机器人控制主板的散热装置及机器人的制作方法

本发明实施例涉及热传导领域，尤其是一种机器人控制主板的散热装置及机器人。

背景技术：

随着移动通信、计算机以及互联网技术的发展，智能机器人由于其体积较小，处理能力强，被广泛的应用于教育、科研或安全等领域，并受到用户的认可。伴随着智能机器人的发展，智能程度越高的机器人要求其CPU的处理能力越强大，CPU的处理速度与其具有的散热装置的散热速率息息相关。

现有技术中，提供的散热装置的散热原理主要有两种：一种为水冷式散热，另外一种是风冷式散热。其中，水冷式散热是将注满吸热液体的管道铺设于安装有CPU的主板上，通过使吸热液体进行流动进行散热，水冷式散热具有较强的散热能力，但是需要较大的散热空间才能够使其发挥作用；风冷式散热是通过将散热材料制成的散热片贴附于安装有CPU的主板上，并通过风扇带动内部空间气流进行流动进行散热，风冷式散热能够适用于较小空间内的散热，但是由于风冷式散热采用风扇旋转的方式进行散热，容易产生噪音不利于使用语音指令进行控制的智能机器人。

本发明创造的发明人在研究中发现，现有技术中的水冷式散热装置由于占用空间较大，无法安装在空间有限的智能机器人内部进行散热；而风冷式散热装置由于工作时产生的噪音较大，无法适用于通过语音指令控制的智能机器人中。因此，发明人需要研制一种能够在狭小空间内使用，不产生噪音且具有良好散热功能的散热装置。

技术实现要素：

本发明实施例主要解决的技术问题是提供一种机器人控制主板的散热装置及机器人，能够使用于智能机器人的散热装置。

为解决上述技术问题，本发明创造的实施例采用的一个技术方案是：提供一种机器人控制主板的散热装置，所述机器人控制主板的散热装置包括：

散热片，开设有用于收纳凸起在所述机器人控制主板表面发热体的收纳空间；

散热硅胶，填充在所述收纳空间内连接所述发热体与所述散热片，并将所述散热片中的热量传递至所述散热片中。

可选地，所述收纳空间为所述散热片面向所述发热体一侧内陷形成的收纳槽，所述散热片贴附于所述机器人控制主板时，所述发热体收纳于所述收纳槽内。

可选地，所述散热硅胶填充于所述收纳槽与所述发热体之间的空隙内。

可选地，所述收纳空间为所述容纳空间为开设于所述散热片上的置物孔，所述散热片贴附于所述机器人控制主板时，所述发热体位于或穿出所述置物孔。

可选地，所述散热硅胶填充于所述置物槽与所述发热体之间的空隙内，并凸起于所述散热片表面。

可选地，所述散热片背向所述机器人控制主板的一侧表面设有若干个形变部，所述形变部一端连接在所述散热片上，所述形变部另一端悬空；

所述形变部由记忆金属材料制成，所述形变部温度达到预设形变温度时，所述形变部悬空的一端向远离所述散热片的方向进行形变。

可选地，所述若干个形变部规则排列在所述散热片表面形成形变散热矩阵。

可选地，所述形变部倾斜设置，以使所述形变散热矩阵中相邻两列形变部宽度方向的延长线形成的夹角为锐角；

所述相邻两列形变部之间形成气流定向移动的流动通道。

可选地，所述相邻两个流动通道之间的气流流动的方向相反，以加速所述形变散热矩阵内部的空气流动。

可选地，所述散热硅胶包括以下重量份配比：硅烷偶联剂2-5份、石墨烯2-3份、二氧化硅2-6份、过氧化二异丙苯2-6份、乙烯基硅油70-100份、补强剂3-5份和增塑剂3-6份。

可选地，所述散热片上涂覆有散热涂层。

可选地，所述散热涂层包括以下重量份配比：纳米散热材料5-10份、石墨烯1-3份和载体材料20-100份。

可选地，所述纳米散热材料为二氧化硅、二氧化锑、二氧化钴、二氧化铁、二氧化铜当中的一种或多种的混合物。

可选地，所述载体材料为聚氨酯系、环氧树脂系、聚氨酯树脂系、聚酯或氟烯烃-乙烯基醚(酯)共聚物涂料。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种机器人，所述机器人内设置有上述技术方案中的机器人控制主板的散热装置。

本发明实施例的有益效果是：通过在机器人控制主板上贴附散热片，增大了机器人控制主板的散热面积，并在散热片上开设用于收纳凸起在机器人控制主板表面发热体的收纳空间，收纳空间与发热体之间通过散热硅胶连接，能够使散热片与机器人控制主板之间的连接更加的紧密，并能够使发热体与散热片之间的热传导速率更高，增加了散热装置的散热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本发明实施例机器人控制主板的散热装置结构示意图；

图2为本发明实施例中散热片的第一种实施方式示意图；

图3为本发明实施例中散热片的第二种实施方式示意图；

图4为本发明实施例中散热片的第三种实施方式示意图；

图5为本实发明施例形成有形变散热矩阵的散热片结构示意图；

图6为本发明实施例形变散热矩阵中气流流动通道的一种实施方式；

图7为本发明实施例形变散热矩阵中气流流动通道的整体示意图。

附图标记说明：100、机器人控制主板；200、散热片；210、容纳空间；211、置物孔；212、收纳槽；220、形变部；230、形变散热矩阵。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请参阅图1，图1为本发明实施例机器人控制主板100的散热装置结构示意图。

如图1所示，一种机器人控制主板100的散热装置，机器人控制主板100的散热装置包括：散热片200与散热硅胶。其中，散热片200开设有用于收纳凸起在机器人控制主板100表面发热体的收纳空间；散热硅胶填充在收纳空间内连接发热体与散热片200，并将散热片200中的热量传递至散热片200中。

散热片200具体构造成与机器人控制主板100外形轮廓一致的面板，散热片200与机器人控制主板100外形轮廓一致，能够使散热片200不占用额外的物理空间的前提下，尽可能的增大了散热片200的散热面积，以加快散热片200的散热面积，有利于快速降低控制主板的温度。在一些优选实施方式中，散热片200具体构造成长方形面板，但散热片200的外形形状不局限与此，能够根据不同的应用场景，选择不同形状的散热片200，其主要的选择标准为散热片200的具体形状与机器人控制主板100外形轮廓一致。

机器人控制主板100其主体为印刷电路板，以及设置在印刷电路板上的CPU芯片，其中CPU是整个机器人控制主板100的控制中心，同样也是机器人控制主板100上的主要发热体。本实施方式中机器人控制主板100上的主要发热体(图未示)不局限于此，在一些选择性实施方式中，机器人控制主板100上的发热体包括(不限于)：北桥芯片、南桥芯片、网卡芯片、声卡芯片、电阻、电容或晶体管等电子元件发热体。机器人控制主板100上的发热体分布在印刷电路板的不同区域内，其具体位置根据不同电路板的布线方式而不同。

散热片200上设置有用于收纳机器人控制主板100上发热体的容纳空间210，容纳空间210的具体形态包括，散热片200面向机器人控制主板100一侧内陷形成的槽型收纳空间，或者开设于散热片200上的孔型收纳空间。收纳空间具体设置在散热片200对应于机器人控制主板100的发热体的位置，即散热片200贴附于机器人控制主板100上时，收纳空间位于发热体的上方，并能够将发热体收纳于收纳空间内。收纳空间的具体轮廓，需要适用于不同发热体的外形加以调整，如当发热体为正方形的芯片时，与之对应的收纳空间的横截面也为正方形；当发热体为长方形的芯片时，与之对应的收纳空间的横截面为长方形；同样的圆柱形的发热体对应的收纳空间的横截面为圆形。容纳空间210的横截面积大于发热体的横截面积，因此，当容纳空间210收容发热体后，发热体与容纳空间210之间留有一定的空隙，以便于在该空隙内填充散热硅胶。

发热体与散热片200之间通过散热硅胶连接，具体地，散热硅胶填充在发热体与容纳空间210之间的空隙内，以解决发热体与散热片200接触面面积有限，热传导速率较慢的问题。散热硅胶是一种低热阻及高导热性能，高柔软性的导热材料。具有的高柔软性可以减少元器件间所需的压力，同时覆盖住微观不平整的表面从而使元器件充分接触而提高热传导效率，特别适合空间受限的热传导需求。因此，使用散热硅胶填充散热片200与散热体之间的空隙，既能够增大发热体与散热片200之间的有效热传导的面积，还能够使散热片200与机器人控制主板100的连接更加的牢固，不会因为机器人行驶时抖动造成散热片200脱落的问题，同时还能够起到缓冲的作用。

上述实施方式通过在机器人控制主板100上贴附散热片200，增大了机器人控制主板100的散热面积，并在散热片200上开设用于收纳凸起在机器人控制主板100表面发热体的收纳空间，收纳空间与发热体之间通过散热硅胶连接，能够使散热片200与机器人控制主板100之间的连接更加的紧密，并能够使发热体与散热片200之间的热传导速率更高，增加了散热装置的散热效率。

请参阅图2，图2为本发明实施例中散热片200的第一种实施方式示意图。

如图2所示，在一些选择性实施方式中，收纳空间为散热片200面向发热体一侧内陷形成的收纳槽212，散热片200贴附于机器人控制主板100时，发热体收纳于收纳槽212内，散热硅胶填充于收纳槽212与发热体之间的空隙内。

具体地，收纳空间为散热片200面向发热体一侧内陷形成的收纳槽212，收纳槽212内陷形成使散热片200上隆起形成帽形凸起，收纳槽212具体设置在散热片200对应于机器人控制主板100的发热体的位置，即散热片200贴附于机器人控制主板100上时，收纳槽212位于发热体的上方，并能够将发热体收纳于收纳槽212内。收纳槽212的具体轮廓，需要适用于不同发热体的外形加以调整，如当发热体为正方形的芯片时，与之对应的收纳槽212的横截面也为正方形；当发热体为长方形的芯片时，与之对应的收纳槽212的横截面为长方形；同样的圆柱形的发热体对应的收纳槽212的横截面为圆形。容纳空间210的横截面积大于发热体的横截面积，因此，当容纳空间210收容发热体后，发热体与容纳空间210之间留有一定的空隙，以便于在该空隙内填充散热硅胶。

发热体与收纳槽212之间通过散热硅胶连接，具体地，散热硅胶填充在发热体与收纳槽212之间的空隙内，以解决发热体与散热片200接触面面积有限，热传导速率较慢的问题。散热硅胶是通过热注塑的方式注入到发热体与收纳槽212之间的空隙内，不仅能够增大发热体与收纳槽212之间的热传导面积，又能够增强发热体与收纳槽212之间连接的稳定性。

请参阅图3，图3为本发明实施例中散热片200的第二种实施方式示意图。

如图3所示，在一些选择性实施方式中，收纳空间为容纳空间210为开设于散热片200上的置物孔211，散热片200贴附于机器人控制主板100时，发热体位于或穿出置物孔211，散热硅胶填充于置物槽与发热体之间的空隙内，并凸起于散热片200表面。

具体地，收纳空间为散热片200上开设的置物孔211，发热体置于该置物孔211内时，位于置物孔211内部，即发热体不凸起于散热片200的表面，或发热体穿出置物孔211，即发热体凸起于散热片200的表面。置物孔211具体设置在散热片200对应于机器人控制主板100的发热体的位置，即散热片200贴附于机器人控制主板100上时，置物孔211位于发热体的上方，并能够将发热体收纳于置物孔211内。置物孔211的具体轮廓，需要适用于不同发热体的外形加以调整，如当发热体为正方形的芯片时，与之对应的置物孔211的横截面也为正方形；当发热体为长方形的芯片时，与之对应的置物孔211的横截面为长方形；同样的圆柱形的发热体对应的置物孔211的横截面为圆形。容纳空间210的横截面积大于发热体的横截面积，因此，当容纳空间210收容发热体后，发热体与容纳空间210之间留有一定的空隙，以便于在该空隙内填充散热硅胶。

发热体与置物孔211之间通过散热硅胶连接，具体地，散热硅胶填充在发热体与置物孔211之间的空隙内，且为使更好的连接发热体与置物孔211，散热硅胶在散热片200背离发热体的一侧形成硅胶凸起，硅胶凸起的横截面积大于置物孔211的横截面积，以解决发热体与散热片200接触面面积有限，热传导速率较慢的问题。散热硅胶是通过热注塑的方式注入到发热体与置物孔211之间的空隙内，不仅能够增大发热体与置物孔211之间的热传导面积，又能够增强发热体与置物孔211之间连接的稳定性。

散热片200的散热面积受限于散热片200的表面面积的影像，而散热片200的表面积又受到散热片200所在空间大小的限定，智能机器人用于设置散热片200的空间有限，故智能机器人内部的散热片200的散热面积有限，无法得到有效的提升。

在一些选择性实施方式中，提供一种能够有效扩充散热片200散热面积的技术方案。

请参阅图4，图4为本实施例散热片200的第三种实施方式示意图。

如图4所示，散热片200背向机器人的一侧表面设有若干个形变部220，形变部220一端连接在散热片200上，形变部220另一端悬空；形变部220由记忆金属材料制成，形变部220温度达到预设形变温度时，形变部220悬空的一端向远离散热片200的方向进行形变。

具体地，散热片200背向机器人控制主板100的一侧表面设有形变部220，形变部220具体是由记忆金属材料制成，记忆金属材料的特性为当温度达到某一数值时，材料内部的晶体结构会发生变化，从而导致了外形的变化。形状记忆合金的高温相具有较高的结构对称性，通常为有序立方结构。在Ms(马氏体转变的起始温度)温度以下,单一取向的高温相转变成具有不同取向的马氏体变体。当在Ms温度以下使这种材料变形以制成元件时，材料内与应力方向处于不利地位的马氏体变体不断消减；处于有利地位的则不断生长。最后转变成具有单一取向的有序马氏体的元件。如再度加热到临界形变温度点以上，这种对称性低的、单一取向的马氏体发生逆转变时，又形成先前的单一取向的高温相。对应于这种微观结构的可逆性转变，便恢复了材料在高温时的宏观形状，这就是所谓的单程形状记忆。

形变部220具体构造成四棱柱体，形变部220的一端连接在散热片200的表面，另一端悬空。形变部220在常温下时与散热片200的相对位置为：形变部220一端与散热片200的表面连接，形变部220与散热片200表面之间形成的夹角为小于三十度的锐角。形变部220在达到形变温度并发行形变后时与散热片200的相对位置为：形变部220一端与散热片200的表面连接，形变部220与散热片200表面之间形成的夹角为九十度。形变部220的具体形状不局限于四棱柱体，根据具体应用场景的不同，形变部220的形状能够为：圆柱体、椭圆柱体、三棱柱或者其他多棱柱。

在一些选择性实施例中，散热片200上开设有安置槽(图未示)安置槽的具体形状与形变部220的具体形状一致，当形变部220的温度未达到形变临界温度时，形变部220放置于安置槽内，当形变部220上的温度达到形变温度时，形变部220垂直于安置槽放置。本实施方式通过设置安置槽，在常温时收纳形变部220，以便于常温下对散热片200进行安装。

请参阅图5，图5为本实施例形成有形变散热矩阵230的散热片200结构示意图。

如图5所示，在一些选择性实施例中，若干个形变部220规则排列在散热片200表面形成形变散热矩阵230。

具体地，散热片200上形成6x5规格的形变散热矩阵230，形变散热矩阵230的构成能够使形变部220在发生形变后，在散热片200表面形成规则的空气流通通道，避免形变部220杂乱排列造成阻碍空气流通的现象，有效地提高了散热片200的散热效率。由形变部220形成于散热片200表面的形变散热矩阵230的规格不限于上述所列举的规格，根据具体应用场景的不同，形变散热矩阵230的规格也能够为其他不同类型的规格。

请参阅图6，图6为本实施例形变散热矩阵230中气流流动通道的一种实施方式。

如图6所示，一些选择性实施方式中，形变部220倾斜设置，以使形变散热矩阵230中相邻两列形变部220宽度方向的延长线形成的夹角为锐角；相邻两列形变部220之间形成气流定向移动的流动通道。

具体地，在形变散热矩阵230中形变部220倾斜放置，形变部220连接在散热片200上的一端与散热片200长度方向上水平线的夹角大于四十五度角，形变散热矩阵230中位于同一列内的形变部220倾斜的角度是一致的，且位于相邻两列中同一水平线上相邻的两个形变部220在其宽度方向的延长线形成的夹角为锐角。

相邻两列中同一水平线上相邻的两个形变部220的两个散热面均位于同一方向，空气流动中的其中一个现象为热胀冷缩，散热面面向的方向延伸的方向即为该散热面所在空间的气流流动方向，又相邻两列中同一水平线上的相邻的两个形变部220散热面又是相对的，因此在纵向方向上的气流流向力被抵消，则相邻两列之间的气流流动为方向为沿着两列之间的气流通道进行定向移动。

倾斜放置的形变部220使相邻两列形变部220之间形成气流定向移动，能够使散热片200表面的气流流动更具秩序性，气流流动速度跟快在相同的散热时间内带走跟多的热量，提高散热片200的散热速率。

请参阅图7，图7为本实施例形变散热矩阵230中气流流动通道的整体示意图。

如图7所示，一些选择性实施方式中，相邻两个流动通道之间的气流流动的方向相反，以加速形变散热矩阵230内部的空气流动。

具体地，由于位于相邻两列中同一水平线上相邻的两个形变部220在其宽度方向的延长线形成的夹角为锐角，致使相邻两个流动通道之间的气流流动的方向相反，在散热片200表面形成空气对流。

相邻两个流动通道之间的气流流动的方向相反，在散热片200表面形成空气对流，能够使散热片200表面的空气流速更快，提高散热片200的散热速率。

在一些选择性实施例中，本实施例中所使用的散热硅胶包括以下重量份配比：硅烷偶联剂2-5份、石墨烯2-3份、二氧化硅2-6份、过氧化二异丙苯2-6份、乙烯基硅油70-100份、补强剂3-5份和增塑剂3-6份。

具体地，以1份对应于1千克的比例进行举例说明。

在一些选择性实施方式中，散热硅胶由2kg硅烷偶联剂、2kg石墨烯、2kg二氧化硅、2kg过氧化二异丙苯、70kg乙烯基硅油、3kg补强剂和3kg增塑剂混合而成，制备时将上述材料进行混合搅拌，为使其跟好的混合，搅拌后将其放置于功率为1000W以上的超声波下静置，使原料混合更加的均匀。

在一些选择性实施方式中，散热硅胶由5kg硅烷偶联剂、3kg石墨烯、6kg二氧化硅、6kg过氧化二异丙苯、100kg乙烯基硅油、5kg补强剂和6kg增塑剂混合而成，制备时将上述材料进行混合搅拌，为使其跟好的混合，搅拌后将其放置于功率为1000W以上的超声波下静置，使原料混合更加的均匀。

在一些选择性实施方式中，散热硅胶由2.5kg硅烷偶联剂、1.5kg石墨烯、4kg二氧化硅、4kg过氧化二异丙苯、85kg乙烯基硅油、4kg补强剂和4.5kg增塑剂混合而成，制备时将上述材料进行混合搅拌，为使其跟好的混合，搅拌后将其放置于功率为1000W以上的超声波下静置，使原料混合更加的均匀。

本实施例中所使用的散热硅胶，通过使用石墨烯材料对散热硅胶进行改性，使散热硅胶的散热速率得到较大提升，能够是普通散热硅胶的3倍以上。

在一些选择性实施例中，散热片200上涂覆有散热涂层。散热涂层是一种辐射热量的涂料，能够以1-13.5μm波长形式发射走散热片200上的热量，降低散热片200表面和内部温度,散热降温明显。散热涂层不受周围介质影响,可以在真空环境中使用,散热涂层在起到辐射降温的同时，也有很好的自洁性、防腐性、防水性、防火性、绝缘性、抗酸碱、施工方便的特点。

在一些选择性实施方式中，散热涂层包括以下重量份配比：纳米散热材料5-10份、石墨烯1-3份和载体材料20-100份。

具体地，以1份对应于1千克的比例进行举例说明。

在一些选择性实施方式中，散热涂层由5kg纳米散热材料、1kg石墨烯和20kg载体材料混合而成，制备时将上述材料进行混合搅拌，为使其跟好的混合，搅拌后将其放置于功率为1000W以上的超声波下静置，使原料混合更加的均匀。其中，纳米散热材料为二氧化硅、二氧化锑、二氧化钴、二氧化铁、二氧化铜当中的一种或多种的混合物。载体材料为聚氨酯系、环氧树脂系、聚氨酯树脂系、聚酯或氟烯烃-乙烯基醚(酯)共聚物涂料当中的任意一种。

在一些选择性实施方式中，散热涂层由10kg纳米散热材料、3kg石墨烯和100kg载体材料混合而成，制备时将上述材料进行混合搅拌，为使其跟好的混合，搅拌后将其放置于功率为1000W以上的超声波下静置，使原料混合更加的均匀。其中，纳米散热材料为二氧化硅、二氧化锑、二氧化钴、二氧化铁、二氧化铜当中的一种或多种的混合物。载体材料为聚氨酯系、环氧树脂系、聚氨酯树脂系、聚酯或氟烯烃-乙烯基醚(酯)共聚物涂料当中的任意一种。

在一些选择性实施方式中，散热涂层由7.5kg纳米散热材料、2kg石墨烯和60kg载体材料混合而成，制备时将上述材料进行混合搅拌，为使其跟好的混合，搅拌后将其放置于功率为1000W以上的超声波下静置，使原料混合更加的均匀。其中，纳米散热材料为二氧化硅、二氧化锑、二氧化钴、二氧化铁、二氧化铜当中的一种或多种的混合物。载体材料为聚氨酯系、环氧树脂系、聚氨酯树脂系、聚酯或氟烯烃-乙烯基醚(酯)共聚物涂料当中的任意一种。

本实施例中所使用的散热涂层，通过使用石墨烯材料对散热涂层进行改性，使散热涂层的散热速率得到较大提升，能够是普通散热硅胶的2倍以上。

本实施例中，主要实施方式与任一选择性实施方案的结合，或者主要实施方式与多个选择性实施方案的结合，均为本实施例可实行的技术方案。

实施例2

一种机器人，机器人包括用于搭载有机器人CPU的机器人控制主板，机器人控制主板上贴附有散热装置，该散热装置为实施例1中所说的机器人控制主板的散热装置。

使用该散热装置的机器人，通过在机器人控制主板上贴附散热片，增大了机器人控制主板的散热面积，并在散热片上开设用于收纳凸起在机器人控制主板表面发热体的收纳空间，收纳空间与发热体之间通过散热硅胶连接，能够使散热片与机器人控制主板之间的连接更加的紧密，并能够使发热体与散热片之间的热传导速率更高，增加了散热装置的散热效率。

需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。