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一种基于防护与传感的助力型外骨骼机器人智能鞋
申请号	CN202311857716.9	申请日	2023-12-29	公开(公告)号	CN117770572A	公开(公告)日	2024-03-29
申请人	中国科学院合肥物质科学研究院;			发明人	崔云强; 王美玲; 曹洪新; 李磊; 付为国; 王涛; 叶晓东; 孔令成;
摘要	本发明公开了一种基于防护与传感的助力型外骨骼机器人智能鞋，涉及外骨骼机器人技术领域，设有分为前段、中段和后段的分段式结构的前鞋底结构和鞋体结构；鞋底前段的后沿及鞋底后段的前沿分别与鞋底中段的前沿和后沿转动安装连接，鞋体前段、鞋体中段和鞋体后段分别安装固定于鞋底前段、鞋体中段和鞋体后段的顶部，鞋体中段设有鞋带结构。本发明的鞋底结构和鞋体结构均呈分为三段的分段式结构，各段之间转动连接，具有一定程度的弯折适应性，能更好地适应穿戴者正常步态的行走，极大地提高穿戴者多种工况下的运动能力和作业效率；硬质一体式的鞋体前段、鞋体后段具有较好地保护性和支撑性，高弹性的鞋体中段保证穿戴稳固性、舒适性和灵活性。
权利要求	1.一种基于防护与传感的助力型外骨骼机器人智能鞋，所述智能鞋作为外骨骼机器人的末端结构，安装至所述上部外骨骼机器人的输出端处，其特征在于：设有鞋底结构（1）和鞋体结构（2）；所述鞋底结构（1）呈包括鞋底前段（11）、鞋底中段（12）和鞋底后段（13）的分段式结构，且所述鞋底前段（11）的后沿及所述鞋底后段（13）的前沿分别与所述鞋底中段（12）的前沿和后沿转动安装连接，所述鞋底前段（11）及所述鞋底后段（13）与所述鞋底中段（12）之间分别形成支持所述鞋底前段（11）或所述鞋底后段（13）相对于所述鞋底中段（12）向上转动翻折的转动副；所述鞋体结构（2）呈包括鞋体前段（21）、鞋体中段（22）和鞋体后段（23）的分离式结构，且所述鞋体前段（21）、鞋体中段（22）和鞋体后段（23）分别安装固定于所述鞋底前段（11）、鞋体中段（12）和鞋体后段（13）的顶部，使所述鞋底结构（1）和所述鞋体结构（2）间形成容纳足部的空腔；所述鞋体中段（22）上设有用于将所述智能鞋与穿戴者足部穿戴固定的鞋带结构（3）。 2.根据权利要求1所述的一种基于防护与传感的助力型外骨骼机器人智能鞋，其特征在于：所述鞋底前段（11）与所述鞋底中段（12）之间及所述鞋底中段（12）与所述鞋底后段（13）之间通过连接头结构（4）转动安装连接；所述连接头结构（4）包括公铰接头（41）、母铰接头（42）、限位块（43）和鞋底连接销（44）；所述限位块（43）位于所述鞋底前段（11）与所述鞋底中段（12）之间或所述鞋底中段（12）与所述鞋底后段（13）之间，其前侧和后侧分别通长设有朝前或朝后凸起的凸块，且该凸块配合嵌入所述鞋底前段（11）、鞋底中段（12）或鞋底后段（13）上相应固设的凹槽结构（45）内；所述公铰接头（41）和母铰接头（42）均位于所述限位块（43）上方，两者通过所述鞋底连接销（44）铰接连接，且两者中任一与所述鞋底中段（12）连接固定，另一与所述鞋底前段（11）或所述鞋底后段（13）连接固定。 3.根据权利要求2所述的一种基于防护与传感的助力型外骨骼机器人智能鞋，其特征在于：所述公铰接头（41）、母铰接头（42）及凹槽结构（45）通过橡胶材料胶接至所述鞋底前段（11）、鞋底中段（12）或鞋底后段（13）的端面处。 4.根据权利要求1 3中任一项所述的一种基于防护与传感的助力型外骨骼机器人智能~ 鞋，其特征在于：所述鞋体中段（22）包括中段鞋帮（221）和中段鞋面（222）；所述中段鞋面（222）位于所述鞋底中段（12）上方，其两侧下方各设有一块底沿与所述鞋底中段（12）侧沿转动安装连接的中段鞋帮（221）；所述中段鞋面（222）的一侧作为固定侧，与同侧的所述中段鞋帮（221）安装连接，另一侧作为开合侧，通过鞋带结构（3）与另一所述中段鞋面（222）可开合连接。 5.根据权利要求4所述的一种基于防护与传感的助力型外骨骼机器人智能鞋，其特征在于：所述鞋带结构（3）包括鞋带带体（31）和鞋带扣（32）；所述鞋带带体（31）和鞋带扣（32）中任一安装至所述中段鞋面（222）的开合侧处，另一安装至位于所述开合侧一侧的所述中段鞋帮（221）上。 6.根据权利要求4所述的一种基于防护与传感的助力型外骨骼机器人智能鞋，其特征在于：所述中段鞋帮（221）的底沿处及所述鞋底中段（12）的侧沿处分别沿长度向开设鞋面安装孔和鞋底中段安装孔，所述中段鞋帮（221）和所述鞋底中段（12）通过贯穿所述鞋面安装孔和所述鞋底中段安装孔的鞋帮连接销转动安装连接。 7.根据权利要求1 3中任一项所述的一种基于防护与传感的助力型外骨骼机器人智能~ 鞋，其特征在于：还设有前段连接销、前段调节带（61）和前段带槽（62）；所述鞋体前段（21）呈鞋头结构，其和所述鞋底前段（11）中任一于前端处设置前段凸块，另一相应开设前段凹槽；所述前段连接销贯穿所述前段凸块设置，其两端配合插设至所述前段凹槽内侧壁相应开设的前段凹槽安装孔中，将所述鞋体前段（21）与所述鞋底前段（11）转动安装连接；所述前段调节带（61）和前段带槽（62）成对对称设于所述鞋底前段（11）和所述鞋体前段（21）后端两侧，两者可调节卡合，且两者中任一设置于所述鞋底前段（11）上，且另一相应设置于所述鞋体前段（21）上。 8.根据权利要求1 3中任一项所述的一种基于防护与传感的助力型外骨骼机器人智能~ 鞋，其特征在于：所述鞋体后段（23）呈鞋帮结构，且与所述鞋底后段（13）一体成型为硬质结构；所述鞋体后段（23）两侧设有鞋跟与外骨骼踝关节连接头（231），后端设有鞋跟与外骨骼支腿连接头（232）。 9.根据权利要求1所述的一种基于防护与传感的助力型外骨骼机器人智能鞋，其特征在于：还设有足底传感器（5），所述足底传感器（5）与所述上部外骨骼机器人上设置的控制器数据连通；所述足底传感器（5）位于所述空腔内，覆设于所述鞋底前段（11）、鞋底中段（12）和鞋底后段（13）顶部。 10.根据权利要求9所述的一种基于防护与传感的助力型外骨骼机器人智能鞋，其特征在于：还设有鞋垫（6）；所述鞋垫（6）位于所述足底传感器（5）上方，整体覆设于整个所述鞋底结构（1）的顶部。
说明书全文	一种基于防护与传感的助力型外骨骼机器人智能鞋技术领域 [0001] 本发明涉及外骨骼机器人技术领域，具体涉及一种用于保护人体足部及增强人体足部运动、作业能力的外骨骼机器人智能鞋。背景技术 [0002] 外骨骼机器人是一种可穿戴式机器人设备，用于增强穿戴者的运动、作业能力，如延展、补充、替代或增强人的身体功能、肢体运动能力和负重能力，并能够为穿戴者提供一定保护。外骨骼机械设备广泛应用于包括生物力学、人机交互电子工程和材料科学在内的多个现代科学领域。 [0003] 外骨骼鞋作为外骨骼机器人的足部结构，是外骨骼机器人的最为重要的组成部分之一，它将穿戴者和机器人的重量传递至地面，起主要支撑作用。为保证外骨骼机器人的使用安全性和使用寿命，外骨骼鞋应能在周期性环境力的作用下保持结构完整性、具有相对较长的使用寿命，并应当具备保护穿戴者足部的功能。同时，因外骨骼鞋是人体与外骨骼机器人刚性连接的两个位置之一，因此，外骨骼鞋还应当穿着舒适，以避免穿戴者因穿着不适导致的不自然步态及不合理能量耗损。 [0004] 现有技术中，外骨骼鞋多为整体式结构，该类结构虽然简单，但功能也较为单一，无法满足不同穿戴者的需求。同时，整体式结构的外骨骼鞋灵活性、柔韧性不理想，与穿戴者的足部贴合性不佳，尤其部分外骨骼鞋鞋底为整块板材，极大地限制了外骨骼鞋的承载和运动性能，仅适用于静态站立或少量运动动作的工况环境。 [0005] 也有部分现有的外骨骼鞋采用组合式结构，该类外骨骼鞋一定程度上提高了结构自由度，改善了外骨骼鞋的受力与运动性能，但同时也存在结构复杂、可靠性低的问题，仅适合低速运动的工况，制造成本也较高。同时，组合式结构的外骨骼鞋鞋底结构简单，无法获取足底压力和运动参数，在使用安全性、系统稳定性、运动性能和效率及人机友好性等方面存在一些不足。发明内容 [0006] 本发明正是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种基于防护与传感的助力型外骨骼机器人智能鞋。 [0007] 本发明为解决技术问题采用如下技术方案：一种基于防护与传感的助力型外骨骼机器人智能鞋，所述智能鞋作为外骨骼机器人的末端结构，安装至所述上部外骨骼机器人的输出端处，设有鞋底结构和鞋体结构；所述鞋底结构呈包括鞋底前段、鞋底中段和鞋底后段的分段式结构，且所述鞋底前段的后沿及所述鞋底后段的前沿分别与所述鞋底中段的前沿和后沿转动安装连接，所述鞋底前段及所述鞋底后段与所述鞋底中段之间分别形成支持所述鞋底前段或所述鞋底后段相对于所述鞋底中段向上转动翻折的转动副；所述鞋体结构呈包括鞋体前段、鞋体中段和鞋体后段的分离式结构，且所述鞋体前段、鞋体中段和鞋体后段分别安装固定于所述鞋底前段、鞋体中段和鞋体后段的顶部，使所述鞋底结构和所述鞋体结构间形成容纳足部的空腔；所述鞋体中段上设有用于将所述智能鞋与穿戴者足部穿戴固定的鞋带结构。 [0008] 进一步的，所述鞋底前段与所述鞋底中段之间及所述鞋底中段与所述鞋底后段之间通过连接头结构转动安装连接；所述连接头结构包括公铰接头、母铰接头、限位块和鞋底连接销；所述限位块位于所述鞋底前段与所述鞋底中段之间或所述鞋底中段与所述鞋底后段之间，其前侧和后侧分别通长设有朝前或朝后凸起的凸块，且该凸块配合嵌入所述鞋底前段、鞋底中段或鞋底后段上相应固设的凹槽结构内；所述公铰接头和母铰接头均位于所述限位块上方，两者通过所述鞋底连接销铰接连接，且两者中任一与所述鞋底中段连接固定，另一与所述鞋底前段或所述鞋底后段连接固定。 [0009] 进一步的，所述公铰接头、母铰接头及凹槽结构通过橡胶材料胶接至所述鞋底前段、鞋底中段或鞋底后段的端面处。 [0010] 进一步的，所述鞋体中段包括中段鞋帮和中段鞋面；所述中段鞋面位于所述鞋底中段上方，其两侧下方各设有一块底沿与所述鞋底中段侧沿转动安装连接的中段鞋帮；所述中段鞋面的一侧作为固定侧，与同侧的所述中段鞋帮安装连接，另一侧作为开合侧，通过鞋带结构与另一所述中段鞋面可开合连接。 [0011] 进一步的，所述鞋带结构包括鞋带带体和鞋带扣；所述鞋带带体和鞋带扣中任一安装至所述中段鞋面的开合侧处，另一安装至位于所述开合侧一侧的所述中段鞋帮上。 [0012] 进一步的，所述中段鞋帮的底沿处及所述鞋底中段的侧沿处分别沿长度向开设鞋面安装孔和鞋底中段安装孔，所述中段鞋帮和所述鞋底中段通过贯穿所述鞋面安装孔和所述鞋底中段安装孔的鞋帮连接销转动安装连接。 [0013] 进一步的，还设有前段连接销、前段调节带和前段带槽；所述鞋体前段呈鞋头结构，其和所述鞋底前段中任一于前端处设置前段凸块，另一相应开设前段凹槽；所述前段连接销贯穿所述前段凸块设置，其两端配合插设至所述前段凹槽内侧壁相应开设的前段凹槽安装孔中，将所述鞋体前段与所述鞋底前段转动安装连接；所述前段调节带和前段带槽成对对称设于所述鞋底前段和所述鞋体前段后端两侧，两者可调节卡合，且两者中任一设置于所述鞋底前段上，且另一相应设置于所述鞋体前段上。 [0014] 进一步的，所述鞋体后段呈鞋帮结构，且与所述鞋底后段一体成型为硬质结构；所述鞋体后段两侧设有鞋跟与外骨骼踝关节连接头，后端设有鞋跟与外骨骼支腿连接头。 [0015] 进一步的，还设有足底传感器，所述足底传感器与所述上部外骨骼机器人上设置的控制器数据连通；所述足底传感器位于所述空腔内，覆设于所述鞋底前段、鞋底中段和鞋底后段顶部。 [0016] 进一步的，还设有鞋垫；所述鞋垫位于所述足底传感器上方，整体覆设于整个所述鞋底结构的顶部。 [0017] 本发明提供了一种基于防护与传感的助力型外骨骼机器人智能鞋，具有以下有益效果：1、本发明的鞋底结构和鞋体结构均呈分为三段的分段式结构，各段之间转动连接，具有一定程度的弯折适应性，能更好地适应穿戴者正常步态的行走，极大地提高穿戴者多种工况下的运动能力和作业效率； 2、本发明鞋体结构的分段式设置使鞋体中段可区别于鞋体前段和鞋体后段的硬质一体式结构，设置为高弹性结构，既能保证鞋体前段和鞋体后段对穿戴者足部的保护效果，及鞋体后段对上部外骨骼机器人的支撑和负载效果，还能同时保证鞋体中段与穿戴者足部的友好贴合，进而保证智能鞋的穿戴稳固及穿戴者运动的舒适性、灵活性； 3、本发明于整体式结构的鞋垫下方设置足底传感器，在基本不影响智能鞋穿戴舒适性及尽可能避免足底传感器磨损的基础上，有效实现采集穿戴者足底压力及载荷分布的采集，为人体运动意图辨识和运动控制提供必需的信息。 [0018] 4、本发明安全性好、人机友好度及智能化程度高，整体结构轻便，制造成本合理。附图说明 [0019] 图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的爆炸结构示意图；图3为本发明的主视半剖结构示意图；图4为本发明前段的结构示意图；图5为本发明中段的结构示意图；图6为本发明后段的结构示意图；图7为本发明后段的俯视结构示意图。 [0020] 图中：1、鞋底结构，11、鞋底前段，12、鞋底中段，13、鞋底后段；2、鞋体结构，21、鞋体前段，22、鞋体中段，221、中段鞋帮，222、中段鞋面，23、鞋体后段，231、鞋跟与外骨骼踝关节连接头，232、鞋跟与外骨骼支腿连接头；3、鞋带结构，31、鞋带带体，32、鞋带扣；4、连接头结构，41、公铰接头，42、母铰接头，43、限位块，44、鞋底连接销，45、凹槽结构；5、足底传感器； 6、鞋垫。具体实施方式 [0021] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。 [0022] 如图1 图7所示，其结构关系为：智能鞋作为外骨骼机器人的末端结构，安装至上~部外骨骼机器人的输出端处，设有鞋底结构1和鞋体结构2；鞋底结构1呈包括鞋底前段11、鞋底中段12和鞋底后段13的分段式结构，且鞋底前段11的后沿及鞋底后段13的前沿分别与鞋底中段12的前沿和后沿转动安装连接，鞋底前段 11及鞋底后段13与鞋底中段12之间分别形成支持鞋底前段11或鞋底后段13相对于鞋底中段12向上转动翻折的转动副；鞋体结构2呈包括鞋体前段21、鞋体中段22和鞋体后段23的分离式结构，且鞋体前段21、鞋体中段22和鞋体后段23分别安装固定于鞋底前段11、鞋体中段12和鞋体后段13的顶部，使鞋底结构1和鞋体结构2间形成容纳足部的空腔；鞋体中段22上设有用于将智能鞋与穿戴者足部穿戴固定的鞋带结构3。 [0023] 实际设置时，鞋体前段21和鞋体后段23优选为由硬质材料制成的整体结构，能较好地保护穿戴者的足部前段和后段，保障多种复杂工况下穿戴者足部的安全性。 [0024] 优选的，鞋底前段11与鞋底中段12之间及鞋底中段12与鞋底后段13之间通过连接头结构4转动安装连接；连接头结构4包括公铰接头41、母铰接头42、限位块43和鞋底连接销44；限位块43位于鞋底前段11与鞋底中段12之间或鞋底中段12与鞋底后段13之间，其前侧和后侧分别通长设有朝前或朝后凸起的凸块，且该凸块配合嵌入鞋底前段11、鞋底中段12或鞋底后段13上相应固设的凹槽结构45内；公铰接头41和母铰接头42均位于限位块43上方，两者通过鞋底连接销44铰接连接，且两者中任一与鞋底中段12连接固定，另一与鞋底前段11或鞋底后段13连接固定。 [0025] 该结构下，因公铰接头41和母铰接头42于限位块43的上方铰接连接，在限位块43的限位作用下，鞋底前段11和鞋底后段13均无法相对于鞋底中段12向下翻折；同时，依赖于鞋底前段11、鞋底中段12或鞋底后段13上相应固设的凹槽结构45，限位块43前侧及后侧的凸块可在凹槽结构45内小范围的滑移，以支持鞋底前段11和鞋底后段13小范围地相对于鞋底中段12向上翻折；该结构既为鞋底结构提供了一定的柔韧适应性，也同时避免了鞋底结构下翻导致的安全性问题，如因穿戴者脚尖着地造成的绊倒。 [0026] 实际设置时，鞋底限位块43可由具有一定柔性的材料制成，能够提供一定程度的柔性弯折及压缩；该设置下，鞋底结构1和鞋体结构2的各段之间除转动连接提供的转动自由度外，还具备柔性连接提供的柔性运动自由度，进一步提高了智能鞋的结构灵活性和穿戴舒适性。 [0027] 具体使用时，还可根据实际需要更换不同长度的鞋底中段12，以实现智能鞋整体长度的调节。 [0028] 优选的，公铰接头41、母铰接头42及凹槽结构45通过橡胶材料胶接至鞋底前段11、鞋底中段12或鞋底后段13的端面处。 [0029] 优选的，鞋体中段22包括中段鞋帮221和中段鞋面222；中段鞋面222位于鞋底中段12上方，其两侧下方各设有一块底沿与鞋底中段12侧沿转动安装连接的中段鞋帮221；中段鞋面222的一侧作为固定侧，与同侧的中段鞋帮221安装连接，另一侧作为开合侧，通过鞋带结构3与另一中段鞋面222可开合连接。 [0030] 实际设置时，中段鞋帮221和中段鞋面222可选用高弹性材料制作，进一步改善智能鞋与使用者足部的贴合性，尤其是运动过程中的贴合性，能有效解决运动过程中使用者足部与中段鞋帮221及中段鞋面222分离的问题。 [0031] 优选的，鞋带结构3包括鞋带带体31和鞋带扣32；鞋带带体31和鞋带扣32中任一安装至中段鞋面222的开合侧处，另一安装至位于开合侧一侧的中段鞋帮221上。 [0032] 优选的，中段鞋帮221的底沿处及鞋底中段12的侧沿处分别沿长度向开设鞋面安装孔和鞋底中段安装孔，中段鞋帮221和鞋底中段12通过贯穿鞋面安装孔和鞋底中段安装孔的鞋帮连接销转动安装连接。 [0033] 优选的，还设有前段连接销、前段调节带61和前段带槽62；鞋体前段21呈鞋头结构，其和鞋底前段11中任一于前端处设置前段凸块，另一相应开设前段凹槽；前段连接销贯穿前段凸块设置，其两端配合插设至前段凹槽内侧壁相应开设的前段凹槽安装孔中，将鞋体前段21与鞋底前段11转动安装连接；前段调节带61和前段带槽62成对对称设于鞋底前段11和鞋体前段21后端两侧，两者可调节卡合，且两者中任一设置于鞋底前段11上，且另一相应设置于鞋体前段21上。 [0034] 鞋体前段21与鞋底前段11于前端处转动安装连接，配合前段调节带61与前段带槽62的可调节卡合结构，使鞋体前段21与鞋底前段11之间的空腔可根据穿戴者的足部结构适应性调节，以改善智能鞋的适应性及穿着舒适性；同时，穿戴者穿上或脱卸智能鞋时，也可将前段调节带61与前段带槽62分离，以提高智能鞋穿脱的便捷性。 [0035] 优选的，鞋体后段23呈鞋帮结构，且与鞋底后段13一体成型为硬质结构；鞋体后段23两侧设有鞋跟与外骨骼踝关节连接头231，后端设有鞋跟与外骨骼支腿连接头232。 [0036] 鞋跟与外骨骼踝关节连接头23用以连接上部外骨骼踝关节，鞋跟与外骨骼支腿连接头用以连接上部外骨骼支腿，配合鞋体后段23和鞋底后段13一体成型的硬质结构形成稳固支撑结构，将智能鞋与外骨骼机器人牢固连接，保障了整体结构的稳定性；同时作为末端承载结构，该稳固支撑结构能将外骨骼机器人自重及负载传递至地面，有效减轻穿戴者的负担。 [0037] 优选的，还设有足底传感器5，足底传感器5与上部外骨骼机器人上设置的控制器数据连通；足底传感器5位于空腔内，覆设于鞋底前段11、鞋底中段12和鞋底后段13顶部。 [0038] 实际设置时，足底传感器5可选用Flexiforce Sensor 薄膜压力传感器A201‑100‑8‑6，控制器可选用STM32控制器。 [0039] 如足底传感器5选用有线型号，还应于智能鞋上相应开设供线路贯穿布置的过线孔233，以避免线路受结构挤压损伤，保障线路传输数据的稳定性；过线孔233可优选设置于鞋体后段23的后侧底部位置，此时，足底传感器5的线路由过线孔233穿过后上引，与上部外骨骼机器人上包括控制器在内的相关部件连接。 [0040] 实际使用时，足底传感器5监测获得的足底压力大小与压力分布等运动参数，反馈至控制器，控制器对压力和运动参数进行分析后可相应调整控制上部外骨骼机器人关节处的驱动机的工作，以协调外骨骼机器人的整体运动动作，使穿戴者的行走更为稳健。 [0041] 优选的，还设有鞋垫6；鞋垫6位于足底传感器5上方，整体覆设于整个鞋底结构1的顶部。 [0042] 鞋垫6材质柔软，对穿戴者的足部及足底传感器5起保护作用，既可改善智能鞋的穿戴舒适性，避免穿戴者足部磨伤，又可减缓足底传感器5的磨损损耗，首先保证足底传感器5的正常工作，确保其检测数据的准确性，同时延长了足底传感器5的使用寿命，利于智能鞋设备成本的控制。 [0043] 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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。 [0044] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。