本實用新型涉及可變外形技術領域，尤其涉及一種外骨骼單元、柔性外表面及具有該柔性外表面的移動車輛。

背景技術：

在交通運輸行業(yè)，目前，絕大多數的交通工具都具有特定且固定的外形，在加速以及穩(wěn)定運行過程中交通工具表面的氣流會嚴重限制交通工具的最高時速，造成運行不平穩(wěn)，并且增加很大的能耗。

為解決上述問題，現有技術中一種移動車輛，其仿生學設計的四輪不再暴露在外，而是通過先進的可延伸材料包覆，實現自由而隨意的四輪獨立轉向，然而包覆式四輪車體外結構只能實現車輪在平面內的旋轉，無法實現空間上的自由外形變化，并且其應用的延伸材料無法在高速交通領域中抵抗高強度的壓力之下進行轉向。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的上述技術問題，本實用新型提供了一種外骨骼單元及柔性外表面，其應用于解決移動車輛在高速運行中頭部擠壓區(qū)、摩擦區(qū)、尾流區(qū)等氣流對交通工具造成的運行不平穩(wěn)、能耗增加、限制最高時速的問題。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：

一種外骨骼單元，用于組成柔性外表面，包括：

單元本體，其具有用于包覆于車體的外側；

控制機構，其位于所述單元本體的內側，所述控制機構用于驅動所述單元本體在空間內具有至少三個方向上的轉動自由度以及三個方向上的移動自由度，以使多個所述單元本體拼合成多種形態(tài)的柔性外表面。

優(yōu)選地，所述控制機構包括固定控制桿、多個連桿組以及轉動驅動組，所述單元本體鉸接在所述固定控制桿上，所述轉動驅動組通過多個所述連桿組驅動所述單元本體在至少三個方向上轉動。

優(yōu)選地，所述控制機構還包括橫移驅動組，所述橫移驅動組用于驅動所述單元本體至少在三個方向上橫移。

優(yōu)選地，所述控制機構還包括控制盤，所述控制盤鉸接在所述固定控制桿上，所述連桿組具有三個，三個所述連桿組設置于所述控制盤與所述單元本體之間且以所述固定控制桿為中心均勻周向分布，所述轉動驅動組包括三個從動控制桿和三個長度可變的主動控制桿，三個所述從動控制桿的一端分別同時連接相鄰兩個所述連桿組，另一端鉸接在所述控制盤上；三個所述主動控制桿以所述固定控制桿為中心均勻周向布置于所述控制盤的下方，并通過改變長度來改變所述控制盤的傾斜形態(tài)以改變所述單元本體的空間形態(tài)。

優(yōu)選地，所述橫移驅動組包括三個雙作用氣缸，三個所述雙作用氣缸分別設置于相鄰兩個所述連桿組之間。

優(yōu)選地，所述主動控制桿為氣動肌肉。

優(yōu)選地，所述單元本體為正六邊形的單元本體。

優(yōu)選地，所述單元本體的外表面附著有由高分子彈性材料制成的補償層，以當所述單元本體的外表面受壓時，所述補償層彌補所述單元本體之間的間隙。

本實用新型還公開了一種柔性外表面，所述柔性外表面由上述的多個外骨骼單元拼合而成。

本實用新型還公開了一種移動車輛；所述移動車輛的外表面至少部分由上述的柔性外表面組成。

與現有技術相比，本實用新型的外骨骼單元及柔性外邊面的有益效果是：通過控制機構驅動單元本體，可改變單元本體的空間形態(tài)，當多個單元本體拼合成柔性外表面時，且當單元本體空間形態(tài)改變時，從而能夠有效降低能耗，提高運行的平穩(wěn)性以及提高運行速度以解除限速。

附圖說明

圖1為本實用新型的外骨骼單元的立體結構示意圖。

圖2為本實用新型的外骨骼單元的上部結構示意圖。

圖3為本實用新型的外骨骼單元的下部結構示意圖。

圖4為本實用新型的外骨骼單元的平面結構示意圖。

圖5為本實用新型的柔細外表面的平面結構示意圖。

圖6為本實用新型的移動車輛的立體結構示意圖。

圖中：

10-單元本體；11-補償層；20-連桿組；21-鎖死桿；30-從動控制桿；40-固定控制桿；50-主動控制桿；60-控制盤；70-雙作用氣缸；100-柔性外表面；1000-移動車輛。

具體實施方式

為使本領域技術人員更好的理解本實用新型的技術方案，下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作詳細說明。

如圖1至圖5所示，本實用新型的實施例公開了一種外骨骼單元，該外骨骼單元組成柔性外表面100，可應于于移動車輛1000，如列車車頭、車位、車體轉向架的外包殼以及列車的下部空間，或者還可應于于飛機等交通工具以用于解決氣流對交通工具造成的運行不平穩(wěn)、能耗增加以及限制最高限速等問題。該外骨骼單元包括單元本體10及控制機構，該單元本體10具有用于包覆于車體的外側；控制機構位于單元本體10的內側，控制機構用于驅動單元本體10在空間內具有至少三個方向上的轉動自由度以及三個方向上的移動自由度，以使多個單元本體10拼合成多種形態(tài)的柔性外表面100。如此，通過控制機構驅動單元本體10，可改變單元本體10的空間形態(tài)，當多個單元本體10拼合成柔性外表面100時，且當單元本體10空間形態(tài)改變時，柔性外表面100的空間形態(tài)也會發(fā)生變化，從而使用氣流的變化。例如，控制機構控制單元本體10總是朝減小空氣阻力的方向發(fā)生改變。從而能夠有效降低能耗，提高運行的平穩(wěn)性以及提高運行速度以解除限速。

控制機構可以有多種結構，在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，如圖1至圖3所示，控制機構包括固定控制桿40、多個連桿組20以及轉動驅動組，單元本體10鉸接在固定控制桿40上，轉動驅動組通過多個連桿組20驅動單元本體10在至少三個方向上轉動。轉動驅動組也可以多種結構，在本實施例中，轉動驅動組包括三個從動控制桿30、三個鎖死桿21和三個長度可變的主動控制桿50，固定控制桿40上鉸接有控制盤60，該控制盤60能夠相對固定控制桿40進行360度轉動，三個從動控制桿30設置在控制盤60與單元本體10之間，并以固定控制桿40為中心周向均勻布置，連桿組20具有六個，該六個連桿組20以固定控制桿40為中心周向布置，每個從動控制桿30的上端用于同時與相鄰的兩個連桿組20之間的鎖死桿21同時連接，從動控制桿30的下端與控制盤60鉸接，具體底，從動控制桿30的上端與連桿組20的鎖死桿21樞接(即從動控制桿30在一個平面內相對平面轉動)，三個主動控制桿50設置在控制盤60的下方，并以固定控制桿40為中心周向布置，該三個主動控制桿50通過長度的改變驅動控制盤60空間形態(tài)發(fā)生改變，并借助于三個從動控制桿30以改變每個單元本體10的空間形態(tài)。當多個單元本體10拼合形成柔性外表面100時，且在控制機構的驅動下具有同步的改變形態(tài)時，柔性外表面100可形成多種符合空氣動力的形態(tài)。

在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，控制機構還包括橫移驅動組，該橫移驅動組用于驅動單元本體10至少在三個方向上橫移。該橫移驅動組用于結合轉動驅動組以使單元本體10能夠形成更多空間形態(tài)。橫移驅動組的結構可以有多種，在本實施例中，橫移驅動組包括三個雙作用氣缸70，該三個雙作用氣缸70分別設置于相鄰兩個連桿組20之間。如此，當轉動驅動組驅動單元本體10在某一方向上轉動一定角度時，為同時配合該轉動，通過雙作用氣缸70使單元本體10橫移，從而使柔性外表面100符合所需要求。

主動控制桿50可以為伸縮氣缸或油缸，在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，主動控制桿50選用氣動肌肉。該氣動機構在安裝時方便，使用也較方便，不易發(fā)生磕碰等。

為方便單元本體10拼合柔性外表面100，單元本體10為正六邊形的單元本體10。

作為一種選擇，單元本體10的外表面附著有由高分子彈性材料制成的補償層11，以當單元本體10的外表面受壓時，補償層11彌補單元本體10之間的間隙。

如圖5所示，本實用新型還公開了一種柔性外表面100，該柔性外表面100由上述的多個外骨骼單元拼合而成。

如圖6所示，本實用新型還公開了一種移動車輛1000，移動車輛1000的外表面至少部分由柔性外表面100組成。

以上實施例僅為本實用新型的示例性實施例，不用于限制本實用新型，本實用新型的保護范圍由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本實用新型的實質和保護范圍內，對本實用新型做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本實用新型的保護范圍內。