TWI815018B

TWI815018B - 一種使用滑環套件，can bus(控制器區域網路)以及智能曲柄組成之電動腳踏車（船）系統

Info

Publication number: TWI815018B
Application number: TW109120231A
Authority: TW
Inventors: 治平王; 劉倍龍; 以建黄
Original assignee: 美商普拖克股份有限公司
Priority date: 2020-06-16
Filing date: 2020-06-16
Publication date: 2023-09-11
Also published as: TW202200441A

Abstract

本發明公開了一種使用滑環套件，CAN BUS(控制器區域網路)以及智能曲柄組成之電動腳踏車(船)系統，此發明應用於任何運動設備,電動腳踏車,電動腳踏船,其運作必須經由運動施加力量以轉動智能曲柄。此智能曲柄含有微控制器、扭矩傳感器、陀螺儀和加速傳感器感測運動施加力量/速度。此發明也包含經由設置於智能曲柄中軸之滑環套件(該滑環套件包括接觸相應滑環套件的導線，轉動滑環PC板、固定滑環PC板、外殼及彈簧針「片」)以及CAN BUS，所述之智能曲柄微控制器可以和電動腳踏車(船)系統其他含有CAN BUS電子元件(例如用戶的馬達控制器，LCD顯示屏，電池包，剎車控制器，方向控制器，車輪胎壓監測器及心率監測器)分享電源、傳遞傳感和控制信號。CAN BUS可以通過滑環套件傳遞，藉著智能曲柄微控制器上的藍牙，同步的將運動數據/健康數據/電機數據一起無線發送到配對之智能手機。當所有電子元件能經由智能手機接連到雲端，則雲端就可以從遠端做電動腳踏車(船)的數據儲存與分析，電子元件控制與維修。因此無人駕駛之電動腳踏車(船)就可期待了。

Description

一種使用滑環套件，CAN BUS(控制器區域網路)以及智能曲柄組成之電動腳踏車(船)系統

本發明總體上涉及曲柄設備，例如腳踏車(船)、腳踏健身器材、電動腳踏車(船)以及由用戶踩踏類型的運動設備。具體而言，本發明針對一種通過運動旋轉的智能曲柄系統分析運動數據以決定馬達輸出，並通過滑環套件將智能曲柄與電動腳踏車(船)上的其他CAN BUS電子元件諸如馬達控制器，LCD顯示屏，電池包等等用網路相連而組成之智能曲柄與電動腳踏車(船)系統。

常規的電動腳踏車(船)馬達輸出功率控制按照向馬達控制器輸入手動油門的旋轉度，所述手動油門由騎車人轉動油門把手。在電動腳踏車(船)完全或主要由馬達驅動的情況下，該功能令人滿意。但是，當馬達配置為僅輔助騎車人踩踏時，手動油門(throttle)很難做為PAS(腳踏輔助系統)操作。

在某些地區，例如歐洲，馬達動力被視為腳踏輔助動力-PAS(腳踏輔助系統)-幫助人們更輕鬆地騎電動腳踏車(船)，而馬達動力不是為腳踏車(船)提供動力的主要方式。PAS只是對騎車人的馬達助力，腳不踩踏時是沒有動力的。因此PAS可使電動腳踏車(船)騎起來更像普通腳踏車(船)。

在電動腳踏車PAS系統中，如果騎車人不踩踏板，則馬達不會產生任何輸出功率。速度PAS(Speed PAS)基於騎車人的踩踏速度。當電動腳踏車上坡時，電動腳踏車騎車人會需要來自馬達的更多動力，但他們無法從速度PAS系統獲得動力，因為上坡他們的踩踏速度較慢。

因此，需要扭矩傳感器(Torque PAS)系統來感測騎車人的踩踏力，以便控制系統可以準確地控制馬達的輸出功率。而能感測電動腳踏車腳踏力量與速度最方便的電動腳踏車機械物體就是腳踏的曲柄。

但是，如果騎車人的兩腿同時踩在兩個踏板上，則扭矩將非常大。在這種情況下，輔助馬達產生最大功率將很危險。因此，為了安全有效地控制腳踏車的輔助馬達，需要同時考慮腳踏車的曲柄速度和曲柄位置。因轉動曲柄會造成導線纏繞，轉動的曲柄使用導線提供曲柄控制器扭矩和曲柄位置/速度數據是一個挑戰。

雖然可以使用無線傳輸裝置。但是，並不是市場上所有電動腳踏車之控制器都具有無線接收器。為馬達控制器提供市場現有無線接收器配件也不是令人滿意的解決方案，因為這將要求製造商或騎車人修改其電動腳踏車控制器的硬件和軟件，以便與市場現有配件無線接收器進行通信。這又需要額外的成本和時間，才能使馬達控制器適應於現有市場配件無線系統以接收扭矩和曲柄位置數據。大多數電動腳踏車製造商不願意採取額外的步驟來修改其電動腳踏車控制器的硬件和軟件。

另一個問題是，僅扭矩傳感器不足以製造扭矩PAS，因為必須檢測準確的曲柄速度與位置才能發送正確的控制信號來控制馬達控制器。一些扭矩傳感器PAS供應商將扭矩感測部件放在踏板軸上，以感測由雙腿引起的扭曲力。但是，這使得難以感測到曲柄位置，並且不能輕易地辨別出騎車人的意圖。例如，反向踩踏意味著騎車人要剎車；兩個曲柄平行於地面位置表示騎車人在休息，馬達可以相應地調整其功率輸出；當左曲柄在最低位置而右曲柄在較高位置時，曲柄可以檢測到騎車人處於下車位置(dismount position)，從而馬達可以進行相應的調整。依此類推，將傳感器放在曲柄上可同時能感測到扭矩，速度，角度最好的位置。此外，傳感器可以將所有運動數據經藍牙送到智能手機提供騎乘者瞬時的即刻資料，這資料也可用於控制馬達之用。

但是，為曲柄傳感器供電會出現困難。為避免因轉動曲柄而造成導線纏繞，在曲柄自身上加裝電池是一種供電方式。但是電池壽命限制了智能曲柄系統的使用。給電池充電或更換電池是不方便的，而且價格可能昂貴。

此外，現有的電動腳踏車已經裝備了一些必要的電子元件，諸如馬達控制器，LCD顯示屏，電池包等。LCD顯示屏主要是提供簡易按鍵讓騎乘者選擇助力等級以及提供行車資料，馬達控制器是控制馬達功率大小的輸出，電池包則提供電力來源。但這些電子元件彼此之間沒有網路連接起來。大都是用馬達控制器做中樞與所有元件相通。這對於彼此信號傳遞不是很有效，尤其是在做遠端維修時很不方便。面對未來的電動腳踏車更多的運用(諸如自動駕駛送貨，電單車共享)，將要加入更多的電子元件(諸如遠端控制，雲端連接，生理監測，胎壓檢測，剎車/方向控制等等)，以馬達控制器做中心的電子管理系統是遠遠不夠的，而CAN BUS應用到電動腳踏車已是必要的。

另一個問題是用戶(騎乘者)的生理監測數據(例如心率)與從設備測量得到的運動數據(例如，踩踏力、速度、角度等)不同步或不協調。

因此，仍然需要為電動腳踏車、腳踏車、健身器材和用戶可以踩踏的其他設備提供改進的含CAN BUS之智能曲柄控制。

如此智能曲柄也可以直接得到其他電機數據(諸如LCD顯示屏，電池包)，以及健康數據(生理監測數據等等)的訊息。用滑環套件來解決電源和送CAN BUS信號就是最好的解決方案，如此運動數據，電機數據與健康數據皆可彼此同步相通，並可將統一資料送往智能手機而後送往雲端。相對的雲端和手機也可聯絡/控制電動腳踏車上所有的元件。未來的自動行駛的電動腳踏車更要加上更多的電子元件(諸如遠端剎車控制，遠端方向調整，遠端胎壓檢測等等)都將接到統一的CAN BUS上以便遠端控制與維修。

本發明解決了上述至少部分缺陷。在一個示例性實施例中，本發明經由腳踏車曲柄上的微控制器、扭矩傳感器、陀螺儀和加速傳感器之類的運動傳感器來感測曲柄速度和曲柄位置。在一些實施例中，經由設置於曲柄上的滑環套件108通過CAN BUS接頭118和電動腳踏車上的CAN BUS傳遞電源和互傳控制信號。在一實施例中，傳感器數據可被處理並與心率或其他用戶生理數據同步，並被輸出到同步的智能手機208和雲端。

本發明包括一種智能曲柄系統100，包括：應變規102，設置在曲柄104上；智能曲柄控制板106，設置在曲柄104上並聯接至應變規102，該控制板106包括陀螺儀、加速傳感器和數位運動處理器；智能曲柄控制板106含藍牙模組，以便將數據送往智能手機208並可接受智能手機208的指令。同時曲柄控制板106含有CAN BUS的轉換器，將數據轉換成CAN BUS信號以便與電動腳踏車其他的CAN BUS相通的元件交換資訊。

以及滑環套件108，設置於曲柄104，以向控制板106提供電源連接並提供CAN BUS信號與外界相連。滑環套件108外面有兩組導線(一組導線與智能曲柄104相接，另一組與其他電動腳踏車上的CAN BUS元件相通)，滑環套件108內部有兩片平行的PC板；每片PC板都有多圈的金屬滑環。一組導線上的電源與CAN BUS信號接到滑環套件108內部其中的一片PC板對應滑環上。另一組導線電源與CAN BUS信號接到滑環套件108內部其中的另一片PC板對應滑環上。多組滑環建構的兩片滑環PC板利用彈簧針(片)居中將內部兩片平行的PC板電源與CAN BUS在兩片PCB相對運轉中經由彈簧針(片)傳遞信號和電源。

智能曲柄控制板106可以通過CAN BUS接頭118到電動腳踏車上所有的CAN BUS元件(諸如馬達控制器114，LCD顯示屏126，電池包122控制器乃至於生理監測數據，剎車控制，胎壓測試等)。

智能曲柄控制板106分析計算曲柄104速度、曲柄104位置和扭矩數據。並將計算數據轉換成CAN BUS路信號輸出。

智能曲柄控制板106也包括聯接到微控制器內的CAN BUS轉換器。

智能曲柄控制板106可通過CAN BUS接頭118經由滑環套件108與導線聯接到電動腳踏車所有CAN BUS元件。用戶的健康數據(例如心率)，電機數據也可以通過滑環傳遞至智能曲柄控制板106，並由控制板106與同步的運動數據(例如，踩踏力/速度/角度等)一起用藍牙無線發送到配對的智能手機208。還可以通過應用程式APP將所有數據上傳到雲端。

本發明還包括一種向電動腳踏車的騎車人提供電動輔助的方法。設置在電動腳踏車曲柄104上的應變規102的扭矩數據可由智能曲柄控制器確定。

提供給電動腳踏車曲柄104的、來自陀螺儀和加速傳感器以及數位運動處理器的曲柄104速度可由智能曲柄控制器確定。提供給電動腳踏車曲柄104的、來自數位運動處理器的曲柄104位置也可由智能曲柄控制器確定。確定騎車人的踩踏力。包含CAN BUS數據信號通過滑環傳遞。滑環套件108設置於電動腳踏車曲柄104靠近中軸的位置上。通過滑環套件108與馬達控制器114，LCD顯示屏126，電池包122等等有共同CAN BUS電子信號相通。

智能曲柄系統100還可以確定電動腳踏車的騎車人是否正在反向踩踏；在電動腳踏車的兩個曲柄104平行於地面情況下，電動腳踏車的騎車人是否想休息而希望改成純馬達驅動定速模式；以及當電動腳踏車的曲柄104是否處於下車位置(dismount position)。這些確定信息可以通過CAN BUS接頭118傳送給電動腳踏車含有CAN BUS之其他電子元件。

本發明還包括一種電動腳踏車。電動腳踏車包括含有CAN BUS的曲柄104、馬達、連接到馬達的馬達控制器114、LCD顯示屏126，電池包122，設置在曲柄104上的應變規102、設置在曲柄104上並聯接到應變規102的控制器，以及設置於曲柄104以提供旋轉電力及CAN BUS接頭118聯接的滑環套件108。控制器包括陀螺儀、加速傳感器和數位運動處理器。控制器通過CAN BUS接頭118經由多個滑環和在所述多個滑環與電動腳踏車的CAN BUS之間延伸的導線聯接至電動腳踏車的CAN BUS元件。

本發明還進一步公開了一種用於電動腳踏車的智能曲柄系統100。電動腳踏車包括連接到電動腳踏車CAN BUS的智能曲柄104和馬達，LCD顯示屏126，電池包122，遠端控制，雲端連接，生理監測，胎壓檢測，剎車方向控制等等電子元件。電動腳踏車包括CAN BUS接頭118。智能曲柄系統100包括：智能曲柄控制器106，設置在曲柄104上；两片滑環PC板，設置於滑環套件108內；多個滑環，設置於滑環PC板上；以及多個金屬彈簧針(片)，設置於其中一片滑環PC板上。控制器包括運動傳感器、數位運動處理器和微控制器。每個金屬彈簧針(片)與滑環中的相應一個物理接觸。連接至控制板106的電源通過金屬彈簧針(片)中的至少一個與滑環中的相應一個之間的物理接觸來傳遞。來自控制板106的CAN BUS信號可以通過金屬彈簧針(片)中的至少一個與滑環中的相應的一個之間的物理接觸來傳遞。彈簧針(片)可以多組，多個金屬彈針(片)可被設置為滑環接點。

以上概述並非旨在限製本發明的範圍，也不旨在描述本發明的每個實施例、方面、實施方式、特徵或優點。在以下段落中結合附圖描述了本發明的詳細技術和優選實施例，以便本領域技術人員可以更好地理解所要求保護的發明的特徵。應當理解，在不脫離本發明的範圍的情況下，上述的特徵以及下文將要評論的特徵不僅可以以指定的組合使用，而且可以以其他組合或單獨地使用。

100:智能曲柄系統

102:應變規

104:曲柄

106:智能曲柄控制板

108:滑環套件

110:曲柄中軸

112:滑環導線

114:馬達控制器

118:CAN BUS接頭

120:電動腳踏車控制器組

122:電池包

124:生理數據監測儀

126:LCD顯示屏

128:其他電子零件

206:無線發射器

208:智能手機

為了更清楚地說明本發明實施例技術中的技術方案，下面將對實施例技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

第1圖所示，是本發明第一實施例的智能曲柄系統100的結構示意圖；

第2圖所示，是根據一些實施例的用於智能曲柄系統100的具有滑環套件108的曲柄104的透視圖。

第3圖所示，是根據一些實施例的用於智能曲柄系統100的具有滑環套件108的曲柄104的內部側視圖。

第4圖所示，是根據一些實施例的用於智能曲柄系統100的具有滑環套件108的曲柄104的外部側視圖。

第5圖所示，是根據一些實施例的用於智能曲柄系統100的具有滑環套件108的曲柄104的俯視圖。

第6圖所示，是根據一些實施例的將滑環套件108與曲柄104本體組裝成智能曲柄系統100的俯視圖。

第7圖所示，是根據一些實施例的將整個車的電子元件經過CAN BUS相連後並與智能手機208和雲端接在一起的示意圖。

儘管本發明可以進行各種修改和替代形式，但已經通過示例在附圖中示出並且將詳細描述其細節。然而，應當理解，其目的不是將本發明限制於所描述的特定示例實施例。相反，本發明將涵蓋屬於由所附權利要求書限定的本發明範圍內的所有修改、等同變換和替代形式。

在以下描述中，將參考各種示例性實施例說明本發明。然而，這些實施例並不旨在將本發明限制為本文描述的任何特定示例、環境、應用或特定實施方式。

因此，僅出於說明而不是限制本發明的目的提供對這些示例實施方式的描述。為方便解說具體實施方式，解說以電動腳踏車為例。

參照第1圖所示，經由運動施加力量而轉動的智能曲柄系統100包括設置在電動腳踏車的曲柄104上的應變規102。智能曲柄控制板106也設置在曲柄104上。

智能曲柄控制板106包括微控制器和快閃記憶體，軟件代碼存儲在快閃記憶體中並由微控制器執行，以控制智能曲柄系統100的操作。

控制板106還包括諸如陀螺儀、加速傳感器之類的運動傳感器和數位運動處理器。運動傳感器將曲柄104速度和位置數據提供給控制板106上的數位運動處理器。

應變規102聯接到控制板106。應變規102感測到智能曲柄104中力量的應變，從而允許控制板106上的微控制器確定騎行設備的用戶的扭矩數據和踩踏力。

滑環套件108設置在靠近電動腳踏車的曲柄中軸110上(曲柄104連接到該曲柄中軸110)。

在一個實施例中，滑環導線112設置在滑環套件108上。滑環套件108內的兩個滑環PC板將電源連接(Vcc和Gnd)和信號傳遞到控制板106(設置在旋轉曲柄104上)。另滑環套件108中的兩個滑環PC板可以用於將CAN BUS數據信號從控制板106傳遞出來給滑環導線112，該導線連接到電動腳踏車其他所有控制器120的CAN BUS接頭118。

在一些實施例中，取決於系統如何配置，滑環套件108內的PCB板可以採用更多或更少的金屬滑環。與滑環套件108實施例一樣，滑環PC板上的金屬滑環數量、彈簧針(片)數量在各實施例中可以根據特定電動腳踏車的連接需求而變化。

將從智能曲柄系統100輸出的數據經由控制器的CAN BUS接頭118接收到其他的CAN BUS元件，諸如馬達控制器114，LCD顯示屏126，電池包122以及生理數據監測儀124。智能曲柄系統100的控制器106將通訊數據轉換成為CAN BUS信號。為此目的，可以在控制板106上設置CAN BUS信號轉換器。CAN BUS信號轉換器可以作為微控制器的一部分或包含在內。

CAN BUS數據可以採用各種形式。例如，使得一些確定的值，諸如曲柄104速度、曲柄104位置、曲柄104扭矩等與電動腳踏車其他CAN BUS信號通信。而車子的剩餘電量，車行速度，生理數據等等也通過CAN BUS信號送到智能曲柄104，所有的資料再從曲柄104控制器上的控制板106藍牙送到智能手機208。如此運動數據，生理數據以及電動車所有的電子元件電機數據都能同步送到手機而後到雲端。智能曲柄系統100可以經由應變規102感測電動腳踏車騎車人的踩踏力的扭矩。智能曲柄之微控制器還可以基於由控制板106上的數位運動處理器所評估的運動傳感器讀數來計算曲柄104的速度和位置。運動傳感器和數位運動處理器也可以與控制板106分離設置在曲柄104上，並且聯接至控制板106。

智能曲柄系統100可以基於測量的踩踏力和曲柄104位置數據來確定騎車人的總踩踏力。可以基於運動傳感器和數位運動處理器數據來確定水平面與曲柄104的縱軸之間限定的曲柄104角度。將基於應變規102數據測量的踩踏力乘以計算方式，以確定騎車人施加的總踩踏力。

因此，該總踩踏力是在垂直面和水平面上分量的合力向量。總踩踏力可轉換成CAN BUS數據信號。踩踏力更能代表騎車人施加的踩踏力與能量消耗。

智能曲柄系統100還可以從曲柄104位置確定騎車人是否正在剎車、下車、休息等，並將該確定結果傳送到電動腳踏車控制器組120。

智能曲柄系統100不需要單獨的電源，因為它可以通過滑環套件108和滑環導線112從電動腳踏車其他CAN BUS元件接頭118供電。

可以將智能曲柄系統100改裝到現有的電動腳踏車，因為系統100可以通過常規的CAN BUS接頭118與任何現有的電動腳踏車已有CAN BUS元件接口。

該智能曲柄系統100可以應用於各種經由運動施加力量而轉動的交通或運動工具，包括腳踏車、獨輪車、三輪車、輪椅、臥式腳踏車、腳踏船，健身器材等。其中交通工具需要騎車人操作用腿或手操作的曲柄/手柄。因此，由操作者施加到曲柄/手柄上的動力用於決定驅動馬達功率輸出。

本發明還可被配置為以本文公開的智能曲柄系統100為特徵的電動腳踏車。本發明可以另外配置為以本文公開的智能曲柄系統100為特徵的健身設備。

參照第2圖至第5圖，示出了曲柄104。滑環套件108設置於曲柄104，而滑環導線112繞曲柄中軸110旋轉(第1圖中)。踏板(未示出)設置在曲柄104的相對端上。滑環套件108和滑環導線112允許CAN BUS電信號和/或電力通過旋轉的曲柄104傳輸，而不會束縛導線。

在該實施例中，第1圖中所示的滑環導線112將連接到滑環套件108，智能曲柄控制板106將連接到CAN BUS導線。參照第6圖，滑環套件108與曲柄104本體組裝成智能曲柄系統100的俯視圖。

參照第7圖，智能曲柄系統100的傳感器收集用戶的運動數據。用戶可以接觸或佩戴心率監測設備之生理數據監測儀124，生理數據監測儀124聯接到CAN BUS來收集用戶的健康數據。如第7圖所指示的，電動腳踏車的電機數據(馬達出力，電池電量，車胎壓)與同時通過CAN BUS同步接收和處理用戶的運動數據，健康數據等等傳遞給智能手機208應用程式APP，此可提供遠端數據收集，遙控與測試/維修整台電動腳踏車來鋪路。

無線發射器206(例如藍牙模塊)聯接至智能曲柄控制板106。這允許健康數據(例如，心跳)、運動數據(例如，踩踏力/速度/角度等)和電動腳踏車的電機數據無線地發送到同步的智能手機208。可以將應用程式安裝到智能手機208上以分析、顯示和存儲用戶的健康和運動數據。這些數據也可以經由應用程式上傳到雲中，用戶在所述雲中擁有伺服器的帳戶，用於健康分析和改善鍛鍊的目的。

需注意的是，所述之導線有兩組，第一組導線上之電源與CAN BUS信號接到滑環套件108內部其中之一片PC滑環板上，此第一組導線一端與智能曲柄控制板106相接，此導線另一端是滑環套件108。第二組導線電源與CAN BUS信號接到滑環套件108內部其中之另一片PC板對應滑環上。此第二組導線一端與其他CAN BUS元件相接，此第二組導線另一端是滑環套件108。所述之滑環套件108含有兩片滑環PC板，每片滑環PC板是由多個同心圓之滑環金屬圈組成。其中一片PC板裝上多組之彈簧針(片)，兩片滑環PC板是依靠彈簧針(片)相接觸。滑環套件108運轉時，一片滑環PC板固定，另一片滑環PC板旋轉。兩片滑環PC板是依靠彈簧針(片)相接觸。

需注意的是，所述之多個金屬彈簧針(片)，設置於所述其中之一之滑環PC板上。其中所述金屬彈簧中之每個彈簧針(片)與所述另一片滑環PC板之相應一個金屬滑環物理接觸，並且靠物理接觸來傳遞電源與CAN BUS信號。

需注意的是，所述之智能曲柄系統100，更包括一LCD顯示屏126，所述LCD顯示屏126之顯示與使用者介面之功能可以被智能手機208所取代。

需注意的是，馬達之輸出功率大小及何時出力是按照曲柄104提供之運動數據來控制.曲柄104倒踩時，通過CAN BUS，馬達控制器114可以知道何時需要剎車，同時可將馬達功能改成發電機功能替電池充電。

需注意的是，當左右曲柄104平行一段時間，馬達控制器114可以知道騎乘者要用馬達定速模式前行。馬達控制器114則提供穩定電流定速行駛。當左右曲柄104上下直立，且左腳在下一小段時間，馬達控制器114可以知道騎乘者要上下車，馬達控制器114則提供適當安全保障。

需注意的是，電池包122之電量也可以經CAN BUS，滑環套件108，智能曲柄104提供給智能手機208，而當電量低時，可由智能手機208發出信號提醒騎者。當陀螺儀與加速傳感器測知電動腳踏車傾倒一段時間後，智能曲柄104可以發出求救信號。

在電動腳踏車應用或需要CAN BUS數據輸出的其他應用中，可以提供額外的滑環來接收用戶健康數據。在此類應用中，CAN BUS輸出數據可以在考慮其他的曲柄104數據的同時還考慮用戶的心率，以便將定制的CAN BUS數據發送到電動腳踏車控制器組120。例如，如果心率高於某個數值，則直流馬達輔助的量可以增加到依曲柄104數據的正常設置之上。因此，考慮用戶的健康數據可以用於製造更為智能的電動腳踏車輔助系統。

騎車人所有的運動數據(踩踏力/速度/角度等)和健康數據(心跳)可以同時收集並發送到智能手機208應用程式。無需兩個或更多單獨的藍牙模塊來分別發送運動數據和健康數據。根據該實施例，由於僅使用一個藍牙模塊，可以在運動數據和健康數據之間提供更好的數據同步並且節省費用。

儘管已經結合當前被認為是最實用和優選的實施例來描述了本發明，但是對於本領域普通技術人員顯而易見的是，本發明不限於所公開的實施例。對於本領域普通技術人員顯而易見的是，在不脫離本公開內容的精神和範圍的情況下，可以對其做出許多修改和等同佈置，該範圍應與所附權利要求書的最寬泛解釋相一致，以便於涵蓋所有等同的結構和產品。而且，在不脫離本發明的範圍的情況下，可以混合和匹配各種實施例的特徵或方面(即使這種組合沒有在本文中明確描述)。