一种冷链物流快递无人机的制作方法

本发明涉及一种无人机，尤其是涉及一种冷链物流快递无人机。

背景技术：

在传统的冷链物流技术中，以便携式保温箱加运输车最为普遍。然而，这种运输模式在运输过程中，受交通流量、道路状况等因素影响较大，特别是对于地形复杂的山区，可能出现车辆无法到达的情况以致于无法正常运输，从而限制了运输范围。由于环境复杂无人机及其快递箱需要具有良好的抗冲击和散热降温功能。

经检索，cn201810619327.5公开一种民用快递载重无人机包括装物箱和机舱，装物箱位于机舱的底部；装物箱包括箱体和箱盖，箱盖顶部两侧均内嵌设有接收探头，箱盖顶部的前端内嵌设有第二gps板，箱体两侧的顶部均内嵌设有凹槽；机舱的四角均通过支架固定连接有电机，电机顶部传动连接有螺旋桨，机舱底部的两侧均内嵌设有发射探头，机舱底部的中间位置内嵌设有高度感应器，机舱的内部设有电路板。该技术方案无法实现无人机运输的过程中对物品的冷却作用实现低温物流并且不具有抗冲击安全性能。

技术实现要素：

本发明针对现有产品的不足，而提供一种冷链物流快递无人机。

本发明的一种冷链物流快递无人机，包括机架、螺旋桨安装座、螺旋桨、温控组件、集成控制箱、快递箱、托板、摇臂、转轴、绑带、导液管；所述机架的四个端部设置有个螺旋桨安装座，螺旋桨安装座的顶部安装有螺旋桨，螺旋桨安装座内固定安装有螺旋桨电机，螺旋桨电机输出轴和螺旋桨连接，螺旋桨电机通过导线和集成控制箱内的控制器连接，集成控制箱设置在机架的内部中心位置，机架上表面固定安装有温控组件，集成控制箱的下方设置有快递箱，快递箱的底部设置有托板，托板的四周设置有托耳，托板通过托耳、绑带和机架连接，所述集成控制箱、快递箱的外壳体设置有中空层，中空层内安装有导液管，导液管和中空层填充有非牛顿流体冷却液，导液管和温控组件连接。

进一步的，所述集成控制箱内安装有一个用于处理传感器数据的采集运算、生成逻辑控制指令的控制器、一个用于发送控制指令和监控运行状态的集控云平台、一个用于控制主板发送、接受控制指令的通信模块、一个用于检测集成控制箱、快递箱内温度的温度检测模块、一个用于调节温控组件电流输出大小的电流调节模块、一个用于检测无人机运行状态的姿态控制模块、一个用于无人机定位的gps模块、一个用于无人机高度定位的高度控制模块、一个用于调整螺旋桨电机输出功率的电子调速器、一个用于提供电能的蓄电池及电源外接端口；所述姿态控制模块、电流调节模块、gps模块、高度控制模块、电子调速器、通信模块和控制器连接；控制器通过信号线和温控组件连接，所述通信模块通过无线信号和集控云平台连接，控制器通过导线和蓄电池、电源外接端口连接。

进一步的，所述温控组件包括散热箱、风扇安装座、冷却箱体，所述散热箱上表面安装有风扇安装座，所述散热箱下方安装有冷却箱体，所述散热箱的内部安装有散热电机，散热电机为双输出轴电机，散热电机的上端输出轴安装有风扇安装壳，风扇安装壳四周设置有散热风扇，散热风扇的上方设置有散热器防护罩，风扇安装壳的下方安装有散热片，散热片贴合安装有制冷片，散热电机的下端输出轴安装有第一齿轮，第一齿轮和第二齿轮互相咬合，第一齿轮和第二齿轮安装在循环输出壳体内部，循环输出壳体固定安装在冷却箱体的冷却腔内部，冷却腔空腔内填充有非牛顿流体冷却液，冷却腔的内部空间被循环输出壳体分割成高压区和低压区，高压区的出口和冷却液出液接头的一端固定连接，冷却液回液接头、冷却液出液接头和导液管固定连接，导液管安装在集成控制箱、快递箱的中空层。

进一步的，冷却液回液接头、冷却液出液接头和导液管固定连接，在导液管外壁上安装有振动发生组件，导液管安装在集成控制箱、快递箱的中空层。

进一步的，振动发生组件包括下基座、上盖套、下振动环、上振动环、弹簧、压板、密封件、电源接头；所述下基座的中部设置台阶安装孔，台阶安装孔安装有下振动环，所述下基座上端部安装有上振动环，所述下基座外部套装有上盖套，上盖套的上端部固定安装有压板，压板的下表面和下基座之间设置有上振动环；所述下基座中间内部设置通孔，通孔用于安装导液管，使导液管的外壁分别和下振动环、上振动环的内壁接触连接；所述下基座开设有连接孔，连接孔用于下振动环、上振动环的导线和电源接头的连接；振动发生组件外面包裹有防水硅胶层。

进一步的，上振动环有三个压电陶瓷环和与两个与压电陶瓷环等高的金属环沿径向紧密粘合而成，有外向内依次为外部压电陶瓷环、第一金属环、中部压电陶瓷环、第二金属环、内部压电陶瓷环；压电陶瓷环沿径向极化且内壁和外壁上均镀有银电极，所述三个压电陶瓷环分别通过导线l1、l2、l3和电源接头连接；所述下振动环沿轴向极化且内壁和外壁上均镀有银电极。

进一步的，下基座和上盖套之间通过渐变螺纹连接，下基座的凸起部分为四个独立的螺纹连接部，上盖套通过螺纹往下旋转的时候，会使的下基座的四个独立的螺纹连接部往里挤压，使得下基座将下振动环和上振动环紧密的贴合中间的导液管。

进一步的，散热器防护罩包括外壳箱体、螺旋防护罩、支撑架；所述外壳箱体上表面安装有螺旋防护罩；螺旋防护罩通过支撑架和外壳箱体固定连接，支撑架端部和外壳箱体通过螺栓固定连接，冷却盘管盘旋嵌入安装在散热片内部；冷却盘管和螺旋防护罩均采用中空的紫铜管制成；冷却盘管和螺旋防护罩相通且内部填充有易挥发冷却液；散热片的上部分设置有数排垂直翅片，下部分为平整的导热基板，导热基板和制冷片的热端贴合，垂直的翅片嵌入安装的冷却盘管，导热基板吸收热量后传递到垂直翅片，垂直翅片之间的螺旋冷却管吸收热量后其内部的易挥发冷却液吸热变气体上升到螺旋防护罩的上保护罩。

进一步的，冷却腔的内部设置有两个并排串联的循环输出壳体，冷却腔形成一个低压区、一个增压区和一个高压区，高压区出口通过冷却液出液接头输出非牛顿流体冷却液，两个循环输出壳体对应安装散热电机输出轴的齿轮组。

进一步的，冷却腔的内部设置有一个的循环输出壳体，冷却腔形成一个低压区、一个高压区和一个搅拌装置，高压区出口通过冷却液出液接头输出非牛顿流体冷却液，循环输出壳体对应安装的一个散热电机输出轴的齿轮组，搅拌装置和另外一个散热电机输出轴的尾端固定连接。

本发明的有益效果是：

（1）、本发明通过振动发生组件和非牛顿流体冷却液配合使用，振动发生组件的低频的振动可以使和温控器交换冷量后的非牛顿流体冷却液分子之间的对流加快，减少非牛顿流体冷却液用量，使得无人机运输的过程中对物品的冷却作用实现低温物流并且同时使得无人机的集成控制箱、快递箱具有抗冲击安全性。

（2）、温控组件的结构设计可以精准冷却，提高冷却效率，缩小温控组件的体积和重量，非牛顿流体冷却液可在低温下吸收并储存大量冷量，能够长时间放出大量冷量，可以大大的缩小温控组件的体积。

附图说明

图1为本发明的整体结构的立体示意图。

图2为本发明的整体结构的剖视图。

图3为本发明的整体结构的左视图。

图4为本发明的整体结构的俯视图。

图5为本发明的温控组件的结构示意图。

图6为本发明的温控组件结构的剖视图。

图7为本发明的振动发生组件的结构示意图。

图8为本发明的振动发生组件的俯视图。

图9为本发明的振动环的结构示意图。

图10为本发明的下基座的结构示意图。

图11为本发明的控制器的原理图。

图12为本发明的导液管的结构示意图。

图13为本发明的具体实施例四的循环输出壳体结构示意图。

图14为本发明的具体实施例五的循环输出壳体结构示意图。

图15为本发明的具体实施例六的循环输出壳体结构示意图。

图16为本发明的具体实施例三的散热器防护罩的结构示意图。

图中：机架1、螺旋桨安装座2、螺旋桨3、温控组件4、集成控制箱5、快递箱6、托板7、摇臂8、转轴9、绑带10、导液管11、散热箱31、风扇安装座32、冷却箱体33、冷却液回液接头34、冷却液出液接头35、散热器防护罩301、散热风扇302、散热电机输出轴303、散热电机304、散热风扇安装座305、循环输出壳体306、第一齿轮307、散热片308、制冷片309、第二齿轮310、冷却腔311、冷却盘管312、振动发生组件100、下基座101、上盖套102、下振动环103、上振动环104、弹簧105、压板106、密封件107、电源接头108。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

具体实施例一

如图1-3所示；冷链物流快递无人机包括机架1、螺旋桨安装座2、螺旋桨3、温控组件4、集成控制箱5、快递箱6、托板7、摇臂8、转轴9、绑带10、导液管11；所述机架1的四个端部设置有4个螺旋桨安装座2，螺旋桨安装座2的顶部安装有螺旋桨3，螺旋桨安装座2内固定安装有螺旋桨电机，螺旋桨电机输出轴和螺旋桨3连接，螺旋桨电机通过导线和集成控制箱5内的控制器连接，集成控制箱5设置在机架1的内部中心位置，机架1上表面固定安装有温控组件4，集成控制箱5的下方设置有快递箱6，快递箱6的底部设置有托板7，托板7的四周设置有托耳，托耳通过绑带10和机架1连接，所述集成控制箱5、快递箱6的外壳体设置有中空层，中空层内安装有导液管11，导液管11和中空层填充有非牛顿流体冷却液，导液管11和温控组件4连接。

如图11所示，集成控制箱5内安装有一个用于处理传感器数据的采集运算、生成逻辑控制指令的控制器、一个用于发送控制指令和监控运行状态的集控云平台、一个用于控制主板发送、接受控制指令的通信模块、一个用于检测集成控制箱5、快递箱6内温度的温度检测模块、一个用于调节温控组件4电流输出大小的电流调节模块、一个用于检测无人机运行状态的姿态控制模块、一个用于无人机定位的gps模块、一个用于无人机高度定位的高度控制模块、一个用于调整螺旋桨电机输出功率的电子调速器、一个用于提供电能的蓄电池及电源外接端口；

所述控制主板采用stmicroelectronics公司的stm32f427/437微控制器，可提供增强的输入/输出和外设，包括串行音频接口(sai)、dac、adc、16位/32位计时器、真随机编号发生器(rng)和rtc，且省电模式具有低功耗应用功能。

所述姿态控制模块采用集成了三轴角速率陀螺和三轴加速度计，并集成ad采集、解算核心，以及温度传感器的tdk公司的mpu-6000芯片。

所述温度检测模块采用防水贴片式pt100温度传感器，温度传感器通过信号线和控制主板连接。控制主板具有良好的运算性能使得无人机可以实现温度监控，通过温控组件实现精准冷却。

如图5、6、12所示；所述温控组件4包括散热箱31、风扇安装座32、冷却箱体33，所述散热箱31上表面安装有风扇安装座32，所述散热箱31下方安装有冷却箱体33，所述散热箱31的内部安装有散热电机304，散热电机304为双输出轴电机，散热电机304的上端输出轴安装有风扇安装壳305，风扇安装壳305四周设置有散热风扇302，散热风扇302的上方设置有散热器防护罩301，风扇安装壳305的下方安装有散热片308，散热片308贴合安装有制冷片309，散热电机304的下端输出轴安装有第一齿轮307和第二齿轮310互相咬合，第一齿轮307和第二齿轮310安装在循环输出壳体306内部，循环输出壳体306固定安装在冷却箱体33的冷却腔311内部，冷却腔311空腔内填充有非牛顿流体冷却液，冷却腔311的内部空间被循环输出壳体306分割成高压区和低压区，高压区的出口和冷却液出液接头35的一端固定连接，冷却液回液接头34、冷却液出液接头35和导液管11的主管11a一端固定连接，导液管11两边对称安装在集成控制箱5、快递箱6的中空层；所述导液管11包括主管11a、短侧管11b、长侧管11c、上侧管11d；所述主管11a的两侧均匀分布有数根短侧管11b、长侧管11c，最上端的长侧管11c上均匀排列有上侧管11d。一侧的导液管11的主管11a用于和温控组件4的冷却液出液接头35连接，非牛顿流体冷却液从短侧管11b、长侧管11c、上侧管11d输出到中空层，非牛顿流体冷却液从另外的导液管11的短侧管11b、长侧管11c、上侧管11d进入主管11a再循环回到冷却液回液接头34进入到冷却腔311。

所述非牛顿流体冷却液是由按质量比1～5％羧甲基纤维素纳、30～50%无机盐、1～5％纳米颗粒、其余为去离子水组成；所述纳米颗粒为al2o3、cu、石墨烯的其中一种或多种组合；所述无机盐为氯化钙、氯化镁其中的一种或结合。

羧甲基纤维素纳属阴离子型纤维素醚类作为非牛顿流体的基液；易溶于水，形成具有一定粘度的溶液，冷容量大、无毒、无味；无机盐为氯化钙、氯化镁其中的一种或结合，降低冰点，可以存储更多的冷量，防止非牛顿流体冷却液结冰。纳米颗粒为al2o3、cu、石墨烯等具有优良导热性能的金属或非金属纳米颗粒，纳米颗粒的制备为非常成熟的现有技术，纳米颗粒的加入可以快速吸收热量并进行传递，可以有效的规避非牛顿流体冷却液粘度高、传热边界层厚的问题，纳米颗粒作为中间导热媒介可以充分的吸收热量，并传递给内层纳米颗粒和非牛顿流体冷却液液体分子。

非牛顿流体冷却液储冷量大，放热时间长，可以大大减少冷却液的使用量，受到冲击时，非牛顿流体冷却液内呈悬浮状态的微粒便会骤然聚集成微粒簇，随压力的增大瞬间产生较大粘度，起到抗冲击效果，可以很好的保护集成控制箱5和快递箱6。

非牛顿流体冷却液可在低温下吸收并储存大量冷量，而在温度较高时又能放出大量冷量同时具有很强的抗冲击性能。

制冷片309为半导体制冷片，温度调节精确，可以通过输入电流的大小改变温度。

散热风扇302的设计有利于制冷片309的热端快速散热，使得制冷片309的冷端产生平稳的温度快速降低。

循环输出壳体306内壁安装第一齿轮307和第二齿轮310，第一齿轮307带动第二齿轮310转动，使得冷却腔311内部形成一个高压区和低压区，设计有利于非牛顿流体冷却液在冷却腔311的中流动冷却，同时防止非牛顿流体冷却液中的纳米颗粒沉淀导致分布不均影响热传递效果。

冷却腔311及集成控制箱5、快递箱6的壳壁设置有保温内层，保温内层可以有效防止制冷片308产生的冷量泄露，保温内层的结构和材料及安装方式均是现有技术不再详细说明。

具体实施例二、

如图7、8、9所示；其他与实施例一相同，不同的是，冷却液回液接头34、冷却液出液接头35和导液管11固定连接，在导液管11外壁上安装有振动发生组件100，导液管11安装在集成控制箱5、快递箱6的中空层。

振动发生组件100包括下基座101、上盖套102、下振动环103、上振动环104、弹簧105、压板106、密封件107、电源接头108；所述下基座101的中部设置台阶安装孔，台阶安装孔安装有下振动环103，所述下基座101上端部安装有上振动环104，所述下基座101外部套装有上盖套102，上盖套102的上端部固定安装有压板106，压板106的下表面和下基座101之间设置有上振动环104；所述下基座101中间内部设置通孔，通孔用于安装导液管11，使导液管11的外壁分别和下振动环103、上振动环104的内壁接触连接；所述下基座101开设有连接孔，连接孔用于下振动环103、上振动环104的导线和电源接头108的连接；振动发生组件100外面包裹有防水硅胶层。

所述上振动环104有三个压电陶瓷环和与两个与压电陶瓷环等高的金属环沿径向紧密粘合而成，有外向内依次为外部压电陶瓷环1041、第一金属环1042、中部压电陶瓷环1043、第二金属环1044、内部压电陶瓷环1045；压电陶瓷环沿径向极化且内壁和外壁上均镀有银电极，所述三个压电陶瓷环分别通过导线l1、l2、l3和电源接头108连接；

所述下振动环103沿轴向极化且内壁和外壁上均镀有银电极；可以产生的轴向振动；

由于外部压电陶瓷环1041、中部压电陶瓷环1043、内部压电陶瓷环1045的内径有大到小，由于压电陶瓷环的逆压电效应，使得通过导线l1、l2、l3施加交变电压，会产生不同频率的径向振动；导液管11的设计使得其和振动发生组件能够快速的产生共振。

下基座101和上盖套102之间通过渐变螺纹连接，下基座101的凸起部分为四个独立的螺纹连接部1011，上盖套102通过螺纹往下旋转的时候，会使的下基座101的四个独立的螺纹连接部往里挤压，使得下基座101将下振动环103和上振动环104紧密的贴合中间的导液管11。

导液管11的作用是传输非牛顿流体冷却液同时作为振动发生管将低频振动波通过导液管11传递给内部的非牛顿流体冷却液，低频的振动可以使得非牛顿流体冷却液分子之间的对流加快，进而提高散热效率。

具体实施例三、

如图16所示、其他与实施例一相同，不同的是，温控组件4的散热器防护罩301结构不同。

所述散热器防护罩301包括外壳箱体3011、螺旋防护罩3012、支撑架3013；所述外壳箱体3011上表面安装有螺旋防护罩3012；螺旋防护罩3012通过支撑架3013和外壳箱体3011固定连接，支撑架3013端部和外壳箱体3011通过螺栓固定连接，冷却盘管312盘旋嵌入安装在散热片308内部；冷却盘管312和螺旋防护罩3012均采用中空的紫铜管制成；冷却盘管312和螺旋防护罩3012相通。

散热片308的上部分设置有数排垂直翅片，下部分为平整的导热基板，导热基板和制冷片的热端贴合，接触面积大，有利于导热，垂直的翅片嵌入安装的冷却盘管312，导热基板吸收热量后传递到垂直翅片，垂直翅片之间的螺旋冷却管吸收热量后其内部的易挥发冷却液吸热变气体上升到螺旋防护罩3012的上保护罩；散热风扇302将散热片308的热量排除的同时使螺旋防护罩3012出现上下温差，位于散热风扇302上部的上保护罩降温，易挥发冷却液由气态变成液态回流到冷却盘管312内，可进一步快速吸收制冷片热端的热量，有效提高散热效率，可进一步缩小体积，提高其适用范围和散热效率。

具体实施例四、

如图13所示，其他与实施例一相同，不同的是，温控组件4的冷却腔311内的循环输出壳体306内部结构不同；

冷却腔311的内部设置有两个并排的循环输出壳体306，冷却腔311形成两个低压区和两个高压区，高压区出口通过冷却液出液接头35和管道合并后输出非牛顿流体冷却液，两个循环输出壳体306对应安装散热电机输出轴303的齿轮组，两个并排的循环输出壳体306可以使得温控组件4一主一备使用确保降温系统正常运行，也可以在温度下降不理想的情况下全部打开，加速非牛顿流体冷却液在集成控制箱5和快递箱6循环。

具体实施例五、

如图14所示，其他与实施例一相同，不同的是，温控组件4的冷却腔311内的循环输出壳体306内部结构不同；冷却腔311的内部设置有两个并排串联的循环输出壳体306，冷却腔311形成一个低压区、一个增压区和一个高压区，高压区出口通过冷却液出液接头35输出非牛顿流体冷却液，两个循环输出壳体306对应安装散热电机输出轴303的齿轮组，串联的循环输出壳体306使得非牛顿流体冷却液在输出过程中可以实现二次增压，在集成控制箱5和快递箱6体积比较大的情况下，增加输出压力确保流体流动压力，进而实现快速降温。

具体实施例六、

如图15所示，其他与实施例一相同，不同的是，温控组件4的冷却腔311内的循环输出壳体306内部结构不同；冷却腔311的内部设置有一个的循环输出壳体306，冷却腔311形成一个低压区、一个高压区和一个搅拌装置，高压区出口通过冷却液出液接头35输出非牛顿流体冷却液，循环输出壳体306对应安装的一个散热电机输出轴303的齿轮组，搅拌装置和另外一个散热电机输出轴303的尾端固定连接，搅拌装置可以放置非牛顿流体冷却液沉淀的同时加速其分子之间的对流，快速降温。

使用原理：本发明的民用快递无人机使用时通过电源外接端口开启，温控组件4使得集成控制箱5、快递箱6的中空层的非牛顿流体冷却液储存冷量，需要运输时，将货物装入快递箱6拉紧绑带10，通过集控云平台发送运输指令，通过gps模块规划运输路线，运输途中温度传感器检测快递箱6内温度升高时，通过蓄电池提供电能给温控组件保持快递箱6内温度。

本发明通过振动发生组件和非牛顿流体冷却液配合使用，振动发生组件的低频的振动可以使和温控器交换冷量后的非牛顿流体冷却液分子之间的对流加快，减少非牛顿流体冷却液用量，使得无人机运输的过程中对物品的冷却作用实现低温物流并且同时使得无人机的集成控制箱、快递箱具有抗冲击安全性，温控组件的结构设计可以精准冷却，提高冷却效率，缩小温控组件的体积和重量，非牛顿流体冷却液可在低温下吸收并储存大量冷量，能够长时间放出大量冷量，可以大大的缩小温控组件的体积。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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