Unter 400 US-Dollar: Hugging Face bringt Microduck, einen Open-Source-Mini-Zweibeinroboter, auf den Markt

Pollen Robotics, ein von Hugging Face unterstütztes Open-Source-Robotik-Startup, hat den Quellcode für Microduck veröffentlicht, einen kompakten zweibeinigen Roboter. Mit einer Länge von nur 25 cm und einem Gewicht von 800 g kombiniert diese charmante Maschinenente Verstärkungslernen (Reinforcement Learning), Sim2Real-Transfer und Echtzeitsteuerung, um als leistungsfähige Plattform für die Forschung an miniaturisierter verkörperter KI (Embodied AI) zu dienen.

Kompaktes Design, beeindruckende Fähigkeiten

Microduck wird von einem Rockchip RK3566-Prozessor angetrieben und steuert 15 Servos mit einer Frequenz von 50 Hz. Er demonstriert eine Reihe praktischer Fähigkeiten, darunter das Gehen über einen Gamepad-Controller, das Aufrichten nach Stürzen und das Aufheben von Objekten mit dem Schnabel. Er kann auch sitzen, stehen, einen Ball treten und Vorwärtssalto ausführen. Durch das Anbringen von Rädern an den Füßen wechselt der Roboter zu einer anderen Verstärkungslernstrategie, die es ihm ermöglicht zu gleiten, zu drehen, Hänge zu navigieren und sogar beim Rollschuhlaufen im Stehen zu bleiben.

Das Team merkt humorvoll an: „Bei der Herstellung dieses Roboters wurden keine Enten verletzt, obwohl wir mehrere Enten konsultiert haben.“

Verstärkungslernen treibt fast jede Bewegung an

Das zugehörige Trainingsprojekt microduck_rl ist nun Open Source. Die technische Pipeline nutzt die Simulationsumgebung MuJoCo / MuJoCo Warp und wendet den PPO-Algorithmus mit Domain Randomization an, um einen Sim2Real-Transfer zu erreichen. Das daraus resultierende ONNX-Modell wird direkt auf dem Roboter bereitgestellt, wobei Strategien mit 50 Hz trainiert werden, um den Steuerungsrythmus der Hardware abzubilden.

Um die Lücke zwischen Simulation und Realität zu schließen, berücksichtigt die Trainingsumgebung Motorreibung, Batteriespannungsschwankungen, Steuerungsverzögerung und Spiel im Servogetriebe, was die Stabilität der Bereitstellung erheblich verbessert.

Robuste Softwarearchitektur mit Service-orientiertem Design

Die Software wurde in Rust ohne schwere Frameworks entwickelt und ist in unabhängige Dienste modularisiert:

robotd: Übernimmt die Echtzeitsteuerung, die Ausführung des Verstärkungslernens und Sicherheitsprotokolleupdaterd: Verwaltet OTA-Updates, Signaturenüberprüfung und automatisches Zurücksetzen auf die vorherige Version im Fehlerfallconfigd: Überwacht die WLAN-Konnektivität und die Geräteidentitätbtd: Verwaltet die Bluetooth-Kommunikationpadd: Unterstützt die Eingabe über Gamepadsmediad: Behandelt Kamera, Audio und WebRTC-Streamingtofd: Verarbeitet Daten des ToF-Tiefensensors

Die Dienste kommunizieren über Unix Socket und JSON-RPC 2.0. Nur robotd besitzt die Berechtigung zur Motorsteuerung. Eingaben von mobilen Apps, Controllern oder benutzerdefinierten Skripten werden als „Aktionsabsichten“ behandelt und müssen vor der Ausführung Sicherheitsprüfungen in robotd bestehen, um die Zuverlässigkeit der Architektur sicherzustellen.

Nahtlose OTA-Updates verhindern ein „Bricken“ des Geräts

Der Updateprozess ist robust: Er lädt die Release-Version herunter, überprüft die Signatur, wechselt die Version, startet die Dienste neu und führt eine Gesundheitsprüfung durch. Treten Fehler auf, wechselt das System automatisch zur vorherigen Version zurück und verhindert so effektiv, dass das Gerät unbrauchbar wird.

Mehr als ein Spielzeug: Eine Plattform für miniaturisierte verkörperte KI

Microduck ist weit mehr als ein Gimmick. Er integriert Verstärkungslernen, Sim2Real-Transfer, ONNX-Bereitstellung, Rust-basierte Echtzeitsteuerung, WebRTC-Medien und vollständige OTA-Unterstützung in ein 25 cm großes, 800 g schweres Paket.

Für Entwickler und Forscher, die sich auf Verstärkungslernen, Bewegungssteuerung und verkörperte KI konzentrieren, bietet dieses Open-Source-Projekt eine vollständige Pipeline von der Simulation bis zur Bereitstellung in der realen Welt. Da sowohl der Laufzeitcode als auch der Trainingscode verfügbar sind, können interessierte Entwickler das offizielle Repository für weitere Experimente erkunden.