外骨骼单元、柔性外表面及移动车辆制造技术

本发明专利技术公开了一种外骨骼单元、柔性外表面及移动车辆，该外骨骼单元，用于组成柔性外表面，包括：单元本体，其具有用于包覆于车体的外侧；控制机构，其位于所述单元本体的内侧，所述控制机构用于驱动所述单元本体在空间内具有至少三个方向上的转动自由度以及三个方向上的移动自由度，以使多个所述单元本体拼合成多种形态的柔性外表面。通过控制机构驱动单元本体，可改变单元本体的空间形态，当多个单元本体拼合成柔性外表面时，且当单元本体空间形态改变时，从而能够有效降低能耗，提高运行的平稳性以及提高运行速度以解除限速。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可变外形
，尤其涉及一种外骨骼单元、柔性外表面及具有该柔性外表面的移动车辆。
技术介绍
在交通运输行业，目前，绝大多数的交通工具都具有特定且固定的外形，在加速以及稳定运行过程中交通工具表面的气流会严重限制交通工具的最高时速，造成运行不平稳，并且增加很大的能耗。为解决上述问题，现有技术中一种移动车辆，其仿生学设计的四轮不再暴露在外，而是通过先进的可延伸材料包覆，实现自由而随意的四轮独立转向，然而包覆式四轮车体外结构只能实现车轮在平面内的旋转，无法实现空间上的自由外形变化，并且其应用的延伸材料无法在高速交通领域中抵抗高强度的压力之下进行转向。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种外骨骼单元及柔性外表面，其应用于解决移动车辆在高速运行中头部挤压区、摩擦区、尾流区等气流对交通工具造成的运行不平稳、能耗增加、限制最高时速的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种外骨骼单元，用于组成柔性外表面，包括：单元本体，其具有用于包覆于车体的外侧；控制机构，其位于所述单元本体的内侧，所述控制机构用于驱动所述单元本体在空间内具有至少三个方向上的转动自由度以及三个方向上的移动自由度，以使多个所述单元本体拼合成多种形态的柔性外表面。优选地，所述控制机构包括固定控制杆、多个连杆组以及转动驱动组，所述单元本体铰接在所述固定控制杆上，所述转动驱动组通过多个所述连杆组驱动所述单元本体在至少三个方向上转动。优选地，所述控制机构还包括横移驱动组，所述横移驱动组用于驱动所述单元本体至少在三个方向上横移。优选地，所述控制机构还包括控制盘，所述控制盘铰接在所述固定控制杆上，所述连杆组具有三个，三个所述连杆组设置于所述控制盘与所述单元本体之间且以所述固定控制杆为中心均匀周向分布，所述转动驱动组包括三个从动控制杆和三个长度可变的主动控制杆，三个所述从动控制杆的一端分别同时连接相邻两个所述连杆组，另一端铰接在所述控制盘上；三个所述主动控制杆以所述固定控制杆为中心均匀周向布置于所述控制盘的下方，并通过改变长度来改变所述控制盘的倾斜形态以改变所述单元本体的空间形态。优选地，所述横移驱动组包括三个双作用气缸，三个所述双作用气缸分别设置于相邻两个所述连杆组之间。优选地，所述主动控制杆为气动肌肉。优选地，所述单元本体为正六边形的单元本体。优选地，所述单元本体的外表面附着有由高分子弹性材料制成的补偿层，以当所述单元本体的外表面受压时，所述补偿层弥补所述单元本体之间的间隙。本专利技术还公开了一种柔性外表面，所述柔性外表面由上述的多个外骨骼单元拼合而成。本专利技术还公开了一种移动车辆；所述移动车辆的外表面至少部分由上述的柔性外表面组成。与现有技术相比，本专利技术的外骨骼单元及柔性外边面的有益效果是：通过控制机构驱动单元本体，可改变单元本体的空间形态，当多个单元本体拼合成柔性外表面时，且当单元本体空间形态改变时，从而能够有效降低能耗，提高运行的平稳性以及提高运行速度以解除限速。附图说明图1为本专利技术的外骨骼单元的立体结构示意图。图2为本专利技术的外骨骼单元的上部结构示意图。图3为本专利技术的外骨骼单元的下部结构示意图。图4为本专利技术的外骨骼单元的平面结构示意图。图5为本专利技术的柔细外表面的平面结构示意图。图6为本专利技术的移动车辆的立体结构示意图。图中：10-单元本体；11-补偿层；20-连杆组；21-锁死杆；30-从动控制杆；40-固定控制杆；50-主动控制杆；60-控制盘；70-双作用气缸；100-柔性外表面；1000-移动车辆。具体实施方式为使本领域技术人员更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作详细说明。如图1至图5所示，本专利技术的实施例公开了一种外骨骼单元，该外骨骼单元组成柔性外表面100，可应于于移动车辆1000，如列车车头、车位、车体转向架的外包壳以及列车的下部空间，或者还可应于于飞机等交通工具以用于解决气流对交通工具造成的运行不平稳、能耗增加以及限制最高限速等问题。该外骨骼单元包括单元本体10及控制机构，该单元本体10具有用于包覆于车体的外侧；控制机构位于单元本体10的内侧，控制机构用于驱动单元本体10在空间内具有至少三个方向上的转动自由度以及三个方向上的移动自由度，以使多个单元本体10拼合成多种形态的柔性外表面100。如此，通过控制机构驱动单元本体10，可改变单元本体10的空间形态，当多个单元本体10拼合成柔性外表面100时，且当单元本体10空间形态改变时，柔性外表面100的空间形态也会发生变化，从而使用气流的变化。例如，控制机构控制单元本体10总是朝减小空气阻力的方向发生改变。从而能够有效降低能耗，提高运行的平稳性以及提高运行速度以解除限速。控制机构可以有多种结构，在本专利技术的一个优选实施例中，如图1至图3所示，控制机构包括固定控制杆40、多个连杆组20以及转动驱动组，单元本体10铰接在固定控制杆40上，转动驱动组通过多个连杆组20驱动单元本体10在至少三个方向上转动。转动驱动组也可以多种结构，在本实施例中，转动驱动组包括三个从动控制杆30、三个锁死杆21和三个长度可变的主动控制杆50，固定控制杆40上铰接有控制盘60，该控制盘60能够相对固定控制杆40进行360度转动，三个从动控制杆30设置在控制盘60与单元本体10之间，并以固定控制杆40为中心周向均匀布置，连杆组20具有六个，该六个连杆组20以固定控制杆40为中心周向布置，每个从动控制杆30的上端用于同时与相邻的两个连杆组20之间的锁死杆21同时连接，从动控制杆30的下端与控制盘60铰接，具体底，从动控制杆30的上端与连杆组20的锁死杆21枢接(即从动控制杆30在一个平面内相对平面转动)，三个主动控制杆50设置在控制盘60的下方，并以固定控制杆40为中心周向布置，该三个主动控制杆50通过长度的改变驱动控制盘60空间形态发生改变，并借助于三个从动控制杆30以改变每个单元本体10的空间形态。当多个单元本体10拼合形成柔性外表面100时，且在控制机构的驱动下具有同步的改变形态时，柔性外表面100可形成多种符合空气动力的形态。在本专利技术的一个优选实施例中，控制机构还包括横移驱动组，该横移驱动组用于驱动单元本体10至少在三个方向上横移。该横移驱动组用于结合转动驱动组以使单元本体10能够形成更多空间形态。横移驱动组的结构可以有多种，在本实施例中，横移驱动组包括三个双作用气缸70，该三个双作用气缸70分别设置于相邻两个连杆组20之间。如此，当转动驱动组驱动单元本体10在某一方向上转动一定角度时，为同时配合该转动，通过双作用气缸70使单元本体10横移，从而使柔性外表面100符合所需要求。主动控制杆50可以为伸缩气缸或油缸，在本专利技术的一个优选实施例中，主动控制杆50选用气动肌肉。该气动机构在安装时方便，使用也较方便，不易发生磕碰等。为方便单元本体10拼合柔性外表面100，单元本体10为正六边形的单元本体10。作为一种选择，单元本体10的外表面附着有由高分子弹性材料制成的补偿层11，以当单元本体10的外表面受压时，补偿层11弥补单元本体10之间的间隙。如图5所示，本专利技术还公开了一种柔性外表面100，该柔性外表面100由上述的多个外骨骼单元拼合而成。如图6所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外骨骼单元，用于组成柔性外表面，其特征在于，包括：单元本体，其具有用于包覆在车体的外侧；控制机构，其位于所述单元本体的内侧，所述控制机构用于驱动所述单元本体在空间内具有至少三个方向上的转动自由度以及三个方向上的移动自由度，以使多个所述单元本体拼合成多种形态的柔性外表面。

【技术特征摘要】
1.一种外骨骼单元，用于组成柔性外表面，其特征在于，包括：单元本体，其具有用于包覆在车体的外侧；控制机构，其位于所述单元本体的内侧，所述控制机构用于驱动所述单元本体在空间内具有至少三个方向上的转动自由度以及三个方向上的移动自由度，以使多个所述单元本体拼合成多种形态的柔性外表面。2.如权利要求1所述的外骨骼单元，其特征在于，所述控制机构包括固定控制杆、多个连杆组以及转动驱动组，所述单元本体铰接在所述固定控制杆上，所述转动驱动组通过多个所述连杆组驱动所述单元本体在至少三个方向上转动。3.如权利要求2所述的外骨骼单元，其特征在于，所述控制机构还包括横移驱动组，所述横移驱动组用于驱动所述单元本体至少在三个方向上横移。4.如权利要求3所述的外骨骼单元，其特征在于，所述控制机构还包括控制盘，所述控制盘铰接在所述固定控制杆上，所述连杆组具有三个，三个所述连杆组设置于所述控制盘与所述单元本体之间且以所述固定控制杆为中心均匀周向分布，所述转动驱动组包括三个从动控制杆和三个长度可变的主动控...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱秋凝，邓自刚，陈嘉磊，余焘，王嘉昊，王博，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51