柔顺细胞机器人的力学表征。第一部分：被动刚度

模块化主动细胞机器人（MACRO）是一种模块化机器人硬件设计范式，仅使用两种组件，即执行器和被动柔顺关节。在 MACRO 方法下，大量执行器和关节相连以创建网状细胞机器人结构，可通过驱动实现大变形和形状改变。在这篇分为两部分论文中，我们研究 MACRO 框架内不同可能网格拓扑的重要性。平面的正则与半正则镶嵌被用作候选网格拓扑，并使用有限元分析（FEA）进行模拟。在第一部分中，我们利用 FEA 评估其被动刚度特性。采用应变能方法，计算并比较不同网格拓扑的均质化材料属性（杨氏模量、剪切模量和泊松比）。结果表明，刚度随节点连通性增加而增大，且拉伸主导型拓扑比弯曲主导型具有更高刚度。我们还研究了执行器-节点相对刚度对整体网格特性的作用。该分析显示，拉伸主导型拓扑的刚度随其横截面积直接缩放，而弯曲主导型则无此种直接关系。