Hexapod开源六足家族深拆：三款体型一套固件的设计逻辑

开源六足机器人圈子里，能真正做到"三款体型、一套固件"的项目不多。Z. Peng（GitHub: rookidroid）做的Hexapod家族算一个——从手掌大的Mochi到接近半米高的Macaroon，三只机器人都用ESP32主控、18只舵机、同一份Arduino固件，甚至连WiFi控制协议都一模一样。这个项目从2024年9月公开，到2026年10月还在持续更新，社区里已经有人照着做出了自己的版本。这篇把整个家族拆开看。

家族成员：从V1到Macaroon四代演进

Hexapod家族经历了四代原型。第一代V1是概念验证阶段，用18只MG90S舵机、矩形机身，目的是验证腿部几何和多向行走。结果MG90S扭矩不够，机身太重走不稳，很快就退役了。但这个阶段留下了最重要的遗产——逆运动学模型和步态生成器的数学框架。

第二代Nougat是真正能用的版本。换了21G数字舵机，两块PCA9685 PWM驱动板，双18650供电。腿长参数是coxa 38mm、femur 54mm、tibia 97mm。扭矩上来了，但信号精度又成了瓶颈——如果PWM信号抖动，再大的扭矩也只是抖得更有力。官方组装指南在rookidroid.com上有，STL文件和控制器板都能买到或自己打。

第三代Mochi是家族里最小的。换回MG92B微型舵机（比MG90S强但体积相当），机身改成圆形，对称性更好，腿部活动空间更大。腿长coxa 36mm、femur 44mm、tibia 85mm，比Nougat短一截但更紧凑。圆形机身让WiFi天线布局也更均匀。步态周期12ms，和Nougat一样。

第四代Macaroon是"放大版"。18只25kg数字舵机替换了微型舵机，腿长coxa 62mm、femur 76mm、tibia 132mm，机身明显大了一圈。供电从两节18650升到四节（2S2P），最高8.4V直供舵机。步态周期放宽到25ms——舵机大了惯性也大，走太快会晃。扭矩余量大，可以背更重的载荷。

核心参数对照：三款现役机器人

三款现役机器人的关键差异在舵机和体型。Nougat用21G数字舵机，Mochi用MG92B微型舵机，Macaroon用25kg数字舵机。供电方面Nougat和Mochi都是双18650（2S），Macaroon是四节（2S2P）。三款都用ESP32主控，WiFi名分别叫hexapod_nougat、hexapod、hexapod_macaroon。固件里通过#define ROBOT_NOUGAT/ROBOT_MOCHI/ROBOT_MACARoon选择机型，其他代码完全一样。

这个设计的精妙之处在于：机器人几何参数（腿长、关节限位、步态半径）全部存在一个JSON文件里。路径工具（NumPy写的逆运动学+步态生成器）读取JSON，输出每只舵机的位置查找表，编译成motion.h嵌入固件。新增一款机器人，只需要写一份JSON。

固件架构：一份代码跑三款

固件用Arduino写，核心是一个非阻塞运动引擎。19种内置动作——八个方向行走、快进快退、原地旋转、攀爬步态、body pitch/roll/yaw和扭转。步速可调（20%到100%），低速时固件自动在查找表帧之间插值，保证慢走也平滑。

通信走WiFi UDP端口1234。指令协议很精简：0xA5是动作指令（6-7字节），0xA6是实时位姿流（44字节，18关节角度），0xA7是会话控制，0xA8是版本查询。所有包小端序、无填充。机器人500ms没收到动作指令自动回standby，位姿流断了1秒也回standby。这个故障保护设计很实际——WiFi断了机器人不会一直走。

浏览器校准功能是加分项。连上机器人的WiFi，打开192.168.4.1，在Calibrate页面用加减按钮微调每只舵机的偏移量，偏移量存Flash，不用重新编译。这省去了传统舵机校准里反复烧代码的麻烦。

Hexapod Link：桌面仿真器联动真机

Hexapod Link是这个项目的另一个仓库（MIT协议），基于mithi/hexapod-robot-simulator扩展而来。它能在3D视图里画出机器人、重心和支持多边形，支持正逆运动学实时计算。连上真机后可以逐关节调姿、逐帧播放步态，然后直接把位姿流发给机器人执行。

连接后仿真器先请求机器人的配置（GET /robot_config），拿到机型名、固件版本、舵机范围、腿几何等参数，自动调整仿真模型匹配真机。Nougat、Mochi、Macaroon或自定义机型都能用，不用改仿真器代码。配置会缓存，离线也能用。

位姿流传给真机时，关节角度会先按机型的机械限位裁剪，再按每腿的镜像关系转换成舵机tick值，100Hz发送频率。机器人在50Hz舵机循环上做slew limit，大幅跳变会变成平滑过渡。这个设计避免了"仿真里稳、实机上翻"的问题。

Hexapod Link有浏览器版和桌面版（Windows/Linux），桌面版用PyInstaller打包约130MB。没有真机也能玩——tools/fake_robot.py可以模拟硬件响应，测试套件覆盖运动学、流协议和配置读取。

设计哲学：家用打印机能打、手工能修

项目的打印设计有几个值得注意的细节。打印层方向沿受力方向排列，把行走时的交变应力分散到层内而不是层间。关节连接点做了加强，避免应力集中。机身重心居中、走线短，六腿受力均匀。零件之间用互锁结构连接，少用胶水，方便拆修。材料用PLA或PETG就行，不需要碳纤维或尼龙。

开源协议分两部分：机器人和固件GPL-3.0，Hexapod Link仿真器MIT。所有STL文件、BOM、接线图、组装指南都在GitHub上。rookidroid.com还提供成品控制器板和3D打印件售卖，方便不想自己折腾硬件的人。

适合谁

如果你想做一只六足机器人，Hexapod家族最大的优势是"一款固件跑全系列"——不用为不同机型维护不同代码。Mochi最小最适合桌面展示，Nougat是性能和尺寸的最佳平衡，Macaroon适合需要大载荷的场景。Hexapod Link仿真器让你在不动真机的情况下调试步态，这对学生和教学场景很有用。

不足之处：三款都走WiFi AP直连模式（机器人做热点），没有Mesh或STA模式，不能接入家庭路由器。舵机用的是消费级产品，长时间高强度运行可能需要更换。固件19种内置动作没有提供用户自定义动作接口——想加新步态得改路径工具重新生成查找表。

项目仓库在GitHub rookidroid/hexapod和rookidroid/hexapod-link，组装指南在rookidroid.com（10月8日查）。