用於自動鉸接的動態死區的製作方法
2023-10-18 07:25:54
本發明總體涉及鉸接機器，更具體而言，涉及用於鉸接機器的鉸接控制系統和方法。
背景技術：
運土機器，諸如機動平路機，一般用來將建築工地或道路的表面整修為最終形狀和輪廓。機動平路機可被鉸接，包括在鉸接接頭處連接在一起的前機架和後機架。例如，前機架可支承葉片，以用於對建築工地或道路的表面進行平整，並且後機架可支承操作員駕駛室和發動機。發動機可操作性地聯接至一組後輪胎，以用於機器的主要推進。該組後輪胎可包括帶有兩個串列的軸的兩對輪胎，而前機架可在前軸上包括一對輪胎。
通常，機器的轉向是前輪胎轉向和前機架相對於後機架的鉸接兩者的作用。由於轉向、控制鉸接和定位葉片目前需要很多控制，因此操作員可在操作期間遭受困難和疲勞。因此，需要完善的鉸接控制系統和方法，以幫助最小化用於鉸接控制的操作員輸入，從而使得機器的總體操作方便。
例如，標題為「帶有自動鉸接控制的轉向系統」的美國專利第8,548,680號描述了一種為具有前輪轉向的鉸接機器改善轉向控制的系統和方法。』680專利的系統從操作員接收轉向命令。基於轉向命令或指示前輪轉向角的信號，』680專利的系統自動命令鉸接，以使後機架會始終追蹤機器的前機架。因而，』680專利的控制器基於轉向角而自動控制鉸接角。
應理解，除非在一定程度上明確指出，任何特定問題的解決方案都不是對本發明的或所附權利要求書的範圍的限制。另外，此背景技術部分討論了由本發明人所做的觀察；除非所示專利的內容代表了公開，此部分所包括的任何觀察都不表明該觀察代表已知的現有技術。關於所標識的專利，其前述概述並不意圖改變或補充現有技術文獻本身；任何差異或差別都應該由該文獻本身的引用來解決。
技術實現要素：
根據一個實施例，一種用於機器的鉸接控制系統可以包括實際轉向傳感器、定時器和控制器。實際轉向傳感器配置為提供指示實際轉向角的信號，定時器配置為提供指示經過的預定時段的信號，控制器與實際轉向傳感器和定時器通信。控制器可配置為基於從實際轉向傳感器和定時器接收的信號來將自動鉸接調節至零。
根據另一個實施例，公開了一種用於控制機器的鉸接的方法。該機器可以具有控制器。該方法可包括：控制器確定機器正在直線行進方向上行駛；以及該控制器在確定機器正在直線行進方向上行駛時增大鉸接誤差的標準死區。
根據再一個實施例，一種鉸接機器可包括第一機架、第二機架、和實際轉向傳感器、以及控制器。第一機架可包括第一牽引設備和轉向裝置，轉向裝置能夠操作以控制第一牽引設備的實際轉向角。第二機架可在鉸接接頭處樞轉地聯接至第一機架，且可以包括第二牽引設備。實際轉向傳感器可配置為提供指示第一牽引設備的實際轉向角的信號。控制器可與第一機架、第二機架和實際轉向傳感器可操作地通信。控制器可以配置為當第一牽引設備的實際轉向角在實際轉向角的死區範圍內時將第一機架與第二機架之間的鉸接角調節至零。
當結合附圖閱讀下文詳細描述時，這些和其他方面以及特徵將變得更為顯而易見。此外，儘管關於具體示例性實施例公開了各種特徵，然而應理解，在任何示例性實施例都不脫離本發明範圍的情況下，各種特徵可相互組合、或單獨使用。
附圖說明
圖1是根據本發明一個實施例構造的機器的側視圖；
圖2是圖1機器的圖解頂視圖；
圖3是圖1機器的操縱杆的透視圖；
圖4是用於圖1機器的鉸接控制系統的方框圖；以及
圖5是示出了根據另一個實施例的用於控制機器的鉸接的方法的流程圖。
雖然本發明易於做出各種修改和替代構造，但是其某些說明性實施例將在下文中詳細示出和描述。本發明並不限於所公開的具體實施例，相反本發明包括所有的修改、替代構造、以及其等效形式。
具體實施方式
本發明提供了一種用於控制機器的鉸接的系統和方法。該系統和方法提供帶有動態死區的自動鉸接控制，來消除對圍繞中心的較小轉向修正的過靈敏性。例如，當操作員對沿直線行進方向的機器進行轉向時(例如，在不平坦表面上)，不是跟隨機器的轉向角進行自動鉸接，而是可在轉向角的死區範圍內將鉸接角調節至零。因此，可減少在自動鉸接模式期間機器的不期望的鉸接或擺動。此外，該系統和方法可能要求在應用死區之前滿足某些條件，來確保達到零的鉸接是適當的。
現在將詳細參考具體實施例或特徵，其示例在附圖中示出。通常，在整個附圖中對應的參考編號用來表示相同或對應的部件。
圖1示出了和本發明的某些實施例一致的機器20。應理解，儘管機器20被例示為機動平路機，然而該機器可以是任何其他鉸接類型。正如這裡所使用的，術語「機器」是指執行驅動操作的移動式機器，該驅動操作涉及與特定工業(例如但並不限於，景觀美化、建築、採礦、農業、運輸、林業等)相關聯的物理運動。
機器的非限制性示例包括商業和工業機器，諸如機動平路機、卡車、運土車輛、採礦車輛、反鏟挖土機、材料搬運裝備、農業裝備、海洋船舶、公路用車輛、或在工作環境中運行的其他類型的機器。還應理解，機器20主要是為了說明性目的而示出，以輔助公開各種實施例的特徵，且圖1並未描繪機器的所有組件。
如圖1和圖2所示，機器20可包括前機架22、後機架24和樞轉地連接前機架22和後機架24的鉸接接頭26。該機器可進一步包括葉片組件28(和/或其他工作器具)，葉片組件28可用來移動葉片30，以用於對建築工地或道路的表面進行平整。前機架22可支承葉片組件28和帶有一對前輪34(或其他牽引設備)的前軸32。後機架24可支承操作員駕駛室36、發動機38(或其他動力源)和帶有兩對串列的後輪42(或其他牽引設備)的後軸40。應理解，其他配置當然也是可能的。
機器20的轉向可通過前輪轉向和機器鉸接兩者的組合來實現。轉向裝置44可包括連杆和液壓缸(未示出)，可用來使前輪34圍繞前輪樞轉點46轉向。例如，如圖2所示，實際轉向角θ可被限定在平行於前機架22的縱向軸線50的縱向軸線48和前輪34的縱向軸線52之間。實際轉向角θ的原點可在前輪樞轉點46處。
在一個示例中，實際轉向角θ的範圍可在-50°至50°之間，其中0°被認為是前輪34的縱向軸線52與縱向軸線48的對齊，正值θ與右轉向相關聯，且負值θ與左轉向相關聯。然而，其他數值範圍和參考當然也是可能的。儘管只結合前輪34的右前輪示出，但是應理解實際轉向角θ也同樣適用於前輪34的左前輪。
鉸接缸54連接在前機架22和後機架24之間，可用來使前機架22圍繞鉸接接頭26相對於後機架24樞轉。例如，如圖2所示，實際鉸接角α可被限定在前機架22的縱向軸線50和後機架24的縱向軸線56之間。實際鉸接角α的原點可在鉸接接頭26處。在一個示例中，實際鉸接角α的範圍可在-20°至20°之間，其中在這個特定的示例中，0°被認為是前機架22的縱向軸線50和後機架24的縱向軸線56的對齊，正值角α與右鉸接相關聯，且負值角α與左鉸接相關聯。然而，其他數值範圍和參考當然也是可能的。
機器20的操作員可經由操作員界面手動控制轉向和鉸接。如圖3所示，操作員可操控操縱杆58和/或其他類型的操作員控制來輸入期望轉向角β和期望鉸接角ω(或鉸接角α的期望變化率)。例如，操作員可在右方向60或左方向62上相對於中性軸線64傾斜操縱杆58，來分別使機器20向右或向左轉向。
操縱杆58相對於中性軸線64的位置可代表期望轉向角β、或操作員為了控制前輪轉向和實際轉向角θ而希望使機器20轉向的角量。例如，正值β可與在右方向60上傾斜的操縱杆58相關聯，負值β可與在左方向62上傾斜的操縱杆58相關聯，且0°可與和中性軸線64對齊的操縱杆58相關聯。然而，其他數值範圍和參考當然也是可能的。
為了手動控制鉸接，操作員可在順時針方向66或逆時針方向68上圍繞中性軸線64扭轉操縱杆58，來分別使機器20向右或向左鉸接。操縱杆58圍繞中性軸線64的旋轉量可代表期望鉸接角ω，或操作員為了控制前機架22和後機架24以及實際鉸接角α而希望使機器20鉸接的鉸接角變化率。儘管其他配置是可能的，然而正值ω可與在順時針方向66上旋轉的操縱杆58相關聯，負值ω可與在逆時針方向68上旋轉的操縱杆58相關聯，且0°可與操縱杆58不旋轉相關聯。
應理解，除這裡描述的操縱杆58以外的其他類型的操作員控制也可用來控制轉向和鉸接。例如，替代操縱杆58或除操縱杆58之外，可使用按鈕控制、轉向輪等。此外，轉向和鉸接可彼此獨立控制，例如，兩個單獨的操縱杆，一個用於轉向，一個用於鉸接，且其他配置當然也是可能的。
圖3可示出在中性位置的操縱杆58。然而，應理解，操縱杆58可在多種位置移動，以用於機器20的手動轉向和鉸接。
現在參考圖4，並繼續參考圖1-3，機器20可包括鉸接控制系統70。鉸接控制系統70可包括與液壓系統74、多個傳感器76、78和80、以及定時器82通信的控制器72。控制器72可包括處理器(例如，「計算機處理器」)或基於處理器的設備，該基於處理器的設備可包括其上存儲有計算機可執行指令的非暫時性計算機可讀存儲介質或與該非暫時性計算機可讀存儲介質相關聯。應理解，鉸接控制系統70和控制器72可包括其他硬體、軟體、固件、或其組合。
液壓系統74可以配置為操作鉸接缸54，從而基於從控制器72接收的信號而控制前機架22與後機架24之間的實際鉸接角α。例如，液壓系統74可以包括一個或多個泵、馬達、閥門、缸、控制器、液壓驅動器、電動驅動器、其組合等。此外，來自控制器72的信號可以是，例如，控制液壓系統74的操作的電動液壓信號。
該多個傳感器可以包括期望轉向傳感器76、實際轉向傳感器78和實際鉸接傳感器80。期望轉向傳感器76可以配置為向控制器72提供指示期望轉向角的信號。例如，期望轉向傳感器76可以基於操作員輸入而檢測操縱杆58的期望轉向角β(圖3)。更具體地，期望轉向傳感器76可以用於測量操縱杆的位置，該位置可以轉換為操作員的期望轉向角。然而，可以使用其他類型的傳感器和配置，來提供指示期望轉向角的信號。
實際轉向傳感器78可以配置為向控制器72提供指示實際轉向角的信號。更具體地，實際轉向傳感器78可以直接地或間接地檢測實際轉向角θ(圖2)和/或前輪34的位置(圖2)。例如，實際轉向傳感器78可以包括角傳感器，其用於直接測量前輪34的角位置。
在另一個示例中，實際轉向傳感器78可以包括缸位移傳感器，其可測量前輪34的轉向缸的線性位置。然後，控制器72可以使用由缸位移傳感器收集的測量結果來計算實際轉向角θ。然而，應理解，也可以使用其他類型的傳感器和配置來提供指示實際轉向角的信號。
實際鉸接傳感器80可以配置為向控制器72提供指示實際鉸接角的信號。更具體地，實際鉸接傳感器80可以直接地或間接地檢測實際鉸接角α(圖2)。例如，實際鉸接傳感器80可以包括角傳感器，其直接檢測在前機架22與後機架24之間的鉸接接頭26處的實際鉸接角α(圖2)。
在另一個示例中，實際鉸接傳感器80可以包括線性缸位置傳感器，其可以測量鉸接缸54的長度。然後，控制器72可以使用由線性缸位置傳感器收集的測量結果，以基於已知的對應缸長度而計算實際鉸接角α或確定實際鉸接角α。然而，應理解，也可以使用其他類型的傳感器和配置來提供指示實際鉸接角的信號。
定時器82可以配置為提供指示經過的預定時段的信號。定時器82與控制器72分離或結合成為整體，定時器82可以配置為測量經過的時間量。例如，定時器82可以從控制器72接收命令，以啟動對時段的追蹤。一旦該時段已經過去，定時器82可以向控制器72發送指示該時段已經過去的信號。
此外，鉸接控制系統70可以提供對機器20的自動鉸接控制。例如，操作員可以選擇(例如通過操作員界面)在自動鉸接模式下操作機器20。在自動鉸接模式下，控制系統70可以自動控制機器20的實際鉸接角α，從而跟隨實際轉向角θ。更具體地，基於由實際轉向傳感器78檢測到的實際轉向角θ，控制器72可以根據被編程入與控制器72相關聯的存儲器中的參數和公式來計算目標鉸接角。
在一個示例中，實際轉向角θ的範圍在-50°至50°之間，並且實際鉸接角α的範圍在-20°至20°之間，控制器72可以基於與實際轉向角θ的預編程關係而計算目標鉸接角。例如，當實際轉向角θ在-10°至10°之間時，鉸接可以具有線性關係。因此，由控制器72設定的目標鉸接角可以與實際轉向角θ相等。然而，應理解，實際轉向角θ和目標鉸接角之間的其他相互關係當然也是可能的。
當實際轉向角θ在-10°至10°之外時，則實際轉向角θ和目標鉸接角之間的比可以是四比一(4∶1)。因此，如果實際轉向角θ在-50°至-10°之間或10°至50°之間，則控制器72可以通過將實際轉向角θ除以四(4)而計算目標鉸接角。然而，實際轉向角θ之間的其他相互關係當然也是可能的。
基於目標鉸接角和由實際鉸接傳感器80檢測到的實際鉸接角α，控制器可以確定鉸接誤差。鉸接誤差可以對應於實際鉸接角α和目標鉸接角之間的差。例如，為了確定鉸接誤差，可以從目標鉸接角中減去實際鉸接角α。在確定鉸接誤差之後，控制器72可以向液壓系統74發送對應信號，以調整實際鉸接角α，從而達到目標鉸接角。
現在轉向圖5，並繼續參照圖1-4，顯示了示出用於控制機器20的鉸接的方法90的流程圖。在自動鉸接模式下，鉸接控制系統70可以提供更寬的死區，以降低對小的轉向修正(諸如，當操作員對沿著直線行進方向的機器進行轉向時)的靈敏性。更具體地，鉸接控制系統70的控制器72可以根據圖5所示的方法90進行編程。
在方框92處，控制器72可以配置為應用鉸接誤差的標準死區，從而過濾用於鉸接誤差的信號上的噪音。少量的鉸接誤差可以對應於實際轉向角θ上的噪音。因此，不是命令鉸接跟隨轉向，而是控制器72可以不改變實際鉸接角α，從而減少在轉向信號上的噪音的影響。
例如，標準死區可以在鉸接誤差上具有0.5°的總範圍，諸如，從-0.25°至0.25°，雖然其他範圍當然也是可能的。當鉸接誤差在標準死區內時，控制器72可以將鉸接誤差設定至零，使得鉸接不移動。在這樣做時，當機器20處於自動鉸接模式下時，消除了由於鉸接追蹤轉向上的噪音而產生的機器20的振動。
控制器72可以配置為將標準死區增大到更大的死區範圍，從而消除對較小轉向修正的過靈敏性。例如，當操作員對沿著直線行進方向的機器進行轉向時，諸如，在不平的表面上，當在自動鉸接模式下鉸接被命令為跟隨轉向時，機器20可能經歷不期望的鉸接或擺動。為了解決這個問題，控制器72可以配置為在轉向角的死區範圍內將鉸接調節至零。
在方框94處，控制器72可以配置為確定實際鉸接角θ是否在實際轉向角的死區範圍內。例如，實際轉向角的死區範圍可以是從-6.5°至6.5°之間，雖然其他範圍當然也是可能的。實際轉向角的死區範圍可以被編程入與控制器72相關聯的存儲器中。根據從實際轉向傳感器78接收的指示實際轉向角θ的信號，控制器72可以確定實際轉向角θ是否在實際轉向角的死區範圍內。
如果實際轉向角θ在實際轉向角的死區範圍之外，這可能意味著操作員沒有對沿直線行進方向的機器進行轉向。因此，方法90可以進行到方框92，並且標準死區不會改變。如果實際轉向角θ在實際轉向角的死區範圍之內，這可能意味著操作員對沿著直線行進方向的機器進行轉向。因此，方法90可以進行到方框96。
控制器72可以配置為檢查在增大標準死區前某些條件被滿足。例如，當操作員執行從一側到另一側的完全轉向掃掠時，實際轉向角θ可以在實際轉向角的死區範圍內。然而，由於操作員執行完全轉向掃掠，可能不期望在自動鉸接模式下將鉸接調節至零。為了解決這一問題，在方框96處，控制器72可以配置為等待預定時段。
例如，預定時段可以是三秒(3s)，雖然其他的時段當然也是可能的。預定時段可以被編程入與控制器72相關聯的存儲器中。基於從定時器82接收的信號，控制器72可以確定何時預定時段已經過去。通過等待預定時段過去，鉸接控制系統70可以識別操作員是否對機器從一側向另一側進行轉向，諸如完全地掃掠，或者操作員是否將機器保持在沿著直線行進方向的中心(在實際轉向角的死區範圍內)。
應理解，可以使用其他方法來確定機器是否沿著直線行進方向行駛。例如，控制器72可以計算實際轉向角和/或期望轉向角的導數。使用實際轉向角和/或期望轉向角的導數，控制器72則可以確定車輪是否掃掠過中心或者減速至停止。
在經過預定時段(或者控制器72已經確定機器20是否直線行駛)後，方法90可以進行到方框98。在方框98處，控制器可以配置為確定實際轉向角θ是否依然在實際轉向角的死區範圍內。如果預定時段過去之後，實際轉向角θ在實際轉向角的死區範圍之外，這可能指示操作員對機器從一側到另一側進行轉向，諸如，完全地掃掠。因此，方法90可以進行到方框92，並且標準死區不會改變。
如果預定時段過去之後，實際轉向角θ在實際轉向角的死區範圍之內，這可能進一步指示操作員將機器保持在中心並且試圖沿著直線行進方向進行轉向。然而，也可能存在以下情況：實際轉向角θ在預定時段內在實際轉向角的死區範圍之內，但是不期望將鉸接調節至零。例如，在轉彎處，操作員可能已經無意地停止轉向(例如，當操作葉片30或其他器具時)，並且自動地將鉸接調節至零是不期望的。為了解決這一問題，在方框98處，控制器也可以配置為確定實際鉸接角α是否在實際鉸接角的死區範圍內。
在一個示例中，實際鉸接角的死區範圍可以接近零，例如，從-0.5°至0.5°，雖然其他範圍當然也是可能的。實際鉸接角的死區範圍可以被編程入與控制器72相關聯的存儲器中。基於從實際鉸接傳感器80接收的信號，控制器72可以確定實際鉸接角α是否在實際鉸接角的死區範圍內。
如果實際鉸接角α在實際鉸接角的死區範圍之外，這可能指示操作員在轉彎處停止轉向。因此，方法90可以進行到方框92，並且標準死區不會改變。如果實際鉸接角α在實際鉸接角的死區範圍之內，這可能進一步指示操作員將機器保持在中心而無大量鉸接並且試圖沿著直線行進方向進行轉向。因此，方法90可以進行到方框100。
在方框100處，控制器72在增大標準死區之前可以檢查的最後一個條件是鉸接是否朝向中心。為了確定實際鉸接角α是否接近零，控制器72可以將實際鉸接角α的符號(或極性)與鉸接誤差的符號(或極性)進行比較。如果實際鉸接角α和鉸接誤差具有相同的符號，則鉸接可接近零。如果實際鉸接角α和鉸接誤差具有相反的符號，則鉸接可遠離零。
此外，如果目標鉸接角為零並且實際鉸接角α為非零，則鉸接可接近零。如果目標鉸接角為非零並且實際鉸接角α為零，則鉸接可遠離零。如果目標鉸接角為零並且實際鉸接角α為零，則鉸接可以為零。然而，可以使用其他方法來檢測鉸接是否朝向中心(例如，鉸接角為零)。例如，可以在不同的時刻捕獲實際鉸接角α並且彼此相減以確定運動方向。
當實際鉸接角α遠離零時，可能不希望迫使機器鉸接為零。因此，方法90可以進行到方框92，並且標準死區不會改變。當實際鉸接角α接近零(或為零)時，這可進一步指示操作員正試圖在直線行進方向上轉向。因此，方法90可以進行到方框102。
在方框102處，控制器72可以配置為將機器20的自動鉸接調節至零。在確定實際轉向角θ在預定時段內在實際轉向角的死區範圍內並且實際鉸接角α近似並接近零之後，控制器72可以將實際鉸接角α移動到零，並且可以增大鉸接誤差的標準死區。
更具體地，控制器72可以將目標鉸接角設置為零。因此，強制實際鉸接角α為零。另外，控制器72可以在鉸接誤差上設置增大的死區範圍。例如，鉸接誤差的增大的死區範圍可以是從-6.5°至6.5°之間，儘管其他範圍當然也是可能的。在這樣做時，可以從標準死區增大死區(例如，從-0.25°至0.25°增大到-6.5°到6.5°)。
當鉸接誤差在死區內時，控制器72可以將期望鉸接角設置為零，從而將實際鉸接角α保持為零。因此，在鉸接誤差的死區內，鉸接不會跟隨轉向。在這樣做時，當操作員試圖在自動鉸接模式下對沿直線行進方向的機器20進行轉向時，消除了由於對較小轉向修正的過靈敏性而導致的不期望的鉸接或擺動。
在方框104處，控制器72可以配置為確定實際轉向角θ是否停留在實際轉向角的死區範圍內。如上面參考方框94所討論的，實際轉向角的死區範圍可以是從-6.5°至6.5°之間，但是其他範圍當然也是可能的。基於從實際轉向傳感器78接收的信號，控制器72可以確定實際轉向角θ是否在實際轉向角的死區範圍內。
在方框104處，控制器72還可以配置為確定期望轉向角β是否停留在期望轉向角的死區範圍內。期望轉向角的死區範圍可以是從-10°到10°之間，但是其他範圍當然是也是可能的。期望轉向角的死區範圍可以被編程入與控制器72相關聯的存儲器中。基於從期望轉向傳感器76接收的信號，控制器72可以確定期望轉向角β是否在期望轉向角的死區範圍內。
如果實際轉向角θ在實際轉向角的死區範圍之外或期望轉向角β在期望轉向角的死區範圍之外，則控制器72可以停止將自動鉸接調節至零，並且在自動鉸接模式下鉸接可跟隨轉向。例如，方法90可以進行到方框92，並且可以將鉸接誤差的死區重新設置或縮小到標準死區(例如，從-6.5°至6.5°減小到-0.25°至0.25°)。如果實際轉向角θ在實際轉向角的死區範圍內，並且期望轉向角β在期望轉向角的死區範圍內，則方法90可以進行到方框102，並且鉸接保持為零(而不是跟蹤轉向)。
當操作員選擇(例如，通過操作員界面)退出自動鉸接模式時，可以結束機器20的自動鉸接。將理解，圖5中的流程圖僅作為示例被示出和描述以協助公開該系統的特徵，並且在不脫離本發明的範圍的情況下，在對應於上文針對所公開的系統描述的各種特徵的方法中可包括以相同或不同順序的比所示出的更多或更少的步驟。
工業實用性
一般來說，前述發明在各種工業應用中(諸如在土方工程、建築、工業、農業和林業機器中)使用。具體地，所公開的操作員教練系統和方法可以應用於機動平路機、卡車、運土車輛、採礦車輛、反鏟挖土機、材料搬運裝備、農業裝備、海洋船舶、公路用車輛等。
通過將所公開的鉸接控制系統應用於機器，可以提供完善和先進的自動鉸接。具體地，控制器可以配置為應用根據感測參數和預設條件而變化的動態死區，從而將增強的智能添加到自動鉸接模式。所公開的鉸接控制系統可以確定操作員是否對沿直線行進方向的機器進行轉向，並且因此將自動鉸接調節至零而不是響應於轉向命令。在這樣做時，可以消除在自動鉸接模式下由於對較小轉向修正的過靈敏性而導致的不期望的鉸接或擺動。因此，所公開的系統使用於鉸接控制的操作員輸入最小化，並且實現機器的方便的總體操作。
雖然已經針對某些特定實施例給出和提供了前述詳細描述，但是應理解，本發明的範圍不應限於這些實施例，而僅為了實現和最佳模式目的而提供這些實施例。本發明的範圍和精神比具體公開的實施例更寬並且包含在所附權利要求中。此外，雖然結合某些具體實施例描述了一些特徵，但是這些特徵並不限於僅與描述它們的實施例一起使用，而是可以與結合可替代實施例公開的其他特徵一起使用或與其分開使用。