给 ROBOTIS K1 加上被动弹簧式脚趾，再用人类步态模仿和学来的关节放松，在 MuJoCo 里走和跑。仓库昨天新建，只做了仿真。

K1 源码精读：弹簧脚趾，如何让仿真人形少耗能？

一句话概括 Takeyuki-K 给开源人形 K1 加了一对被动弹簧式脚趾，用人类步态模仿和学来的关节放松，在 MuJoCo 里把走和跑放进电机能给出的力矩范围。这篇对照的是仓库 README、步态报告，以及 Duarte 与 Watanabe 2016 年的公开步态数据。

论文｜Human gait database for biomechanics and motor control research 作者 / 机构｜Marcos Duarte、Renato Naville Watanabe，巴西 ABC 联邦大学 论文地址｜https://doi.org/10.6084/m9.figshare.12937828^[1]代码地址｜https://github.com/Takeyuki-K/k1-mp-ecowalk-public^[2]阅读基线｜步态数据 2016 年论文与 Figshare；仓库创建于 2026-10-06，阅读于 2026-10-07

图注：仓库里的三路对比是 media/comparison_3way.gif，公众号封面需要静态图，所以这里用一张只标仓库名的临时封面。动画本身没有改成另一篇论文的架构图。

阅读说明 本文区分三类信息：论文报告、源码确认、作者分析。仓库写明全部是 MuJoCo 仿真，没有上真机。文中的速度和刹车距离都来自仓库报告，不是本文实测。

01 / 先看结论

• 解决了什么： 开源人形 K1 的脚是平的。人走路时脚趾会弯，蹬地的最后一段力靠这个弯出来。仿真里如果脚趾是死的，步态要么硬顶电机，要么看起来不像人。
• 关键改变是什么： 脚趾做成被动弹簧，不另加一个主动电机。参考轨迹来自人类步态，策略再学一层「该放松的时候放松」。
• 使用边界是什么： 只在 MuJoCo 里验证。仓库写明与 ROBOTIS 没有从属或背书关系。v5 的跑动速度到 4.9 m/s，是仿真里电机力矩-速度包络内的数。

适合谁读？ 想改开源人形脚部、又暂时没有真机的人。

如果只看一处源码： 先看 k1_mp_gait55/REPORT_GAIT55.md，再顺着 README 里的 v5 与 v5.5 入口看步态切换。三路对比动画在 media/comparison_3way.gif：ROBOTIS 的 walk_default、加上脚趾和模仿、再加上放松。

02 / 问题背景

K1 是 ROBOTIS 的开源人形。公开的步行策略能走，脚和地面的接触却是一整块脚掌。人的步态不是这样。Duarte 与 Watanabe 2016 年把 42 个健康人的地面反作用力和关节运动放成数据库，脚趾在蹬伸末期是参与发力的。仿真里把这段省掉，电机就得在不该发力的角度上硬补。

现有做法通常有两条。一条是直接重放厂家步态，稳，但脚的形状改不了。另一条是上真机调参，K1 的使用者不一定有机器。这个仓库走第三条：先在仿真里把脚趾变成弹簧，再让策略模仿人的轨迹，并且允许关节在该松的时候被反向驱动。

能不能在不给脚趾加电机的前提下，让仿真里的 K1 用更接近人的方式走和跑，同时力矩还留在电机模型的包络里？

03 / 方法拆解

主线是：人类步态数据 → 参考轨迹 → 带弹簧脚趾的 K1 模型 → 模仿学习加放松 → MuJoCo 里走、跑、转弯、刹车。

设计一是被动弹簧脚趾，仓库称为 MP 关节。它不是一个新的舵机。脚趾弯曲靠弹簧和地面反力，电机不直接驱动这一节。README 写，实现由 Takeyuki-K 定方向，代码在 Claude 协助下生成。这是作者自己的说明，不是第三方审计。

设计二是模仿之后再学放松。参考轨迹来自 Duarte 与 Watanabe 的数据，许可证是 CC BY 4.0。CMU 的动捕文件另作署名。三路对比把「只放厂家步态」「加上脚趾和模仿」「再加上放松」分开。放松的意思是：关节可以在冲击下被反向驱动，不必全程顶住力矩上限。

仓库没有把步态数据库的公式重写一遍。需要记住的三个量是：参考轨迹的关节角，来自人类数据；弹簧脚趾的形变，由接触力决定；电机力矩，被限制在 K1 的力矩-速度包络里。超速时关节仍可能被冲击反向驱动，README 把这句话写在 v5 的说明里。

04 / 源码对照

阅读范围是 2026-10-07 能克隆到的公开仓库，创建时间是 2026-10-06。调用链从 README 进报告，再进步态目录：

README.md  → k1_mp_gait55/REPORT_GAIT55.md  → 步态与放松策略  → MuJoCo 仿真对比

默认行为是仿真，不是真机。当前实验选择是 v5.5：走路和跑步时都能转弯，偏航角速度命令到 1 rad/s，还有原地转。跑步时有速度调节，条件写成 v·|ω| ≤ 3 m/s²，身体向弯内倾斜，测量倾斜约等于 atan(vω/g)。急刹从 4.5 m/s 到站定，用了 4.4 秒、6.2 米；对照是 5.9 秒、8.7 米。这些数在 README 的 v5.5 小节，并指向 k1_mp_gait55/REPORT_GAIT55.md。

另一条容易看错的是 v5 的 4.9 m/s。那是前脚掌跑、并且力矩留在模型包络内的仿真速度，不是街头测出来的。仓库把 “not tested on a real robot” 写在同一段。

参数同名不代表同一件事。4.9 m/s 是跑，1 rad/s 是转弯角速度，4.4 秒是一次刹车。三者都只在仿真报告里。

05 / 实验配置

• 数据来源： Duarte 与 Watanabe 的人类步态数据库，外加 CMU 动捕。仓库把派生轨迹标成 CC BY 4.0。
• 模型： ROBOTIS K1 的开源模型，加上作者做的弹簧脚趾。仿真器是 MuJoCo。
• 对照： 三路。厂家 walk_default，MP 加模仿，MP 加模仿再加放松。
• 优化对象： 模仿人类轨迹，以及关节放松。脚趾弹簧本身是被动的。
• 硬件： 未在仓库说明里看到真机实验。软件版本以仓库当前 README 为准。
• 主入口：README.md 与 k1_mp_gait55/REPORT_GAIT55.md。

最影响可比性的是：所有速度都在仿真和电机模型包络里。换一台真机，弹簧刚度和电机曲线都会变。

06 / 结果怎么看

论文报告

Duarte 与 Watanabe 的数据库本身不包含 K1。它提供的是 42 个健康人的步态。K1 上的数字不要写成这篇论文的结果。

仓库报告

v5：仿真中前脚掌跑到 4.9 m/s，力矩留在模型包络内。来源是 README 的 v5 小节。

v5.5：转弯、速度调节和急刹。4.5 m/s 刹停的对照是 4.4 秒 / 6.2 米对 5.9 秒 / 8.7 米。来源是 README 指向的 REPORT_GAIT55.md。

本文验证

验证状态：已检查 README 和报告入口，未运行 MuJoCo。

• 已确认： 仓库公开、许可证分开写了、作者声明没有真机测试。
• 未确认： 三路对比 GIF 里的功率曲线，我没有逐帧重算。
• 与论文不同的条件： 步态数据是真人平面行走，K1 实验是仿真人形。

这些速度只说明仿真里的策略没有把电机模型打穿。不能据此说 K1 真机能跑到 4.9 m/s。

07 / 论文与代码

已对应： 人类步态作为参考轨迹。数据论文和 Figshare 的 DOI 写在 README 徽章里，仓库用的是派生轨迹，不是把原始实验室文件原样塞进训练。

实现补充： 被动弹簧脚趾、放松、走跑切换、转弯时的身体倾斜，都是仓库加上的，不在 2016 年那篇步态论文里。

配置选择： 三路对比是实验选择。厂家步态仍然留着，作为基线。这不是缺陷。

待核实： 弹簧刚度的具体数值、训练步数和学习率，README 开头没有展开。要下结论得进 k1_mp_gait55 目录里的配置，我这次没有把每个 yaml 都跑一遍。

08 / 复现路线

先看许可证。项目代码是 Apache-2.0，人类步态派生轨迹是 CC BY 4.0，引用时把 Duarte 与 Watanabe 写上。

最小样例是把 README 里的三路对比 GIF 和 REPORT_GAIT55.md 对上：有没有厂家基线、有没有 MP、有没有放松。成功标志是报告里的速度和刹车距离能在仿真日志里找到同名指标。

最容易踩的坑是把仿真速度当成真机速度。排查入口就是 README 里那句 “Simulation only, not tested on a real robot”。

09 / 判断

值得留下的是把脚趾做成被动弹簧，而不是再加一个电机。人的步态数据只负责参考，放松负责别让电机全程较劲。这个拆法在仿真里说得通。

限制也很明确。仓库没有真机，实现过程有模型辅助生成，作者已经写明。4.9 m/s 和刹车距离都还停在 MuJoCo。

值得接着看的是弹簧刚度换一组之后，放松策略还保不保得住那个力矩包络。

一句话：这个仓库把「脚趾弯一下」做成了仿真里的被动关节。能不能走到真 K1 上，仓库自己没有给证据。

参考资料

[1] 步态数据 Human gait database for biomechanics and motor control research https://doi.org/10.6084/m9.figshare.12937828^[3]

[2] 代码 Takeyuki-K/k1-mp-ecowalk-public https://github.com/Takeyuki-K/k1-mp-ecowalk-public^[4]

[3] 报告 k1_mp_gait55/REPORT_GAIT55.md 以 2026-10-07 阅读时仓库默认分支为准

[4] 对比 media/comparison_3way.gif � 2026-10-07 阅读时仓库默认分支为准

[4] 对比 media/comparison_3way.gif

引用链接