本发明涉及太阳能光伏设备技术领域，尤其涉及一种软机器人的致动器及其制造方法、制造装置。
背景技术：
目前，我国太阳能发电装置主要有定点式太阳能发电装置和跟踪式太阳能发电装置两大种类。理论表明：与定点式太阳能电池板相比，跟踪式太阳能电池板的能量接受率可相对提高35％，因此研究跟踪式的太阳能发电装置对于开发太阳能具有重要意义。
传统的太阳能追踪系统多采用直流电机和液压活塞等刚性机械机构驱动，然而复杂的机械机构不仅大大增加了装置的质量，也增加了生产成本和维护成本。
软机器人属于机器人领域，其包括柔性自适应抓持器和致动器，以使机器人能够以与人相似的方式与物体相互作用，因此，将软机器人应用到太阳能追踪系统中，更有利于精确跟踪太阳位置。
从跟踪太阳位置的角度来看，软机器人的致动器具有至少两个弯曲方向，其一是控制太阳能电池板俯仰角(即太阳能电池板所在平面法线与水平面之间的夹角)大小的纵向弯曲，另一个是控制太阳能电池板偏航角(即太阳能电池板所在平面法线在当地水平面的投影与正北方之间的夹角)大小的横向弯曲。传统软机器人致动器装置由于结构设计的不足，难以做到纵向弯曲与横向弯曲分别控制。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供了一种软机器人的致动器及其制造方法、制造装置，该致动器能够分别控制纵向弯曲和横向弯曲。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种软机器人的致动器，包括与太阳能电池板连接的主壳体，所述主壳体的内部分别设有横向气室对和纵向气室对，所述横向气室对和纵向气室对分别均匀的围绕在所述主壳体的轴线外，且所述横向气室对与纵向气室对之间间隔排布；其中，所述横向气室对和纵向气室对分别通过充气膨胀驱动所述主壳体发生横向弹性变形和纵向弹性变形，以分别实现所述主壳体的横向弯曲和纵向弯曲。
进一步的，所述横向气室对和纵向气室对分别包括成对设置的气室，每对气室分别对称的排布在所述主壳体的轴线两侧，且所述横向气室对的气室与所述纵向气室对的气室之间间隔排布，各个所述气室之间相互隔离。
进一步的，各个所述气室的一端通过充气口贯通连接在所述主壳体的底部，且另一端与所述主壳体的顶部不贯通。
进一步的，所述主壳体的顶部设有用于连接所述太阳能电池板的连接平台，底部同轴安装有座体；所述座体的内部分别设有多条充气通道，各条所述充气通道分别通过充气口与所述横向气室对和纵向气室对逐个连通。
进一步的，每两条所述充气通道分别对称的排布在所述座体的轴线两侧，且各条所述充气通道之间相互隔离。
进一步的，所述主壳体的底部通过支撑平台与所述座体同轴连接。
本发明还提供了一种用于制造如上所述的致动器的制造方法，包括以下步骤：
分别组装主体模具和座体模具，并利用胶泥分别填堵模具缝隙，其中，所述主体模具内分别设有多个内芯，多个所述内芯对称布置在所述主体模具的轴线两侧，且与所述主体模具的内壁之间不接触；
将经过调配后的液态胶料分别注入所述主体模具和座体模具内，并各自静置至凝固，以分别得到主壳体和座体；
以所述经过调配后的液态胶料作为粘接胶，将所述主壳体和座体之间通过所述粘接胶粘接，并静置至所述粘接胶固化，即得。
进一步的，所述液态胶料在调配时，具体包括以下步骤：
将第一液态硅胶和第二液态硅胶按预设比例混合，以得到待用胶料，其中，所述第一液态硅胶的肖氏硬度为30a，所述第二液态硅胶的肖氏硬度为50a；
通过抽真空将混合后的所述待用胶料中的气泡去除，以得到所述调配后的液态胶料。
本发明还提供了一种在如上所述的制造方法中使用的制作装置，包括：
主体模具，包括上模具体和下模具体，所述上模具体和下模具体之间可拆卸的竖向同轴连接，以使所述上模具体和下模具体的内部留有一容置腔；
多个内芯，分别插装在所述容置腔内，且均与所述主体模具的轴线平行，每两个所述内芯对称的布置在所述主体模具的轴线两侧，各个所述内芯之间互不接触，且与所述主体模具的内壁之间不接触；
座体模具，包括模具底座和模具侧壁，所述模具底座的顶部与模具侧壁连接，以使所述模具底座和模具侧壁共同合围成用于灌胶形成座体的空腔；所述座体模具内沿轴向立有多个充气杆，每个所述充气杆的在所述空腔内的位置分别与各个所述内芯在所述容置腔内的位置逐一对应设置。
进一步的，所述主体模具还包括平台模具体、支撑模具体和封闭座，所述平台模具体、上模具体、下模具体、支撑模具和封闭座由上至下顺次连接，所述平台模具体内设有用于灌胶形成连接平台的腔体，所述支撑模具体内设有用于灌胶形成支撑平台的腔体，各个所述内芯的一端分别固定在所述封闭座上。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明的软机器人的致动器包括与太阳能电池板连接的主壳体，主壳体的内部分别设有横向气室对和纵向气室对，横向气室对和纵向气室对分别均匀的围绕在主壳体的轴线外，且横向气室对与纵向气室对之间间隔排布；其中，横向气室对和纵向气室对分别通过充气膨胀驱动主壳体发生横向弹性变形和纵向弹性变形，以分别实现主壳体的横向弯曲和纵向弯曲，则该致动器不仅能实现带动太阳能电池板跟踪太阳位置的功能，而且能够做到纵向弯曲与横向弯曲分别控制，以减少控制难度，提高控制精度。将软机器人技术应用到太阳能自动跟踪发电系统中，体积小，质量轻，成本低廉，抗冲击性好，高自由度，灵活性好，相较于固定式太阳能发电系统，该致动器的应用可以大幅度提高太阳能发电系统的采光能力，提高光电转换效率。
附图说明
图1为本发明实施例的致动器的结构示意图；
图2为本发明实施例的致动器的俯视透视图；
图3为图2的a-a向的剖视图；
图4为本发明实施例的主壳体的结构示意图；
图5为本发明实施例的主壳体的俯视透视图；
图6为图5的b-b向的剖视图；
图7为本发明实施例的座体的结构示意图；
图8为本发明实施例的座体的俯视透视图；
图9为图8的c-c向的剖视图；
图10为本发明实施例的主体模具的结构示意图；
图11为本发明实施例的主体模具的俯视透视图；
图12为图11的d-d向的剖视图；
图13为本发明实施例的座体模具的结构示意图；
图14为本发明实施例的座体模具的俯视透视图；
图15为图14的e-e向的剖视图；
图16为本发明实施例的制造方法的流程框架图。
其中，1、主壳体；2、座体；3、支撑平台；4、充气通道；5、气室；6、连接平台；7、连接孔；8、平台模具体；9、上模具体；10、下模具体；11、支撑模具体；12、封闭座；13、内芯；14、模具侧壁；15、模具底座。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例一
本实施例一提供了一种应用于太阳能自动跟踪发电系统的软机器人致动器，其主要功能是带动太阳能电池板运动以便跟踪太阳位置，该功能是通过倾斜放置软机器人致动器、并使得软机器人致动器的气室5充气膨胀促使主壳体1弯曲变形实现的。从跟踪太阳位置的角度来看，主壳体1的弯曲分为两个方向，其一是控制太阳能电池板俯仰角(即太阳能电池板所在平面法线与水平面之间的夹角)大小的纵向弯曲，另一个是控制太阳能电池板偏航角(即太阳能电池板所在平面法线在当地水平面的投影与正北方之间的夹角)大小的横向弯曲。
如图1～图3所示，本实施例所述的致动器包括与太阳能电池板连接的主壳体1，主壳体1的内部分别设有横向气室5对和纵向气室5对，横向气室5对和纵向气室5对分别均匀的围绕在主壳体1的轴线外，且横向气室5对与纵向气室5对之间间隔排布；其中，横向气室5对和纵向气室5对分别通过充气膨胀驱动主壳体1发生横向弹性变形和纵向弹性变形，以分别实现主壳体1的横向弯曲和纵向弯曲，则该致动器不仅能实现带动太阳能电池板跟踪太阳位置的功能，而且能够做到纵向弯曲与横向弯曲分别控制，以减少控制难度，提高控制精度。将软机器人技术应用到太阳能自动跟踪发电系统中，体积小，质量轻，成本低廉，抗冲击性好，高自由度，灵活性好，相较于固定式太阳能发电系统，该致动器的应用可以大幅度提高太阳能发电系统的采光能力，提高光电转换效率。
具体的，如图4～图6所示，该致动器的主壳体1中，横向气室5对和纵向气室5对分别包括成对设置的气室5，每对气室5分别对称的排布在主壳体1的轴线两侧，且横向气室5对的气室5与纵向气室5对的气室5之间间隔排布，各个气室5之间相互隔离，从而使得各个气室5围绕在主壳体1轴线的外围成星状均匀分布。
优选上述的在轴线两侧成对设置的气室5中，任一侧的气室5数量均为一个或多个，本实施例中，主壳体1轴线两侧各有一个气室5，各个气室5的一端通过充气口贯通连接在主壳体1的底部，且另一端与主壳体1的顶部不贯通，当主壳体1与座体2连接时，利用充气口与座体2内的充气通道4相连，可以从外部向气室5内充气。
综上可知，当横向气室5对充气膨胀时，由于轴线两侧同时膨胀，能引起由柔性材料制成的主壳体1沿横向变形，从而使得主壳体1向横向弯曲；同理当纵向气室5对充气膨胀时，能引起主壳体1沿纵向变形，从而使得主壳体1向纵向弯曲；需要说明的是，主壳体1的弯曲度可由各个气室5的充气量确定，即主壳体1轴线两侧的气室5的充气量互不相同，即可引起主壳体1向一侧弯曲，并利用充气量确定主壳体1的弯曲程度并实现反向复原。
本实施例中，主壳体1的顶部设有用于连接太阳能电池板的连接平台6，底部同轴安装有座体2，为了保证主壳体1与座体2之间的可靠连接，优选主壳体1的底部向下凸起有支撑平台3，则主壳体1通过支撑平台3与座体2同轴连接，该支撑平台3起到了便于粘接及提高粘接强度的作用。
如图7～图9所示，座体2的内部分别设有多条充气通道4，各条充气通道4分别通过充气口与横向气室5对和纵向气室5对逐个连通，以便于在座体2与主壳体1连接时，每条充气通道4都能逐个与一个气室5对应连通，通过充气通道4与外部充气装置连接，从而为各个气室5分别充气，并精确的、合理的控制气室5内的充气量。
优选的，参照上述的气室5结构，将座体2内的充气通道4作对应布局：每两条充气通道4分别对称的排布在座体2的轴线两侧，且各条充气通道4之间相互隔离；需要说明的是，不论各条充气通道4在座体2内如何布设，每条充气通道4的出气端分别与一条独立气室5连通，从而保证气室5的充气量可以单独的精确控制即可。
本实施例中，致动器的主壳体1由具有弹性形变的柔性材料制成，主壳体1的结构优选为圆柱体；支撑平台3由主壳体1的底端径向向外扩展形成的厚圆盘、以及座体2顶端径向向外扩展形成的厚圆盘轴向粘接组成，该支撑平台3的周向上均匀分布有多个连接孔7，用于与安装支架固定，保证整个软机器人致动器工作时具有足够的稳定性；四条空间呈星形分布的独立空腔气室5分别位于主壳体1的内部，每两个气室5为一气室5对，每对气室5对分别对称的布设在主壳体1轴线的两侧，两对气室5对的连线之间相互垂直，当任一气室5对充气膨胀时，主壳体1将会变形从而产生致动动作，即发生横向弯曲和纵向弯曲；为了便于顺畅充气，四条空间呈星形分布的充气通道4位于座体2内部，每两条充气通道4为一对分别对称的设置在座体2轴线两侧，且两对充气通道4的连线之间互相垂直，从而实现提供气体通路的目的；连接平台6位于主壳体1的顶部，由沿主壳体1顶端径向向外扩展的厚圆盘构成，在连接平台6的周向上同样均匀分布有多个连接孔7，用来与太阳能电池板或其辅助支架相连接，使得太阳能电池板可以在软机器人的带动下指向预定的方向。
实施例二
本实施例二提供了一种太阳能追踪系统，该系统包括如实施例一所述的软机器人的致动器，该系统中，致动器的连接平台通过安装支架与太阳能电池板连接，以通过致动器的致动动作驱动太阳能电池板运动，从而快速追踪太阳方位，大幅度提高太阳能发电系统的采光能力，提高光电转换效率。
在太阳能电池板的驱动机构中应用该致动器，能够对太阳能电池板的俯仰角大小和偏航角大小分别进行精确控制，从而减少控制难度，提高控制精度，将软机器人技术应用到太阳能自动跟踪发电系统中，体积小，质量轻，成本低廉，抗冲击性好，高自由度，灵活性好，相较于固定式太阳能发电系统，该致动器的应用可以大幅度提高太阳能发电系统的采光能力，提高光电转换效率。
实施例三
本实施例三提供了一种用于制造如实施例一所述的致动器的制造方法，如图16所示，利用该方法制造上述的致动器能够确保工艺流程简洁、有效降低生产成本、确保产品质量优良，并能形成生产流水线。
该方法包括以下步骤：
步骤1：分别组装下述实施例三所述的制造装置中的主体模具和座体模具，并利用胶泥分别填堵模具缝隙，其中，主体模具内分别设有多个内芯13，内芯13的横截面形状不限，优选为圆形；多个内芯13对称布置在主体模具的轴线两侧，且与主体模具的内壁之间不接触。
步骤2：将经过调配后的液态胶料分别注入主体模具和座体模具内，并各自静置至凝固，以分别得到主壳体1和座体2。
步骤3：以经过调配后的液态胶料作为粘接胶，将主壳体1和座体2之间通过粘接胶粘接，并静置至粘接胶固化，即得如实施例一所述的软机器人的致动器。
其中，步骤2所述的液态胶料在调配时，具体包括以下步骤：
步骤201：将第一液态硅胶和第二液态硅胶按预设比例混合，以得到待用胶料，其中，第一液态硅胶的肖氏硬度为30a，第二液态硅胶的肖氏硬度为50a；
步骤202：通过抽真空将混合后的待用胶料中的气泡去除，以得到调配后的液态胶料。
实施例四
本实施例四提供了一种在如实施例三所述的制造方法中使用的制作装置。该装置能够提高生产制作效率，并能确保产品质量和结构稳定性，从而快速生产高品质致动器。
该制作装置包括用于制作主壳体1的主体模具、以及用于制作座体2的座体模具。其中，如图10～图12所示，主体模具包括上模具体9和下模具体10，上模具体9和下模具体10之间可拆卸的竖向同轴连接，以使上模具体9和下模具体10的内部留有一容置腔，为了便于上模具体9和下模具体10之间拆装方便，优选在上模具体9和下模具体10相对的表面轴向上设置滑道和扭转滑扣，滑扣在滑道内滑行，并能被锁定在滑道终端；在容置腔内分别插装有多个内芯13，多个内芯13均与主体模具的轴线平行，每两个内芯13对称的布置在主体模具的轴线两侧，各个内芯13之间互不接触，且与主体模具的内壁之间不接触，利用各个内芯13预留出气室5的空腔；如图13～图15所示，座体模具包括模具底座15和模具侧壁14，模具底座15的顶部与模具侧壁14连接，以使模具底座15和模具侧壁14共同合围成用于灌胶形成座体2的空腔；座体模具内沿轴向立有多个充气杆，每个充气杆的在空腔内的位置分别与各个内芯13在容置腔内的位置逐一对应设置。
进一步的，主体模具还包括平台模具体8、支撑模具体11和封闭座12，平台模具体8、上模具体9、下模具体10、支撑模具和封闭座12由上至下顺次连接，平台模具体8内设有用于灌胶形成连接平台6的腔体，支撑模具体11内设有用于灌胶形成支撑平台3的腔体，各个内芯13的一端分别固定在封闭座12上。另一端与平台模具体8的顶端之间不接触，从而保证制成的各个气室5均与主壳体1顶端之间不贯通。
综上所述，上述各实施例所述的软机器人的致动器包括与太阳能电池板连接的主壳体1，主壳体1的内部分别设有横向气室5对和纵向气室5对，横向气室5对和纵向气室5对分别均匀的围绕在主壳体1的轴线外，且横向气室5对与纵向气室5对之间间隔排布；其中，横向气室5对和纵向气室5对分别通过充气膨胀驱动主壳体1发生横向弹性变形和纵向弹性变形，以分别实现主壳体1的横向弯曲和纵向弯曲，则该致动器不仅能实现带动太阳能电池板跟踪太阳位置的功能，而且能够做到纵向弯曲与横向弯曲分别控制，以减少控制难度，提高控制精度。将软机器人技术应用到太阳能自动跟踪发电系统中，体积小，质量轻，成本低廉，抗冲击性好，高自由度，灵活性好，相较于固定式太阳能发电系统，该致动器的应用可以大幅度提高太阳能发电系统的采光能力，提高光电转换效率；上述实施例所述的制作方法和制作装置能够确保工艺流程简洁、有效降低生产成本、确保产品质量优良，并能形成生产流水线。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。