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机器狗技术

从 MIT Mini Cheetah 到国内厂商的四足机器人开源生态

小智晖  收录于  类别 Robot
     约 2747 字   预计阅读 13 分钟 

机器狗（Quadruped Robot，四足机器人）是过去十年进展最显著的机器人形态之一。从实验室里能完成后空翻的 MIT Mini Cheetah，到能在工地、变电站、巡检现场落地的商用产品，这条技术路线的核心驱动力之一是开源。本文梳理机器狗技术栈的两个根基——MIT Mini Cheetah 软件项目和机器人操作系统（ROS）,以及国内主要厂商的开源资源，方便快速建立一张「技术地图」。

国内外绝大多数机器狗公司，其运动控制框架都直接或间接地建立在 MIT Biomimetics Lab 的开源工作之上。两条关键技术遗产是:

  • MIT Cheetah 软件栈:包含机器人本体控制代码、动力学库和仿真环境，定义了四足机器人控制软件的基本结构。
  • ROS(Robot Operating System):提供了节点化通信、传感器驱动、构建工具链等通用基础设施。

加上近年来强化学习（Reinforcement Learning,RL）在 sim-to-real(仿真到现实迁移)上的突破，四足机器人从「能用」走向了「好用」。理解这条主线，就能看懂市面上绝大多数机器狗的技术来源。

Mini Cheetah 是 MIT 仿生机器人实验室（Biomimetics Lab）开发的紧凑型四足机器人，是更大的 Cheetah 3 的「迷你兄弟」。它以高功率密度的准直驱（Quasi-Direct Drive）执行器著称，2019 年成为第一台完成后空翻的四足机器人,因此被业界视为四足机器人 agility(敏捷性)的标志性平台。

MIT 将 Mini Cheetah / Cheetah 3 的控制与仿真软件开源在 GitHub:

仓库的典型目录结构如下:

common/      # 共享库:动力学、工具函数
robot/       # 机器人本体的控制程序
sim/         # 仿真程序(依赖 Qt)
config/      # 配置文件
lcm-types/   # LCM 消息定义(进程间通信)
scripts/     # 辅助脚本
third-party/ # 第三方依赖
user/        # 用户自定义代码

编译时通过 CMake 区分目标平台：为 Mini Cheetah 本体编译时需添加:

cmake -DMINI_CHEETAH_BUILD=TRUE ..

仓库没有正式的 release tag，文档相对精简，需要配合实验室公开的论文与硬件资料阅读。它最大的价值是给出了一个可参考、可改写的四足控制骨架,后续大量学术工作与商业产品都在此基础上演化。

ROS(Robot Operating System)名字里带「Operating System」,但它并不是操作系统,而是一套用于编写机器人软件的中间件（middleware）与工具链，由 Open Source Robotics Foundation(OSRF)维护。其核心抽象包括:

  • Node(节点):一个执行单一功能的进程。
  • Topic(话题):节点间的异步发布/订阅消息总线。
  • Service(服务):同步的请求/响应调用。
  • Action(动作):支持反馈与取消的长时间任务接口。

这套通信模型让传感器、执行器、规划算法可以解耦开发、独立运行，再通过消息总线组合成完整系统。

实际部署一台基于 ROS 的机器狗，通常要处理以下四个部分:

  1. 环境（Environment）:操作系统（一般是 Ubuntu）、ROS 发行版、依赖库与构建工具（colcon / catkin）。
  2. 执行器（Actuator）:电机驱动、关节控制器，以及下发力矩/位置的接口。
  3. 传感器（Sensor）:IMU、深度相机、LiDAR、关节编码器等的驱动与标定。
  4. 软件结构（Software Architecture）:节点划分、话题拓扑、launch 文件、参数管理。

ROS 2 是对 ROS 1 的重写，引入了基于 DDS(Data Distribution Service)的实时通信、生命周期节点与更好的多机支持。当前推荐在 ROS 2 上做新项目。截至 2026 年的主要发行版:

发行版发布日期支持周期
Humble Hawksbill2022-05LTS 至 2027-05
Iron Irwini2023-05已停止支持
Jazzy Jalisco2024-05LTS 至 2029-05
Kilted Kaiju2025-05至 2026-11
Lyrical Luth2026-05LTS 至 2031-05

偶数年发行版为 5 年支持的长期支持版（LTS）,奇数年版本只支持约 1.5 年。新项目建议直接选择当前 LTS(如 Jazzy 或 Lyrical)。

官方:

中文学习资料:

国内机器狗公司近年也开始积极开源。下面列出的都是可在 GitHub 上直接拉取的项目，主要覆盖 SDK、ROS 包、强化学习训练与仿真。

宇树是出货量最大的国产四足机器人厂商之一，其 GitHub 组织 unitreerobotics 维护了较完整的开源生态，代表性的仓库包括:

  • unitree_ros — ROS 1 仿真包，提供全系列机器人的 URDF 模型（含 11 款四足、若干人形与机械臂）。
  • unitree_ros2 — Go2 / B2 等新机型在 ROS 2 环境下的开发包。
  • unitree_sdk2 / unitree_sdk2_python — 用于 Go2、B2、H1、G1、H2、R1、A2 等机型的 C++ / Python SDK。
  • unitree_legged_sdk — 针对 Aliengo、A1、Go1、B1 等早期机型的底层控制 SDK。
  • unitree_rl_gym / unitree_rl_lab / unitree_rl_mjlab — 基于 Isaac Sim / Isaac Lab / MuJoCo 的强化学习训练示例。
  • unitree_mujoco — 内置 sim-to-real 流程的 MuJoCo 仿真器。
  • unitree_guide — 配套宇树官方四足控制教材的实现算法，适合入门控制理论。

这套生态对研究者非常友好：从仿真训练到实机部署基本可以全部跑通。

杭州云深处科技以「绝影（Jueying）」系列四足机器人（如 X10、X20、X30 等）著称，产品在电力巡检、应急救援等场景落地较多。相比宇树，云深处在核心运动控制与 RL 算法上的开源较为有限，公开仓库多以文档、SDK 封装或 ROS 驱动为主，具体可在 GitHub 搜索 deeprobotics / jueying 关键词核实最新资源。官方网址为 https://www.deeprobotics.cn。

需要澄清的一点是：智元开源的 X1 是一台模块化人形机器人（modular humanoid robot）,并不是四足机器狗。把它放在这里是因为它代表了国内具身智能（Embodied AI）方向上「全栈开源」的最新范式，与机器狗技术栈高度同源——同样涉及 RL 步态控制、仿真训练与 sim-to-real。

智元在 GitHub 组织 AgibotTech 下开源了 X1 的三大件:

整套系统建立在智元自研的开源框架 AimRT 之上，AimRT 起到类似 ROS 的中间件作用，负责模型推理、平台驱动与仿真模块之间的通信。对于想从机器狗跨到人形的开发者，X1 是一个可以直接借鉴 RL 训练流水线的样本。

机器狗技术的快速发展离不开三个开源支点:MIT Mini Cheetah 提供了控制软件的范本，ROS 提供了通信与工具链基础设施，各厂商的 SDK / RL 仓库则补齐了从仿真到实机的最后一公里。入门路径上，一个可行的顺序是:

  1. 用 ROS 2 跑通一个 turtlesim 或简化模型，熟悉节点/话题模型;
  2. 拉 Cheetah-Software 读 common/ 里的动力学与控制器代码;
  3. 用宇树 unitree_rl_gym 在 Isaac Sim 中训练一个简单步态;
  4. 通过 unitree_sdk2 把策略下发到真实机器上完成 sim-to-real。

把这条链路走通，机器狗技术栈的全貌也就基本掌握了。

更新于 2026-07-23  e9fce1b
 Robot, Quadruped-Robot, Ros, Mit-Cheetah, Open-Source, Unitree
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