LeRobot SO-101 机械臂从零组装与调试完全指南：电机配置、逐步装配与标定

LeRobot SO-101 机械臂从零组装与调试完全指南：电机配置、逐步装配与标定

【免费下载链接】lerobot🤗 LeRobot: Making AI for Robotics more accessible with end-to-end learning项目地址: https://gitcode.com/GitHub_Trending/le/lerobot

本指南以 LeRobot 的旗舰机械臂 SO-101 为核心，完整讲解从零件采购、环境依赖安装、总线电机 ID 与波特率配置，到六关节逐级装配和 leader/follower 双臂校准的完整实战流程。读完本文，你将掌握使用lerobot-find-port、lerobot-setup-motors、lerobot-calibrate三条 CLI 命令（及其等价 Python API）完成 SO-101 双臂从硬件到软件的全链路就绪，并为后续的遥操作、数据采集与模仿学习训练铺平道路。

SO-101 是什么

SO-101 是 LeRobot 项目的旗舰开源机器人：一套由 3D 打印结构件、6 个 Feetech STS3215 总线舵机与 MotorBus 控制器板组成的 6 自由度机械臂（5 个关节 + 1 个夹爪）。它通常以「leader 臂 + follower 臂」成对出现——leader 臂由人手直接操作，follower 臂复现动作，从而完成遥操作数据采集，为端到端模仿学习提供训练数据。

在仓库中，SO-101 的底层实现集中在两个模块：

• follower 臂：src/lerobot/robots/so_follower/so_follower.py 中的SOFollower类（SO101Follower即其别名，见 so_follower.py 第 241-242 行）；
• leader 臂：src/lerobot/teleoperators/so_leader/so_leader.py 中的SOLeader类（SO101Leader同理）。

二者共享同一套 6 电机总线定义与标定流程，仅在扭矩控制与数据流方向上有所分工。

1. 采购零件

SO-101 的物料清单（BOM）、零件采购渠道以及 3D 打印文件说明，来自 SO-ARM100 项目 的 README。它同时提供了 3D 打印指南。如果你是第一打印或者手头没有 3D 打印机，建议先阅读该 README 中的建议（例如委托打印服务），避免在打印环节走弯路。

2. 安装 LeRobot 与 Feetech 依赖

在开始之前，需要先完成 LeRobot 的安装，安装步骤见 docs/source/installation.mdx（安装指南）。除基础安装外，SO-101 依赖 Feetech 总线舵机的 SDK，必须追加安装对应 extra：

pip install -e ".[feetech]"

feetechextra 会引入 FeetechMotorsBus 所需的底层通信库，这是后续一切电机读写操作的前提。

3. 理解 SO-101 的电机布局与齿轮比

SO-101 的 follower 臂使用6 个 STS3215 电机，统一采用 1/345 减速比。而 leader 臂为了保证「既能自持重量、又不需要很大力气就能推动」，在 6 个关节上混用了三种不同减速比的电机，具体分配如下表：

对应到软件侧，so_follower.py 第 51-62 行 定义了 follower 臂的总线电机映射：shoulder_pan(id=1)、shoulder_lift(id=2)、elbow_flex(id=3)、wrist_flex(id=4)、wrist_roll(id=5)、gripper(id=6)，全部为sts3215型号。body 关节使用统一归一化模式，而gripper单独使用RANGE_0_100归一化模式（因为夹爪的物理输出范围与旋转关节不同）。leader 臂的定义见 so_leader.py 第 43-54 行，电机布局完全相同。

4. 配置电机（总线 ID 与波特率）

4.1 为什么需要配置

每台电机在总线上通过唯一的id被识别。全新电机的出厂默认 id 通常是1，若 6 个电机都保持 id=1，控制器将无法区分它们；此外，总线上的数据传输速率由波特率（baudrate）决定，控制器与所有电机必须使用相同波特率才能互相通信。因此，组装前必须为每台电机写入唯一 id 并统一波特率。

这些参数被写入电机内部存储器的非易失区（EEPROM），因此只需配置一次。如果你是从其他机器人上拆下来的旧电机，也建议重做本步骤，因为旧电机的 id 和波特率很可能不匹配。

SO-100 与 SO-101 的一个重要差异：SO-101 的电机连接器在整机装配后仍然可插拔，因此可以在组装之后再配置；而 SO-100 装配完成后电机连接器不可触及，必须在组装前完成配置。

4.2 第一步：查找每个臂对应的 USB 端口

把 MotorBus 控制器板通过 USB 接到电脑并通电，然后运行：

lerobot-find-port

脚本会列出所有可用串口，并提示你在识别当前总线后拔下 USB 以区分对应的臂。以下是典型输出：

macOS：

Finding all available ports for the MotorBus. ['/dev/tty.usbmodem575E0032081', '/dev/tty.usbmodem575E0031751'] Remove the USB cable from your MotorsBus and press Enter when done. [...Disconnect corresponding leader or follower arm and press Enter...] The port of this MotorsBus is /dev/tty.usbmodem575E0032081 Reconnect the USB cable.

该例中/dev/tty.usbmodem575E0032081即对应某一条臂（leader 或 follower）。

Linux：

Linux 下可能需要先给 USB 串口授权：

sudo chmod 666 /dev/ttyACM0 sudo chmod 666 /dev/ttyACM1

典型输出：

Finding all available ports for the MotorBus. ['/dev/ttyACM0', '/dev/ttyACM1'] Remove the usb cable from your MotorsBus and press Enter when done. [...Disconnect corresponding leader or follower arm and press Enter...] The port of this MotorsBus is /dev/ttyACM1 Reconnect the USB cable.

该例中/dev/ttyACM1即对应你的某条臂。请记下两条臂各自的端口，后续所有命令都需要用到。

4.3 第二步：设置电机 id 与波特率

配置的核心思想是：一次只把一个电机接到控制器板上，逐台写入 id 与波特率，全部完成后再按菊花链（daisy-chain）方式串联起来。

Follower 臂

将 USB 线和电源接到 follower 臂的控制器板上，用上一步得到的端口运行命令，并通过id参数给 follower 臂起一个名字（这个名字将作为标定文件的关联标识，后续遥操作、录制、评估必须保持一致）：

命令行方式：

lerobot-setup-motors \ --robot.type=so101_follower \ --robot.port=/dev/tty.usbmodem585A0076841 # <- 粘贴上一步找到的端口

API 方式：

from lerobot.robots.so_follower import SO101Follower, SO101FollowerConfig config = SO101FollowerConfig( port="/dev/tty.usbmodem585A0076841", id="my_awesome_follower_arm", ) follower = SO101Follower(config) follower.setup_motors()

脚本启动后会提示：

Connect the controller board to the 'gripper' motor only and press enter.

此时只把gripper 电机（id=6）接到控制器板上：确保它是板上唯一电机，且尚未与任何其他电机菊花链串联。按下[Enter]后，脚本自动为该电机写入 id 与波特率，随后输出：

'gripper' motor id set to 6

接着提示连接下一个电机：

Connect the controller board to the 'wrist_roll' motor only and press enter.

可以把 3-pin 线从控制器板上拔下，但另一端保持接在 gripper 电机上（它最终就在那个位置）；再取一根新的 3-pin 线接上 wrist roll 电机并连到控制器板，同样确保它孤零零地只连着板子。按此流程逐台完成所有 6 个电机。

故障排查（Troubleshooting）：

• 若在此处报错，逐项检查：电源是否正常、电脑与控制器板之间的 USB 线、控制器板到电机的 3-pin 线；
• 如果使用 Waveshare 控制器板，确认两个跳线帽位于B 通道（USB）。

经验提示：每次按下 Enter 前先检查一遍线缆——例如插拔过程中电源线可能意外松脱。

全部完成后脚本自动结束，此时电机已就绪。接下来就可以把每个电机的 3-pin 线首尾串联（菊花链），并把第一台电机（id=1 的shoulder_pan）的线接到控制器板上；控制器板随后可固定到机械臂底座。

Leader 臂

leader 臂重复同样流程，仅参数命名空间不同（leader 在配置体系中被归类为teleop）：

命令行方式：

lerobot-setup-motors \ --teleop.type=so101_leader \ --teleop.port=/dev/tty.usbmodem575E0031751 # <- 粘贴上一步找到的端口

API 方式：

from lerobot.teleoperators.so_leader import SO101Leader, SO101LeaderConfig config = SO101LeaderConfig( port="/dev/tty.usbmodem585A0076841", id="my_awesome_leader_arm", ) leader = SO101Leader(config) leader.setup_motors()

4.4 源码视角：setup_motors 是如何工作的

从源码看，lerobot-setup-motors脚本（src/lerobot/scripts/lerobot_setup_motors.py）通过 draccus 解析配置后，依据--robot还是--teleop构造对应设备并调用其setup_motors()方法。而 so_follower.py 第 173-177 行 与 so_leader.py 第 139-143 行 的实现是按reversed()逆序遍历电机（从 gripper 到 shoulder_pan），每轮用input()阻塞等待你接线确认，然后调用self.bus.setup_motor(motor)完成单台电机的 id/波特率写入，并打印'<motor>' motor id set to <id>。这正是前面交互流程的底层实现。

5. 逐步装配 SO-101

5.1 清理打印件

先移除所有 3D 打印件上的支撑材料。最省事的方式是用小螺丝刀从支撑材料下方撬起。建议在放置电机后、继续装配之前，为每台电机预先插好一根 3-pin 线（后期布线会困难得多）。

5.2 Joint 1（肩部底盘）

• 安装两个电机 horn（舵盘）。顶部 horn 用 1 颗 M3x6mm 螺丝固定；底部 horn 无需螺丝。
• 将第一个电机放入底座。
• 用 4 颗 M2x6mm 螺丝（最小号）固定电机：顶部 2 颗、底部 2 颗。
• 套上第一个电机固定座，用 2 颗 M2x6mm 螺丝（每侧 1 颗）固定。
• 装上肩部零件。
• 用顶部 4 颗 + 底部 4 颗 M3x6mm 螺丝拧紧肩部零件。
• 加上肩部电机固定座。

5.3 Joint 2（肩部抬升）

• 安装两个电机 horn，顶部 horn 用 M3x6mm 螺丝固定。
• 从上方滑入第二个电机。
• 用 4 颗 M2x6mm 螺丝固定第二电机。
• 用每侧 4 颗 M3x6mm 螺丝装上大臂。

5.4 Joint 3（肘部弯曲）

• 安装两个电机 horn，顶部 horn 用 M3x6mm 螺丝固定。
• 插入电机 3，用 4 颗 M2x6mm 螺丝固定。
• 用每侧 4 颗 M3x6mm 螺丝将前臂连接到电机 3。

5.5 Joint 4（腕部弯曲）

• 安装两个电机 horn，顶部 horn 用 M3x6mm 螺丝固定。
• 套上电机 4 的固定座。
• 滑入电机 4。
• 用 4 颗 M2x6mm 螺丝固定电机 4。

5.6 Joint 5（腕部旋转）

• 将电机 5 插入腕部固定座，用 2 颗 M2x6mm 前部螺丝固定。
• 腕部电机只安装一个电机 horn，用 1 颗 M3x6mm horn 螺丝固定。
• 用两侧各 4 颗 M3x6mm 螺丝将腕部固定到电机 4 上。

5.7 夹爪 / 把手（Gripper / Handle）

Follower 臂：

• 将夹爪连接到电机 5（腕部电机 horn 上），用 4 颗 M3x6mm 螺丝固定。
• 插入夹爪电机，每侧用 2 颗 M2x6mm 螺丝固定。
• 在夹爪电机上安装两个电机 horn：顶部 horn 用 M3x6mm 螺丝，底部 horn 无需螺丝。
• 安装夹爪爪齿，两侧各用 4 颗 M3x6mm 螺丝固定。

Leader 臂：

• 将 leader 固定座安装到腕部，用 4 颗 M3x6mm 螺丝固定。
• 用 1 颗 M2x6mm 螺丝将把手固定到 leader 固定座。
• 插入夹爪电机，每侧用 2 颗 M2x6mm 螺丝固定，再用 M3x6mm horn 螺丝安装一个电机 horn。
• 用 4 颗 M3x6mm 螺丝固定 follower 扳机（trigger，即遥操作时手指扣动夹爪的部件）。

6. 标定双臂（Calibrate）

6.1 为什么必须标定

标定的目标是确保leader 臂与 follower 臂在相同物理位姿下输出相同的关节位置值。这一点至关重要：标定让「在一台机器人上训练的神经网络能够迁移到另一台机器人上工作」成为可能（例如用 leader 采集数据、用 follower 执行）。

从源码看（so_follower.py 第 115-157 行），标定流程为：

1. 若已存在与id关联的标定文件，脚本会询问是直接使用现有文件还是输入c重新标定；
2. 禁用扭矩，将所有电机切换到 POSITION 运行模式；
3. 提示你将机械臂移动到所有关节量程中间位置并回车——此时通过set_half_turn_homings()记录每个电机的半圈归零偏移（homing offset）；
4. 提示你依次把除wrist_roll外的所有关节完整走一遍量程，脚本实时记录每个关节的range_min/range_max；而wrist_roll是 360° 连续旋转关节，其量程被直接固定为0到4095（对应 12-bit 编码器全量程）；
5. 将homing_offset、range_min、range_max等构成MotorCalibration写入电机 EEPROM，并保存到本地标定文件（路径与id关联）。

leader 臂的标定实现见 so_leader.py 第 84-125 行，流程一致。标定文件随后会保存在~/.cache/huggingface/lerobot/下按 robot id 命名的目录中。

6.2 Follower 臂标定

命令行方式：

lerobot-calibrate \ --robot.type=so101_follower \ --robot.port=/dev/tty.usbmodem58760431551 \ # <- 你的机械臂端口 --robot.id=my_awesome_follower_arm # <- 给机械臂起个唯一名字

API 方式：

from lerobot.robots.so_follower import SO101FollowerConfig, SO101Follower config = SO101FollowerConfig( port="/dev/tty.usbmodem585A0076891", id="my_awesome_follower_arm", ) follower = SO101Follower(config) follower.connect(calibrate=False) follower.calibrate() follower.disconnect()

6.3 Leader 臂标定

命令行方式：

lerobot-calibrate \ --teleop.type=so101_leader \ --teleop.port=/dev/tty.usbmodem58760431551 \ # <- 你的机械臂端口 --teleop.id=my_awesome_leader_arm # <- 给机械臂起个唯一名字

API 方式：

from lerobot.teleoperators.so_leader import SO101LeaderConfig, SO101Leader config = SO101LeaderConfig( port="/dev/tty.usbmodem58760431551", id="my_awesome_leader_arm", ) leader = SO101Leader(config) leader.connect(calibrate=False) leader.calibrate() leader.disconnect()

标定过程的操作要点：先把机械臂移到所有关节都在量程中间的位姿，回车后逐个关节完整走满量程。另外注意，lerobot-calibrate脚本（src/lerobot/scripts/lerobot_calibrate.py）同样通过--robot.*/--teleop.*前缀区分两条臂。

标定完成后，机械臂便已全部就绪，可以开始学习任务了。

7. 标定之后的完整闭环

SO-101 就绪后，接下来的标准流程是：遥操作 → 录制数据集 → 训练策略 → 部署评估，完整教程见 docs/source/il_robots.mdx（真实世界机器人入门）。以下是与 SO-101 直接相关的关键命令：

遥操作（leader 驱动 follower）：

lerobot-teleoperate \ --robot.type=so101_follower \ --robot.port=/dev/tty.usbmodem58760431541 \ --robot.id=my_awesome_follower_arm \ --teleop.type=so101_leader \ --teleop.port=/dev/tty.usbmodem58760431551 \ --teleop.id=my_awesome_leader_arm

录制数据集（以 5 个 episode 为例）：

lerobot-record \ --robot.type=so101_follower \ --robot.port=/dev/tty.usbmodem585A0076841 \ --robot.id=my_awesome_follower_arm \ --robot.cameras="{ front: {type: opencv, index_or_path: 0, width: 1920, height: 1080, fps: 30}}" \ --teleop.type=so101_leader \ --teleop.port=/dev/tty.usbmodem58760431551 \ --teleop.id=my_awesome_leader_arm \ --display_data=true \ --dataset.repo_id=${HF_USER}/record-test \ --dataset.num_episodes=5 \ --dataset.single_task="Grab the black cube" \ --dataset.streaming_encoding=true \ --dataset.encoder_threads=2

训练策略（以 ACT 为例）：

lerobot-train \ --dataset.repo_id=${HF_USER}/so101_test \ --policy.type=act \ --output_dir=outputs/train/act_so101_test \ --job_name=act_so101_test \ --policy.device=cuda \ --wandb.enable=true \ --policy.repo_id=${HF_USER}/my_policy

部署评估（base 模式）：

lerobot-rollout \ --strategy.type=base \ --policy.path=${HF_USER}/my_policy \ --robot.type=so101_follower \ --robot.port=/dev/ttyACM1 \ --robot.cameras="{ up: {type: opencv, index_or_path: /dev/video10, width: 640, height: 480, fps: 30}, side: {type: intelrealsense, serial_number_or_name: 233522074606, width: 640, height: 480, fps: 30}}" \ --task="Put lego brick into the transparent box" \ --duration=60

8. 进阶配置参数速查

围绕 SO-101，源码中的可调配置集中在 src/lerobot/robots/so_follower/config_so_follower.py 与 src/lerobot/teleoperators/so_leader/config_so_leader.py，常用参数如下：

其中，PID 系数与夹爪保护参数在configure()阶段（so_follower.py 第 159-171 行）写入电机：夹爪电机还会被写入Max_Torque_Limit=500（最大扭矩的 50%，防止烧毁）、Protection_Current=250（最大电流的 50%）与Overload_Torque=25（过载时扭矩 25%）三个保护参数。

总结

SO-101 的从零就绪可以归纳为五步：采购打印 → 安装依赖 → 配置电机 → 逐步装配 → 双臂标定。整个过程既有清晰的 CLI 工具支撑（lerobot-find-port、lerobot-setup-motors、lerobot-calibrate），也有完整的 Python API 等价实现（SO101Follower/SO101Leader），且标定文件与设备id强绑定，保证了「leader 采集、follower 执行」的跨机迁移能力。完成上述步骤后，即可进入 docs/source/il_robots.mdx 教程，开始遥操作、录制数据集并训练你自己的端到端策略。

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