让它行走：乐高步行机器人的计算设计

乐高步行机器人是由模块化乐高机械组积木搭建的步行自动机。 它们展现出有趣的运动方式，并且通过模块化机械组积木具有高度可重构性，因此在教育、娱乐和机器人研究中得到广泛应用。 然而，现有的乐高步行机器人大多是通过复用现有的单执行器步行机构来设计的。

尽管运动稳定，但其固定的步态限制了适应性和多功能性。 本文提出了首个能够设计乐高步行机器人的计算方案，这些机器人不仅能稳定行走，还支持多种步态。 我们的思路分为两方面。 第一，我们通过专门设计的齿轮-连杆机构以机械方式控制每条腿的足部运动轨迹，其中我们将一对3D打印的非圆齿轮与乐高机械组机构配合使用。

第二，我们用独立电机驱动每条腿，并通过一种简单且适应性强的控制算法同步多条腿的运动时序，从而实现稳定且多样的运动。 重要的是，我们以该建模为基础，对乐高步行机器人的形态与控制进行协同设计，以满足目标运动和外观需求。 利用我们的方法，我们制作了多种乐高步行机器人，展示了各种步态和外观，并制造了其中一些以展示其在真实世界中的运动能力。