小型无人机可拆卸式温控货舱设计

摘要可拆卸式温控货舱是一种小型无人机上的挂载载荷，其功能主要为装载运输物品，同时保证温度的适宜，使其能够运输对于环境要求较高的紧急药品以及一些急救设备。一般来说，小型无人机可拆卸温控货舱的设计包括挂载接口的设计、温控系统的设计、货舱结构的设计等。本文结合无人机使用环境，分析了温控货舱的功能和接口需求，并根据几种典型无人机的特点，进行了温控货舱的机械结构和控制系统设计，得到了可行的设计方案。关键词：小型无人机；可拆卸；温控货舱；急救运输；DesignofdetachabletemperaturecontrolledcargoholdforsmallUAVAbstractThedetachabletemperaturecontrolledcargoholdisakindofloadonasmallUAV.Itsmainfunctionistoloadandtransportgoods.Atthesametime,itcanensuretheappropriatetemperature,sothatitcantransportemergencydrugsandsomefirst-aidequipmentwithhighenvironmentalrequirements.Generallyspeaking,thedesignofdetachabletemperaturecontrolledcargocabinofsmallUAVincludesthedesignofmountinginterface,temperaturecontrolsystem,cargocabinstructure,etc.CombinedwiththeUAVenvironment,thispaperanalyzesthefunctionandinterfacerequirementsofthetemperaturecontrolcargotank,andaccordingtothecharacteristicsofseveraltypicalUAVs,designsthemechanicalstructureandcontrolsystemofthetemperaturecontrolcargotank,andobtainsthefeasibledesignscheme.Keywords:SmallUAV;detachable;temperaturecontrolledcargocompartment;firstaidtransportation；目录TOC\o"1-3"\h\u1绪论 11.1本设计的目的、意义 11.2本设计在国内外的发展概况及存在的问题 11.3本设计应解决的主要问题 32小型无人机温控货舱的技术需求分析 32.1功能需求分析 42.2机械与结构需求分析 42.3信号与控制需求分析 43小型无人机温控货舱的机械与结构设计 93.1三种型号的无人机 93.2总体结构设计与制图 153.3各子部件设计与制图 163.4力学分析与材料加工 194小型无人机温控货舱的控制系统设计 204.1货舱温度控制的基本原理 214.2货舱温度控制系统电路原理图设计 235结论 24参考文献 26谢辞 27

PAGE61绪论无人机技术日益进步，在诸多领域都绽放出了自己的光芒，比如电力巡检、军用或警用侦察、物流中继、航拍、测绘等，而其中最为人们所知的便是无人机航拍，无人机航拍不仅仅令电影行业的拍摄成本大大降低，也将无人机这个新兴的技术拉入大家的视线中。无人机对于人类做出的贡献在于其能为人类搭建一个空中移动平台，在无人机向工业产业靠齐的时候，首先需要解决的就是成本问题，一驾工业级无人机的造价能达到数万元甚至数十万元，这令很多企业在使用无人机转型这个想法上望而却步。尽管如此，在当下的2020年，各行各业在朝着智能化、自动化的方向发展时，无人机都是一条可供其选择的道路。1.1本设计的目的、意义小型无人机具有灵活便捷的特点，适合搭载一些对运输环境要求较高的物资，应用于应急场合，本文旨在设计出一种通用的可拆卸的无人机温控货舱用于医疗物品以及应急医疗装置的运输。根据《中国心血管病报告2018》中的数据显示，我国心血管病现患人数约为2.9亿人，即使中国的公路系统已经十分完善，但在某些特殊情况下，救护车无法到达既定地点，而心血管病患者的救治争分夺秒，若能在救护车上装载无人机，无人机上挂载急救装置以及药品，那么在遇到这种情况下，无人机就可以及时赶到现场，通过家人或者现场人员的配合下，无人机喊话指导其使用急救装置以及药品，必能大大降低在这种情况下的病人死亡率。1.2本设计在国内外的发展概况及存在的问题无人机的技术在细分，就如同工业机器人在不同的领域中所表现的不同特点，无人机在不同领域上也是如此，从微型无人机到军用无人机，令人目不暇接，而我将目光聚焦在小型无人机上，这是目前大众平日中接触频次最多的一种。小型无人机具有较高的灵活性，可在大多数复杂的地形中自如穿梭，对于小型物件的运输也有较为适合的续航和载重量，于是，小型无人机这些特性十分适合医疗急救领域。货运无人机使用模块化货运吊舱方法运送货舱，将货舱吊装在机架上，使机架包裹住货舱并且上锁，使货舱能平稳运行，但这存在一个问题，即货舱拆卸十分困难，无法做到便携以及通用性。图1.2（a）货舱吊装图这是在无人机物流运输领域中的一种自动载货装置，其特征在于，包括：第一连接部分(1)和货舱本体(2)；所述第一连接部分(1)包括：驱动机构和锁止板(106)，所述驱动机构非驱动端与外部构件连接，驱动端与所述锁止板(106)连接，所述锁止板(106)能够沿竖直方向做伸缩运动，所述锁止板(106)上设置有锁孔(1062)；所述货舱本体(2)包括：箱体(202)和舱门(210)，所述箱体(202)的上端设置有活动连接机构，所述活动连接机构上设置有与所述锁孔(1062)相配合的锁扣(208)，所述锁扣(208)向下压后能够锁入所述锁孔(1062)。实现了无人机物流运输的自动化，但复杂的连接部分使这个装置无法使用在小型无人机上，小型无人机并无法承受这样的载重量，同时在减小连接机构的大小时，也会影响连接机构的可靠性。图1.2（b）自动载货装置图此外，国外救援无人机也为该领域提供了很多的设计，其中包括：在此之前，已经研究出急救圈无人机、荷兰的小型急救无人机以及携带塑料药箱的小型无人机，美国的Matternet公司也在非洲进行过无人机自动快递的实践，该公司设计的无人机自动快递运输网可以实现覆盖范围内无死角，能运送包括医疗药品等多种物资。①以色列救援无人机，无人机配备生命支持系统，能远程监视人员的身体状况并且实施远程的急救治疗，这种无人机可以用于战时急救，同时它还可以携带两名受伤的士兵飞行两个小时之久。②美国Matternet公司研发的基于无人机的运输系统，这是一种基础建设类型的运输系统，该系统主要针对低收入国家以及欠发达地区，在实现局部的地域覆盖后，该系统可以无间断地货物，在埃博拉病毒这样地场景下，还能运输药品、疫苗，在一定程度上减少了医护人员和工作人员感染的机率，同时该系统并非是一架无人机运输到底，而是一个无人机群，在系统的控制下以及中继设施，实现多对多的运输模式。③RTSIdeas公司研制的海上救援无人机，该无人机搭载有三个救生圈以及一个摄像头，可以进行海上溺水人员的施救，在无救援任务时，该无人机利用其救生圈漂浮在海上，使用太阳能供电充电，一旦就到救援信号，会立即起飞执行救援任务。④荷兰代尔夫特理工大学工程系的学生亚历克-莫蒙特研制了一款可携带去纤颤器的救护无人机，能够快速飞抵心脏病发作的患者身边，以免错过拯救和生命的最佳时机。莫蒙特研制的救护无人机采用代表应急服务的黄色涂装，由6个螺旋桨驱动，可携带4公斤负载，即可以携带一台去纤颤器。该无人机能够利用全球定位系统自动追踪应急呼救信号，同时该无人机上还搭载有摄像头，医护人员可以通过摄像头指导现场人员对患者进行施救。目前民用无人机的续航问题，也决定了民用运输无人机解决的必然是“最后一公里”以及调度中继这两个问题。1.3本设计应解决的主要问题目前限制小型无人机发展的问题体现在：小型无人机续航短、载重量小。本设计扬长避短，将小型无人机应用在医疗急救的领域中，主要解决在救护车无法及时到达事发地点的情况下，急救药物的运输问题。2小型无人机温控货舱的技术需求分析结合本项目的需求，设计无人机装载急救箱；明确无人机平台的范围，设计急救箱在此范围内的通用挂载接口；急救箱温控系统的设计；2.1功能需求分析结合现有文献以及资料进行研究。（1）无人机急救箱设计，在掌握恒温箱知识的情况下，分析无人机急救箱应具备的功能，确定无人机急救箱的尺寸、重量，保证无人机急救箱挂载在无人机上时能有充足的剩余载荷重量装载药品等急救物品；对温控系统进行设计，比较几种温度控制方式，选择最为适合的温控方式，结合箱体尺寸设计其温控系统；对急救箱的控制方式进行设计，比较有源以及无源两种方式，选择较为适合的方式进行控制系统的设计。根据运送的保温货物的种类不同，具体有如下几种温度范围：甲磺酸左氧氟沙星（10℃~30℃）美洛西林钠（＜20℃）重组人促红素（2℃~8℃）（2）无人机通用挂载接口设计，在确定无人机平台的范围下，设计适用于已确定无人机平台的通用接口。2.2机械与结构需求分析在机械结构上，本设计秉持着轻、便携的设计理念。在箱盖与箱体的连接处、便携箱与无人机的机架之间的连接处需要做机械结构进行连接，以此保证这两处的连接能够稳固，其他的地方尽量不使用重量过大的机械结构。便携箱的结构设计需要保证重心不偏移，减少无人机的飞行难度。使用矩形箱体设计，箱盖在箱体的正上方，由于便携箱的重量并不大，所以可以将无人机机架与便携箱的连接设计在箱盖上，这样可以在一定程度上保证无人机在运输便携箱时，在惯性的影响下，便携箱不会影响无人机的正常飞行。根据三种不同的机架规格，设计出三种不同尺寸的货舱。2.3信号与控制需求分析选用单片机控制。单片机体积小、质量轻，并且能够满足设计需求。温度传感器使用DS18B２０传感器。DS１８B２０传感器具有体积小、便于控制、成本低廉的特点。设计矩阵键盘以方便控制。控制算法采用数字PID控制算法。数字PID基本算法是这样的：控制器的输出与控制器的输入(误差)成正比，与输入的积分成正比，与输入的微分成正比，为三个分量之和，其连续表达为：（1）式中：TD为微分时间；e为测量值与给定值之间的偏差；Tl为积分时间；Kp为调节器的放大系数。PID调节器的传递函数为：（2）采用不同的方法对式(2)的D(s)离散化，就可以得到数字PID控制器的不同算法。用矩形法数值积分代替式(2)中的积分项，对导数用后向差分逼近，得到：（3）式中：uo是由式(1)中的不定积分变为式(3)中的定积分所具有的积分常数；T为采样周期。式(3)就是数字PID控制器位置式算法的表达式，其输出控制量uk对应于系统的输出(位置)是全量输出。由式(3)可推算出控制量的增量为：（4）式(4)就是数字PID控制器增量式算法的表达式，其输出为系统的△uk。为简化计算机的运算，把式(4)改为下面的形式：（5）可以根据式(5)编写程序，由计算机实现。Kp，TD，TI，T由参数整定确定。根据大量实际经验的总结，人为设定约束条件，以减少独立变量的个数，例如取：（6）式中：Ts是纯比例控制式的临界振荡周期。将式(6)代入式(5)中，得数字PID控制器的差分方程为：（7）采样周期T的取值，从数字PID控制器对连续PID控制器的模拟精度考虑，采样周期越小越好，但采样周期小，控制器占用计算机的时间就长，增加了系统的成本。因此采样周期的选择应综合考虑各方面因素，选取最优值。为保证温度控制的实时性，温度控制程序采用定时中断方式，定时长为采样周期T，且中断优先级设得比其他中断高，用增量式算法其程序流程图如图2.3（a）所示。图2.3（a）温度控制程序图根据温度控制精度和采样时间的要求，本设计对DSl8B20的温度转换结果选择12位，采样周期定为T=0．408s。当加热元件功率选用100W，温度设定值Tset=30℃时，用归一参数法整定数字PID控制器的参数，当参数Kp=150时，得到数字PID控制曲线，如图2.3（b）所示。图2.3（b）数字PID温度曲线图3小型无人机温控货舱的机械与结构设计3.1三种型号的无人机3.1.1大疆精灵4（4个电磁铁，运送单个药物）图3.1.1（a）大疆精灵4图（1）外观设计图图3.1.1（b）外观设计图图3.1.1（c）外观设计图（2）三视图图3.1.1（d）三视图（3）结构说明针对大疆精灵4的机架结构，在顶部设计了4个电磁铁能够吸附的金属柱体，只需在大疆精灵4的机架处对应安装电磁铁即可，当大疆精灵4在货舱上方对应降落时，就可利用电磁铁吊起货舱，电磁铁由无人机电源供电，不设置另外的控制方式，当无人机断电时，电磁铁自动断电，货舱即可从无人机上卸下来。在顶盖上还设计有矩阵键盘以及为单片机供电的电源盒，在箱体的后壁留有风扇口。3.1.2亿航GHOSTDRONE2.0（两个电磁铁并排在中间，运送较多的药物）图3.1.2（a）亿航GHOSTDRONE2.0图外观设计图图3.1.2（b）外观设计图图3.1.2（b）外观设计图三视图图3.1.2（d）三视图结构说明针对亿航GHOSTDRONE2.0的机架结构，在顶部设计了两个并排的金属柱体，只需要在亿航GHOSTDRONE2.0的脚架最底端凹进去的部分安装两个电磁铁即可配套使用，当亿航GHOSTDRONE2.0在货舱上方对应降落时，就可利用电磁铁吊起货舱，电磁铁由无人机电源供电，不设置另外的控制方式，当无人机断电时，电磁铁自动断电，货舱即可从无人机上卸下来。在顶盖上还设计有矩阵键盘以及为单片机供电的电源盒，在箱体的后壁留有风扇口。3.1.3京东物流无人机Y-3（镶嵌在机架里，运送急救设备）图3.1.3（a）京东物流无人机Y-3图外观设计图图3.1.3（b）外观设计图图3.1.3（c）外观设计图三视图图3.1.3（d）三视图结构说明针对京东物流无人机Y-3的机架结构，由于专门用来运送急救设施而非急救药品，所以不使用电磁铁的连接方式，而使用镶嵌的方法，使货舱更加的稳固，货舱在Y-3机架的镶嵌方向如上图所示，周边的4个环限制货舱水平移动，上下的4根棍子限制货舱垂直移动，令货舱与无人机形成一体，使无人机在飞行时无需担心货舱的滑动。只需将急救设施放在箱子里上锁后，由Y-3无人机运送到指定地点，在完成急救任务后还能利用无人机回收急救设施。该货舱设计由于是运输急救设施，并没有设计温控系统以及散热系统，该货舱是为了更好地运输形状不规则的急救设施。3.2总体结构设计与制图外观设计图箱盖上设计有电池槽；箱盖上设计有四个等大小的机架连接底座；箱盖的下部设计为便于开关箱盖的圆角，同时将控制系统设计在箱盖之中；箱体中设计有风扇口；图3.2（a）外观设计图图3.2（b）外观设计图三视图图3.2（c）三视图3.3各子部件设计与制图箱盖图3.3（a）箱盖设计图展开箱盖结构可以看到，在箱盖的上方有四个圆柱体，这四个圆柱体是金属质地，目的是为了与无人机机架上安装的吸盘式电磁铁相吸，使箱子可以在任何环境下与无人机自动挂载，也可在不平整的地面放下箱子，在箱盖的中间设计有一个电池盒，电池盒的正下方就是温控系统，方便接线，并且也节省空间，在箱盖的下方设计有凸条，可以与箱体的凹槽相对应，保证箱子里的温度。箱盖与箱体的连接机构图3.3（b）箱盖与箱体连接机构设计图箱盖与箱体的连接机构，在后方采用不可相对移动的铰链（也叫合页）进行连接，成本低，但十分实用。在前方采用卡扣设计。箱体图3.3（c）箱体设计图在箱体的上边沿采用凹槽设计，与箱盖的凸条相对应，保证箱子温度，在箱体的后壁设计留有风扇洞。箱盖电池盒图3.3（d）箱盖电池和设计图箱盖电池盒采用的是锂电池盒的设计，使用锂电池考虑的是成本问题以及锂电池本身特性，锂电池具有能量密度高、额定电压高、具备高功率承受力的优势。锂电池选用锂离子电池，锂离子电池可反复充电，机架连接机构图3.3（e）吸盘电磁铁图在机架上安装吸盘电磁铁，小型吸盘电磁铁的直径可以大约为5至7厘米，高为2至4厘米，承重可达到25kg至96kg，电压为dc12v以及dc24v、功率为28w，可牢固吸住箱盖上的四个金属圆柱体，使箱子稳固挂载在无人机机架上。3.4力学分析与材料加工力学分析首先，将大部分的重量设计在箱子的箱盖上，这是在考虑了箱子是由无人机运输，这时箱子是在无人机的下部，而无人机在向前加速飞行时，箱子会发生倾斜，这样就决定了箱子的重量如果在箱子的上部，会在一定程度上减少对无人机飞行时的钟摆作用；其次，箱子采用方形结构设计，使箱子在落地时或者在地面时能够稳定；材料加工在外壳方面采用常用的铝材，而在保温层中则采用聚苯板这种保温隔热性好的材料。聚苯板全称\t"/item/%E8%81%9A%E8%8B%AF%E6%9D%BF/_blank"聚苯乙烯泡沫板，又名泡沫板或\t"/item/%E8%81%9A%E8%8B%AF%E6%9D%BF/_blank"EPS板。是由含有挥发性液体发泡剂的可发性聚苯乙烯珠粒，经加热预发后在模具中加热成型的具有微细闭孔结构的白色固体。特点：1、优异的保温隔热性能；2、高强度抗压性能；3、优越的抗水、防潮性能4、防腐蚀、经久耐用性能图3.4（a）聚苯板图4小型无人机温控货舱的控制系统设计该小型无人机温控货舱的控制系统设计在充分考虑到使用情形、续航、作用的情况下设计。首先，由于该小型无人机温控货舱的使用情形，大多数的使用场景都是救护车难以通行的道路，由无人机搭载温控货舱来进行任务，那么就要求该小型无人机温控货舱的控制系统设计需要具备一定的自我调节温度的能力，将温度保持在适合急救药品存放的范围内；其次，该小型无人机温控货舱搭载在无人机上，急救无人机的任务时间一般在30分钟内，而且急救无人机不需要考虑返航问题，只需要工作人员在随后到达现场的时候回收无人机即可，所以该温控货舱的续航也需要保持在35分钟左右，保证在无人机执行任务的过程中能够保存好药品，同时由于温控货舱的续航时间不需要太长，在电池等供电源上也会省下一些重量；最后，该温控货舱的作用除了保证药品的存放环境外，也需要在其控制系统中设计出语音提示功能，以保证现场的人在拿到药品之后能够得到使用说明。至此，该小型无人机温控货舱控制系统的设计就可以很明确了，需要具备自我调节温度的能力、不少于35分钟的续航能力以及语音提示功能。4.1货舱温度控制的基本原理通过USB供电插口，将电源供给给锂电池，锂电池作为温控货舱的供电源，核心为驱动电路和半导体制冷。单片机AT89C52是一个低电压，高性能\t"/item/AT89C52/_blank"CMOS8位\t"/item/AT89C52/_blank"单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的\t"/item/AT89C52/_blank"Flash只读\t"/item/AT89C52/_blank"程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（\t"/item/AT89C52/_blank"RAM），器件采用\t"/item/AT89C52/_blank"ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51\t"/item/AT89C52/_blank"指令系统，片内置通用8位\t"/item/AT89C52/_blank"中央处理器和Flash\t"/item/AT89C52/_blank"存储单元，AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线。图4.1（a）AT89C52Proteus仿真图温度采集传感器DS18B20是常用的数字温度传感器，其输出的是数字信号，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式。主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。图4.1（b）DS18B20Proteus仿真电路矩阵键盘矩阵键盘由4*4的按钮，以及4个电阻，通过导线与AT89C51单片机连接在一起，当用户需要使用某种功能的时候，只需在矩阵键盘上输入所需功能的代码即可。图4.1（c）矩阵键盘Proteus仿真电路图显示屏在仿真器中使用的是四位LED共阳极显示管（7-SEG-MPX4-CA），矩阵键盘所输入的代码会在显示屏中显示，在未输入状态下，显示屏默认显示温控货舱内的温度。半导体制冷片半导体制冷片，也叫热电制冷片，是一种\t"/item/%E5%8D%8A%E5%AF%BC%E4%BD%93%E5%88%B6%E5%86%B7%E7%89%87/_blank"热泵。它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。利用半导体材料的Peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的。半导体制冷片与传统的制冷技术的优势在于半导体制冷片的制冷效率永远大于1、不需要任何的制冷剂即可制冷、无震动、无噪音、安装简易、即可放热也可吸热等。4.2货舱温度控制系统电路原理图设计图4.2（a）Proteus仿真电路图电路分析电路图中分为单片机模块、显示器模块、温度采集模块、晶振电路、复位电路、矩阵键盘模块。原理分析整个温控系统由DS18B20温度采集模块采集环境温度参数，将采集到的信号传输至AT89C52单片机中处理，而后由AT89C５２将采集到的温度信号经过处理后传输至显示器模块中显示。矩阵键盘为４乘４布局，１０位数字，一位ON，一位OFF，一位＊，一位＃，一位安全锁按键（为了防止在运输途中误触按键所设置的安全锁按键），两位自定义功能快捷键。当某个按键被按下或某几个按键被按照先后顺序按下后，按键信号被传输到AT８９C５２中处理，事先已经在AT８９C５２中写好源代码，约定好了功能的代码，AT８９C５２将这些输入的信号处理成所对应的指令输出。当温度高于设定值时，触发降温机制，直流电源变相使半导体制冷片散热，降低货舱内温度；当温度高于设定值时，触发升温机制，直流电源变相使半导体制冷片放热，升高货舱内温度；设定值并非一个固定的值，而是一个可允许的误差范围，在这个范围内，不会触发温控机制。（3）适用场景甲磺酸左氧氟沙星（10℃~30℃）美洛西林钠（＜20℃）重组人促红素（2℃~8℃）5结论该设计利用无人机作为平台，运送急救物资，解决了救护车在无法及时到达救护现场时，急救设施与急救药品运输的问题，使急救物资能及时地到达急救现场，能够减少患者因救治不及时导致的死亡。此设计针对运输的载体货舱的设计，不对无人机平台进行设计，对于货舱的设计主要包括货舱的结构、货舱与无人机平台的连接机构、货舱的功能、货舱的温控系统进行设计。关于货舱的结构设计，该文章中做了一个通用的概念设计以及针对三款无人机平台的货舱具体设计，三款无人机平台分别为大疆精灵4、亿航GHOSTDRONE2.0、京东物流无人机Y-3，对于无人机平台的选择标准并非载重量等技术指标，而是由于这三款无人机在搭载任务载荷的实现上都具有各自的特点，针对脚架进行货舱的结构设计以及货舱与无人机平台的连接机构的设计。关于货舱的功能设计，该文章中主要针对急救设施以及急救药品进行货舱的设计，大疆精灵4针对小型的、对温度要求高的急救药品，亿航GHOSTDRONE2.0针对中小型的、对温度有一定要求的急救药品或者急救设施，京东物流无人机Y-3针对对温度无要求的急救药品以及急救设施。关于货舱的温控系统的设计，主要针对三款对温度有要求的药物（甲磺酸左氧氟沙星（10℃~30℃）、美洛西林钠（＜20℃）、重组人促红素（2℃~8℃）），这三款药物都有各自的温度范围，所以可以代表三种不同的温度范围。总体来说，该设计基本完成，但在温控系统仍有可提高的余地。参考文献[1]吴雪樵.浅析无机保温材料的分类特性及应用前景[J].居业,2014,12:52-59.[2]郭文旭,陈清奎,李信政,等.基于单片机的便携式医用液体恒温箱的设计与研制[J].中国医学装备,2016,13(5):14-16.[3]吴星星,郑同蓉子.半导体制冷技术在小型恒温箱的应用[J].科技创新与应用,2015,26:36.[4]王一帜,刘晏麟,王岩,等.便携智能恒温箱的设计[J].森林工程,2017,33(3):58-63.[5]张峰,佟巍,周立冬,等.国外救援无人机的发展现状[J].中国医疗设备,2016,31(6):175-177.[6]周益民,周国泉,徐一清.基于单片机的温室植物LED补光系统设计[J].激光生物学报,2013,22(3):214-219.[7]乔榕,温晓婧,马玲,等.基于无人飞行器的急救系统研究[J].科技风,2017,6:11-15.[8]林一平.救死扶伤的救护无人机[J].交通与运输,2015,3:42-45.[9]张璇,张遥.无人机送快递，是噱头还是方向？[J].小康,2016,14:76-77.[10]贺敬凯,刘德新,管明祥.单片机系统设计、仿真与应用——基于Keil和Proteus仿真平台[M].西安电子科技大学出版社:西安,2011.[11]胡寿松.自动控制原理（第六版）[M].科学出版社:北京,2013.[12]冯利,秦刚,陈忠孝,等.基于半导体制冷技术的高低温试验箱设计[J].机械与电子,2017,35(7):43-46.谢辞为时一个学期的毕业设计即将结束了，这也意味者我在北京理工大学珠海学院的大学生涯也即将结束。在毕业设计这段时间里，我得到了很大的自身提高，其中包含了对无人机知识、恒温箱、保温材料特性、结构设计的理解、还有对有关这方面书籍的认识等等，这些都得益于老师和同学的大力帮助。衷心感谢我的指导老师熊治国博士，在疫情期间仍不断督促我进行毕业论文的设计，在我每一阶段提交论文稿后，熊治国博士都会不厌其烦地、十分细致地指出我仍需改进的地方，使我的毕业设计有方向、有序地进行，感谢熊治国博士对我毕业论文的指导！感谢我的舍友，告知我一些我不知道的资料查询网站，让我能够事半功倍，也时常督促我进行毕业论文的设计。感谢我的父母，在疫情期间对我的照顾，让我能够心无旁骛地进行毕业论文的设计，保证了我的吃住行，解决了我的后顾之忧。感谢我的母校北京理工大学珠海学院给我这次机会！由衷地感谢你们！谢谢！.

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第一，选择好CPU平台，就是INTER还是AMD，看你是要配什么样的电脑，高端还是低端的，两个平台都高低的产品。第二，选择主板了，主板的品牌比较多，质量，价格也不一，当你第一步却定了，那么主板也就相应的却定下来了，以INTER为例，只可以选择775接口的主板（早期有478接口的，不推荐），主板的选择主要有两种，一是集成显卡，二是不集成显卡。集成显卡的话，就可以省下显卡的钱，但是对游戏玩家不推荐。那么当然是选择不集成显卡的主板了，而且最好选择一线品牌，如华硕，技嘉等。主板里，还有个蕊片组的选择。关于蕊片组，各个品牌的主板命名有些不一样，主流是INTER965，945，915，VIA的KT890，还有NFORCE4，NFORCE5。等。比较难说清楚。最好是选择INTER的蕊片组，虽然价格会稍高一些。推荐945，技术比较成熟。第三，显卡的选择。显卡主要还是有两类品牌，GEFORCE和ATI，两个品牌有高，中，低的显卡。显卡选择要看你个人喜欢了，预算充足的话，最好是买中，高端的显卡。

第四，就是内存了，内存关系电脑的稳定性。当然是要好一点的。买一线品牌的。现在配电脑，主流是DDR667，DDR800DDR1333第五，显示器的选择，推荐液晶。如何选择硬件组装电脑这是一个老生常谈的问题了，这也是一个让高手们显示自己硬件功底的问题，同时这还是一个让很多新手为之焦头烂额的问题。该怎么配？具体配什么？怎样配才能尽量减小瓶颈？本文就将从内到外，从理论到实践，为朋友们抽丝剥茧一一道来。

一、CPU

作为一台电脑最关键的组成部分，CPU确实起着举足轻重的作用，但体现一台电脑的综合速度，并不是仅仅依靠CPU的，常常看到很多新手们在配电脑的时候，把CPU选的很好，但其他的东西诸如内存、主板、硬盘等都选的不太理想，好像这台电脑速度的快慢就体现在CPU速度的快慢上似的。甚至很多著名的品牌机厂商，都推出过类似“P4+256M内存”的这种跛脚配置。其实对于一般的家用电脑而言，一个真正会配的高手，是不会把大量的钱花在CPU上的。家用电脑，毕竟不是做密集型科学计算用的，它讲求的是多种媒体的配合工作，讲求的是能一边下载文件、一边上网浏览网页、一边听音乐、一边还能打开其他的程序，在这种情况下，提升内存的容量比提升CPU的主频对速度的影响要明显的多。现今的中国家庭用户，很多家长对于电脑一窍不通，他们只听说“奔四”代表着速度快，并不知道整机速度的快慢除了CPU以外，还有很多其他的因素影响着它。但在买电脑的时候，最后做决定并掏钱的人，往往都是这些啥都不懂的家长们，于是就出现了上面的一幕：品牌机厂商为了能有更好的销路、兼容机装机店的销售人员为了能拿到更多的奖金，开始违背良心来配置出这种高主频处理器、低容量内存的跛脚电脑。说严重点，这是属于对消费者的不负责任，是一种商业欺诈行为！同样5000元的配置，高手配出来的赛扬，比新手配出来的P4还要快很多，曾经有一家全球著名的硬件网站在2003年的时候刊登过一篇关于配置家用电脑时各硬件占用总预算百分比的文章，文中很明确的提到了CPU的价钱最好不要超过总预算的10％－15％，我们虽然不能说他肯定完全正确，但至少人家是通过很多调查后得出的结论，有借鉴的理由。反观现在的很多所谓的“低价奔四电脑”、“3999元买P4品牌机”之类的广告，我想说的就是：你花了3999元，只买了一块P4的处理器，其他的什么都没有了！

二、内存

对于配置一台电脑来说，内存是重头戏，容量、速度、类型等等每一项指标都对最终的整机综合速度起着至关重要的影响，尤其是内存的带宽和容量。对于内存带宽而言，很多人都认为400MHz、533MHz前端总线的赛扬四或P4，配单通道的DDR内存就足够了，双通道DDR内存是配合800MHz以上前端总线的P4处理器用的，其实这样就大错特错了，哪怕是最老的赛扬四，都需要双通道的DDR内存才能达到它的带宽！也就是说，你如果选择赛扬四1.8G，必须配合865以上的主板和至少双通道DDR200的内存，才能满足它的带宽要求！稍微计算一下就可以得知：赛扬四1.8G的前端总线是400MHz，它的内存带宽理论值是400MHz×64bit÷8＝3.2G/s，但当它装在845系列的主板上时，由于845主板的限制，即使你插上能符合它带宽要求的DDR400内存，也只能运行在DDR266上，这时的内存所能提供的带宽是266MHz×64bit÷8＝2.1G/s，比3.2G/s要小很多，即使你通过BIOS里的内存调节选项往上调节一档（也只能调节一档而已），让内存运行在DDR333下，所能提供的带宽也仅仅是333MHz×64bit÷8＝2.66G/s，离3.2G/s还是有一定的距离，而内存带宽的降低，能非常明显的降低整机的综合速度，运行任何程序都能明显的感觉出来！所以如果想满足赛扬1.8G处理器的内存带宽要求，你必须要为它配置865以上的主板和双通道的内存才行！P4亦是如此。很多人也许会问：那845系列的主板是配什么处理器的呢？我想回答你的就是：845系列的主板是属于“不能用”的主板，因为处理器永远比主板发展的快，当初Intel造出845系列的芯片组是为了能给当时的赛扬和P4提供一个过渡的平台，不至于让它们成为“没有主板配合”的处理器而已，也是为了能在低端市场分一杯羹，而现今865甚至9xx系列的主板横行的时候，845系列的主板确实是属于“不能用”的主板了，满足不了任何一款处理器的内存带宽，造成性能上的严重低下，试问这种主板你会选择么？即使配台2000多元的超低价电脑，也不要去选择845系列的主板，至少需要865以上的和双通道内存才行，因为内存带宽是一个非常影响系统性能的参数，倘若一味的为了省钱而配置845系列的主板，那就得不偿失了。

内存的容量方面，应每个人对电脑的使用方向不同，容量的要求也是不同的，现在配置的家用电脑，笔者建议：如果不打游戏，或者是打打扫雷、纸牌之类的游戏，平时注重于上网浏览或者是聊天、看电影之类的应用的话，内存容量不应该低于1G；如果是偶尔打打单机游戏或者是网络游戏，内存容量应该选择在2G左右，如果是经常打大型的游戏或是进行HDTV视频编辑等应用，那么4G的内存是必不可少的。

三、主板

一台电脑的稳定性和兼容性，一大部分是看主板的，一款优秀的主板不仅需要拥有上等的用料和优良的做工，还需要拥有合理的走线设计，那些没有技术实力的三、四线主板厂家生产的主板，多数是采用公版走线，而且用料非常差，稳定性不堪一击，这种类型的主板，笔者建议宁愿不买电脑也不要配这种主板，否则以后将会是个淘气的祖宗。对于家庭用户，主板方面一定不能省钱，预算够的话最好能买个一线的主板品牌，如果预算实在不足，二线的主板是底线了，不要再往下选择了，毕竟家用电脑是用来使用的，不是用来整天维修的。再谈到主板的用料，笔者常常看到很多新手在配置主板的时候，貌似老鸟似的说某某品牌的主板好，某某品牌的不好，试问你知道它好在哪里么？不好在哪里么？这个就要看主板的用料了，虽然用料好的主板并不能代表一定是高档主板，但最少能代表它的电气性能出色。举一个很简单的例子吧：有A、B两款主板，A主板的处理器供电滤波电容采用的是日系电容，B主板的处理器供电滤波电容采用的是台系电容，那么基本上可以肯定的是：如果在电源输出电压的波动范围比较大的情况下，A主板就比较能耐得住，而B主板就很容易产生电容鼓包、漏夜等情况。不要小看这小小的电容，笔者从一个开维修店的朋友那里得知，来维修主板的人，有80％的都是这几个小电容损坏，究其原因，就是电源选择的不好，导致了输出电压的不稳定，久而久之最终导致这几个小电容爆浆，并且详细叙述了主板的品牌：“一线厂家的×硕牌主板就很少出现这种情况，但同样为一线厂家的×星牌主板，经常遇到！原因就是前者的大部分主板使用的是日系电容，而后者的大部分主板为了省钱，选用的是台系电容！”厂家的广告不能信，宣传也不能信，看到一个产品的广告之后，你所能相信的唯一一点就是：地球上有这么个产品的存在！然后其他的就统统都不能信了！网上有好多所谓的“评测”文章，都是枪手写的，基本上没有任何参考余地，只能作为一篇小说来读，一款主板的真正性能，只有你自己使用了之后才能知道。厂家为了销量、商家为了利润，他们能把最最垃圾的主板宣传为最顶级的产品，笔者曾经就看到过一款四线品牌的主板厂商，在对其主流主板的广告上说“最优秀的设计、最精湛的工艺、最稳定的性能”……结果一看报价：550元/块……其他的话我也不想多说了，只想问问这家厂商：你这么垃圾的主板都用了三个“最”字，那么华硕的同芯片组主板，售价是你三倍的，应该用什么词语来描述了？？中国有一句古话：一分钱一分货，说的非常正确！不要认为价格高的主板就是暴利产品，从市场经济学上说，暴利产品是不会被市场所接受的，之所以他能存活到今天，而且售价依然是这么高，肯定有他的理由，他在做工用料方面肯定比其他品牌的要好很多，成本高所以售价高，在此，笔者奉劝大家一句：买主板千万不要凭侥幸心理，认为自己能花很少的钱买到很好的东西，只有错买的没有错卖的，商家永远都比你精明！主板上面还是老老实实的多花点钱来买个一线产品吧，否则以后有你吃苦的时候！

四、硬盘

现在的电脑，硬盘的速度当之无愧的成为了“第一大瓶颈”，无论你是再高的高手，配电脑的时候也无法消除这个瓶颈的存在，我们只有尽量的减小…再减小……。对于家用电脑的硬盘来说，容量和速度是两个非常重要的参数，容量上而言，笔者建议：如果你的电脑只是上网浏览浏览、偶尔打打小游戏的，那么160G的硬盘是个不错的选择；如果你常常下载软件或电影，那么250G的硬盘是个不错的选择，如果你是个下载狂人，那么400G的硬盘比较适合你；如果你有DV或者是经常编辑大型的视频文件，那么400G×2比较适合你，如果你是个玩HDTV的人，那么恭喜你，400G×4也许你都不够用。对于硬盘容量上的选择，你不能考虑现在是否够用，你应该考虑未来的1年里是否够用，大概的公式是：现在需要的容量×3。也就是说，如果你现在感觉80G的硬盘差不多够用了，那么你就需要买个250G的硬盘。如果你现在感觉120G的硬盘够用了，那么就去买个400G的硬盘吧。硬盘另外的一个参数就是速度，受到内部传输率等诸多因素的限制，一块硬盘的实际传输速度是不可能达到它的接口速度的，现在的并口硬盘基本上都是ATA133了，串口硬盘也都是150了，但民用级硬盘的实际传输速度最快的也还没突破66M/s，所以跟内存相比，硬盘的速度是电脑中最大的瓶颈，那么怎么来减小这个瓶颈呢？于是人们就发明了RAID，就是磁盘阵列（当然RAID不是仅仅为了这个而发明的），用两块一模一样的硬盘来组成RAID0，速度理论上能提高1倍，虽然实际上是不可能达到1倍的，但至少能非常非常明显的感觉到了硬盘速度的提升，笔者建议：如果你买的主板是带有RAID功能的，并且你需要保存的数据不是很重要的话，那么强烈建议你在预算允许的情况下购买两块硬盘来组建RAID0，这将使你能亲身体会到飞机与火车的速度差别！但最好是串口的，如果是并口的话，因为并口走的是PCI总线，由于PCI总线上的设备比较多，所以速度不可能达到比较高的地步，但如果是串口的话，那么硬盘的速度提升将更加明显！

五、显示器

显示器方面，笔者想澄清一个观念：曾经听过非常多的人说液晶显示器保护眼睛，因为没有辐射和闪烁……包括很多业内人士都这么认为的，其实错了，液晶显示器比普通的CRT还要伤眼睛！因为伤眼睛不仅仅是辐射和闪烁，还有对比度、亮度等参数，虽然液晶显示器的辐射和闪烁比CRT要小的多，但它那要命的对比度、那要命的色泽度、还有那大于每平方米300cd的亮度，这些都会对眼睛造成很大的伤害，并且你即使将液晶显示器的亮度和对比度调节到最低，也还是非常的刺眼。德国的一家权威机构做过一项调查：液晶显示器用久了会使人的眼睛感觉到疲倦，甚至头痛等症状，而使用相同时间的CRT显示器，却基本没有这些情况出现。现在的通过TCO03认证的CRT显示器，其实外露的辐射已经相当小了，基本上对人已经没有多大的伤害了，闪烁感也可以通过调节刷新率来降低，笔者实在是搞不懂为什么很多人非要去选择液晶显示器，还非要说液晶显示器不伤眼睛？？一个最差的17寸液晶显示器的价格，能买一台不错的、通过TCO03标准的19寸CRT了，显示面积也差不多大，而且CRT又比液晶更保护眼睛，液晶显示器唯一的一个优点就是占用空间小而已，其他的统统是缺点，为什么不选择CRT呢？？说到TCO03标准，现在很多的号称是通过TCO03认证的显示器，其实都是贴牌的，都没有真正的通过，关于怎样鉴别一台TCO03的显示器，网上已经有很多文章可以搜索到，笔者在此不想过多叙述，只是提醒大家一点：一台真正的通过TCO03认证的显示器，外表的颜色除了白色以外，是不会有其他颜色的了，因为TCO03认证中有重要的一条就是外壳可回收性，而除了白色以外，其他的任何颜色都加了有机染料在里面，是不能作为回收利用的，这点请大家购买显示器的时候一定要注意了！

六、电源

作为一台电脑的动力之源，电源质量的好坏直接关系到这台电脑的寿命，在这点上笔者先要肯定一下品牌机厂商的做法了，在各大品牌机中，虽然其他配件可以用跛脚来形容，但所配的电源和机箱基本上都是不错的，功率虽然不是很大，但满足它的配置是足够了。而一些新手在配兼容机的时候，很多情况下都忽视了电源这一方面，结果导致的直接后果就是主板电容爆浆、硬盘损坏、显卡电容爆浆等情况。对于电源来说，有很多参数去标准它，但对我们影响最大的两个参数就是它的功率和输出电流稳定度，首先来看看它的功率：很多国内的著名电源制造厂商，例如×河田、×国者等等品牌，都有严重虚标功率的行为，他们所标称的功率，基本上就是这款电源的峰值功率，并不是额定功率，电源的功率一共分三种：额定功率、最大功率和峰值功率，额定功率是指电源能够在此负载下长时间稳定工作；最大功率是指电源能够在此负载下短时间工作，时间一长就容易出现问题；峰值功率是指电源的瞬间可承受负载，如果时间稍微一长，马上就冒烟。也就是说，最大功率和峰值功率对我们来说根本没有任何意义，我们所需要了解的就是额定功率，但很多厂商都对额定功率闭口不谈，所以在买电源的时候，不要买一些所谓的名牌，除了上面提到的两个牌子以外，还有很多电源的功率标称都有问题，包括×嘉、×城、×彩、×纪之星，如果想买一个不错的电源品牌，那么笔者建议：低价位的七