Demonstrating Berkeley Humanoid Lite: An Open-source, Accessible, and Customizable 3D-printed Humanoid Robot
作者: Yufeng Chi, Qiayuan Liao, Junfeng Long, Xiaoyu Huang, Sophia Shao, Borivoje Nikolic, Zhongyu Li, Koushil Sreenath
分类: cs.RO
发布日期: 2025-04-24
备注: Accepted in Robotics: Science and Systems (RSS) 2025
💡 一句话要点
Berkeley Humanoid Lite：一款开源、低成本、可定制的3D打印人形机器人
🎯 匹配领域: 支柱一：机器人控制 (Robot Control) 支柱二：RL算法与架构 (RL & Architecture)
关键词: 人形机器人 3D打印 开源硬件 强化学习 机器人控制 模块化设计 摆线齿轮
📋 核心要点
- 现有商业人形机器人硬件成本高、闭源且缺乏透明度，阻碍了人形机器人领域的发展。
- Berkeley Humanoid Lite采用模块化3D打印齿轮箱和机器人主体，降低成本并提高可定制性。
- 实验验证了3D打印执行器的耐用性，并成功实现了从仿真到硬件的零样本策略迁移。
📝 摘要（中文）
本文展示了Berkeley Humanoid Lite，一款开源人形机器人，旨在解决现有商业人形机器人硬件成本高昂、闭源且缺乏透明度的问题。该机器人设计易于获取、定制，并有益于整个机器人社区。其核心是用于执行器和机器人主体的模块化3D打印齿轮箱。所有组件均可从常见的电商平台采购，并使用标准桌面3D打印机制造，硬件总成本低于5000美元。设计强调模块化和易于制造。为了解决3D打印齿轮箱的固有局限性，如强度和耐用性低于金属替代品，采用了摆线齿轮设计。对3D打印执行器进行了广泛的测试，以验证其耐用性。通过强化学习开发了一个运动控制器，成功展示了从仿真到硬件的零样本策略迁移，突出了该平台适用于研究验证。所有资源均已开源，旨在推动人形机器人开发的普及化。
🔬 方法详解
问题定义：现有的人形机器人硬件通常价格昂贵，并且采用闭源设计，这限制了研究人员的访问和定制能力，阻碍了人形机器人技术的进一步发展。现有方法的痛点在于高昂的成本和缺乏透明度，使得研究人员难以进行创新和改进。
核心思路：本文的核心思路是设计一款低成本、开源且可定制的人形机器人，通过使用3D打印技术和模块化设计，降低硬件成本，并提供完整的硬件设计、嵌入式代码以及训练和部署框架，从而促进人形机器人技术的普及化。
技术框架：Berkeley Humanoid Lite的整体架构包括以下几个主要模块：1) 3D打印的机器人主体和执行器；2) 基于摆线齿轮设计的模块化齿轮箱；3) 低成本的电机和电子元件；4) 开源的嵌入式代码和控制算法；5) 基于强化学习的运动控制器。整个流程包括硬件设计、3D打印制造、组装、软件开发、仿真训练和硬件部署等阶段。
关键创新：该论文最重要的技术创新点在于将3D打印技术应用于人形机器人的设计和制造，并采用摆线齿轮设计来提高3D打印齿轮箱的强度和耐用性。此外，开源的设计和软件框架也极大地降低了人形机器人开发的门槛。与现有方法的本质区别在于，Berkeley Humanoid Lite提供了一个完全开源、低成本且可定制的平台，使得更多研究人员和爱好者能够参与到人形机器人技术的开发中。
关键设计：关键设计包括：1) 采用摆线齿轮设计，优化3D打印齿轮箱的强度和耐用性；2) 选择低成本但性能可靠的电机和电子元件；3) 设计模块化的机器人主体，方便组装和维护；4) 开发基于强化学习的运动控制器，实现从仿真到硬件的零样本策略迁移；5) 提供详细的硬件设计图纸、软件代码和训练数据，方便用户进行二次开发。
🖼️ 关键图片
📊 实验亮点
实验结果表明，Berkeley Humanoid Lite的硬件总成本低于5000美元。通过强化学习训练的运动控制器，成功实现了从仿真到硬件的零样本策略迁移，验证了该平台适用于研究验证。3D打印执行器经过了广泛的耐久性测试，证明了其可靠性。
🎯 应用场景
Berkeley Humanoid Lite可应用于教育、科研和机器人爱好者等领域。在教育领域，它可以作为教学平台，帮助学生学习机器人设计、控制和人工智能等知识。在科研领域，它可以作为研究平台，用于验证新的控制算法、运动规划方法和人机交互技术。对于机器人爱好者，它可以作为DIY平台，用于定制个性化的人形机器人。
📄 摘要（原文）
Despite significant interest and advancements in humanoid robotics, most existing commercially available hardware remains high-cost, closed-source, and non-transparent within the robotics community. This lack of accessibility and customization hinders the growth of the field and the broader development of humanoid technologies. To address these challenges and promote democratization in humanoid robotics, we demonstrate Berkeley Humanoid Lite, an open-source humanoid robot designed to be accessible, customizable, and beneficial for the entire community. The core of this design is a modular 3D-printed gearbox for the actuators and robot body. All components can be sourced from widely available e-commerce platforms and fabricated using standard desktop 3D printers, keeping the total hardware cost under $5,000 (based on U.S. market prices). The design emphasizes modularity and ease of fabrication. To address the inherent limitations of 3D-printed gearboxes, such as reduced strength and durability compared to metal alternatives, we adopted a cycloidal gear design, which provides an optimal form factor in this context. Extensive testing was conducted on the 3D-printed actuators to validate their durability and alleviate concerns about the reliability of plastic components. To demonstrate the capabilities of Berkeley Humanoid Lite, we conducted a series of experiments, including the development of a locomotion controller using reinforcement learning. These experiments successfully showcased zero-shot policy transfer from simulation to hardware, highlighting the platform's suitability for research validation. By fully open-sourcing the hardware design, embedded code, and training and deployment frameworks, we aim for Berkeley Humanoid Lite to serve as a pivotal step toward democratizing the development of humanoid robotics. All resources are available at https://lite.berkeley-humanoid.org.