_x`、`joy_y` | 前后走和转向 |
| BaseHeight 滑块，32–85 mm | `height` | 换算成腿部舵机位置 |
| Jump 按钮 | `dir` | 按下再松开，触发跳跃 |
| Forward、Back、Left、Right | `dir` | 解析了，主循环没有使用 |
| Roll、LinearVel、AngularVel 滑块 | `roll`、`linear`、`angular` | 解析了，主循环没有使用 |

所以别对着 Forward 按钮较劲，走路请用摇杆。反过来看，这几个空着的字段也是现成的接口，想加功能，从这里接进去最省事。

## 我的这一台

开工前，我在笔记里开了一页「轮足机器人开发」。原理图和 PCB 在嘉立创 EDA 里过了一遍，结构模型也在三维软件里看过装配关系，然后才打板、打印零件、焊接。焊板子的时候，放大镜也用上了。

代码我没用 Arduino IDE，放进了 PlatformIO 的 `esp32dev` 环境里编。视频里那一次编译用时 29.32 秒，RAM 用了 15.1%（49608 字节），Flash 用了 67.5%（885089 字节）。中途会刷出一串 `_round` 重定义的提示，SimpleFOC 和 ESP32 的 Arduino 核心各定义了一次，最后照样生成了固件。

依赖库按 README 的说法，WebSockets 用仓库 `3.Software/libraries` 里带的那份，其他库可以直接装官方版本。

![装好后的轮足机器人，银色机身配深色腿部，蓝色来自打光，Bilibili 投稿 01:06 截图](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/954ebaa8798c3b2103139ac0584cc361.png)

装好以后，它在桌垫上立住了，也在地砖上开着跑了一段。

![轮足机器人靠两只轮子立在桌面上，Bilibili 投稿 01:23 截图](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/ca8ba4115c434dc9488ea1622caf3b1a.png)

许可这件事也说清楚。仓库里的代码文件头带着 MIT 许可声明，版权写的是 Mu Shibo；仓库根目录没有单独的 LICENSE 文件，结构模型和 PCB 也没看到另附的许可说明。自己学习复刻之外的用途，最好先问原作者一声。

## 回到键盘前面

墨水屏安安静静守着一张图，问号砖等着人去摇。轮足机器人站在旁边，靠轮子一刻不停地小幅修正，才没有倒下。

三个小家伙里，它最不省心，也最像活的。

脑洞是世博同学的，这一台站起来的，是我焊出来的。



鸿尘客 Honchic · 把脑洞焊到电路板上

复刻 B 站世博同学（穆世博）开源的桌面级双轮腿机器人：ESP32 主控，SimpleFOC 以力矩模式驱动两颗轮毂无刷电机，两只 STS3032 总线舵机调节腿高，连上它的热点就能在浏览器里遥控。本文顺着开源资料拆开机械件、四块电路板和控制代码，讲清自平衡怎样拆成四个比例项、腿高与跳跃怎样换算到舵机，并整理上电流程、舵机标定、WiFi 设置和复刻时要留意的细节。

复刻桌面轮足机器人，桌上多了个会自己站稳的小搭子

人工智能

复刻B站世博同学开源桌面级双轮腿机器人，ESP32主控，SimpleFOC力矩控制轮毂电机，STS3032舵机调腿高。本文解析机械结构、四块电路板及控制代码，涵盖自平衡四比例项、腿高跳跃换算、上电流程、舵机标定及复刻细节，浏览器遥控实现自平衡。

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