一种基于浮力调节的水下航行器深度调节系统及控制方法

技术领域

本发明涉及潜水器技术领域。

背景技术

水下航行器主要指自主移动和执行任务的机器人或设备。常见类型包括自主水下机器人和可操控水下机器人。它们用于海洋科学研究、资源勘探、环境监测、海洋安全和基础设施维护等领域，对于拓展海洋认知和促进可持续利用具有重要意义。作为水下航行器改变深度的核心装置，水下航行器的深度调节系统在水下航行器的正常作业中起到了至关重要的作用。

按照实现的原理不同，可以将深度调节系统分为推进器调节型和浮力调节型。推进器调节型是通过改变推进器的在垂直方向的推力，从而为航行器提供垂直方向的加速度，以改变航行器的深度；而浮力调节型是通过改变航行器在水下的净浮力，从而产生重力与浮力方向的加速度，从而改变推进器的深度。其中按照改变物理量的不同，又可以将浮力调节型深度调节系统分为体积调节型和重量调节型。体积调节型深度调节系统通常有一个可以改变几何体积的油囊或气囊，通过改变油囊或气囊的体积来改变航行器的排水体积，其优点是可以提供相对精确的浮力调节系统，同时需要的固定载荷比较小，但其在深度较大的环境下，可变体积的出现油囊或气囊容易发生变形甚至破损，影响调节效果；同时膨胀的附体可能会显著增加水下航行器的阻力；重量调节型深度调节系统是通过改变航行器自身的重量以实现深度变化的系统，其通常有一个可以改变自身浮力的液体或者固体压载。其在深度较大的环境下工作效果较好，但是其调节范围受限于压载舱的大小的限制。

现有的深度调节装置大多只采用上述多种装置中的一种，具备其中一种的优势与不足，且一旦系统发生故障，无法进行补救，系统整体抗风险能力差，稳定性不足。而在水下航行器运行过程中，需要水下航行器能够在系统出现故障等紧急情况下仍能返回水面，保证航行器可靠运行。

因此，如何提供一种稳定性更强的水下航行器深度调节系统及控制方法，成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于浮力调节的水下航行器深度调节系统及控制方法，该系统在传统的单一重力调节的基础上，不增加很多固定载荷的情况下增加了应急状况下的气囊式体积调节，在液体深度调节装置出现故障时也能通过气体调节回到水面，系统稳定性强，安全性更好。

基于同一发明构思，本发明具有三个独立的技术方案：

1、一种基于浮力调节的水下航行器深度调节系统，包括纵倾调节装置、液体深度调节装置、气体深度调节装置以及控制器，所述控制器分别与所述纵倾调节装置、所述液体深度调节装置以及所述气体深度调节装置连接；

所述纵倾调节装置包括分别设置于水下航行器艏艉的第一纵倾水箱和第二纵倾水箱，以及通过管道连接所述第一纵倾水箱和所述第二纵倾水箱的第一水泵；

所述液体深度调节装置包括浮力调节水箱和第二水泵，所述第二水泵与所述浮力调节水箱底部的进出水口连通；

所述气体深度调节装置包括高压储气罐、气泵、气囊以及第五电磁阀，所述高压储气罐的气体出口通过管道与所述气泵的气体进口连通，所述气泵的气体出口与所述气囊的气体进口连通，所述气囊的气体出口与所述第五电磁阀连接，所述第五电磁阀的出口和外部环境连通。

进一步地，所述纵倾调节装置还包括第一液位计、第二液位计以及第一电磁阀组；所述第一液位计和所述第二液位计分别设置于所述第一纵倾水箱和所述第二纵倾水箱上；

所述第一电磁阀组包括通过管道依次首尾相连的第十电磁阀、第十一电磁阀、第十二电磁阀、第十三电磁阀，所述第十二电磁阀与所述第十电磁阀之间的管道与所述第一纵倾水箱通过管道连通，所述第十一电磁阀与所述第十三电磁阀之间的管道与所述第二纵倾水箱通过管道连通，所述第一水泵的进水口通过管道与所述第十电磁阀和所述第十一电磁阀之间的管道连通，所述第一水泵的出水口通过管道与所述第十二电磁阀和所述第十三电磁阀之间的管道连通。

进一步地，所述液体深度调节装置还包括第二节流阀、第三电磁阀、第二电磁阀组、第一节流阀以及过滤器：

所述第二节流阀的进口与所述浮力调节水箱底部的进出水口连通，出口通过管道依次与所述第三电磁阀、第二电磁阀组、第一节流阀、过滤器连通，所述过滤器通过管道与设置在水下航行器舱体底部的水密通孔连通；所述第二电磁阀组包括通过管道依次首尾相连的第六电磁阀、第七电磁阀、第八电磁阀以及第九电磁阀，所述第三电磁阀通过管道与所述第六电磁阀和所述第七电磁阀之间的管道连通，所述第一节流阀通过管道与所述第八电磁阀和所述第九电磁阀之间的管道连通；所述第二水泵的进水口通过进水管道与所述第七电磁阀和所述第八电磁阀之间的管道连通，出水口通过出水管道与所述第六电磁阀和所述第九电磁阀之间的管道连通。

进一步地，所述气体深度调节装置还包括第一电磁阀、第四电磁阀以及第五单向阀，所述第一电磁阀设置于所述高压储气罐与气泵之间，所述第四电磁阀设置于所述气泵与所述气囊之间，所述第五单向阀的进口通过管道与第五电磁阀的出口连通，所述第五单向阀的出口与外部环境连通。

进一步地，液体深度调节装置中还包括加压模块和泄压模块，所述加压模块包括第十四电磁阀、第一压力传感器、第二压力传感器，所述第十四电磁阀与所述气泵的出气口相连，所述第一压力传感器设置于所述浮力调节水箱底部，所述第二压力传感器设置于水仙航行器舱体底部的水密通孔处；

所述泄压模块包括第二电磁阀、第一溢流阀和第三单向阀，所述浮力调节水箱依次与所述第二电磁阀、第一溢流阀和第三单向阀连接，所述第三单向阀通过管道与舱体外部连通。

进一步地，所述第四电磁阀与所述气囊之间设置有第一单向阀，所述气囊上设有第三压力传感器。

2、一种基于浮力调节的水下航行器深度及纵倾调节方法，所述水下航行器深度及纵倾调节方法基于上述系统实现，包括下潜步骤、上浮步骤、艏倾调节步骤、艉倾调节步骤；

所述下潜步骤包括：所述控制器控制所述液体深度调节装置进行进水，同时控制所述气体深度调节装置进行排气；

所述上浮步骤包括：所述控制器控制所述液体深度调节装置进行排水，同时控制所述气体深度调节装置进行充气；

所述艏倾调节步骤包括：所述控制器控制位于水下航行器艉部的所述第二纵倾水箱中的水排入位于水下航行器艏部的所述第一纵倾水箱中；

所述艉倾调节步骤包括：所述控制器控制位于水下航行器艏部的所述第一纵倾水箱中的水排入位于水下航行器艉部的所述第二纵倾水箱中。

进一步地，所述气体深度调节装置的充气步骤包括：

关闭第五电磁阀；

打开第一电磁阀、第四电磁阀、气泵，使高压储气罐中的气体依次通过第一电磁阀、气泵、第四电磁阀、第一单向阀进入气囊；

使用第二压力传感器和第三压力传感器监控气囊中的气压和外界的压强，当压强差达到预设压强值时，关闭气泵，关闭第四电磁阀。

3、一种基于浮力调节的水下航行器深度控制方法，所述水下航行器深度控制方法基于上述系统实现，包括如下步骤：

对水下航行器的运动空间进行数学建模；

根据数学建模得到的模型确定滑模面；

获取目标深度和当前深度，将所述目标深度作为控制输入，并输入至滑模面以实现滑动，同时将所述当前深度与所述目标深度的误差作为滑模面变量，基于所述滑模面变量和所述控制输入确定控制律，实现水下航行器的深度控制。

进一步地，所述控制律表示如下：

e＝q-q

其中，τ表示控制律，

本发明提供的基于浮力调节的水下航行器深度调节系统及控制方法，至少包括如下有益效果：

(1)本发明的基于浮力调节的水下航行器深度调节系统在传统的重力调节系统的基础上，不增加很多固定载荷的情况下增加了应急状况下的气囊式体积调节系统，在常规工况下使用水泵和电磁阀组来控制主水箱内的海水进入和排出实现航行的深度调节，同时使用水泵和电磁阀组控制副水箱的水量分配，实现改变纵倾的效果；在重力调节系统失效或者其他紧急情况下，浮力调节系统的气囊工作，增加排水体积，仍可以将水下航行器送至水面，增加了设备整体的可靠性。

(2)本发明的系统具备高压储气罐以及相关的压力传感器和气压泵，可以平衡水箱和外界水量的压力差，防止主水箱和外接压力差过大而导致进水或排水流量不恒定，影响对航行器的深度的精确控制。

(3)本发明提供的基于深度调节系统的水下航行器控制方法，基于滑模控制对航行器的深度和纵倾进行精确调节，具备便利性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的基于浮力调节的水下航行器深度调节系统一种实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的基于浮力调节的水下航行器深度控制方法中航行器的运动空间坐标系示意图；

附图标记：1-第一纵倾水箱，2-第二纵倾水箱，3-第一水泵，4-第十电磁阀，5-第十一电磁阀，6-第十二电磁阀，7-第十三电磁阀，8-高压储气罐，9-第一电磁阀，10-气泵，11-第十四电磁阀，12-第二电磁阀，13-第一溢流阀，14-第三单向阀，15-第四电磁阀，16-第一单向阀，17-气囊，18-第三压力传感器，19-第五电磁阀，20-第五单向阀，21-第一压力传感器，22-浮力调节水箱，23-第二节流阀，24-第二溢流阀，25-第三电磁阀，26-第六电磁阀，27-第七电磁阀，28-第九电磁阀，29-第八电磁阀，30-第四单向阀，31-第一节流阀，32-过滤器，33-第二压力传感器，34-第三溢流阀，35-第二水泵，36-控制器。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。

实施例一：

参见图1，在一些实施例中，提供一种基于浮力调节的水下航行器深度调节系统，包括纵倾调节装置、液体深度调节装置、气体深度调节装置以及控制器36，所述控制器36分别与所述纵倾调节装置、所述液体深度调节装置以及所述气体深度调节装置连接；

其中，所述控制器36与纵倾调节装置连接，用于控制纵倾调节装置的水量分布；所述控制器36与液体深度调节装置连接，用于控制常规液体深度调节装置的进水与排水；所述控制器36与气体深度调节装置连接，用于控制应急气体深度调节装置的进气与排气。

所述纵倾调节装置包括分别设置于水下航行器艏艉的第一纵倾水箱1和第二纵倾水箱2，以及通过管道连接所述第一纵倾水箱1和所述第二纵倾水箱2的第一水泵3；第一纵倾水箱1、第二纵倾水箱2顶部通过通气管相连，其中第一纵倾水箱1、第二纵倾水箱2安装于航行器的的艏艉，通过改变两水箱水的分布改变重量分布，从而改变航行器的纵倾情况，第一水泵3用于为液体在第一纵倾水箱1、第二纵倾水箱2之间转移提供动力。

所述液体深度调节装置包括浮力调节水箱22和第二水泵35，所述第二水泵35与所述浮力调节水箱22底部的进出水口连通，用于控制水箱内海水的流入与排出；浮力调节水箱22用于液体的储存，以此来调节航行器的重力，第二水泵35为液体深度调节装置的进水和排水提供动力。

所述气体深度调节装置包括高压储气罐8、气泵10、气囊17以及第五电磁阀19，所述高压储气罐8的气体出口通过管道与所述气泵10的气体进口连通，所述气泵10的气体出口与所述气囊17的气体进口连通，所述气囊17的气体出口与所述第五电磁阀19连接，所述第五电磁阀19的出口和外部环境连通。其中，高压储气罐8用于储存高压气体，气囊17安装与航行器上部，通过向气囊17充入气体或排出气囊17内气体改变航行器的排水体积，从而改变航行器的浮力实现快速上浮；气泵10用于向气囊17内充入气体。

优选的，所述纵倾调节装置还包括第一液位计、第二液位计以及第一电磁阀组；所述第一液位计和所述第二液位计分别设置于所述第一纵倾水箱1和所述第二纵倾水箱2上；

所述第一电磁阀组包括通过管道依次首尾相连的第十电磁阀4、第十一电磁阀5、第十二电磁阀6、第十三电磁阀7，所述第十二电磁阀6与所述第十电磁阀4之间的管道与所述第一纵倾水箱1通过管道连通，所述第十一电磁阀5与所述第十三电磁阀7之间的管道与所述第二纵倾水箱2通过管道连通，所述第一水泵3的进水口通过管道与所述第十电磁阀4和所述第十一电磁阀5之间的管道连通，所述第一水泵3的出水口通过管道与所述第十二电磁阀6和所述第十三电磁阀7之间的管道连通。其中，第一液位计、第二液位计用于记录第一纵倾水箱1、第二纵倾水箱2中的水量分布，通过控制第一电磁阀组中不同电磁阀的通断，使第一电磁阀组与第一水泵3形成进水或者出水回路。

优选的，所述液体深度调节装置还包括第二节流阀23、第三电磁阀25、第二电磁阀组、第一节流阀31以及过滤器32：

所述第二节流阀23的进口与所述浮力调节水箱22底部的进出水口连通，出口通过管道依次与所述第三电磁阀25、第二电磁阀组、第一节流阀31、过滤器32连通，所述过滤器32通过管道与设置在水下航行器舱体底部的水密通孔连通；所述第二电磁阀组包括通过管道依次首尾相连的第六电磁阀26、第七电磁阀27、第八电磁阀29以及第九电磁阀28，所述第三电磁阀25通过管道与所述第六电磁阀26和所述第七电磁阀27之间的管道连通，所述第一节流阀31通过管道与所述第八电磁阀29和所述第九电磁阀28之间的管道连通；所述第二水泵35的进水口通过进水管道与所述第七电磁阀27和所述第八电磁阀29之间的管道连通，出水口通过出水管道与所述第六电磁阀26和所述第九电磁阀28之间的管道连通。在单向变排量海水泵的进水管道与出水管道之间设置有压力平衡阀。其中，第二节流阀23用于防止管道内液体压载流量过大：第三电磁阀25起开关作用，在液体压载装置发生故障时紧急断开，用以保护水箱；通过控制第二电磁阀组中不同电磁阀的开断，使电磁阀组与单向变排量海水泵形成进水或出水回路：第二水泵35为液体压载装置的进水与排水提供动力，压力平衡阀用以平衡液体压载装置管道内的压力。

优选的，所述第一水泵3为单向变排量水泵，所述第二水泵35为单向变排量海水泵。

优选的，所述气体深度调节装置还包括第一电磁阀9、第四电磁阀15以及第五单向阀20，所述第一电磁阀9设置于所述高压储气罐8与气泵10之间，所述第四电磁阀15设置于所述气泵10与所述气囊17之间，所述第五单向阀20的进口通过管道与第五电磁阀19的出口连通，所述第五单向阀20的出口与外部环境连通。其中，所述气泵10为单向变排量气泵10，第五单向阀20用以防止气囊17排气时发生海水回流。

优选的，为了平衡浮力调节水箱22和外接环境的压力差，液体深度调节装置中还包括加压模块和泄压模块，所述加压模块包括第十四电磁阀11、第一压力传感器21、第二压力传感器33，所述第十四电磁阀11与所述气泵10的出气口相连，所述第一压力传感器21设置于所述浮力调节水箱22底部，所述第二压力传感器33设置于水仙航行器舱体底部的水密通孔处；其中，第十四电磁阀11用于控制是否向水箱加压以平衡内外压强，第一压力传感器21、第二压力传感器33用于测量内外压强差。

所述泄压模块包括第二电磁阀12、第一溢流阀13和第三单向阀14，所述浮力调节水箱22依次与所述第二电磁阀12、第一溢流阀13和第三单向阀14连接，所述第三单向阀14通过管道与舱体外部连通，第三单向阀14用于防止泄压时海水回流。

优选的，所述浮力调节水箱22上设置有液位计，所述第二节流阀23与第三电磁阀25之间设置有第二溢流阀24，所述第二水泵35的出水管道上设置有第四单向阀30，第二水泵35的出水口处设置有第三溢流阀34。其中，液位计用以实时获取浮力调节水箱22内的液位信息；第二溢流阀24用以释放管道内压力，防止液体压载舱进出水口的水压过大；第三溢流阀34用以防正单向变排量海水泵出水口压力过高发生故障；第四单向阀30用以防止液体压载舱内压力过高发生海水回流。

优选的，所述第四电磁阀15与所述气囊17之间设置有第一单向阀16，所述气囊17上设有第三压力传感器18。其中，第一单向阀16用以防止气囊17内由于气体压力过高回流；第三压力传感器18用以实时监测气囊17内的气体压力。

实施例二：

在一些实施例中，提供一种基于浮力调节的水下航行器深度及纵倾调节方法，所述水下航行器深度及纵倾调节方法基于实施例一提供的系统实现，包括下潜步骤、上浮步骤、艏倾调节步骤、艉倾调节步骤；

所述下潜步骤包括：所述控制器36根据接收到的下潜指令，控制所述液体深度调节装置进行进水，同时控制所述气体深度调节装置进行排气；

所述上浮步骤包括：所述控制器36根据接收到的上浮指令，控制所述液体深度调节装置进行排水，同时控制所述气体深度调节装置进行充气；

所述艏倾调节步骤包括：所述控制器36接收到的艏倾调节指令，控制位于水下航行器艉部的所述第二纵倾水箱2中的水排入位于水下航行器艏部的所述第一纵倾水箱1中；

所述艉倾调节步骤包括：所述控制器36根据接收到的艉倾调节指令，控制位于水下航行器艏部的所述第一纵倾水箱1中的水排入位于水下航行器艉部的所述第二纵倾水箱2中。

具体地，液体深度调节装置进行进水的过程包括以下步骤：

S11、控制器36根据收到的进水指令，打开第八电磁阀29和第六电磁阀26，关闭第七电磁阀27和第九电磁阀28，形成进水回路；

S12、第二水泵35工作，使海水经过舱底的水密通孔、过滤器32、第一节流阀31、第八电磁阀29、第二水泵35、第六电磁阀26、第三电磁阀25、第二节流阀23进入水箱；

S13、使用液位计实时监控水箱内的水位，当液体压载舱的水位打到指定水位时，控制器36关闭第二水泵35，关闭第六电磁阀26和第八电磁阀29；

所述气体深度调节装置的排气过程，包括以下步骤：

S21、控制器36根据收到的排气指令，关闭第一电磁阀9、气泵10、第十四电磁阀11，停止向气囊17通入气体；

S22、打开第五电磁阀19，使气囊17中的气体依次通过第五电磁阀19、第五单向阀20排出。

优选的，液体深度调节装置进行排水的过程包括以下步骤：

S31、控制器36根据收到的进水指令，打开第七电磁阀27和第九电磁阀28，关闭第六电磁阀26和第八电磁阀29，形成排水回路；

S32、第二水泵35工作，使海水经过舱底的第二节流阀23、第三电磁阀25、第九电磁阀28、第二水泵35、第七电磁阀27、第一节流阀31、过滤器32、水密通孔排出舱外。

S33、使用液位计实时监控水箱内的水位，当液体压载舱的水位达到指定水位时，控制器36关闭第二水泵35，关闭第七电磁阀27和第九电磁阀28。

所述气体深度调节装置的充气步骤包括：

S41、关闭第五电磁阀19；

S42、打开第一电磁阀9、第四电磁阀15、气泵10，使高压储气罐8中的气体依次通过第一电磁阀9、气泵10、第四电磁阀15、第一单向阀16进入气囊17；

S43、使用第二压力传感器33和第三压力传感器18监控气囊17中的气压和外界的压强，当压强差达到预设压强值时，关闭气泵10，关闭第四电磁阀15。

将第二纵倾水箱2的水排入第一纵倾水箱1的过程，包括以下步骤：

S51、控制器36根据收到的艏倾调节指令，打开第十二电磁阀6、第十一电磁阀5，关闭第十电磁阀4、第十三电磁阀7。

S52、打开第一水泵3，使第二纵倾水箱2中的水依次通过第十一电磁阀5、第一水泵3、第十二电磁阀6，进入第一纵倾调节水箱。

S53、使用第一水位计和第二水位计监测第一纵倾水箱1、第二纵倾水箱2中的水位，达到指定水位后，关闭第十二电磁阀6、第十一电磁阀5、第一水泵3。

将第一纵倾水箱1的水排入第二纵倾水箱2的过程，包括以下步骤：

S61、控制器36根据收到的艏倾调节指令，关闭第十二电磁阀6、第十一电磁阀5，打开第十电磁阀4、第十三电磁阀7。

S62、打开第一水泵3，使第一纵倾水箱1中的水依次通过第十电磁阀4、第一水泵3、第十三电磁阀7，进入第二纵倾水箱2。

S63、使用第一水位计和第二水位计监测第一纵倾水箱1、第二纵倾水箱2中的水位，达到指定水位后，关闭第十电磁阀4、第十三电磁阀7、第一水泵3。

优选的，所述深度及纵倾调节方法还包括浮力调节水箱22和外界的压力平衡步骤，所述压力平衡步骤包括以下步骤：

根据第一压力传感器21和第二压力传感器33计算内外压强差，根据二者压强差的数值决定加压或泄压；

进行加压或泄压使压强差达到平衡阈值。

所述加压过程，包括以下步骤：

S71、控制器36得到加压指令，打开第一电磁阀9和第十四电磁阀11，关闭第二电磁阀：

S72、气泵10开始工作，高压储气罐8中的气体依次通过第一电磁阀9、气泵10、第一单向阀1611进入浮力调节水箱22；

S73、当第一压力传感器21和第二压力传感器33的压强差达到平衡阈值时，关闭第一电磁阀9、第十四电磁阀11、气泵10。

所述泄压过程，包括以下步骤：

S81、控制器36得到泄压指令，打开第二电磁阀12，关闭第十四电磁阀11：

S82、浮力调节水箱22中的气体依次通过第二电磁阀12、第三单向阀14排出艇外。

S83、当第一压力传感器21和第二压力传感器33的压强差达到平衡阈值时，关闭第二电磁阀12。

实施例三：

在一些实施例中，提供一种基于浮力调节的水下航行器深度控制方法，所述水下航行器深度控制方法基于上述系统实现，包括如下步骤：

步骤1：对水下航行器的运动空间进行数学建模；

步骤2：根据数学建模得到的模型确定滑模面；

步骤3：获取目标深度和当前深度，将所述目标深度作为控制输入，并输入至滑模面以实现滑动，同时将所述当前深度与所述目标深度的误差作为滑模面变量，基于所述滑模面变量和所述控制输入确定控制律，实现水下航行器的深度控制。

具体地，步骤1中，通过以下三位笛卡尔坐标系来描述潜器的运动空间。右手笛卡尔坐标系如图2所示。一个是大地坐标系，简称为“定系”，与地球固连；另一个是随体坐标系，简称为“动系”，和运动的水下机器人固连，随着水下机器人一起运动。

水下机器人的空间位置可用动系相对于大地坐标系的地面坐标值(ξ,η,ζ)和动系相对于定系的三个姿态角

对于本专利的内容，本装置只设计调节潜器的深度和纵倾，因而可以对上述模型进行简化。对于深度控制，可以只研究z轴方向的物理量。

步骤3中，所述控制律表示如下：

e＝q-q

其中，τ表示控制律，

需要说明的是，上述公式中，

在一种应用场景中，首先，定义潜器控制律如下：

e＝q-q

为了设计控制器，定义误差e和滑动面s，控制律变为：

其中，

其中，Δ表示自适应参数矩阵，

下面进行该控制方法的系统稳定性分析：

假设一个李雅普诺夫候选函数为：

其时间导数为：

假设Δ相对于自适应速率变化非常缓慢，可以得到这样的自适应律：

对于该工况下，我们可以假设τ

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。