Open Duck Mini: robot vịt DIY dưới 400 USD đang mở đường cho robotics cộng đồng

Một robot vịt mini nhưng không phải đồ chơi

Open Duck Mini của apirrone là một dự án robotics rất đáng chú ý nếu bạn thích phần giao nhau giữa in 3D, máy tính nhúng và reinforcement learning. Ý tưởng nghe vui: làm một robot vịt mini, lấy cảm hứng từ BDX Droid của Disney. Nhưng khi nhìn vào repo, đây không phải một món đồ trang trí biết lắc lư. Dự án đang cố gắng mở toàn bộ đường đi từ CAD, BOM, in linh kiện, lắp cơ khí, runtime trên robot thật cho tới policy đi bộ được train trong mô phỏng via GitHub.

README hiện mô tả robot cao khoảng 42 cm khi duỗi chân, với mục tiêu full BOM dưới 400 USD. Con số này làm dự án đáng quan tâm: robotics hai chân thường là vùng đắt, khó lắp và ít thân thiện với maker. Open Duck Mini đi theo hướng ngược lại, biến một bài toán phức tạp thành một bộ tài nguyên có thể tự mày mò, sửa, in lại và đóng góp.

Repo hub cho cả phần cứng lẫn phần mềm

Điểm hay nhất của Open Duck Mini là repo chính không chỉ ném vài file STL lên mạng. Nó đóng vai trò như một hub, gom nhiều mảnh cần thiết cho một robot thật: CAD Onshape, BOM, print guide, assembly guide, runtime repo, policy ONNX đã train, tài liệu sim2real và link tới cộng đồng Discord. Với một người mới bước vào robotics DIY, sự khác biệt này rất lớn: bạn không phải tự đoán từ hình render sang robot thật.

Sơ đồ tài nguyên Open Duck Mini từ CAD, in 3D, runtime đến reinforcement learning — Open Duck Mini đáng chú ý vì mở cả chuỗi build: CAD, in 3D, runtime nhúng và training policy.

Print guide cho biết phần lớn chi tiết được in bằng PLA tiêu chuẩn với 15% infill, riêng phần đáy chân foot_bottom_tpu.stl dùng TPU với 40% infill via print guide. Assembly guide vẫn còn vài chỗ incomplete, nhưng đã có các bước cho trunk, feet, shins, thighs, hips, neck, head mechanism, electronics và pin mapping trên Pi Zero header via assembly guide.

Runtime trên Pi Zero 2 W

Ở tầng phần mềm nhúng, dự án tách runtime sang repo Open Duck Mini Runtime. Hướng dẫn bắt đầu từ Raspberry Pi OS Lite 64-bit, bật SSH, enable I2C, cài Python tooling, clone runtime, tạo virtual environment, kiểm tra IMU, kiểm tra motor, tạo duck_config.json, tìm joint offsets rồi chạy policy walking bằng script v2_rl_walk_mujoco.py via runtime repo.

Đây là phần làm Open Duck Mini khác với một model in 3D thông thường. Robot có onboard computer, có IMU, có motor offsets, có controller input và có checkpoint policy ONNX để chạy trên robot thật. README của repo chính cũng liên kết hai policy đã train và đưa lệnh mẫu để chạy với BEST_WALK_ONNX_2.onnx. Nói cách khác, người build không chỉ dừng ở việc có một thân robot đẹp; họ có điểm xuất phát để robot thực sự vận động.

Phần khó nằm ở sim2real

Sim2real là phần kỹ thuật đáng đọc nhất trong dự án. Tài liệu của Open Duck Mini nói thẳng rằng phần này chưa final, và bài toán transfer policy từ mô phỏng sang robot thật rất khó, đặc biệt vì dự án dùng servomotor giá rẻ, khó model và không quá mạnh via sim2real guide. Đây là cách nói thực tế, không tô hồng.

Pipeline của họ đi theo hướng khá bài bản: lấy cấu trúc robot từ Onshape, xuất URDF/MJCF bằng onshape-to-robot, điều chỉnh khối lượng chi tiết theo ước lượng từ slicer vì linh kiện in 3D có infill, rồi dùng BAM để nhận dạng hành vi motor. Sau đó, policy neural network học cách xuất vị trí motor dựa trên đầu vào cảm biến như motor positions, motor speeds, IMU và foot sensors.

Dự án cũng đang chuyển sang Open Duck Playground, một framework dựa trên MuJoCo Playground để huấn luyện môi trường RL riêng cho Open Duck via Open Duck Playground. Nếu muốn dùng imitation reward, tài liệu hướng dẫn tạo reference motion bằng repo Open Duck reference motion generator, rồi copy polynomial_coefficients.pkl vào thư mục data của playground. Đây là một cách mở bài toán walking: cộng đồng có thể không chỉ build phần cứng mà còn thử reward, noise, randomization và policy mới.

Vì sao dự án này đáng chú ý

Thứ nhất, nó làm robotics trở nên gần hơn với cộng đồng DIY. Mục tiêu BOM dưới 400 USD không biến việc build robot hai chân thành rẻ tuyệt đối, nhưng nó kéo bài toán xuống một vùng dễ thử hơn so với nhiều nền tảng research robot. Tnkr cũng đang có trang Open Duck Mini V2 và kit đóng gói được hiển thị ở mức 500 USD, nên cần phân biệt giữa BOM tự mua linh kiện và kit tiện lợi via Tnkr.

Open Duck Mini gom CAD, in 3D, runtime và policy ONNX trong cùng hệ tài nguyên — Một điểm mạnh của dự án là không dừng ở file STL: tài liệu build và runtime đi cùng hướng training policy.

Thứ hai, dự án mở đúng những phần thường bị che lại. CAD, hướng dẫn in, runtime và training policy là các lớp khác nhau của cùng một hệ thống. Khi chúng cùng tồn tại, người đọc có thể học cách một robot đi từ thiết kế cơ khí sang mô phỏng, từ mô phỏng sang policy, rồi từ policy sang hardware thật.

Thứ ba, Open Duck Mini có cộng đồng. README mời người dùng vào Discord để nhận trợ giúp hoặc khoe robot của mình. Với dự án robotics đang phát triển, community không chỉ là nơi support; nó là nguồn dữ liệu thực tế về lỗi build, variation linh kiện, servo khác nhau, cách đi dây, lỗi in 3D và những trường hợp sim2real không giống mô phỏng.

Những giới hạn cần nhìn thẳng

Open Duck Mini chưa nên được nhìn như một sản phẩm hoàn thiện. README tự gọi đây là working repo và nói còn nhiều script chưa được document đầy đủ. Assembly guide cũng còn TODO, ví dụ số lượng vít M3 chưa chốt và phần expression features như camera, antennas, LED mắt, projector, speaker chưa có hướng dẫn hoàn chỉnh. Điều này không làm dự án kém thú vị, nhưng nó đặt đúng kỳ vọng: đây là sân chơi kỹ thuật cho người chịu debug.

Phần walking bằng RL cũng là vùng đang tiến triển. Ngay cả khi có checkpoint ONNX để thử, build thật vẫn phụ thuộc vào motor calibration, IMU orientation, wiring, pin mapping, độ rơ cơ khí, chất lượng in và pin. Một policy hoạt động trong video chưa có nghĩa là mọi bản build sẽ đi đẹp ngay từ lần chạy đầu tiên.

Kết

Open Duck Mini hấp dẫn vì nó không chỉ bán một giấc mơ robot dễ thương. Nó mở một case study thực dụng về robotics hiện đại: phần cứng rẻ hơn, in 3D, máy tính nhúng nhỏ, mô phỏng MuJoCo, nhận dạng actuator và reinforcement learning. Nếu bạn là maker, sinh viên robotics hoặc người làm AI muốn chạm vào thế giới sim2real bằng một dự án cụ thể, đây là repo đáng bookmark.

Điểm cần nhớ là dự án vẫn đang sống. Tài liệu sẽ còn thay đổi, design có thể được chỉnh, expression features chưa hoàn tất và walking policy còn là bài toán mở. Nhưng chính trạng thái đó mới làm Open Duck Mini thú vị: nó đủ đầy để bắt đầu, đủ mở để học và đủ khó để cộng đồng có chỗ đóng góp thật.