一种物流机器人及物流机器人系统的制作方法

1.本技术涉及物流运输技术领域，具体而言，涉及一种物流机器人及物流机器人系统。


背景技术：

2.当用户需要进行物流运输时，通常会设置物流机器人来协助用户对物资进行运送处理。
3.现有技术中采用物流机器人通常是通过预设的环境信息进行路径规划，进而得到一条预设的规划路线，物流机器人沿规划路线进行运输。
4.然而，当环境中出现变动的因素，例如：其他物流机器人挡住预设规划路线；或者在对环境信息识别过程中出现长直走廊、白墙等难以进行环境识别的因素时，就会导致物流机器人无法准确进行路径确定，从而使物流机器人运送物资的效率相对较低。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种物流机器人及物流机器人系统，可以更加准确地对环境信息进行识别。
6.本技术的实施例是这样实现的：
7.本技术实施例的一方面，提供一种物流机器人，包括：机器人本体，以及设置在机器人本体上的控制器、雷达模块、避障模块、通信模块、机器人运动模块；
8.控制器与雷达模块连接，用以接收雷达模块获取到的环境信息并基于环境信息构建虚拟地图；
9.控制器还与避障模块连接，避障模块用于检测机器人所在环境中的障碍物并生成相应的碰撞信号，控制器还用以接收碰撞信号，并基于碰撞信号生成告警信息；
10.控制器还与通信模块连接，用于接收服务器发送的指令信息，指令信息包括目标位置；
11.控制器还与机器人运动模块连接，用以根据目标位置生成机器人运动控制指令，并基于运动控制指令以及虚拟地图控制机器人运动模块执行对应的动作并实时获取当前位置信息。
12.可选地，避障模块包括：超声波发生器以及碰撞检测装置；
13.超声波发生器与碰撞检测装置连接，用以发出超声波并接收对应的返回信号，并将返回信号发送给碰撞检测装置；
14.碰撞检测装置与控制器连接，用以根据返回信号进行碰撞判定，若判定结果为即将发生碰撞，则向控制器发送碰撞信号。
15.可选地，雷达模块包括：激光雷达、第一相机、同步定位建图单元；
16.激光雷达与同步定位建图单元连接，用以获取环境信息并将环境信息发送给同步定位建图单元；
17.第一相机与同步定位建图单元连接，用以获取机器人所在环境中的图像信息，并将图像信息发送给同步定位建图单元；
18.同步定位建图单元与控制器连接，用以根据环境信息以及图像信息构建虚拟地图，并将虚拟地图发送给控制器。
19.可选地，机器人运动模块包括：驱动单元、轮组、驱动电源；
20.驱动单元分别与控制器以及驱动电源连接；
21.驱动单元还与轮组连接，用以控制轮组运动。
22.可选地，轮组还与同步定位建图单元连接，用以将获取到的当前位置信息发送给同步定位建图单元，同步定位建图单元还用以根据位置信息更新虚拟地图。
23.可选地，物流机器人还包括：第二相机；
24.第二相机与控制器连接，用以获取二维码标签图像，并将二维码标签图像发送给控制器，控制器还用以根据二维码标签图像进行定位。
25.可选地，物流机器人还包括设置在机器人本体上的物流模块，物流模块用以装载物流物资。
26.可选地，物流模块包括：电子箱柜、鉴别单元；
27.鉴别单元与控制器连接，用以对用户身份进行鉴别验证并将验证结果发送给控制器；
28.电子箱柜与控制器连接，用以接收控制器发送的开箱指令打开箱柜，开箱指令为根据验证结果生成的指令。
29.可选地，控制器还用于通过通信模块向服务器发送物流机器人的状态信息。
30.本技术实施例的另一方面，提供一种物流机器人系统，系统包括上述物流机器人以及服务器，服务器与物流机器人的通信模块通信连接。
31.本技术实施例的有益效果包括：
32.本技术实施例提供的一种物流机器人及物流机器人系统中，物流机器人包括：机器人本体，以及设置在机器人本体上的控制器、雷达模块、避障模块、通信模块、机器人运动模块；控制器与雷达模块连接，用以接收雷达模块获取到的环境信息并基于环境信息构建虚拟地图；控制器还与避障模块连接，避障模块用于检测机器人所在环境中的障碍物并生成相应的碰撞信号，控制器还用以接收碰撞信号，并基于碰撞信号生成告警信息；控制器还与通信模块连接，用于接收服务器发送的指令信息，指令信息包括目标位置；控制器还与机器人运动模块连接，用以根据目标位置生成机器人运动控制指令，并基于运动控制指令以及虚拟地图控制机器人运动模块执行对应的动作并实时获取当前位置信息。其中，通过避障模块对周围的障碍物进行检测可以更加准确地获取周围的环境信息，例如：是否存在障碍物导致物流机器人行进过程中发生碰撞等，进而可以使物流机器人基于更加准确的环境信息进行运动控制，从而更加准确、快速地到达目标点从而完成物流运输，相应地，也可以提高物流机器人运送物资的效率。
附图说明
33.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对
范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
34.图1为本技术实施例提供的物流机器人的结构示意图；
35.图2为本技术实施例提供的物流机器人中避障模块的结构示意图；
36.图3为本技术实施例提供的物流机器人中雷达模块的结构示意图；
37.图4为本技术实施例提供的物流机器人中机器人运动模块的结构示意图；
38.图5为本技术实施例提供的物流机器人轮组的工作原理示意图；
39.图6为本技术实施例提供的物流机器人中物流模块的结构示意图；
40.图7为本技术实施例提供的物流机器人的整体结构示意图；
41.图8为本技术实施例提供的物流机器人系统的结构示意图。
42.图标：100
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控制器；200
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雷达模块；210
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激光雷达；220
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第一相机；230
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同步定位建图单元；300
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避障模块；310
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超声波发生器；320
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碰撞检测装置；400
‑
通信模块；500
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机器人运动模块；510
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驱动单元；520
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轮组；530
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驱动电源；600
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第二相机；700
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电子箱柜；800
‑
鉴别单元；10
‑
物流机器人；20
‑
服务器。
具体实施方式
43.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
44.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
45.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
46.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
47.下面来具体解释本技术实施例中提供的物流机器人的具体结构以及这些结构之间的连接关系。
48.图1为本技术实施例提供的物流机器人的结构示意图，请参照图1，物流机器人，包括：机器人本体，以及设置在机器人本体上的控制器100、雷达模块200、避障模块300、通信模块400、机器人运动模块500；
49.其中，控制器100与雷达模块200连接，用以接收雷达模块200获取到的环境信息并基于环境信息构建虚拟地图；控制器100还与避障模块300连接，避障模块300用于检测机器人所在环境中的障碍物并生成相应的碰撞信号，控制器100还用以接收碰撞信号，并基于碰撞信号生成告警信息；控制器100还与通信模块400连接，用于接收服务器发送的指令信息，指令信息包括目标位置；控制器100还与机器人运动模块500连接，用以根据目标位置生成机器人运动控制指令，并基于运动控制指令以及虚拟地图控制机器人运动模块500执行对
应的动作并实时获取当前位置信息。
50.可选地，本技术实施例中具体提供的物流机器人可以是轮式运输物流机器人，物流机器人可以是用于在室内或者室外进行物流运输的机器人，其行动方式可以是通过滚轮、履带或者多足等方式实现，本技术的实施例中以滚轮式的物流机器人为例。本技术实施例中涉及到的物流运输具体可以是通过该物流机器人将物资从初始点移动到目标点的过程。
51.可选地，控制器100具体可以是具有处理功能的控制芯片，例如：cpu(central processing unit，中央处理器)、muc(microcontroller unit，微控制单元)或者任意类型的控制芯片；或者，也可以是设置有上述控制芯片的控制设备，例如：工控机、计算机等，在此不作具体限制。
52.可选地，雷达模块200可以是通过雷达检测等方式用以基于环境信息生成虚拟地图的装置，其可以设置于机器人本体上，与上述控制器100连接。其中，环境信息可以是通过雷达检测或者图像识别等方式获取到的，虚拟地图可以是基于物流机器人当前所在的环境中，进行绘制得到的二维地图，也即是机器人可行走平面内的地图。
53.可选地，避障模块300可以是通过实时获取物流机器人当前工作环境中的障碍物，并可以基于障碍物的位置、与物流机器人的距离等相关信息生成对应的碰撞信号，并将碰撞信号发送给控制器100；相应地，控制器100基于发送的碰撞信号可以生成对应的告警信息，需要说明的是，碰撞信号具体可以是用于表示物流机器人即将发生碰撞的信号，该信号内可以具体包括即将发生碰撞的目标障碍物的位置，告警信息可以是基于碰撞信号生成的，例如：可以具体用于指示物流机器人停止移动或者变更路线等，具体可以是根据用户需求进行的告警设置，在此不作具体限制。
54.可选地，通信模块400具体可以是与服务器进行通信的模块，其中，服务器具体可以是云端服务器，该服务器具体可以是一种计算机设备，用户可以通过该服务器向物流机器人的控制器100发送相应的指令信息。需要说明的是，指令信息可以是多种类型的控制指令，例如：令物流机器人反馈当前位置坐标等，或者，也可以是具体的位置坐标，例如：目标位置，目标位置可以是物流机器人工作环境中的具体某一个位置的位置坐标，当物流机器人接收到目标位置后，可以确定目标位置即为本次执行物流运输任务的目标点，也即是可以使物流机器人将当前装载的物资运送到该目标位置或者使物流机器人移动到目标位置装载物资等，在此不作限制。通信模块具体可以是4g通信模块或者任意其他类型的通信模块，例如：蓝牙通信、局域网通信等，可以根据实际需求选择其中的一种或者多种通信方式进行通信，在此不作具体限制。
55.可选地，控制器100还用于通过通信模块400向服务器发送物流机器人的状态信息。
56.其中，状态信息具体可以是物流机器人当前所处的位置、物流机器人的电量、物流机器人预计到达目标位置的时间等信息，具体可以根据用户的实际需求进行对应设置，在此不作具体限制。
57.可选地，机器人运动模块500具体可以是控制机器人进行移动的模块，对于不同移动方式的机器人，其机器人运动模块500的设置也可以不同，例如：对于轮式机器人，可以控制该机器人的多个轮子进行旋转，从而实现机器人的移动；对于多足机器人，可以分别控制
每个机器人足部的运动从而实现机器人的移动。
58.例如：当需要控制物流机器人从a点移动至b点时，可以基于虚拟地图确定a点与b点的位置关系，从而确定移动方向以及移动距离；然后可以基于预先设置好的移动方向、移动距与机器人运动模块500的所执行运动动作的映射关系，控制确定机器人运动模块500所需要执行的动作(例如：轮子转动方向和幅度、足部行进方向及距离等)，进而实现物流机器人的移动，以使物流机器人由a点移动至b点。
59.可选地，物流机器人的机器人运动模块500还可以实施获取当前位置信息，例如：可以获取到当前位置相对于初始位置的具体方向以及移动距离等，并可以将该信息发送给控制器100，控制器100也可以将该信息通过上述通信模块400发送给服务器。
60.可选地，物流机器人的具体工作过程如下：
61.首先，可以通过雷达模块200建立虚拟地图，并且可以接收服务器通过通信模块400发送的目标位置，基于目标位置确定机器人运动控制指令，进而可以根据虚拟地图以及机器人运动控制指令控制机器人运动模块500执行对应的动作从而使物流机器人移动至目标位置。另外，在移动的过程中可以根据避障模块300发送的碰撞信号生成对应的告警信号。
62.本技术实施例提供的一种物流机器人，包括：机器人本体，以及设置在机器人本体上的控制器、雷达模块、避障模块、通信模块、机器人运动模块；控制器与雷达模块连接，用以接收雷达模块获取到的环境信息并基于环境信息构建虚拟地图；控制器还与避障模块连接，避障模块用于检测机器人所在环境中的障碍物并生成相应的碰撞信号，控制器还用以接收碰撞信号，并基于碰撞信号生成告警信息；控制器还与通信模块连接，用于接收服务器发送的指令信息，指令信息包括目标位置；控制器还与机器人运动模块连接，用以根据目标位置生成机器人运动控制指令，并基于运动控制指令以及虚拟地图控制机器人运动模块执行对应的动作并实时获取当前位置信息。其中，通过避障模块对周围的障碍物进行检测可以更加准确地获取周围的环境信息，例如：是否存在障碍物导致物流机器人行进过程中发生碰撞等，进而可以使物流机器人基于更加准确的环境信息进行运动控制，从而更加准确、快速地到达目标点从而完成物流运输，相应地，也可以提高物流机器人运送物资的效率。
63.下面来具体解释本技术实施例中提供的物流机器人的避障模块的具体结构关系。
64.图2为本技术实施例提供的物流机器人中避障模块的结构示意图，请参照图2，避障模块300包括：超声波发生器310以及碰撞检测装置320；超声波发生器310与碰撞检测装置320连接，用以发出超声波并接收对应的返回信号，并将返回信号发送给碰撞检测装置320；碰撞检测装置320与控制器100连接，用以根据返回信号进行碰撞判定，若判定结果为即将发生碰撞，则向控制器100发送碰撞信号。
65.可选地，超声波发生器310具体可以用于发出特定的超声波，并可以接收到这些超声波返回的结果，也即是上述返回信号，超声波发生器310接收到返回信号后，可以将该返回信号发送给碰撞检测装置320进行碰撞判定处理，其中，碰撞检测装置320可以是具有处理功能的装置，当接收到返回信号后，可以对该返回信号进行解析，从而确定物流机器人当前所在的环境中是否即将发生碰撞，例如：可以具体检测该物流机器人一定范围内是否存在其他障碍物，若存在则生成对应的碰撞信号；相应地，若不存在，则不生成碰撞信号。
66.可选地，碰撞检测装置320生成碰撞信号之后，可以将该碰撞信号发送给控制器
100，控制器100可以根据该碰撞信号生成对应的告警信息。
67.可选地，机器人本体上还可以设置有显示屏、信号灯、蜂鸣器或者扬声器等用于进行告警提示的装置，这类装置可以基于上述告警信息进行告警；或者，控制器100也可以根据该告警信息，重新对行进路线进行规划，进而重新控制机器人运动模块500执行新的动作，具体实现过程与前述方法类似，在此不加赘述。
68.下面来具体解释本技术实施例中提供的物流机器人中雷达模块的具体连接关系。
69.图3为本技术实施例提供的物流机器人中雷达模块的结构示意图，请参照图3，雷达模块200包括：激光雷达210、第一相机220、同步定位建图单元230；激光雷达210与同步定位建图单元230连接，用以获取环境信息并将环境信息发送给同步定位建图单元230；第一相机220与同步定位建图单元230连接，用以获取机器人所在环境中的图像信息，并将图像信息发送给同步定位建图单元230；同步定位建图单元230与控制器100连接，用以根据环境信息以及图像信息构建虚拟地图，并将虚拟地图发送给控制器100。
70.可选地，激光雷达210具体可以是通过向当前工作环境中释放激光的方式来获取到当前工作环境具体的环境信息，其中获取到的环境信息具体可以是三维环境信息，通过预设的转换方式可以将该三维的环境信息转换为对应的二维环境信息，该二维的环境信息具体可以用于表征物流机器人行进平面上的环境，例如：若物流机器人贴着地面行进，则对应的二维平面即为地面。激光雷达获取到对应的环境信息后可以将这些环境信息发送给上述同步定位建图单元230。
71.可选地，第一相机220具体可以是一种双目摄像头，可以采用深度数据算法的方式对当前环境进行拍照，双目摄像头获取到的图像信息具体可以是三维的图像信息，也即是物流机器人当前工作环境中的三维图像信息。
72.可选地，同步定位建图单元230(simultaneous localization and mapping，slam)具体可以是一种具有处理功能的单元，可以根据上述环境信息以及图像信息进行虚拟地图的构建，其中，在构建的过程中可以对图像信息进行识别，将其中可能会作为障碍物对象进行标注，并基于该障碍物对象以及环境信息绘制得到对应的虚拟地图，虚拟地图上可以标注有每个障碍物对象的位置。
73.可选地，虚拟地图构建完成后可以将虚拟地图发送给控制器100。
74.下面来具体解释本技术实施例中提供的物流机器人中机器人运动模块的具体连接关系。
75.图4为本技术实施例提供的物流机器人中机器人运动模块的结构示意图，请参照图4，机器人运动模块500包括：驱动单元510、轮组520、驱动电源530；驱动单元510分别与控制器100以及驱动电源530连接；驱动单元510还与轮组520连接，用以控制轮组520运动。
76.可选地，驱动单元510具体可以是底盘的驱动单元，例如：电动机、齿轮等结构组成的驱动装置，在此不作具体形态的限制，凡是可以实现将电能转换为机械能从而实现驱动即可，驱动单元510可以根据控制器100基于运动控制指令以及虚拟地图发送的相关控制信息来控制轮组520的运动情况。
77.可选地，驱动电源530具体可以是由锂电池模组组成的电源，并且可以设置有对应的电力转换电路，可以仅仅为驱动单元510供电也可以给物流机器人的其他模块供电，若给其他模块供电，设置相应供电接口与驱动电源530连接即可，在此不作具体说明。
78.可选地，轮组520具体可以是轮式机器人的运动装置，例如：可以是相对设置的两个轮子以及对应的里程计等，其中，里程计可以用以记录物流机器人从开机至关机过程中，两个轮子的运动状态，并可以基于该运动状态计算得到对应的位置信息，两个轮子可以根据驱动单元510的控制进行对应的运动。
79.可选地，上述轮子的数量仅为一种示例，在实际过程中，轮子的数量以及里程计的作用等可以根据用户的实际需求进行设置，并不以此为限。
80.可选地，轮组520还与同步定位建图单元230连接，用以将获取到的当前位置信息发送给同步定位建图单元230，同步定位建图单元230还用以根据位置信息更新虚拟地图。
81.可选地，具体可以是轮组520中的里程计将上述获取到的位置信息发送给同步定位建图单元230，同步定位建图单元230还可以基于当前位置信息、环境信息、图像信息等实时对虚拟地图进行更新，从而得到更加准确的虚拟地图。
82.下面来通过具体的实施例解释上述物流机器人中轮组的具体工作原理。
83.图5为本技术实施例提供的物流机器人轮组的工作原理示意图，请参照图5，图5中以轮组520中包括两个轮子为例，该计算过程为里程计完成的。
84.图5中左边的子图所显示的物流机器人即为在初始位置的物流机器人，当物流机器人开机之后，可以根据机器人上电时刻作为世界坐标系的起点，并在建立对应的平面直角坐标系。随着机器人的运动，物流机器人由坐标子图的位置移动到了右边子图的位置，具体移动的x轴和y轴的分量均可以计算得到，也即是说，物流机器人的当前位置具体可以根据世界坐标系下x轴和y轴方向的运动距离以及对应的运动夹角来得到。
85.其中，x、y、o分别表示世界坐标系的x轴、y轴和原点；xr、yr分别表示机器人当前位置的航向和垂直航向的方向，θ表示xr与x轴的夹角(也即是yr与y轴的夹角)。
86.根据上述信息以及预设的计算关系可以计算得到物流机器人的当前位置，例如：可以以世界坐标系中的具体坐标来表示。
87.下面来具体解释本技术实施例提供的物流机器人中物流模块的具体结构关系。
88.图6为本技术实施例提供的物流机器人中物流模块的结构示意图，请参照图6，物流机器人还包括设置在机器人本体上的物流模块，物流模块用以装载物流物资。
89.可选地，物流模块包括：电子箱柜700、鉴别单元800；鉴别单元800与控制器100连接，用以对用户身份进行鉴别验证并将验证结果发送给控制器；电子箱柜700与控制器100连接，用以接收控制器100发送的开箱指令打开箱柜，开箱指令为根据验证结果生成的指令。
90.可选地，电子箱柜700可以是具有容纳腔的物资承载装置，可以用于装载物流机器人运送的物资，例如：生活用品、生产工件等。
91.可选地，鉴别单元800具体可以是nfc(near field communication，近距离无线通信技术)识别单元，可以对nfc信号进行身份验证，具体可以是在物流机器人取货或者卸货时进行身份验证的鉴别单元，或者，也可以是物流机器人在运输的过程中，通过对应的身份验证卡识别验证后，可以完成验证。
92.可选地，通过鉴别单元800进行验证后，可以由控制器100控制上述电子箱柜700打开，从而实现物资的存取。
93.下面来具体解释本技术实施例中提供的物流机器人的整体结构关系以及连接情
况。
94.图7为本技术实施例提供的物流机器人的整体结构示意图，请参照图7，图7中包括前述各个单元之间的连接关系。
95.可选地，物流机器人还包括：第二相机600；第二相机600与控制器100连接，用以获取二维码标签图像，并将二维码标签图像发送给控制器100，控制器100还用以根据二维码标签图像进行定位。
96.可选地，第二相机600可以是红外相机，为了防止前述雷达模块200定位存在误差，例如在特殊的环境中：长且直的走廊，整体为白色的墙壁等环境下容易造成识别误差，在此类场景中可以采用第二相机进行辅助定位。用户可以在当前环境中贴对应的二维码，物流机器人可以通过第二相机600识别二维码从而实现辅助定位，增加前述雷达模块200建立虚拟地图的准确性。
97.其他模块的具体功能以及连接关系在前述已经进行了具体解释，在此不加赘述。
98.下面具体解释本技术实施例中提供的物流机器人系统的具体结构以及结构之间的连接关系。
99.图8为本技术实施例提供的物流机器人系统的结构示意图，请参照图8，物流机器人系统，该系统包括上述物流机器人10以及服务器20，服务器20与物流机器人10的通信模块通信连接。
100.可选地，一个服务器20可以同时连接多个物流机器人10，服务器20可以获取到每个物流机器人10的当前位置以及物流运送的情况(例如：运送的物资数量、运送次数等)；也可以通过服务器，向机器人发送一个目标位置(例如具体的世界坐标)，以使机器人到目标位置取货或者卸货等，也即是说，物流机器人10与服务器20之间是可以双向交互的，在进行物流运输的过程中，服务器20可以实现对物流机器人10的监控、也可以向物流机器人发送相应的控制信息，以使物流机器人10执行对应的任务。
101.物流机器人10的具体工作原理在前述过程中已经进行了详细的解释，在此不加赘述。
102.上仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
103.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。