防止夯锤晃动的控制系统和方法、及强夯机与流程

本发明涉及工程机械技术领域，尤其是一种防止夯锤晃动的控制系统和方法、及强夯机。

背景技术：

强夯机的起重吊钩吊起产生夯击能的夯锤称为带锤。强夯机在带锤行走、回转、变幅时，依靠臂架、起升机构和钢丝绳提供力矩移动夯锤，很容易因速度变化过快导致夯锤晃动严重，使得夯锤易碰撞到机器及其它仪器设备，尤其是在快速定位夯点时，夯锤晃动使得被碰到的机器或设备受到的冲击力更大，导致故障发生的概率增大。另外，夯锤的晃动会使得臂架的表面应力和钢丝绳受力加大，容易损坏，从而降低系统的可靠性。而且，在夯锤晃动严重时，准确定位夯点会浪费更多的时间。

因此，有必要提出一种能够尽可能减小夯锤晃动的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例的一个目的是：在强夯机运动的过程中减小夯锤的晃动。

根据本发明的一方面，提供一种防止夯锤晃动的控制系统，包括：定位装置，用于在强夯机的运动过程中，获取强夯机的位置信息，并传输给控制器；惯性测量装置，用于测量夯锤的三轴加速度，并传输给控制器；控制器，用于根据强夯机的位置信息计算得到臂架顶端与夯点的水平距离；根据夯锤的三轴加速度确定夯锤的摆动角度，所述摆动角度为夯锤和臂架顶端的连线与臂架顶端所在的竖直线之间的夹角；在臂架顶端与夯点的水平距离小于预设距离时，根据夯锤的三轴加速度和摆动角度判断夯锤在运动方向上是否落后于臂架顶端所在的竖直线，如果是， 控制强夯机的运动速度减小，如果否，控制强夯机的运动速度增大。

在一个实施例中，所述控制器在根据夯锤的三轴加速度确定夯锤的摆动角度时，具体用于：根据如下公式确定夯锤的摆动角度α：

$\mathrm{\α}=\arctan \left(\frac{\sqrt{{\mathrm{gx}}^2+{\mathrm{gy}}^2}}{\left|\mathrm{gz}\right|}\right)$

其中，gx是x轴加速度，gy是y轴加速度，gz是z轴加速度。

在一个实施例中，所述控制器，还用于在控制强夯机的运动速度减小时，判断夯锤的摆动角度是否小于第一预设角度，如果是，控制强夯机的运动继续减小直到夯锤到达夯点的位置；如果否，执行所述判断夯锤在运动方向上是否落后于臂架顶端所在的竖直线的操作。

在一个实施例中，所述控制器，还用于在夯锤的摆动角度大于第二预设角度时控制强夯机停止运动。

在一个实施例中，所述定位装置和惯性测量装置均包括无线发射器，所述控制器包括无线接收器；所述定位装置和惯性测量装置与所述控制器之间均通过无线的方式传输信息。

在一个实施例中，所述强夯机的运动包括行驶、回转或变幅运动。

在一个实施例中，所述控制器，还用于在控制强夯机的运动速度减小或增大时，判断强夯机的加速度是否大于预设加速度；如果是，控制强夯机的加速度减小。

根据本发明的另一方面，提供一种强夯机，包括上述任一实施例所述的防止夯锤晃动的控制系统。

根据本发明的又一方面，提供一种防止夯锤晃动的控制方法，包括：在强夯机的运动过程中，判断臂架顶端与夯点的水平距离是否小于预设距离；如果臂架顶端与夯点的水平距离小于预设距离，判断夯锤在运动方向上是否落后于臂架顶端所在的竖直线，如果是，控制强夯机的运动速度减小，如果否，控制强夯机的运动速度增大。

在一个实施例中，还包括：实时获取强夯机的位置信息；根据强夯机的位置信息计算臂架顶端的位置信息；根据臂架顶端的位置信息与保存的夯点的位置信息得到臂架顶端与夯点的水平距离。

在一个实施例中，所述判断夯锤在运动方向上是否落后于臂架顶端 所在的竖直线包括：测量夯锤的三轴加速度；根据夯锤的三轴加速度确定夯锤的摆动角度，所述摆动角度为夯锤和臂架顶端的连线与臂架顶端所在的竖直线之间的夹角；根据夯锤的三轴加速度和摆动角度判断夯锤在运动方向上是否落后于臂架顶端所在的竖直线。

在一个实施例中，所述根据夯锤的三轴加速度确定夯锤的摆动角度包括：根据如下公式确定夯锤的摆动角度α：

$\mathrm{\α}=\arctan \left(\frac{\sqrt{{\mathrm{gx}}^2+{\mathrm{gy}}^2}}{\left|\mathrm{gz}\right|}\right)$

其中，gx是x轴加速度，gy是y轴加速度，gz是z轴加速度。

在一个实施例中，还包括：在控制强夯机的运动速度减小时，判断夯锤的摆动角度是否小于第一预设角度，如果是，控制强夯机的运动继续减小直到夯锤到达夯点的位置；如果否，执行所述判断夯锤在运动方向上是否落后于臂架顶端所在的竖直线的操作。

在一个实施例中，还包括：在夯锤的摆动角度大于第二预设角度时控制强夯机停止运动。

在一个实施例中，所述强夯机的运动包括行驶、回转或变幅运动。

在一个实施例中，还包括：在控制强夯机的运动速度减小或增大时，判断强夯机的加速度是否大于预设加速度；如果大于预设加速度，则控制强夯机的加速度减小。

在一个实施例中，所述如果是，控制强夯机的运动速度减小，如果否，控制强夯机的运动速度增大，包括：如果是，且落后的范围超过预设范围，控制强夯机的运动速度减小；如果否，且领先的范围超过预设范围，控制强夯机的运动速度增大。

本发明实施例在夯锤落后臂架顶端所在的竖直线时，控制强夯机的运动速度减小，在夯锤超过臂架顶端所在的竖直线时，控制强夯机的运动速度增大。如此控制可以使得夯锤平稳地到达夯点上方，尽可能地减少夯锤的晃动，从而减小臂架表面应力和钢丝绳拉力，提高了臂架和钢丝绳的使用寿命；另外，降低了故障的发生概率，提高了作业效率。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明防止夯锤晃动的控制系统一个实施例的结构示意图；

图2是计算夯锤的摆动角度的示意图；

图3是强夯机带锤行驶运动的示意图；

图4是强夯机带锤回转运动的示意图；

图5是强夯机带锤变幅运动的示意图；

图6本发明防止夯锤晃动的控制方法一个实施例的流程示意图；

图7本发明防止夯锤晃动的控制方法一个优选实施例的流程示意图。

具体实施方式

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。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具 有不同的值。

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讨论。

图1是本发明防止夯锤晃动的控制系统一个实施例的结构示意图。如图1所示，该系统包括：定位装置101、惯性测量装置102、及控制器103。

定位装置101，可以设置在强夯机上，用于在强夯机的运动过程中，获取强夯机的位置信息，并传输给控制器103。

其中，强夯机的运动包括但不限于：强夯机做行驶运动、回转运动或变幅运动。定位装置例如可以是北斗、GPS等定位系统。作为一个非限制性示例，可以采用DGPS(差分全球定位系统)来获取强夯机的位置信息。

惯性测量装置102，可以设置在夯锤上，用于获取夯锤的三轴加速度，并传输给控制器103。

作为一个非限制性示例，可以采用MPU6050、LSM9DS0等惯性测量单元实时获取夯锤的摆动角度。

控制器103，用于根据强夯机的位置信息计算得到臂架顶端与夯点的水平距离；根据夯锤的三轴加速度确定夯锤的摆动角度，其中，摆动角度为夯锤和臂架顶端的连线与臂架顶端所在的竖直线之间的夹角；在臂架顶端与夯点的水平距离小于预设距离时，根据夯锤的三轴加速度和摆动角度判断夯锤在运动方向上是否落后于臂架顶端所在的竖直线，如果是，控制强夯机的运动速度减小，如果否，控制强夯机的运动速度增大。

其中，控制器103在根据强夯机的位置信息计算得到臂架顶端与夯点的水平距离时，可以先根据强夯机的位置信息计算臂架顶端的位置信息，然后根据臂架顶端的位置信息与保存的夯点的位置信息得到臂架顶端与夯点的水平距离。在根据强夯机的位置信息计算臂架顶端的位置信息时，具体可以根据强夯机的实际运动情况来分别确定。例如，在强夯 机做行驶运动时，可以根据强夯机的位置信息、臂架与水平面的角度、以及臂架长度计算得到臂架顶端的位置信息；又例如，在强夯机做回转运动时，可以根据强夯机的位置信息、回转角度、以及臂架长度计算得到臂架顶端的位置信息；还例如，在强夯机做变幅运动时，可以根据强夯机的位置信息、变幅角度、臂架长度计算得到臂架顶端的位置信息。

此外，上述预设距离可以是根据作业经验确定的经验值。控制器103根据强夯机的实际运动情况可以根据夯锤的三轴加速度和摆动角度来判断夯锤在运动方向上是否落后于臂架顶端所在的竖直线，后文将详细描述。

另外，与运动情况对应的，在控制强夯机的运动速度增大/减小时，针对不同的运动情况可以分别通过控制驱动系统来控制强夯机的行驶速度、回转速度或变幅速度增大/减小。

本实施例在夯锤落后臂架顶端所在的竖直线时，控制强夯机的运动速度减小，在夯锤超过臂架顶端所在的竖直线时，控制强夯机的运动速度增大。如此控制可以使得夯锤平稳地到达夯点上方，尽可能地减少夯锤的晃动，从而减小臂架表面应力和钢丝绳拉力，提高了臂架和钢丝绳的使用寿命；另外，降低了故障的发生概率，提高了作业效率。

作为一个具体实施例，控制器103在判断夯锤在运动方向上是否落后于臂架顶端所在的竖直线时，具体用于：如果是，且落后的范围超过预设范围，才控制强夯机的运动速度减小；如果否，且领先的范围超过预设范围，控制强夯机的运动速度增大。如此，夯锤在一定范围内晃动时不进行控制，只有晃动范围超过一定程度时，才通过控制强夯机的运动速度减小或增大来减小夯锤的晃动。

下面结合图2对确定夯锤的摆动角度，以及判断夯锤在运动方向上是否落后于臂架顶端所在的竖直线的过程进行解释和说明。

如图2所示，gx是x轴加速度值、gy是垂直平面向里的y轴加速度值(未示出)、gz是z轴加速度值，g为重力加速度。通过惯性测量单元得到gx、gy、gz后，可以根据如下公式计算得到夯锤摆动角度夯锤的摆动角度α，即惯性测量单元的z轴与自然坐标系的z轴之间的夹 角：

$\mathrm{\α}=\arctan \left(\frac{\sqrt{{\mathrm{gx}}^2+{\mathrm{gy}}^2}}{\left|\mathrm{gz}\right|}\right)$

下面举例说明在不同的运动情况下如何判断夯锤在运动方向上是否落后于臂架顶端所在的竖直线。

在强夯机做行驶运动或变幅运动时，可以根据gx的正负与α的大小来判断夯锤在运动方向上是否落后于臂架顶端所在的竖直线。例如，在强夯机向前行驶或变幅运动的情况下，当gx为正值、且α不为0时，判定夯锤领先于臂架顶端所在的竖直线；当gx为负值、且α不为0时，判定夯锤落后于臂架顶端所在的竖直线。本领域技术人员应理解，当强夯机向后做变幅运动的情况下，当gx为正值、且α不为0时，可以判定夯锤落后于臂架顶端所在的竖直线；当gx为负值、且α不为0时，可以判定夯锤领先于臂架顶端所在的竖直线。

在强夯机做回转运动时，可以根据夯锤的y轴加速度gy的正负和摆动角度判断夯锤在运动方向上是否落后于臂架顶端所在的竖直线。例如，强夯机做逆时针回转运动的情况下，当gy为正值、且α不为0时，判定夯锤领先于臂架顶端所在的竖直线；当gy为负值、且α不为0时，判定夯锤落后于臂架顶端所在的竖直线。当强夯机做顺时针回转运动的情况下，判定结果与上相反，在此不再赘述。

接下来结合图3-图5对不同运动情况下的防止夯锤晃动的控制过程进行解释。

图3是强夯机带锤行驶运动的示意图。如图3所示，A点为夯点的位置，B点为开始控制强夯机行驶速度减小时的臂架顶端的位置(此时臂架顶端与夯点的水平距离为预设距离S)，C点为夯锤的速度为0时夯锤由于惯性超过臂架顶端所在的竖直线时的臂架顶端的位置，D点为夯点A点的正上方的臂架顶端的位置。

当强夯机带锤行驶时，通常先提高强夯机的行驶速度，使得夯锤的摆动角度逐渐增大，当摆动角度达到一定值时，可以控制强夯机大致上匀速行驶。在匀速行驶的过程中，夯锤的摆动角度基本上可以视为不变。当臂架顶端到达B点时开始控制强夯机行驶速度减小。此时，夯锤落后 于臂架顶端所在的竖直线，夹角为α。当臂架顶端到达C点时，夯锤领先于臂架顶端所在的竖直线，此时控制强夯机行驶速度增大，使得臂架顶端快速到达夯锤正上方，从而降低夯锤晃动。之后，再开始控制强夯机行驶速度减小。如此反复，使得臂架顶端到达D点时，夯锤平稳达到夯点的上方，夯锤正好停止摇摆。

图4是强夯机带锤回转运动的示意图。B点为开始控制回转速度减小时臂架顶端所在的竖直线与水平面的交点，C点为控制回转速度增大时臂架顶端所在的竖直线与水平面的交点，D点为夯点正上方的位置。

当强夯机带锤回转时，通常先提高强夯机的回转速度，使得夯锤的摆动角度逐渐增大，当摆动角度达到一定值时，可以控制强夯机大致上匀速回转运动。在匀速回转的过程中，夯锤的摆动角度基本上可以视为不变。当臂架顶端所在的竖直线到达B点时开始控制强夯机回转速度减小。此时，夯锤落后于臂架顶端所在的竖直线，夹角为α。当臂架顶端所在的竖直线到达C点时，夯锤领先于臂架顶端所在的竖直线，此时控制强夯机回转速度增大，使得臂架顶端快速到达夯锤正上方，从而降低夯锤晃动。之后，再开始控制强夯机回转速度减小。如此反复，使得夯锤平稳达到夯点的上方的位置D点，夯锤正好停止摇摆。

图5是强夯机带锤变幅运动的示意图。B点为开始控制变幅速度减小时臂架顶端的位置(相当于图3中B点)，C点为控制变幅速度增大时臂架顶端的位置(相当于图3中C点)，D点夯点A点正上方臂架顶端的位置(相当于图3中D点)。

当强夯机带锤做臂架变幅运动时，通常先提高臂架的变幅速度，使得夯锤的摆动角度逐渐增大，当摆动角度达到一定值时，可以控制臂架大致上匀速变幅。在匀速变幅的过程中，夯锤的摆动角度基本上可以视为不变。当臂架顶端到达B点时开始控制变幅速度减小。此时，夯锤落后于臂架顶端所在的竖直线，夹角为α。当臂架顶端到达C点时，夯锤领先于臂架顶端所在的竖直线，此时控制变幅速度增大，使得臂架顶端快速到达夯锤正上方，从而降低夯锤晃动。之后，再开始控制强夯机行驶速度减小。如此反复，使得臂架顶端到达D点时，夯锤平稳达到夯点 的上方，夯锤正好停止摇摆。

在本发明防止夯锤晃动的控制系统的另一个实施例中，控制器103，还用于在控制强夯机的运动速度减小时，判断夯锤的摆动角度是否小于第一预设角度(优选设置为较小的值)，如果是，表明夯锤的晃动很小，可以控制强夯机的运动继续减小直到夯锤到达夯点的位置；如果否，表明夯锤的晃动还比较大，执行判断夯锤在运动方向上是否落后于臂架顶端所在的竖直线的操作。

在本发明防止夯锤晃动的控制系统的另一个实施例中，控制器103，还用于在夯锤的摆动角度大于第二预设角度时控制强夯机停止运动。

其中，第二预设角度可以设置为保证安全的最大角度。当夯锤的摆动角度大于第二预设角度时夯锤可能会碰到其它设备，从而导致强夯机出现故障，另外，会使得臂架的表面应力和钢丝绳受力加大，容易损坏，从而降低系统的可靠性。此时，可以通过强夯机上的急停开关或者通过无线遥控开关控制强夯机停机。

在本发明防止夯锤晃动的控制系统的又一个实施例中，定位装置101和惯性测量装置102均包括无线发射器，控制器103包括无线接收器；定位装置101和惯性测量装置102与控制器103之间均通过无线的方式传输信息。本实施例中，无需通过大量布线即可实现对夯锤晃动的控制。

在本发明防止夯锤晃动的控制系统的再一个实施例中，控制器103，还用于在控制强夯机的运动速度减小或增大时，判断强夯机的加速度是否大于预设加速度；如果是，控制强夯机的加速度减小。如此，可以保证强夯机在加速或减速运动时不会导致速度的剧烈变化，从而进一步减小夯锤的晃动。

本发明上述各实施例提供的防止夯锤晃动的控制系统可以应用在强夯机上。

本发明强夯机的一个实施例中，可以包括上述任一实施例的防止夯锤晃动的控制系统。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说 明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于方法实施例而言，由于其与系统实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

图6为本发明防止夯锤晃动的控制方法一个实施例的流程示意图。如图6所示，该方法包括如下步骤：

步骤602，在强夯机的运动过程中，判断臂架顶端与夯点的水平距离是否小于预设距离；是，执行步骤604。

其中，强夯机的运动包括但不限于行驶、回转或变幅运动。

步骤604，判断夯锤在运动方向上是否落后于臂架顶端所在的竖直线；是，执行步骤606，否，执行步骤608。

其中的一种实现方式可以根据夯锤的三轴加速度和夯锤的摆动角度来判断在运动方向上是否落后于臂架顶端所在的竖直线。

步骤606，控制强夯机的运动速度减小。

步骤608，控制强夯机的运动速度增大。

本实施例在夯锤落后臂架顶端所在的竖直线时，控制强夯机的运动速度减小，在夯锤超过臂架顶端所在的竖直线时，控制强夯机的运动速度增大。如此控制可以使得夯锤平稳地到达夯点上方，尽可能地减少夯锤的晃动，从而减小臂架表面应力和钢丝绳拉力，提高了臂架和钢丝绳的使用寿命；另外，降低了故障的发生概率，提高了作业效率。

本发明防止夯锤晃动的控制方法另一个实施例中，还包括获得臂架顶端与夯点的水平距离的如下步骤：

步骤S1，实时获取(例如通过无线传输的方式)强夯机的位置信息；步骤S2，根据强夯机的位置信息计算臂架顶端的位置信息；步骤S3，根据臂架顶端的位置信息与保存的夯点的位置信息得到臂架顶端与夯点的水平距离。

作为一个具体实施例，图6所示步骤604可以通过如下方式来实现：测量夯锤的三轴加速度；根据夯锤的三轴加速度确定夯锤的摆动角度，摆动角度为夯锤和臂架顶端的连线与臂架顶端所在的竖直线之间的夹角；根据夯锤的三轴加速度和摆动角度判断夯锤在运动方向上是否落后于臂 架顶端所在的竖直线。其中，可以根据如下公式确定夯锤的摆动角度α：

$\mathrm{\α}=\arctan \left(\frac{\sqrt{{\mathrm{gx}}^2+{\mathrm{gy}}^2}}{\left|\mathrm{gz}\right|}\right)$

其中，gx是x轴加速度，gy是y轴加速度，gz是z轴加速度。

本实施例的具体实现可以参照上面的描述，在此就不在重复说明了。

作为另一个具体实施例，图6所示实施例中，在步骤604判断夯锤在运动方向上是否落后于臂架顶端所在的竖直线中，如果是，且落后的范围超过预设范围，才控制强夯机的运动速度减小；如果否，且领先的范围超过预设范围，控制强夯机的运动速度增大。如此，夯锤在一定范围内晃动时不进行控制，只有晃动范围超过一定程度时，才通过控制强夯机的运动速度减小或增大来减小夯锤的晃动。

本发明防止夯锤晃动的控制方法另一个实施例中，还可以包括：在控制强夯机的运动速度减小时，判断夯锤的摆动角度是否小于第一预设角度，如果是，表明夯锤摆动很小，控制强夯机的运动继续减小直到夯锤到达夯点的位置；如果否，表明夯锤摆动比较大，执行判断夯锤在运动方向上是否落后于臂架顶端所在的竖直线的操作。

本发明防止夯锤晃动的控制方法又一个实施例中，还包括：在夯锤的摆动角度大于第二预设角度时控制强夯机停止运动。其中，第二预设角度可以设置为保证安全的最大角度。当夯锤的摆动角度大于第二预设角度时夯锤可能会碰到其它设备，从而导致强夯机出现故障，另外，会使得臂架的表面应力和钢丝绳受力加大，容易损坏，从而降低系统的可靠性。此时，可以通过强夯机上的急停开关或者通过无线遥控开关控制强夯机停机。

本发明防止夯锤晃动的控制方法再一个实施例中，还包括：在控制强夯机的运动速度减小或增大时，判断强夯机的加速度是否大于预设加速度；如果大于预设加速度，则控制强夯机的加速度减小。如此，可以保证强夯机在加速或减速运动时不会导致速度的剧烈变化，从而进一步减小夯锤的晃动。

图7是本发明防止夯锤晃动的控制方法一个优选实施例的流程示意图。如图7所示，该方法包括：

步骤702，判断夯锤在运动方向上是否落后于臂架顶端所在的竖直线(例如，通过夯锤的三轴加速度和摆动角度来确定)；是，执行步骤704，否，执行步骤706。

步骤704，轻微减小强夯机的行驶、回转或变幅运动速度。

步骤710，摆动角度α是否大于或等于第一预设角度α₀；是，返回执行步骤702；否，执行步骤712。

步骤712，继续减小强夯机的行驶、回转或变幅运动速度，直至到达夯点的位置停止。

步骤706，轻微增加强夯机的行驶、回转或变幅运动速度。

步骤710，判断夯锤是否位于臂架顶端正下方(即是否位于臂架顶端所在的竖直线上)；是，执行步骤704，否，返回执行步骤706。

本实施例中，轻微减小或增加强夯机的行驶、回转或变幅运动速度可以通过控制强夯机的行驶、回转或变幅运动的加速度来控制。通过如上控制流程，可以确保夯锤平稳运动到夯点的位置，尽可能地减小了夯锤的晃动。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。