一种机械臂散热结构及控制方法

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种机械臂散热结构及控制方法。

背景技术

目前手术机器人技术发展十分迅速，已经有多种手术机器人在手术过程中，代替或者协助医生完成一系列高难度动作。大部分手术机器人的运动关节采用电机驱动的方式，通过驱动器来驱动电机运动。

由于手术机器人的运动关节数目较多，为了减少线束的数量以及缩短线束的长度，通常会将多个运动关节的驱动器集中设置在运动关节的附近，因此市面上有很多机械臂会将驱动器安装在机械臂腔内。但这样狭小的空间不利于散热，如果机械臂腔内的散热无法得到保证，那么驱动器可能会过热保护，导致系统通讯异常、机械臂无法按照预期运动，此外，机械臂腔内过热的温度也会影响电子器件的寿命，不利于手术机器人的长期运转。

发明内容

本申请提供了一种机械臂散热结构及控制方法，以解决由于机械臂散热不好引起的机械臂稳定性下降的问题。

本申请第一方面提供一种机械臂散热结构，包括壳体；散热盖板，散热盖板盖设在壳体上，并与壳体围合形成散热腔；散热鳍片，散热鳍片设置在散热腔内，且位于壳体与散热盖板之间，散热盖板上设置有进风口和出风口，分布在散热鳍片的两端；制冷片，制冷片设置在散热腔内，且位于壳体与散热鳍片之间；制冷片包括吸热面和散热面，吸热面与壳体贴合，散热面与散热鳍片贴合。

可选的，散热腔内还设有涡流风扇和导流板，分别位于进风口和出风口处；涡流风扇用于从进风口吸入外部气流，并将气流向散热鳍片方向吹出，使气流穿过散热鳍片向导流板方向流动，导流板用于将到达的气流从出风口导出。

可选的，导流板的一端与散热鳍片背离散热盖板的一侧相连，另一端与散热盖板相抵接，形成面向所述散热鳍片与散热盖板的斜坡结构。

可选的，散热鳍片的数量为多个，沿气流方向从涡流风扇至导流板间隔阵列分布，形成多个沿气流方向的散热风道。

可选的，多个散热鳍片均与散热盖板相贴合。

可选的，出风口包括多个条形通槽，条形通槽的宽度与相邻两个散热鳍片的间距相同，且多个条形通槽与多个散热风道一一对应连通。

可选的，涡流风扇和导流板的数量均为两个，其中，两个涡流风扇分布在散热腔的两端，两个散热鳍片分布在导流板的两侧，两个导流板对称设置在散热腔的中心区域；进风口的数量为两组，两组进风口与两个涡流风扇一一对应设置。

可选的，制冷片的散热面与散热鳍片之间填充有导热硅脂。

可选的，保护套管设置在涡流风扇与制冷片的供电线入口，且套设在涡流风扇和制冷片的供电线上。

可选的，壳体内形成有安装腔，安装腔内设置发热元件，安装腔内还包括温度传感器，用于获取安装腔的腔内温度；控制模块，用于根据预设的腔内温度与制冷片的工作频率之间的关系，生成第一脉宽调制信号；第一运放模块，用于根据第一脉宽调制信号，得到第一控制信号；第一开关器件，用于根据第一控制信号控制制冷片的工作状态。

可选的，散热结构还包括滤波模块，用于对第一脉宽调制信号进行滤波，将滤波后的第一脉宽调制信号发送给第一运放模块。

可选的，第一开关器件位于安装腔内，包括由多个三极管并联形成的三极管阵列。

可选的，壳体内形成有安装腔，安装腔内设置有发热元件，安装腔内还包括热敏电阻，热敏电阻的阻值随安装腔的腔内温度的变化而变化；波形发生器，用于根据热敏电阻的阻值与预设电阻之间的分压电压生成第二脉宽调制信号；第二运放模块，用于根据第二脉宽调制信号，得到第二控制信号；第二开关器件，用于根据第二控制信号控制涡流风扇的工作状态。

本申请提供的机械臂散热结构，通过在散热鳍片上安装制冷片，能够有效提升空间狭小的薄壁机械臂的散热效率。同时散热过程中，散热效果好，噪音低。

本申请第二方面提供一种机械臂散热结构的控制方法，用于第一方面提出的机械臂散热结构，控制方法包括获取安装腔的腔内温度；根据腔内温度与制冷片工作频率之间的关系，生成第一脉宽调制信号；对第一脉宽调制信号进行滤波；放大滤波后的第一脉宽调制信号，得到第一控制信号；根据第一控制信号，控制制冷片的工作状态。

可选的，机械臂散热结构的控制方法还包括获取与腔内温度对应的热敏电阻的阻值；根据热敏电阻的阻值与预设电阻之间的分压电压生成第二脉宽调制信号，分压电压随腔内温度的变化而变化；放大第二脉宽调制信号，得到第二控制信号；根据第二控制信号，控制涡流风扇的工作状态。

本申请提供的机械臂散热结构的控制方法，通过腔内温度的大小分别控制制冷片和涡流风扇的工作状态，能够实现温控连续，延长制冷片的寿命，同时起到节约能耗的作用。

本申请提供一种机械臂散热结构及控制方法。散热结构包括壳体、散热盖板、散热鳍片和制冷片。散热盖板盖设在壳体上，并与壳体之间围合形成有散热腔；散热鳍片设置在散热腔内，且位于壳体与散热盖板之间，散热盖板上设置有进风口和出风口，分布在散热鳍片的两端；制冷片设置在散热腔内，且位于壳体与散热鳍片之间；制冷片包括吸热面和散热面，吸热面与壳体贴合，散热面与散热鳍片贴合。通过在散热鳍片上安装制冷片，能够有效提升空间狭小的薄壁机械臂的散热效率，同时散热过程中，散热效果好，噪音低，因此提高了机械臂的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中机械臂散热结构的结构示意图之一；

图2为本申请实施例中机械臂散热结构的结构示意图之二；

图3为本申请实施例中机械臂散热结构的结构示意图之三；

图4为本申请实施例中保护套管设置位置的结构示意图；

图5为本申请实施例中制冷片控制方法的流程示意图；

图6为本申请一个可行的实施例中制冷片控制方法的流程示意图；

图7为本申请实施例中涡流风扇的控制方法的流程示意图；

图8为本申请一个可行实施例中涡流风扇控制方法的流程示意图。

图示说明：

其中，1-壳体，10-安装腔，11-发热元件，2-散热盖板，20-散热腔，21-进风口，22-出风口，3-散热鳍片，4-制冷片，5-涡流风扇，6-导流板，7-保护套管。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

由于机器人高度集成化的发展趋势，驱动器也往集成化、小型化、高能量密度化的方向发展，这样驱动器本身势必会带来积热问题。且手术机器人机械臂关节数目多，为了减少线束的数量，会将多个运动关节的驱动器集中安置到一个位置，同时又为了减少穿过运动关节的线束数量以及缩短线束的长度，会将驱动器就近安排在运动关节附近，因此不会将全部运动关节的驱动器安置在底盘等散热条件良好但距离运动关节较远的位置。

对于安装在机械臂腔内的部分功耗小的电机驱动器，可以采用被动散热片或者外加小型风扇进行散热。但是仍有很多电机驱动器的散热无法通过简单的被动散热片进行散热，且机械臂的空间有限，无法安装尺寸大、风量大的风扇，同样存在散热问题。

本发明实施例主要解决在上述机械臂空间狭小、壳体较薄的条件下，电机驱动器及其余元器件发热问题，提出一种机械臂散热结构。该散热结构应用于机械臂中，可根据散热风道的长度及壳体的厚度，选择合适数量、合适尺寸的散热风扇，并在机械臂壳体内安装制冷片，提高散热效率。

图1为本申请实施例中机械臂散热结构的结构示意图之一；图2为本申请实施例中机械臂散热结构的结构示意图之二。

如图1和图2所示，本申请提供的机械臂散热结构包括壳体1、散热盖板2、散热鳍片3和制冷片4，壳体1内形成有安装腔10，安装腔10内用于安装机械臂的工作部件。其中，壳体1是封闭的结构，可以将其理解为一个机械臂壳体，安装腔10内安装有发热元件11，发热元件11在工作过程中会产生热量，并导致安装腔10内温度升高，因此需要进行散热处理。

散热盖板2盖设在壳体1上，并与发热元件11的位置对应。散热盖板2与壳体1围合形成有散热腔20，同时散热盖板2上设置有进风口21和出风口22，进风口21和出风口22位于散热鳍片3的两端，从而使得散热腔20内的热量可通过出风口22导出散热腔20。

具体地，在机械臂工作的过程中，位于壳体1内部的发热元件11会在工作过程中产生热量，从而使得安装腔10内存在热量，温度升高。由于散热盖板2盖设在壳体1上并与壳体1围合形成散热腔20，因此，在发热元件11由于工作产生一定热量后，热量会通过壳体1的传递，传递至温度相对低的散热腔20内部，同时散热盖板2上设有进风口21和出风口22，从而使得热量通过出风口22导出散热腔20。

在散热腔20内设有散热鳍片3，散热鳍片3与发热元件11的位置对应，并设在壳体1外侧。也就是说，散热盖板2盖设在散热鳍片3上，起到遮盖散热鳍片3的作用。

具体地，在热量传递的过程中，发热元件11由于工作产生的热量会传递至壳体1，导致壳体1升温，热量会继续传递至温度相对较低的散热腔20内，同时散热腔20内安装有散热鳍片3。通过设置散热鳍片3能够有效增加热量的传递面积，使热量有效分散至散热鳍片3的表面，从而提高了散热效率，最后散热鳍片3上的热量会通过出风口22导出散热腔20，从而实现对发热元件11的散热操作。

散热腔20内还设置有制冷片4，制冷片4位于壳体1与散热鳍片3之间，并与发热元件11的位置对应，制冷片4包括吸热面和散热面。其中，吸热面与发热元件11对应位置的壳体1贴合，散热面与散热鳍片3贴合。

具体地，发热元件11在工作过程中产生的热量，会传递至与其贴合位置处的壳体1上，进而被制冷片4的吸热面吸附，将热量转移到散热面，从而实现热量从发热元件11上传递至制冷片4上，由于热量是从温度相对较高的区域转移到温度相对较低的区域，而制冷片4与散热鳍片3相连接，制冷片4上的热量会继续传递至散热鳍片3上。最后通过散热腔20的出风口22将热量导出散热腔20。从而实现制冷片4将发热元件11的热量吸附后，传递至散热鳍片3，最后通过出风口22导出的散热过程。

值得注意的是，发热元件11设置在安装腔10内部，并不限于安装腔10的底部，例如设置在安装腔10的侧部、顶部或者是中部位置。相应的，散热盖板2的位置与发热元件11所在的壳体1的位置对应，也就是说，散热盖板2是盖设在发热元件11对应位置的壳体1上。同时散热盖板2通过多个固定螺钉固定在壳体1上，保证了散热盖板2能够与壳体1稳固的连接。

具体地，进风口21和出风口22与散热腔20连通，可通过散热腔20外的冷空气带走腔体内的热量。其中，通过冷空气带走热量的方式有两种，一种是自然散热，通过热量的自然传递，热量从散热鳍片3导通至散热盖板2的内壁，并最后通过出风口22传递至散热腔20外。另一种是通过流通的气流散热，气流以一定的速度从进风口21进入至散热腔20内，在流通的过程中带走热量。也就是说，本实施例中的散热操作适应性较广，可采用单独散热或制冷片4散热的多种散热方式，从而适应空间狭小的安装腔10。也就是说，在机械臂的安装腔10内空间较小而无法安装散热结构的情况下，可通过本实施例提供的将散热盖板2盖设在壳体1上的外置散热腔20的方式进行散热。同时，本申请实施例中提供的机械臂散热结构，通过在散热鳍片3上安装制冷片4，起到热量吸附的作用，减小了热量的传递时间，能够有效提升空间狭小的薄壁机械臂的散热效率，同时散热过程中，散热效果好，噪音低。

在一些可行的实施例中，制冷片4为热电半导体制冷组件，其吸热面与壳体1之间采用导热硅脂填满间隙，以减小热阻。在一些实可行的实施例中，发热元件11可以为驱动器或驱动器模块。也就是说，散热结构的主体在工作过程中，发热元件11是参与主体控制并产生热量的部件。发热元件11与壳体1的内表面之间通过导热硅脂填满间隙，以减小热阻。

图3为本申请实施例中散热结构的结构示意图之三。

如图3所示，散热盖板2上设有进风口21和出风口22，气流由进风口21进入散热腔20后，通过出风口22导通至散热腔20外，在气流流通的过程中，将散热腔20内的热量带走，以实现散热操作。

机械臂散热结构还包括涡流风扇5和导流板6，涡流风扇5设置在散热腔20内，且位于进风口21处，导流板6设置在散热腔20内，并位于出风口22处，气流通过导流板6导出散热腔20。其中，导流板6为斜坡结构，对气流起到导流作用，斜坡的顶部与散热鳍片3的靠近散热盖板2的端部齐平，也与散热盖板2的内壁相抵接，斜坡的底部与散热鳍片3的背离散热盖板2的端部相连接。气流在通过具有斜坡结构的导流板6时引导并改变原有的流通方向，能够将气流集中汇聚并导流至出风口22处，以实现气流将热量带出散热腔20。散热鳍片3设置在涡流风扇5和导流板6之间，以使气流被涡流风扇5吸入散热腔20后，通过散热鳍片3后导通至导流板6处，以带走散热鳍片3上的热量。

可以理解的是，如果不设置斜坡结构，会产生较大的气流阻碍，产生回流，对进风量有较大影响，降低散热效率。通过设有具有斜坡结构的导流板6导通气流，能够降低风阻。

涡流风扇5能够将进风口21处的气流吸入至散热腔20内，并将气流吹向散热鳍片3，使气流能够穿过散热鳍片3形成的散热风道并吹向导流板6。同时导流板6设置在散热腔20内并位于出风口22处，从而使得气流通过散热鳍片3后，将热量带走，并随着气流向出风口22处流通，气流带着热量通过出风口22以实现将热量导出散热腔20。

具体地，通过涡流风扇5的离心力，使得轴向吸入涡流风扇5的气流，能够径向输出并经过散热鳍片3，以使气流进入散热腔20后的流通方向与散热盖板2的延伸方向相同，减小气流与散热盖板2之间的冲击力，有效减小散热产生的噪音。同时相对轴流风扇而言，涡流风扇5的导风量受安装空间影响较小，能在狭小空间内输出更大的风量，有效提升散热效果。

具体地，进风口21上开设有根据涡流风扇5的扇叶转动方向开辟的进风槽孔，使得涡流风扇5进风更为顺畅，设置多个进风槽孔而并未开设成单个面积较大的通孔形式，能够有效起到很好的防尘作用，还能够降低风阻，提升进气量。

在一些可行的实施例中，斜坡结构是平滑结构，例如弧形结构或板型结构。由于斜坡结构与散热盖板2存在预设夹角，该预设夹角的度数应在预设的范围内。预设夹角的度数过大时，散热鳍片3端部与斜坡结构之间的空间较大，导致过多的气流聚集，延缓了气流的流通速度；预设角度过小时，会增加斜坡结构与散热鳍片3之间的距离，增加了散热风道的长度，使得气流在相对较长的散热风道内流通，流通过程中会造成风速的衰减，由此降低了散热效率。因此，将预设夹角设置在预设范围内，能够有效提高气流的导通速度，保证散热效率。预设夹角的取值范围可根据实际的机械臂的长度、散热需求以及气流速度进行适应性调整，在此不作具体限定。

可以理解的是，任意相邻两个散热鳍片3之间形成有散热风道。也就是说，散热腔20内形成有多条散热风道，并在导通气流的过程中，气流是在多条散热风道内流通。一方面，热量从制冷片4传递至散热鳍片3的过程中，热量被传递至多个散热鳍片3上，增大了热量与空气的接触面积，有利于散热操作。也就是说，在不需要开启涡流风扇5的情况下，制冷片4与散热鳍片3配合也能够起到散热作用。另一方面，在涡流风扇5开启的情况下，多个散热风道内流通着气流，在热量被传递至散热鳍片3后，与流通的气流接触，加快了散热速度。

本实施例提供的机械臂散热结构，在开启制冷片4以后，制冷片4的吸热面与发热元件11所在的壳体1的位置贴合，能够将发热元件11产生的热量传递至与其贴合的壳体后被制冷片4吸附至自身。同时与吸热面相对的一面为散热面，热量会通过吸热面被传递至散热面，最后传递至散热鳍片3处，并将热量散出。

本实施例提供的机械臂散散热结构，在开启涡流风扇5以后，气流被沿着轴向的方向被吸入涡流风扇5，经过涡流风扇5后，沿着径向方向进入散热腔20。气流被导通离开涡流风扇5以后进入散热风道内，此时气流与散热鳍片3上的热量接触，并将热量带走并导通至导流板6处，最后通过出风口22导出散热腔20。

具体上述两种热量的导通方式中，均可实现独立的散热操作。也就是说，制冷片4与涡流风扇5可独立进行散热操作，可根据不同的散热需求以及实际的安装腔10内的温度选择散热方式，散热方式包括：制冷片4单独散热、涡流风扇5单独散热以及制冷片4与涡流风扇5配合散热的方式，或者并不开启涡流风扇5和制冷片4的自然散热的方式。

在一些实施例中，散热鳍片3与散热盖板2紧密贴合。也就是说，散热鳍片3与散热盖板2的内壁相抵接。一方面，使得多个散热风道之间彼此独立，从而使得进入散热腔20内的气流都能够参与散热操作，可以均衡的带走散热鳍片3的热量。另一方面，散热风道内的气流彼此独立避免气流逸散，气流之间相互不会产生干扰，有效提升散热效率。

在一些实施例中，散热盖板2上的出风口22处开设有多个条形的通槽，条形通槽的宽度与任意相邻两个散热鳍片3的间距相同。在气流通过散热风道后，被斜坡结构导通至条形槽处，并由条形槽被导出散热腔20。也就是说，条形槽的宽度与散热风道的宽度相同，且与散热风道一一对应连通，能够有效减小风阻，同时也减小由于散热而引起的噪音。

在一些实施例中，涡流风扇5与导流板6的数量均为两个。在每一组涡流风扇5和导流板6之间均设置有若干散热鳍片3。涡流风扇5位于散热腔20的两端，每个涡流风扇5均对应一个进风口21；两个导流板6对称设置在散热腔20的中心区域，可以对应一个出风口22。也就是说，气流从散热腔20的两端进入，分别经过两个散热鳍片3后，最后从散热腔20的中心区域流出，从而将整个散热腔20分为两段风道。与设置一段风道相比，能够缩短热量被带走的时间，进而提高散热效率。同时，在散热腔20内产生局部过热的情况下，可开启相对应的涡流风扇5或制冷片4，以提升散热效率。

具体地，由于尺寸的约束，涡流风扇5的尺寸也受到限制，那么对于散热风道的长度需要进行管控，原因是风速经过长风道后产生较大的衰减导致散热效率低下，因此将机械臂较长的风道一分为二。

在一些可行的实施例中，如果壳体1长度较短，涡流风扇5尺寸较大，则可以只设置一段散热风道。同理，若壳体1长度较长，涡流风扇5尺寸较小，可以只设置两段散热风道。当然，在壳体1长度足够长时，还可以设置三段或四段散热风道的形式。

在一些实施例中，制冷片4的散热面与散热鳍片3之间填充有导热硅脂，以减小热阻。

图4为本申请实施例中保护套管7设置位置的结构示意图。

如图4所示，机械臂的散热结构还包括保护套管7，设置在涡流风扇5与制冷片4的供电线入口处，并套设在涡流风扇5和制冷片4的供电线上，用于保护涡流风扇5和制冷片4的供电线。一方面，保护供电线不被其他安装部件损坏，另一方面，散热风道所在的散热腔20与安装腔10保持相对独立的状态，避免灰尘、水汽等杂质随着气流进入机械臂安装腔10内，保证散热效果的同时，也降低了发热元件11短路的风险。

在一些实施例中，壳体1内形成有安装腔10，安装腔内10设置有发热元件11，安装腔10内还设置有温度传感器、控制模块、第一运放模块、第一开关器件和滤波模块。温度传感器用于获取安装腔10内的腔内温度。控制模块根据预设的腔内温度与制冷片4的工作频率之间的关系，生成第一脉冲调制信号。滤波模块用于对第一脉冲调制信号进行滤波，并将滤波后的第一脉冲调制信号发送至第一运放模块。第一运放模块根据滤波后的第一脉冲调制信号，并对其放大后，得到第一控制信号。第一开关器件在接收到第一控制信号后，控制制冷片4的工作状态。

具体地，在工作过程中，发热元件11会产生一定的热量。在发热元件11产生热量较多时，安装腔10内的温度会升高，通过设置温度传感器，能够时刻检测安装腔10内的温度情况，以便在温度较高时，进行散热操作。通过在发热元件11对应的壳体1的表面贴合有制冷片4，可根据预设的腔内温度与制冷片4工作频率之间的关系，生成第一脉宽调制信号，第一运放模块在接收到第一脉宽调制信号后对其放大，以增强其驱动能力，得到第一控制信号。第一开关器件根据第一控制信号进行制冷片4工作状态的控制。

其中，预设的腔内温度与制冷片4的工作频率之间的关系为：预设的腔内温度与制冷片4的工作时间成正比例关系。也就是说，腔体内温度越高，每一周期内制冷片4的工作时间越长。

可以理解的是，在腔内温度较低时，通过热量的自然传递即可实现散热操作，此时可不对制冷片4通电。在腔内温度较高时，开启制冷片4进行散热操作，同时根据预设的腔内温度与制冷片4的工作频率之间的关系，在不同的腔内温度时，控制制冷片4以不同的工作频率进行工作。具体地，第一控制信号用于制冷片4的工作状态，而第一控制信号由第一脉宽调制信号得出的。也就是说，第一脉脉冲信号决定了制冷片4的工作状态。其中，第一脉冲调制信号用脉冲宽度调制值(PWM，Pulse width modulat ion)表示，当脉冲宽度调制值越大时，每一周期内制冷片4的工作时间越长。

示例的，当腔体内温度低于25℃时，PWM占空比为0％，制冷片4处于非工作状态。当腔内温度大于60℃时，制冷片4的PWM占空比为100％，控制持续输出高电平。当腔内温度高于25℃同时低于60℃时，制冷片4的工作频率随着温度呈线性关系。

在一些实施例中，第一开关器件设置在散热腔20内，包括阵列式分布的三极管。三极管呈阵列式分布。由于制冷片4的工作电流较大，通常可以达到3A至10A。为了达到制冷片4的工作电流且三极管能够持续稳定工作，本实施例中可根据实际制冷片4工作电流进行多路的金属外壳三极管2N3055并联设计得到三极管阵列，并对金氧半场效晶体管(MOS，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，)表面进行散热片加装，以降低三极管长期工作时的温度。

12V是常规的低压系统供电电压，而上述三极管基极在制冷片4最大功率时需要达到12V，但这种输出电平的运放很难做到轨到轨输出。本实施例使用的第一运放模块采用TDA2030，在使用常规12V供电时则无法输出12V，使得三极管无法工作在最低阻抗状态，这会造成三极管损耗增大，发热严重。故本发明实施例采用分别供电方式，设计12V转14V电源转换电路，选用电源转换芯片LT1930A，以实现制冷片4的供电。

示例的，控制模块为MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，温度传感器采集腔内温度，通过模拟数字AD(Analog to Digitalg，模拟到数字转换)转换口反馈至MCU，MCU根据预先设定的腔内温度和制冷片4工作频率关系，计算拟合出匹配的PWM信号，经由滤波模块对PWM信号滤波去噪后输入至第一运放模块，PWM信号通过与运放的参考脚电平进行比较放大，输出制冷片4开启信号至三极管阵列基极，由三极管阵列驱动制冷片4进行工作制冷。

本申请实施例中，壳体1内形成有安装腔10，安装腔10内设置有发热元件11，安装腔10内还设置有热敏电阻、波形发生器、第二运放模块和第二开关器件。热敏电阻的阻值随腔内温度的变化而变化，波形发生器根据热敏电压的阻值与预设电阻中间的分压电压生成第二脉宽调制信号。第二运放模块根据到第二脉宽调制信号，对其放大后，以得到第二控制信号。第二开关器件根据第二控制信号进行涡流风扇5工作频率的控制。

具体地，在工作过程中，发热元件11会产生一定的热量。在发热元件11产生热量较多时，安装腔10内的温度会升高，通过设置温度传感器，能够时刻检测安装腔10内的温度情况，以便在温度较高时，进行散热操作。通过在散热腔20内设置涡流风扇5，根据腔内温度控制涡流风扇5的工作状态。其中，根据热敏电阻的阻值会随着腔内温度变化而变化，不同的腔体内温度对应不同的热敏电阻的阻值。在获取温度传感器检测到的腔内温度之后，热敏电阻的阻值与腔体内温度对应，热敏电阻根据此时阻值预设电阻将电压分压，波形发生器根据热敏电阻的阻值与预设电阻之间的分压电压生成第二脉宽调制信号。第二运放模块对第二脉宽调制信号进行放大得到第二控制信号，并将第二控制信号传递至第二开关器件，第二开关器件在接收到第二控制信号后，控制涡流风扇5的工作状态。其中，第二脉冲调制信号用脉冲宽度调制值表示，当脉冲宽度调制值越大时，每一周期内涡流风扇5的工作时间越长。

示例的，当腔内温度低于25℃时，PWM占空比为0％，涡流风扇5处于非工作状态。当腔内温度大于60℃时，涡流风扇5的PWM占空比为100％，控制持续输出高电平。当腔内温度高于25℃同时低于60℃时，涡流风扇5的工作频率随着温度呈线性关系。

大多数采用制冷片进行散热的设备，多为通过控制信号控制继电器或开关类器件控制制冷片工作，此种控制的优点在控制简单，但存在控温不连续，容易损坏制冷片的缺点，针对此类问题，本申请实施例还提供另一种机械臂散热结构的控制方法。

图5为本实施例中制冷片控制方法的流程示意图。

如图5所示，本申请实施例还提供了一种机械臂散热结构的控制方法，包括：

步骤S11：获取温度传感器采集的安装腔的腔内温度；

通过温度传感器时刻检测安装腔内的温度情况，以便在温度较高时，进行散热操作。

步骤S12：控制模块根据预设的腔内温度与制冷片工作频率之间的关系，生成第一脉宽调制信号；

根据预设的腔内温度与制冷片工作频率之间的关系，生成第一脉宽调制信号。

其中，预设的腔内温度与制冷片的工作频率之间的关系为：预设的腔内温度与制冷片的工作时间成正比例关系，也就是说，腔体内温度越高，每一周期内制冷片的工作时间越长。

可以理解的是，在腔内温度较低时，通过热量的自然传递即可实现散热操作，此时可不对制冷片通电。在腔内温度较高时，开启制冷片进行散热操作，同时根据预设的腔内温度与制冷片的工作频率之间的关系，在不同的腔内温度时，控制制冷片以不同的工作频率进行工作。

步骤S13：滤波模块对第一脉宽调制信号进行滤波；

步骤S14：第一运放模块对滤波后的第一脉宽调制信号进行放大，得到第一控制信号；

步骤S15：第一开关器件根据第一控制信号，控制制冷片的工作状态。

具体地，根据腔内温度的与制冷片的工作频率之间的关系控制制冷片的工作状态，避免制冷片长时间开启而消耗能耗。同时针对性地进行散热，能够实现温控连续，延长制冷片的寿命，同时起到节约能耗的作用。

图6为本申请一个可行的实施例中制冷片控制方法的流程示意图。

如图6所示，控制模块为MCU，温度传感器采集腔内温度，通过模拟数字AD转换口反馈至MCU，MCU根据预先设定的腔内温度和制冷片工作频率关系，计算拟合出匹配的PWM信号，经由滤波模块对PWM信号滤波去噪后输入至第一运放模块，PWM信号通过与运放的参考脚电平进行比较放大，输出制冷片开启信号至三极管阵列基极，由三极管阵列驱动制冷片进行工作制冷。

大多数采用风冷散热的设备，散热风扇通常随着设备启动而开启，且整个运行过程中都是高速运转的。而实际上大部分设备都存在间歇工作或负荷变化的特点，在不接通负载或负载较轻松时，可能不需要风扇工作或者全速工作，仅靠散热片或者风扇低速运转就可以满足散热需求。有些设备中虽也考虑到这一点，增加了温度开关电路，当达到某个温度时风扇全速运转，低于某个温度时风扇停止。虽然部分解决了风扇空转、降低了噪声，但过于简单，并不能有效解决温度高低与风扇转速大小的问题。为了有效地解决散热问题，尽量减少散热风扇的不必要的运转，本实施例还提供了一种机械臂散热结构的控制方法。

图7为本申请实施例中涡流风扇的控制方法的流程示意图。

如图7所示，本申请实施例还包括：

步骤S21：获取与腔内温度对应的热敏电阻的阻值；

步骤S22：波形发生器根据热敏电阻的阻值与预设电阻之间的分压电压生成第二脉宽调制信号，分压电压随腔内温度的变化而变化；

步骤S23：第二运放模块对第二脉宽调制信号进行放大，得到第二控制信号；

步骤S24：第二开关器件根据第二控制信号，控制涡流风扇的工作状态。

具体地，在机械臂工作过程中，发热元件会产生一定的热量。在发热元件产生热量较多时，安装腔内的温度会升高，通过设置温度传感器，能够时刻检测安装腔内的温度情况，以便在温度较高时，进行散热操作。通过在散热腔内设置涡流风扇，根据腔内温度控制涡流风扇的工作状态。其中，根据热敏电阻的阻值会随着腔体内的温度变化而变化，不同的腔体内温度对应不同的热敏电阻的阻值。在获取温度传感器检测到的腔内温度之后，热敏电阻的阻值与腔体内温度对应，热敏电阻根据此时阻值将电压分压。波形发生器根据热敏电阻的分压电压生成第二脉宽调制信号，第二运放模块对第二脉宽调制信号进行放大得到第二控制信号，并将第二控制信号传递至第二开关器件，第二开关器件在接收到第二控制信号后，控制涡流风扇的工作状态。其中，第二脉冲调制信号用脉冲宽度调制值表示，当脉冲宽度调制值越大时，涡流风扇的开启频率越高。

示例的，当腔内温度低于预设温度时，PWM占空比为0％，涡流风扇处于非工作状态。当腔内温度大于预设温度时，PWM占空比为100％，控制持续输出高电平。当腔内温度高于25℃同时低于60℃时，涡流风扇的工作频率随着温度呈线性关系。

也就是说，本申请实施例中，腔内温度的不同，生成不同的第二控制信号，从而针对性的根据腔内的温度控制涡流风扇的工作状态。也就是说，在腔内温度较低时，采用自然散热的方式，涡流风扇不供电。在腔内温度较高时，对涡流风扇供电，以使具有一定速度的气流带走安装腔内的热量。根据腔内温度控制涡流风扇的工作状态。同时针对性的进行散热，能够实现温控连续，有效节约能耗的作用。

图8为本申请一个可行实施例中涡流风扇控制方法的流程示意图。

如图8所示，由NTC(Negative Temperature Coefficient，负温度系数)热敏电阻产生随温度变化的调制电压信号，采用时基集成电路产生三角调制波，三角波调制电压同运放的参考脚电平比较产生脉宽可调的PWM信号，然后驱动MOS功率管控制涡流风扇的转速，实现对涡流风扇转速的连续调节。

具体热敏电阻根据腔内温度得到当前的电阻值，将当前的电阻值与预设阻值(参考电阻值)进行比较，将分压信号输送至波形发生器，波形发生器根据分压信号生成第二脉宽调制信号，并将第二脉宽调制信号发送至第二运放模块，第二运放模块根据第二脉宽调制信号生成第二开启信号，并传送至场效应管，场效应管开启工作状态，以开启涡流风扇进行散热。

其中，图8中波形发生器可采用NE555D为型号的芯片。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。