一种智能捡球机器人及其机械臂控制方法

技术领域

本发明是一种智能捡球机器人及其机械臂控制方法，属于智能机器人技术领域。

背景技术

体育活动渐渐成为我们日常生活不可替代的部分，在篮球、网球、乒乓球、羽毛球的训练场地看到球童或工作人员帮忙捡球，费时费力，现有技术中，一般基于单片机进行捡球，例如基于STM32的智能小型机械臂设计，识别情况易受环境干扰，背光一侧识别到向光一侧可能就识别不到，捡球不准确，识别速度慢。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，公开一种智能捡球机器人及其机械臂控制方法，采用机器视觉技术对目标物体色块进行精准识别与定位，将目标物体色块的位置信息发送给舵机驱动板，从而控制小车与机械臂。识别装置保证了识别目标物体色块的精度与准确度，且速度快。识别装置与控制装置的良好通信确保了小车与机械臂的动作顺利进行。

本发明具体技术方案为：

一种智能捡球机器人，包括检测装置、移动装置、拾取装置和电能储存装置；

检测装置、拾取装置和电能储存装置都设置在移动装置上。

检测装置包括摄像头，通过支杆设置在移动装置上，摄像头倾斜正对移动装置的正前方；

移动装置上设置有直流电机和电机驱动板，通过电机驱动板进行PWM调速控制直流电机转动，控制移动装置移动；

拾取装置包括机械臂底座、机械臂和舵机驱动板，舵机驱动板用于驱动机械臂的运动，舵机驱动板设置在距离机械臂底座处，通过运动规划使机械臂末端到达空间中的某个位置。

机械臂包括舵机和机械手，舵机包括第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机和第五舵机；所述第一舵机固定设置在机械臂底座上，第一舵机与第二舵机通过第一支架相连接；第二舵机与第三舵机通过第二支架相连接，第三舵机与第四舵机通过第三支架相连接，第四舵机与第五舵机通过第四支架相连接，第五舵机连接机械手。

第一舵机用于控制方向，第五舵机控制机械手的开合，第二舵机、第三舵机和第四舵机用于控制旋转角度。

所述第一支架和第四支架为固定支架，第二支架为两节U形支架，第三支架为U形支架。

一种智能捡球机器人，

进行捡球具体包括以下步骤：S1，采集目标物体色块的阈值；

S2，通过图像处理得到目标物体色块的位置信息，获取目标物体色块的中心点坐标，目标物体色块中心与机械臂底座之间的距离a，判断机械臂是否可达，机械臂不可达，进入步骤S3，机械臂可达，进入步骤S4；

S3，通过舵机驱动板控制电机驱动板，电机驱动板收到舵机驱动板发出的指令进行PWM调速控制电机转动快慢，控制移动装置前进(两个直流电机转速相同且都为正转)、后退(两个直流电机转速相同且都为反转)或者转弯(两个直流电机转速不同)；

S4，驱动移动装置与机械臂的舵机驱动板上接收到了关于物体色块的位置信息，根据所述位置信息，计算机械臂的舵机转动的角度和电机转动时间。

步骤S2具体包括以下步骤：

对识别到的色块获取色块中心点的坐标(blob.cx,blob.cy)，将目标物体色块中心的y坐标blob.cy标记为y,y＝blob.cy；

目标物体色块中心与机械臂底座之间的距离a通过摄像头获取到的目标物体色块中心的y坐标值计算；

选取一个用于参考的y坐标，用于参考的y坐标将目标物体色块放在机械臂正前方能抓取到的位置，记录此时的y坐标，记为y_r，机械臂能抓取到的最近目标物体色块的中心坐标y

步骤S3具体包括以下步骤：控制电机驱动板上的逻辑输入引脚IN1和IN2输入高电平1或低电平0，确定电机的转动方向，对使能端输出PWM脉冲，计算驱动直流电机转动时间，进行直流电机调速；

计算驱动直流电机转动时间具体包括以下步骤：

当y_t

目标物体色块位于机械臂够不到的位置，此时驱动直流电机正转时间为：(y_r-e-y)*h(ms)，h为电机转动系数；

当y_r-e≤y_t≤y_r+f

目标物体色块处于能被机械臂抓取到的位置，直流电机不转动，直接控制机械臂，进入步骤S4；

当y_t>y_r+f

目标物体色块距离机械臂过近，此时驱动直流电机反转时间为：(y_r+f-y)*h(ms)；

步骤S4具体包括以下步骤：

获取的目标物体色块的中心到机械臂底座距离为a，第四舵机距离地面高度为b；

若

若

舵机转动角度θ计算公式为：

L

L

L

L

θ

以L

L

L

L

L

L

第一舵机转动角度为θ

联立①和②

L

L

则：

令

则：cosθ

代入①式得：L

整理得：

令

整理可得：X m

X＝b-L

Z＝b-L

解得

90°-θ

第一舵机的驱动过程具体包括以下步骤：

如果目标物体色块位于机械臂正前方，通过输出占空比1500实现对第一舵机的控制；当目标物体位于机械臂的左边一侧或右边一侧时，第一舵机输出占空比Y1与目标物体色块中心的像素点坐标左右偏差X成一次线性关系；

X＝blob.cx-img.width/2；

blob.cx为目标物体色块中心x坐标，img.width为摄像头拍摄图片的像素点宽度；

Y1＝1500-5X X≧0

Y1＝1500-7.5X X<0

第一舵机1输出占空比Y1与第一舵机转动角度θ

Y1＝(135+θ

计算出第一舵机1转动的角度：

θ

第五舵机控制机械手的闭合与张开具体包括以下步骤：将第五舵机的占空比输出为两个极限状态(，第五舵机转动角度θ

θ

θ

一种智能捡球机器人机械臂控制方法，包括以下步骤：

S1，采集目标物体色块的阈值；

S2，通过图像处理得到目标物体色块的位置信息，获取目标物体色块的中心点坐标，目标物体色块中心与机械臂底座之间的距离a，判断机械臂是否可达，机械臂不可达，进入步骤S3，机械臂可达，进入步骤S4；

S3，通过舵机驱动板控制电机驱动板，电机驱动板收到舵机驱动板发出的指令进行PWM调速控制电机转动快慢，控制小车前进(两个直流电机转速相同且都为正转)、后退(两个直流电机转速相同且都为反转)或者转弯(两个直流电机转速不同)；

S4，驱动小车与机械臂的舵机驱动板上接收到了关于物体色块的位置信息，根据所述位置信息，计算机械臂的舵机转动的角度和电机转动时间。

步骤S2具体包括以下步骤：

对识别到的色块获取色块中心点的坐标(blob.cx,blob.cy)，将目标物体色块中心的y坐标blob.cy标记为y,y＝blob.cy

目标物体色块中心与机械臂底座之间的距离a通过摄像头获取到的目标物体色块中心的y坐标值计算；

选取一个用于参考的y坐标，用于参考的y坐标将目标物体色块放在机械臂正前方能抓取到的位置，记录此时的y坐标，记为y_r，机械臂能抓取到的最近目标物体色块的中心坐标y

步骤S3具体包括以下步骤：控制电机驱动板上的逻辑输入引脚IN1和IN2输入高电平1或低电平0，确定电机的转动方向，对使能端输出PWM脉冲，计算驱动直流电机转动时间，进行直流电机调速；

计算驱动直流电机转动时间具体包括以下步骤：

当y_t

目标物体色块位于机械臂够不到的位置，此时驱动直流电机正转时间为：(y_r-e-y)*h(ms)，h为电机转动系数；

当y_r-e≤y_t≤y_r+f

目标物体色块处于能被机械臂抓取到的位置，直流电机不转动，直接控制机械臂，进入步骤S4；

当y_t>y_r+f

目标物体色块距离机械臂过近，此时驱动直流电机反转时间为：(y_r+f-y)*h(ms)。

步骤S4具体包括以下步骤：

获取的目标物体色块的中心到机械臂底座距离为a，第四舵机距离地面高度为b；

若

若

舵机转动角度θ计算公式为：

L

L

L

L

θ

以L

L

L

L

L

L

第一舵机转动角度为θ

联立①和②

L

L

则：

令

则：cosθ

代入①式得：L

整理得：

令

整理可得：X m

X＝b-L

Z＝b-L

解得

90°-θ

第一舵机的驱动过程具体包括以下步骤：

如果目标物体色块位于机械臂正前方，通过输出占空比1500实现对第一舵机的控制；当目标物体位于机械臂的左边一侧或右边一侧时，第一舵机输出占空比Y与目标物体色块中心的像素点坐标左右偏差X成一次线性关系；

X＝blob.cx-img.width/2(目标物体色块中心的像素点坐标左右偏差X＝目标物体色块中心x坐标–摄像头拍摄图片的像素点宽度/2)；

Y1＝1500-5X X≧0

Y1＝1500-7.5X X<0

第一舵机输出占空比Y1与第一舵机转动角度θ

Y1＝(135+θ

计算出第一舵机转动的角度：

θ

X≧0与X<0斜率不同是因为抓取时机械臂结构的不对称，即第五舵机只控制机械手爪一边的开合(一边固定)，而非双边的开合。

第五舵机控制机械手的闭合与张开具体包括以下步骤：将第五舵机的占空比输出为两个极限状态(500和2500)，第五舵机转动角度θ

θ

θ

本发明的有益效果在于：

本申请采用机器视觉技术对目标物体色块进行精准识别与定位，将目标物体色块的位置信息发送给舵机驱动板，从而控制小车与机械臂。识别装置保证了识别目标物体色块的精度与准确度，且速度快。识别装置与控制装置的良好通信确保了小车与机械臂的动作顺利进行。

本申请采用五轴机械臂，在获取到目标物体色块位置信息的前提下，通过对机械臂5个舵机的控制使机械臂做出判断，并实行抓取动作。且机械臂可以灵活自如的转动，方便抓取空间任意一点的位置，提高了抓取的适用范围。

本申请采用可随时取下的收纳装置，可实现边捡球边存储，且有助于运动员随时取下收纳装置中的目标物体色块进行训练。本发明采取自主化智能捡球模式，实现“寻物、移动、抓取、装框”的功能，装置精简，抓取范围广，并能抓取各个方向的小球，而且装小球的框可随时取下。本发明实现“寻物、移动、抓取、装框”的智能一体化装置，快速灵活，高效稳定。智能捡球机器人主要有由检测装置、移动装置、拾取装置、电能储存装置构成，形成一个自动控制系统，对目标物体，比如小球进行精准识别，定位抓取，检测装置采用的是架高的单目摄像头，安装在小车的尾部，使摄像头倾斜一定角度对准小车的正前方。移动装置采用的是四轮小车，搭配四个直流减速电机在小车底盘的位置，小车共两层，第一层主要是是关于小车的驱动电路，安装了电机与电机驱动板；第二层主要是控制电路，安装了机械臂和舵机控制板以及电能储存装置。

拾取装置采用的是五轴机械臂，搭配了五个数字舵机与舵机驱动版的使用，每个舵机旋转角度在0到270度之间。五轴机械臂相对其他拾取装置要复杂些，类似于人的手臂，有大臂、小臂、手腕，可以灵活自如地转动，通过运动规划可以使末端夹持装置到达空间中的某个位置。

电能储存装置装备有多块聚合物锂电池，为智能小车、机械臂、摄像头模块供电，环保低耗。

附图说明

图1为本发明一种智能捡球机器人结构示意图；

图2为本发明机械臂结构示意图；

图3为固定支架结构示意图；

图4为参考坐标系；

图5为舵机转动角度计算示意图；

图6为杆长与舵机转动角度示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案、优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，一种智能捡球机器人，包括检测装置、移动装置、拾取装置和电能储存装置；

检测装置、拾取装置和电能储存装置都设置在移动装置上。

检测装置采用架高的单目摄像头10，通过支杆11安装在移动装置的尾部，使单目摄像头10倾斜一定角度对准小车的正前方。

移动装置20采用四轮小车，移动装置上设置有直流电机和电机驱动板，直流电机通过电机驱动板进行PWM调速控制电机转动快慢，控制小车前进(两个直流电机转速相同且都为正转)、后退(两个直流电机转速相同且都为反转)、转弯(两个直流电机转速不同)，直流电机与电机驱动板安装在小车上；

拾取装置30包括机械臂底座7、机械臂和舵机驱动板，舵机驱动板用于驱动机械臂的运动，舵机驱动板设置在距离机械臂底座处，通过运动规划使机械臂末端到达空间中的某个位置。

拾取装置30采用五轴机械臂，包括五个舵机与舵机驱动板，每个舵机旋转角度在0到270度之间。五轴机械臂通过运动规划使末端夹持装置到达空间中的某个位置。

电能储存装置装备有若干块聚合物锂电池，为检测装置、移动装置、拾取装置供电，环保低耗。

如图2所示，机械臂包括舵机和机械手6，舵机包括第一舵机1、第二舵机2、第三舵机3、第四舵机4和第五舵机5；所述第一舵机1固定设置在机械臂底座7上，第一舵机1与第二舵机2通过第一支架21相连接；第二舵机2与第三舵机3通过第二支架22相连接，第三舵机3与第四舵机4通过第三支架23相连接，第四舵机4与第五舵机5通过第四支架24相连接，第五舵机5连接机械手6。

第一舵机1用于控制方向，第五舵机5控制机械手6的开合，第二舵机2、第三舵机3和第四舵机用于控制旋转角度。

所述第一支架21和第四支架24为固定支架(如图3所示，固定支架用于安装与固定舵机，采用2mm硬铝板材质，表面喷砂氧化)，第二支架22为两节U形支架，第三支架23为U形支架；舵机驱动板用于驱动舵机的运动，舵机驱动板设置在距离机械臂底座5cm处。

一种智能捡球机器人机械臂控制方法，包括以下步骤：

S1，采集目标物体色块的阈值；

S2，通过图像处理得到目标物体色块的位置信息，获取目标物体色块的中心点坐标，确定目标物体色块中心与机械臂底座之间的距离a，判断机械臂是否可达，机械臂不可达，进入步骤S3，机械臂可达，进入步骤S4；

步骤S2具体包括以下步骤：

对识别到的色块获取色块中心点的坐标(blob.cx,blob.cy)，将色块中心的y坐标blob.cy记为y,即y＝blob.cy，由图4，坐标系的坐标原点在图像的左上角，坐标体系的X轴为图像矩形的上面那条水平线，从左往右；Y轴为图像矩形左边的那条垂直线，从上往下。

目标物体色块中心与机械臂底座之间的距离a通过摄像头获取到的目标物体色块中心的y坐标值计算，a与y存在以下关系:a＝y/4.5+3；

如图4所示，选取一个用于参考的y坐标，目标物体色块中心点坐标是一个坐标值(x,y),坐标轴以摄像头所摄图像左上角为原点，以原点为起点，向右为x轴正方向，向下为y轴正方向，所以x≥0,y≥0，y坐标反映目标物体色块的远近，y越小，说明目标物离参考机械臂底座越远；y越大，说明目标物离参考机械臂底座越近。

用于参考的y坐标将目标物体色块放在机械臂正前方能抓取到的位置，记录此时的y坐标，记为y_r，机械臂能抓取到的最近目标物体色块的中心坐标y

当y_t

目标物体色块位于机械臂够不到的位置，此时驱动电机正转时间为：(y_r-e-y)*h(ms)(h为电机转动系数，需根据理论分析与实验得到，h≈13)；

当y_r-e≤y_t≤y_r+f

目标物体色块处于能被机械臂抓取到的位置，电机不转动，直接控制机械臂，进入步骤S4；

当y_t>y_r+f

目标物体色块距离机械臂过近，此时驱动电机反转时间为：(y_r+f-y)*h(ms)(h为电机转动系数，需根据理论分析与实验得到，h≈13)

综上：机械臂的控制都是在y_r-e

S3，步骤S3具体包括以下步骤：控制电机驱动板上的逻辑输入引脚IN1和IN2输入高电平1或低电平0，确定电机的转动方向，对使能端输出PWM脉冲，计算驱动直流电机转动时间，进行直流电机调速。电机驱动板驱动2路直流电机，当使能信号为0时，直流电机处于自由停止状态；当使能信号为1时，且IN1和IN2为00或11时，电机处于制动状态，阻止电机转动；当使能信号为1时，IN1和IN2为10时，直流电机处于反转状态使小车后退；当使能信号为1时，IN1和IN2为01时，电机处于正转状态使小车前进；IN1和IN2是电机驱动板上的引脚，通过舵机驱动板给IN1和IN2高低电平控制直流电机转向；

通过舵机驱动板舵机驱动板控制电机驱动板，电机驱动板收到指令进行PWM调速控制电机转动快慢，控制小车前进(两个直流电机转速相同且都为正转)、后退(两个直流电机转速相同且都为反转)或者转弯(两个直流电机转速不同)；

PWM调速是通过控制直流电机转动的占空比输出来控制电机转动快慢)(舵机驱动板直接控制机械臂，小车的驱动用舵机驱动板控制电机驱动板，然后电机驱动板收到指令控制直流电机的转动，实现小车车轮的转动。直流电机控制电机内部马达的转动，马达带动小车车轮的转动，进而可以控制小车不同方向的运动。

步骤S3具体包括以下步骤：设置电机驱动板的控制输入输出端口IN1和IN2，确定电机的转动方向，对使能端输出PWM脉冲，即可实现调速。电机驱动板驱动2路直流电机，当使能信号为0时，直流电机处于自由停止状态；当使能信号为1时，且IN1和IN2为00或11时，直流电机处于制动状态，阻止电机转动；当使能信号为1时，IN1和IN2为10时，直流电机处于反转状态使小车后退；当使能信号为1时，IN1和IN2为01时，电机处于正转状态使小车前进；

S4，驱动小车与机械臂的舵机驱动板上接收到了关于物体色块的位置信息，根据所述位置信息，计算机械臂的舵机转动的角度和电机转动时间。

通过图像处理功能得到目标物体色块的位置信息具体包括以下步骤：对识别到的色块获取色块中心点的坐标(blob.cx,blob.cy)

目标物体色块中心与机械臂底座之间的距离a通过摄像头获取到的目标物体色块中心的y坐标值计算，等于blob.cy，下面用y来代替blob.cy)来反映，blob.cy越大说明目标物体色块距离摄像头越近，blob.cy越小说明目标物体色块距离摄像头越远。如图4所示，

选取一个用于参考的y坐标，用于参考的y坐标将目标物体色块放在机械臂正前方能抓取到的位置，记录此时的y坐标，记为y_r，机械臂能抓取到的最近目标物体色块的中心坐标y

步骤S4具体包括以下步骤：

获取的目标物体色块的中心到机械臂底座距离为a，第四舵机距离地面高度为b；

若

若

如图5和图6所示，舵机转动角度计算公式为：

L

L

L

L

θ

以L

L

L

L

L

L

机械臂底座地舵机为第一舵机1；

第一舵机转动角度为θ

联立①和②

L

L

则：

令

θ

代入①式得：L

整理得：

整理可得：X m

X＝b-L

Z＝b-L

解得

90°-θ

第一舵机1用于控制方向，第五舵机5控制机械手的开合第一舵机1用于控制方向，第五舵机5控制机械手6的开合，第二舵机2、第三舵机3和第四舵机用于控制旋转角度，类似于人的大臂，小臂，手。得到的是目标物体色块的位置信息，也就是目标物体色块中心点的坐标(x，y)和摄像头与目标物体色块之间的距离(与y有关)，通过将机械臂构造数学模型，x坐标与y坐标可以转化为第一舵机1，第二舵机2，第三舵机3和第四舵机4转动的角度，再通过输出舵机占空比实现舵机的控制。

第一舵机的驱动过程具体包括以下步骤：

实现舵机的控制是通过输出舵机占空比，占空比的范围500～2500，占空比为1500时，舵机转到中间位置，也就是使机械臂正对前方。此时若目标物体色块位于正前方，则目标物体色块中心点的坐标X＝0，通过输出占空比1500便实现对第一舵机1的控制。当目标物体位于左边一侧或右边一侧时，第一舵机1输出占空比Y与目标物体色块中心的像素点坐标左右偏差X成一次线性关系；

X＝blob.cx-img.width/2(目标物体色块中心的像素点坐标左右偏差X＝目标物体色块中心x坐标–摄像头拍摄图片的像素点宽度/2)；

Y1＝1500-5X X≧0

Y1＝1500-7.5X X<0

第一舵机1输出占空比Y1与第一舵机转动角度θ

Y1＝(135+θ

计算出第一舵机1转动的角度：

θ

X≧0与X<0斜率不同是因为抓取时机械臂结构的不对称，即第五舵机5只控制机械手爪一边的开合(一边固定)，而非双边的开合。

第五舵机5控制机械手的闭合与张开具体包括以下步骤：将第五舵机的占空比输出为两个极限状态(500和2500)，第五舵机转动角度θ

θ

θ

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组间可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组间组合成一个模块或单元或组间，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组间。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。

这里描述的各种技术可结合硬件或软件，或者它们的组合一起实现。从而，本发明的方法和设备，或者本发明的方法和设备的某些方面或部分可采取嵌入有形媒介，例如软盘、CD-ROM、硬盘驱动器或者其它任意机器可读的存储介质中的程序代码(即指令)的形式，其中当程序被载入诸如计算机之类的机器，并被所述机器执行时，所述机器变成实践本发明的设备。

在程序代码在可编程计算机上执行的情况下，计算设备一般包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)，至少一个输入装置，和至少一个输出装置。其中，存储器被配置用于存储程序代码；处理器被配置用于根据该存储器中存储的所述程序代码中的指令，执行本发明的方法。

以示例而非限制的方式，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息。通信介质一般以诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。以上的任一种的组合也包括在计算机可读介质的范围之内。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。