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一种森林病虫害防治用巡检机器人

申请号 CN202410220032.6 申请日 2024-02-28 公开(公告)号 CN117901971A 公开(公告)日 2024-04-19
申请人 泰安市泰山森林病虫害防治检疫站; 发明人 张兆霞; 郭广哲;
摘要 本 发明 公开了一种森林 病虫害防治 用巡检 机器人 ,包括 外壳 ,外壳下方设置下夹持组件,下夹持组件包括双向 螺纹 杆,双向螺纹杆外侧设置移动 块 ,移动块一端设置用于夹持的下夹具,外壳顶部设置上夹持组件,外壳内部设置攀爬组件,攀爬组件包括驱动 齿轮 ,驱动齿轮一侧设置升降柱,外壳内部设置驱动组件,外壳顶部设置摄像组件。本发明通过上夹持组件和下夹持组件配合攀爬组件和驱动组件可避开枝干的阻挡进行攀爬,增强巡检机器人的适用性,通过拆卸组件可以对上夹具和下夹具进行更换,以便适用对半径尺寸相差较大的林木,扩大巡检机器人的使用范围,摄像组件和驱动组件可以调节摄像机的拍摄高度以及拍摄范围,避免存在巡检死 角 。
权利要求

1.一种森林病虫害防治用巡检机器人,包括外壳(1),其特征在于:所述外壳(1)下方设置下夹持组件(2),所述下夹持组件(2)包括双向螺纹杆(23),所述双向螺纹杆(23)外侧设置移动(24),所述移动块(24)一端设置用于夹持的下夹具(27),所述外壳(1)顶部设置上夹持组件(3),所述外壳(1)内部设置攀爬组件(4),所述攀爬组件(4)包括驱动齿轮(42),所述驱动齿轮(42)一侧设置升降柱(45),所述外壳(1)内部设置驱动组件(5),所述外壳(1)顶部设置摄像组件(6)。
2.根据权利要求1所述的一种森林病虫害防治用巡检机器人,其特征在于:所述下夹持组件(2)包括箱体(21)、夹持电机(22)、双向螺纹杆(23)、移动块(24)、限位槽(25)、拆卸组件(26)、下夹具(27)和滚轮(28),所述外壳(1)底面与箱体(21)焊接,所述箱体(21)侧面与夹持电机(22)一端固定连接,所述夹持电机(22)的输出端与双向螺纹杆(23)一端固定连接,所述双向螺纹杆(23)外侧与移动块(24)螺纹连接,所述箱体(21)内壁开设限位槽(25),所述移动块(24)一端设置拆卸组件(26),所述拆卸组件(26)上设置下夹具(27),所述下夹具(27)两侧通过转轴与若干滚轮(28)转动连接。
3.根据权利要求2所述的一种森林病虫害防治用巡检机器人,其特征在于:所述双向螺纹杆(23)两侧设置相反的螺纹,所述移动块(24)位于双向螺纹杆(23)的两侧,且对称分布,所述移动块(24)一端与限位槽(25)内壁滑动连接。
4.根据权利要求2所述的一种森林病虫害防治用巡检机器人,其特征在于:所述拆卸组件(26)包括固定板(261)、弹簧(262)、推板(263)、固定杆(264)、固定座(265)、卡槽(266)、连接轴(267)和卡块(268),所述固定板(261)与移动块(24)外侧固定连接,所述固定板(261)侧面与两个对称的弹簧(262)一端固定连接,所述移动块(24)外侧套设推板(263),所述弹簧(262)位于固定板(261)和推板(263)之间,所述推板(263)利用矩形通孔与移动块(24)外侧滑动连接,所述推板(263)侧面与四个对称的固定杆(264)固定连接,所述移动块(24)一端与固定座(265)固定连接,所述固定座(265)顶部开设卡槽(266),所述卡槽(266)为T型槽,所述下夹具(27)一端与连接轴(267)转动连接,所述下夹具(27)另一端与卡块(268)固定连接,所述卡块(268)与卡槽(266)活动插接,所述卡块(268)侧面开设四个对应的固定孔,所述固定座(265)侧面开设四个孔洞,所述固定杆(264)穿过孔洞与固定孔活动插接,所述固定杆(264)一端延伸至下夹具(27)的两侧。
5.根据权利要求1所述的一种森林病虫害防治用巡检机器人,其特征在于:所述上夹持组件(3)包括上夹具(31)和防滑垫(32),所述上夹具(31)的数量为两个,所述上夹具(31)内壁与防滑垫(32)粘接固定,所述上夹持组件(3)除了上夹具(31)其余机构与下夹持组件(2)均相同。
6.根据权利要求1所述的一种森林病虫害防治用巡检机器人,其特征在于:所述攀爬组件(4)包括攀爬电机(41)、驱动齿轮(42)、从动齿轮(43)、方杆(44)、升降柱(45)、方槽(46)和配合槽(47),所述攀爬电机(41)一端与外壳(1)侧面固定连接,所述攀爬电机(41)的输出端与驱动齿轮(42)侧面固定连接,所述外壳(1)内壁通过转轴与从动齿轮(43)侧面转动连接,所述驱动齿轮(42)与从动齿轮(43)啮合连接,且相互对称设置,所述外壳(1)内壁与两个对称的方杆(44)固定连接,所述方杆(44)外侧设置升降柱(45),所述升降柱(45)内壁开设方槽(46),所述升降柱(45)通过方槽(46)与方杆(44)外侧滑动连接,所述升降柱(45)外侧开设若干配合槽(47),所述配合槽(47)呈线性阵列均匀分布,所述升降柱(45)的数量为两个,所述升降柱(45)分别与驱动齿轮(42)和从动齿轮(43)啮合连接,所述升降柱(45)顶部延伸至外壳(1)上方与上夹持组件(3)连接。
7.根据权利要求1所述的一种森林病虫害防治用巡检机器人,其特征在于:所述驱动组件(5)包括电推杆(51)、固定架(52)、转动轴(53)、驱动电机(54)、驱动轮(55)和限位杆(56),所述电推杆(51)一端与外壳(1)侧面固定连接,所述电推杆(51)的输出端与固定架(52)固定连接,所述固定架(52)的形状为“匚”型,所述固定架(52)与转动轴(53)一端转动连接,所述固定架(52)底面与驱动电机(54)固定连接,所述转动轴(53)外侧与两个对称的驱动轮(55)固定连接,所述固定架(52)侧面与两个限位杆(56)一端固定连接,限位杆(56)与外壳(1)滑动连接,所述限位杆(56)穿过外壳(1)与圆形挡板固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种森林病虫害防治用巡检机器人,其特征在于:所述摄像组件(6)包括电动伸缩杆一(61)、电动伸缩杆二(62)和摄像机(63),所述电动伸缩杆一(61)底面与上夹持组件(3)铰接,所述电动伸缩杆一(61)顶部与电动伸缩杆二(62)外侧铰接,所述电动伸缩杆二(62)的输出端与摄像机(63)固定连接。

说明书全文

一种森林病虫害防治用巡检机器人

技术领域

[0001] 本发明涉及森林防病虫害技术领域,具体为一种森林病虫害防治用巡检机器人。

背景技术

[0002] 森林资源的作用极为重要,作为“地球之”,不仅具有净化空气、涵养源的功能,还可以起到调节径流等作用。森林病虫害又被称作“无烟的森林火灾”,病虫害是一种难防控、难根治的森林灾害,应该在森林生态环境建设中采用科学高效的病虫害防治措施。因此需要巡检机器人对林木病虫害进行巡检,并利用摄像头采集的图像信息完成病害虫巡检。
[0003] 在森林巡检中林木的高度较高,因此需要巡检机器人具备“爬树”能,而目前大多巡检机器人在爬树过程中效率低,不易操作,容易受到枝干的阻挡,不能有效越过枝干继续攀爬巡检,影响实际巡检的效果,同时森林中林木的直径差距较大,依靠夹具自身的调节无法在不同直径的林木上进行攀爬,利用不同型号的巡检机器人会提高设备成本。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种森林病虫害防治用巡检机器人,以解决上述背景技术中提出的问题。
[0005] 为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种森林病虫害防治用巡检机器人,包括外壳,所述外壳下方设置下夹持组件,所述下夹持组件包括双向螺纹杆,所述双向螺纹杆外侧设置移动,所述移动块一端设置用于夹持的下夹具,所述外壳顶部设置上夹持组件,所述外壳内部设置攀爬组件,所述攀爬组件包括驱动齿轮,所述驱动齿轮一侧设置升降柱,所述外壳内部设置驱动组件,所述外壳顶部设置摄像组件。
[0006] 优选的,所述下夹持组件包括箱体、夹持电机、双向螺纹杆、移动块、限位槽、拆卸组件、下夹具和滚轮,所述外壳底面与箱体焊接,所述箱体侧面与夹持电机一端固定连接,所述夹持电机的输出端与双向螺纹杆一端固定连接,所述双向螺纹杆外侧与移动块螺纹连接,所述箱体内壁开设限位槽,所述移动块一端设置拆卸组件,所述拆卸组件上设置下夹具,所述下夹具两侧通过转轴与若干滚轮转动连接。
[0007] 优选的,所述双向螺纹杆两侧设置相反的螺纹,所述移动块位于双向螺纹杆的两侧,且对称分布,所述移动块一端与限位槽内壁滑动连接。
[0008] 优选的,所述拆卸组件包括固定板弹簧、推板、固定杆、固定座、卡槽、连接轴和卡块,所述固定板与移动块外侧固定连接,所述固定板侧面与两个对称的弹簧一端固定连接,所述移动块外侧套设推板,所述弹簧位于固定板和推板之间,所述推板利用矩形通孔与移动块外侧滑动连接,所述推板侧面与四个对称的固定杆固定连接,所述移动块一端与固定座固定连接,所述固定座顶部开设卡槽,所述卡槽为T型槽,所述下夹具一端与连接轴转动连接,所述下夹具另一端与卡块固定连接,所述卡块与卡槽活动插接,所述卡块侧面开设四个对应的固定孔,所述固定座侧面开设四个孔洞,所述固定杆穿过孔洞与固定孔活动插接,所述固定杆一端延伸至下夹具的两侧。
[0009] 优选的,所述上夹持组件包括上夹具和防滑垫,所述上夹具的数量为两个,所述上夹具内壁与防滑垫粘接固定,所述上夹持组件除了上夹具其余机构与下夹持组件均相同。
[0010] 优选的,所述攀爬组件包括攀爬电机、驱动齿轮、从动齿轮、方杆、升降柱、方槽和配合槽,所述攀爬电机一端与外壳侧面固定连接,所述攀爬电机的输出端与驱动齿轮侧面固定连接,所述外壳内壁通过转轴与从动齿轮侧面转动连接,所述驱动齿轮与从动齿轮啮合连接,且相互对称设置,所述外壳内壁与两个对称的方杆固定连接,所述方杆外侧设置升降柱,所述升降柱内壁开设方槽,所述升降柱通过方槽与方杆外侧滑动连接,所述升降柱外侧开设若干配合槽,所述配合槽呈线性阵列均匀分布,所述升降柱的数量为两个,所述升降柱分别与驱动齿轮和从动齿轮啮合连接,所述升降柱顶部延伸至外壳上方与上夹持组件连接。
[0011] 优选的,所述驱动组件包括电推杆、固定架、转动轴、驱动电机驱动轮和限位杆,所述电推杆一端与外壳侧面固定连接,所述电推杆的输出端与固定架固定连接,所述固定架的形状为“匚”型,所述固定架与转动轴一端转动连接,所述固定架底面与驱动电机固定连接,所述转动轴外侧与两个对称的驱动轮固定连接,所述固定架侧面与两个限位杆一端固定连接,限位杆与外壳滑动连接,所述限位杆穿过外壳与圆形挡板固定连接。
[0012] 优选的,所述摄像组件包括电动伸缩杆一、电动伸缩杆二和摄像机,所述电动伸缩杆一底面与上夹持组件铰接,所述电动伸缩杆一顶部与电动伸缩杆二外侧铰接,所述电动伸缩杆二的输出端与摄像机固定连接。
[0013] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0014] 1、本发明通过设置上夹持组件和下夹持组件可以使得巡检机器人固定在林木外侧,增强使用的稳定性,配合攀爬组件和驱动组件可以避开枝干的阻挡进行攀爬,增强巡检机器人的适用性,提高巡检机器人的攀爬高度,进一步扩大巡检机器人的灵活程度。
[0015] 2、本发明同时还通过设置拆卸组件可以对上夹具和下夹具进行更换,以便于巡检机器人可以对半径尺寸相差较大的林木进行使用,扩大巡检机器人的使用范围,也便于对上夹具和下夹具进行维护修理,此外上、下夹具的一端位于两侧固定杆之间,利用固定杆的限位,配合连接轴使得上、下夹具与林木贴合更紧密,增强攀爬的稳定性。
[0016] 3、本发明通过设置摄像组件和驱动组件可以调节摄像机的拍摄高度以及拍摄范围,利用驱动组件使得摄像机在林木外侧周向移动,从而可以对林木外侧整体进行巡检,提高机器人的巡检效果,避免存在巡检死,增强巡检机器人的工作效率。附图说明
[0017] 图1为本发明的整体结构示意图;
[0018] 图2为本发明的整体结构另一角度示意图;
[0019] 图3为本发明的整体结构攀爬时避让枝干的示意图;
[0020] 图4为本发明的下夹持组件和上夹持组件结构示意图;
[0021] 图5为本发明的下夹持组件结构示意图;
[0022] 图6为本发明的拆卸组件结构示意图;
[0023] 图7为本发明的部分下夹具结构示意图;
[0024] 图8为本发明的攀爬组件结构示意图;
[0025] 图9为本发明的驱动组件结构示意图。
[0026] 图中:1、外壳;2、下夹持组件;21、箱体;22、夹持电机;23、双向螺纹杆;24、移动块;25、限位槽;26、拆卸组件;261、固定板;262、弹簧;263、推板;264、固定杆;265、固定座;266、卡槽;267、连接轴;268、卡块;27、下夹具;28、滚轮;3、上夹持组件;31、上夹具;32、防滑垫;
4、攀爬组件;41、攀爬电机;42、驱动齿轮;43、从动齿轮;44、方杆;45、升降柱;46、方槽;47、配合槽;5、驱动组件;51、电推杆;52、固定架;53、转动轴;54、驱动电机;55、驱动轮;56、限位杆;6、摄像组件;61、电动伸缩杆一;62、电动伸缩杆二;63、摄像机。

具体实施方式

[0027] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0028] 请参阅图1‑9,本发明提供一种技术方案:一种森林病虫害防治用巡检机器人,包括外壳1,外壳1下方设置下夹持组件2,下夹持组件2包括用于夹持固定的下夹具27,下夹具27顶部和底部设置用于周向移动的滚轮28,,外壳1顶部设置上夹持组件3,上夹持组件3包括用于夹持的上夹具31,上夹持组件3除了上夹具31以外其余结构均与下夹持组件2相同,外壳1内部设置攀爬组件4,攀爬组件4包括用于驱动的驱动齿轮42和从动齿轮43,升降柱45与驱动齿轮42和从动齿轮43啮合连接,升降柱45顶部与上夹持组件3固定连接,外壳1内部设置驱动组件5,驱动组件5包括用于移动的驱动轮55,外壳1顶部设置摄像组件6。
[0029] 如图4和图5所示,下夹持组件2包括箱体21、夹持电机22、双向螺纹杆23、移动块24、限位槽25、拆卸组件26、下夹具27和滚轮28,外壳1底面与箱体21焊接,箱体21侧面与夹持电机22一端固定连接,夹持电机22的输出端与双向螺纹杆23一端固定连接,双向螺纹杆
23外侧与移动块24螺纹连接,箱体21内壁开设限位槽25,移动块24一端设置拆卸组件26,拆卸组件26上设置下夹具27,下夹具27两侧通过转轴与若干滚轮28转动连接。双向螺纹杆23两侧设置相反的螺纹,移动块24位于双向螺纹杆23的两侧,且对称分布,移动块24一端与限位槽25内壁滑动连接。
[0030] 摄像组件6包括电动伸缩杆一61、电动伸缩杆二62和摄像机63,电动伸缩杆一61底面与上夹持组件3铰接,电动伸缩杆一61顶部与电动伸缩杆二62外侧铰接,电动伸缩杆二62的输出端与摄像机63固定连接。
[0031] 在该实施例中,通过夹持电机22使得双向螺纹杆23转动,进一步使得两侧的移动块24同步向内侧或者向外侧移动,通过限位槽25对移动块24的移动进行限位,确保移动块24的平稳移动,当移动块24同步向内侧移动时带动下夹具27移动并利用滚轮28将林木夹持固定,利用滚轮28可以便于整体下夹持组件2进行周向转动,利用滚轮28可以避免整体上夹持组件3竖直方向滑动,当时横向以及周向容易转动,此时利用上夹具31将林木夹持固定,即可有效将巡检机器人整体进行固定,避免出现滑落的情况,此外通过下夹具27和上夹具
31的交替夹持固定,即可配合攀爬组件4实现攀爬效果的同时具有良好稳定性。
[0032] 如图6和图7所示,拆卸组件26包括固定板261、弹簧262、推板263、固定杆264、固定座265、卡槽266、连接轴267和卡块268,固定板261与移动块24外侧固定连接,固定板261侧面与两个对称的弹簧262一端固定连接,移动块24外侧套设推板263,弹簧262位于固定板261和推板263之间,推板263利用矩形通孔与移动块24外侧滑动连接,推板263侧面与四个对称的固定杆264固定连接,移动块24一端与固定座265固定连接,固定座265顶部开设卡槽
266,卡槽266为T型槽,下夹具27一端与连接轴267转动连接,下夹具27另一端与卡块268固定连接,卡块268与卡槽266活动插接,卡块268侧面开设四个对应的固定孔,固定座265侧面开设四个孔洞,固定杆264穿过孔洞与固定孔活动插接,固定杆264一端延伸至下夹具27的两侧。
[0033] 在该实施例中,推动推板263使得固定杆264移出固定座265内部,挤压弹簧262的同时将对应的卡块268插入卡槽266内部,推板263在弹簧262的弹力作用下推动固定杆264进入卡块268侧面的固定孔内,从而将下夹具27与固定座265连接固定,即可进行夹持使用,当需要更换不同尺寸的下夹具27和上夹具31时,推动推板263使得固定杆264从卡块268侧面的固定孔脱离,然后向上拔出卡块268即可对下夹具27进行更换,进一步使得巡检机器人可以对不同半径的林木进行攀爬,避免多台不同型号大小的巡检机器人进行使用,有效降低巡检机器人设备的成本。
[0034] 如图8所示,攀爬组件4包括攀爬电机41、驱动齿轮42、从动齿轮43、方杆44、升降柱45、方槽46和配合槽47,攀爬电机41一端与外壳1侧面固定连接,攀爬电机41的输出端与驱动齿轮42侧面固定连接,外壳1内壁通过转轴与从动齿轮43侧面转动连接,驱动齿轮42与从动齿轮43啮合连接,且相互对称设置,外壳1内壁与两个对称的方杆44固定连接,方杆44外侧设置升降柱45,升降柱45内壁开设方槽46,升降柱45通过方槽46与方杆44外侧滑动连接,升降柱45外侧开设若干配合槽47,配合槽47呈线性阵列均匀分布,升降柱45的数量为两个,升降柱45分别与驱动齿轮42和从动齿轮43啮合连接,升降柱45顶部延伸至外壳1上方与上夹持组件3连接。
[0035] 在该实施例中,通过驱动攀爬电机41使得驱动齿轮42带动从动齿轮43转动,进一步使得两侧的升降柱45同步进行升降移动,利用方杆44和方槽46确保升降柱45升降的稳定性,利用驱动齿轮42和升降柱45的啮合对升降柱45进行限位,当升降柱45向上移动时,推动上夹持组件3向上移动并利用上夹具31夹持固定,随后利用驱动齿轮42转动使得外壳1和攀爬组件4整体在升降柱45外侧向上移动,重复上述操作,即可实现巡检机器人的攀爬的效果。
[0036] 如图9所示,驱动组件5包括电推杆51、固定架52、转动轴53、驱动电机54、驱动轮55和限位杆56,电推杆51一端与外壳1侧面固定连接,电推杆51的输出端与固定架52固定连接,固定架52的形状为“匚”型,固定架52与转动轴53一端转动连接,固定架52底面与驱动电机54固定连接,转动轴53外侧与两个对称的驱动轮55固定连接,固定架52侧面与两个限位杆56一端固定连接,限位杆56与外壳1滑动连接,限位杆56穿过外壳1与圆形挡板固定连接。
[0037] 在该实施例中,当巡检机器人需要轴向转动越过阻挡的枝干时,驱动电推杆51使得固定架52向林木移动,直至将驱动轮55与林木表面贴合,然后驱动驱动电机54使得转动轴53和驱动轮55同步转动,即可使得巡检机器人整体在滚轮28的配合下进行转动,直至将枝干移动至下夹具27的间隙处,此时巡检机器人向上攀爬即可越过枝干,进一步的利用整体装置的周向转动可以极大程度的扩大摄像机63的拍摄范围,实现林木整体的巡检。
[0038] 工作原理:工作人员在使用时,将整体装置移动至目标位置,根据林木的直径选择适配的下夹具27和上夹具31,随后推动推板263使得固定杆264移出固定座265内部,挤压弹簧262的同时将对应的卡块268插入卡槽266内部,推板263在弹簧262的弹力作用下推动固定杆264进入卡块268侧面的固定孔内,从而将下夹具27与固定座265连接固定,然后将下夹具27和上夹具31移动至林木外侧;
[0039] 驱动夹持电机22使得双向螺纹杆23转动,从而带动两侧的限位槽25同步内侧移动直至将滚轮28与林木外侧抵接,通过下夹具27将林木夹持固定,当林木向上倾斜的角度变化较大时,下夹具27在连接轴267的转动下使得滚轮28可以更好的与林木外侧贴合,从而增强下夹具27夹持的稳定性,同时下夹具27一端位于两侧的固定杆264之间,确保下夹具27的倾斜角度不至于过大,随后驱动攀爬电机41使得驱动齿轮42转动,利用驱动齿轮42带动从动齿轮43转动,从而同步使得两侧的升降柱45向上移动,进一步推动上夹持组件3整体向上移动,然后利用防滑垫32将林木夹持固定,在防滑垫32随后利用夹持电机22带动双向螺纹杆23反向转动使得下夹具27与林木外侧脱离,再次驱动攀爬电机41使得驱动齿轮42反向转动使得外壳1和上夹持组件3整体向上移动,从而使得巡检机器人完成一次攀爬操作,重复上浮步骤即可实现“爬树”效果;
[0040] 当巡检机器人攀爬时遇到枝干时,先使得上夹具31向外侧移动取消对林木的夹持固定,再驱动电推杆51推动固定架52向林木移动,直至驱动轮55与林木外侧贴合,通过限位杆56与对固定架52的移动进行限位,随后驱动驱动电机54使得驱动轮55转动,从而使得巡检机器人整体在林木外侧进行周向移动,直至将枝干移动到两个下夹具27的缝隙处,此时使得巡检机器人向上攀爬即可越过枝干的阻挡,同理利用巡检机器人的周向移动可以使得摄像机63对林木的一圈进行巡检,避免巡检死角的产生,配合电动伸缩杆一61和电动伸缩杆二62的驱动,使得摄像机63的拍摄高度和角度均可进行调节,有效扩大摄像机63的拍摄范围。
[0041] 需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0042] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。