本申请涉及机械手，特别涉及一种基于气腱耦合驱动的自感知变刚度弹性单元及机械手。
背景技术：
1、在面对复杂的外界环境时，传统的刚性机器人适应性较差，无法满足多种任务需求。为了让机器人具有柔顺性，可以在关节驱动器中加入弹性单元使其成为串联弹性驱动器。与传统的刚性驱动器相比，弹性元件赋予了串联弹性驱动器独特的优点，例如高柔顺性、高适应性，安全性等。这些性能优势使其在康复机器人、外骨骼、服务机器人等领域得到应用。
2、然而，串联弹性驱动器中的弹性元件通常为固定刚度，无法随意调节刚度。即使是采用非线性弹性元件，其刚度值也无法适应复杂的交互任务。为了提高弹性驱动器的适应性，可以使用变刚度驱动器。变刚度驱动器中具有变刚度弹性单元，能够根据任务需求动态调整自身的刚度，从而实现柔性和精确度之间的平衡。这种结构使得变刚度驱动器具有高力控精度、抗冲击能力、被动机械储能等优点。
3、目前，传统的变刚度弹性单元主要应用于对压力的冲击力吸收，而缺乏对拉力的冲击力吸收。机械手上的变刚度弹性单元仍面临结构复杂、控制难度大和适应性差等问题。而且为了避免抓握过程中机械手的抓取力过大而损坏被抓握物体，还需要额外设置传感器以感知作用力，这使得整个机械手的结构更为冗余，不便于小型化和轻量化。
技术实现思路
1、本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种基于气腱耦合驱动的自感知变刚度弹性单元，能够对拉力进行冲击力吸收，具有更简洁的结构，降低控制难度，提升适应性，而且具有对作用力的感知功能。
2、本申请还提出一种具有上述基于气腱耦合驱动的自感知变刚度弹性单元的机械手。
3、根据本申请的第一方面实施例的基于气腱耦合驱动的自感知变刚度弹性单元，包括：
4、第一伸缩架，其包括第一端板、滑杆和第一施力板，所述滑杆的两端分别连接至所述第一端板以及所述第一施力板；
5、第二伸缩架，其包括第二端板、牵引束和第二施力板，所述第二端板与所述滑杆滑动连接，所述牵引束的两端分别连接至所述第二端板以及所述第二施力板；
6、气囊，其安装在所述第一端板与所述第二端板之间；
7、气压传感器，其安装于所述气囊中，用于检测所述气囊内的气体压强；
8、其中，所述第一施力板和所述第二施力板受外力能够相互远离，使得所述第一端板与所述第二端板能够对所述气囊进行挤压。
9、根据本申请实施例的基于气腱耦合驱动的自感知变刚度弹性单元，至少具有如下有益效果：通过调节输入气囊的初始气压，即可改变气囊的刚度，满足不同应用场景下的弹性需求，刚度调节方式简单且能够满足不同的场景需求。气囊内部为封闭空间，其形变会导致内部气压产生相应变化，通过气压传感器实时监测气囊内的压力，即可推断气囊的形变量，从而实现对弹性单元工作状态的感知和反馈控制。而且驱使第一施力板和第二施力板相互远离的拉力可以转化为对气囊的压力，从而对外界拉力所产生的冲击力进行吸收。
10、根据本申请的一些实施例，所述第一端板开设有能够使所述牵引束穿过的通孔。
11、根据本申请的一些实施例，所述气囊为波纹管，所述波纹管的两端分别紧密连接至所述第一端板和所述第二端板，所述波纹管内部形成一个能够容置气体的密闭空间。
12、根据本申请的一些实施例，所述基于气腱耦合驱动的自感知变刚度弹性单元还包括限制环，所述限制环套设在所述波纹管外部，所述限制环与所述滑杆滑动连接。
13、根据本申请的一些实施例，所述波纹管开设有气孔，所述气孔处安装有与气源设备连接的输气管。
14、根据本申请的一些实施例，所述输气管上设置有气阀，所述气阀用于控制所述输气管的通断。
15、根据本申请的第二方面实施例的机械手，包括：
16、两个基于气腱耦合驱动的自感知变刚度弹性单元；
17、从动转轴，其转动轴安装有从动滑轮；
18、主动转轴，其转动轴安装有主动滑轮；
19、第一牵引绳，其绕于所述从动转轴的从动滑轮，所述第一牵引绳的两端分别连接至两个所述基于气腱耦合驱动的自感知变刚度弹性单元的第一施力板；
20、第二牵引绳，其绕于所述主动转轴的主动滑轮，所述第二牵引绳的两端分别连接至两个所述基于气腱耦合驱动的自感知变刚度弹性单元的第二施力板。
21、根据本申请实施例的机械手，至少具有如下有益效果：通过对两个基于气腱耦合驱动的自感知变刚度弹性单元中的气囊进行充气，机械手的转动关节可以实现大范围的可变刚度调节；而且机械手在与外部环境交互时，可以结合气压传感器来实现输出力控制和碰撞感知。
22、根据本申请的第三方面实施例的机械手，包括：
23、基于气腱耦合驱动的自感知变刚度弹性单元；
24、壳体；
25、电机，其安装于所述壳体，所述电机的转动轴安装有驱动滑轮；
26、机械爪，其铰接于所述壳体；
27、第三牵引绳，其一端固定至所述驱动滑轮，所述第三牵引绳的另一端固定至所述基于气腱耦合驱动的自感知变刚度弹性单元的第一施力板；
28、第四牵引绳，其一端固定至所述基于气腱耦合驱动的自感知变刚度弹性单元的第二施力板，所述第四牵引绳的另一端固定至所述机械爪的端部，拉动所述第四牵引绳能够驱动所述机械爪合拢。
29、根据本申请实施例的机械手，至少具有如下有益效果：通过电机拉动基于气腱耦合驱动的自感知变刚度弹性单元，进而拉动机械爪进行合拢，能够对物体进行抓取；而且夹持不同尺寸的物体时，基于气腱耦合驱动的自感知变刚度弹性单元的压缩量和气压变化量均会有所不同，由此也可以通过测定气压的变化来感知被夹持物体的尺寸大小。
30、本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
1.一种基于气腱耦合驱动的自感知变刚度弹性单元，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于气腱耦合驱动的自感知变刚度弹性单元，其特征在于：所述第一端板开设有能够使所述牵引束穿过的通孔。
3.根据权利要求1所述的基于气腱耦合驱动的自感知变刚度弹性单元，其特征在于：所述气囊为波纹管，所述波纹管的两端分别紧密连接至所述第一端板和所述第二端板，所述波纹管内部形成一个能够容置气体的密闭空间。
4.根据权利要求3所述的基于气腱耦合驱动的自感知变刚度弹性单元，其特征在于：所述基于气腱耦合驱动的自感知变刚度弹性单元还包括限制环，所述限制环套设在所述波纹管外部，所述限制环与所述滑杆滑动连接。
5.根据权利要求3所述的基于气腱耦合驱动的自感知变刚度弹性单元，其特征在于：所述波纹管开设有气孔，所述气孔处安装有与气源设备连接的输气管。
6.根据权利要求5所述的基于气腱耦合驱动的自感知变刚度弹性单元，其特征在于：所述输气管上设置有气阀，所述气阀用于控制所述输气管的通断。
7.一种机械手，其特征在于，包括：
8.一种机械手，其特征在于，包括：