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1. (WO2018223720) PLATEFORME DE LEVAGE ÉLECTRIQUE CAPABLE DE SE RÉTRACTER EN RENCONTRANT UNE RÉSISTANCE
Document

说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14  

附图

1   2   3   4  

说明书

发明名称 : 一种遇阻可回退的电动升降平台

技术领域

[0001]
本发明涉及电动升降平台领域,尤其涉及一种遇阻可回退的电动升降平台。

背景技术

[0002]
电动升降平台一般用在住宅、办公场所以及医疗领域,如高度可调节的书桌、厨房、榻榻米、办公桌、医护床等等。使用者在调节升降时,如果平台及其框架遇到障碍物,可能会破坏环境或平台自身的结构,如果人体受到碰撞或挤压也是有危险的,随着产品安全性要求的日益提高,升降平台的碰撞检测及遇阻处理愈加重要。
[0003]
现市面上的升降平台碰撞检测主要有以下几种:1、碰撞电流特性检测;2、力学传感器检测,包括压电、压阻材料及弹簧;3、桌面倾斜角度检测。但分析实验及实际表明,碰撞电流特性检测灵敏度较差、受温度影响及升降平台装配影响较大、平台负载时电流变化小,难以实现可靠的碰撞检测,安全系数低;力学传感器检测传感器必须直接或间接与受力面接触,为了保证灵敏度需要一个受力变化明显的位置安装传感器,对安装有较高的要求;桌面倾斜角度检测对于软性碰撞来说需要极大的压力才能导致倾斜角度的变化,安全系数大大降低。
[0004]
发明内容
[0005]
本发明的目的在于提供一种遇阻可回退的电动升降平台,灵敏度、安全度更好。
[0006]
为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:一种包括升降立柱、台面、横梁、控制器和操作器,控制器包括主控MCU和电机驱动电路,主控MCU的输出端与电机驱动电路连接,所述电动升降平台还包括用于采集台面遇阻数据 的多轴传感器模块,多轴传感器模块与主控MCU的输入端连接,主控MCU将遇阻数据处理后,发送控制信号给电机驱动电路,电机驱动电路控制升降立柱执行相应的回退动作。
[0007]
进一步的,所述多轴传感器模块设于控制器内。
[0008]
进一步的,所述多轴传感器模块通过排针固定于控制器内;或者,所述多轴传感器模块平贴于控制器内。
[0009]
进一步的,所述多轴传感器模块设于控制器外,控制器上设有数据通讯口,多轴传感器模块与主控MCU通过数据通讯口电连接。
[0010]
进一步的,所述多轴传感器模块安装在操作器内、或升降立柱内、或以单独配件的形式设在所述升降立柱与控制器之间、或以单独配件的形式设在所述操作器与控制器之间。
[0011]
进一步的,所述电动升降平台还包括用于支撑台面的横梁,控制器设于横梁上;或者,所述控制器设于台面上。
[0012]
进一步的,所述遇阻数据包括X轴、Y轴、Z轴三轴的加速度和/或三轴的角速度,台面所在的平面为X轴、Y轴、Z轴中任意两轴所构成的平面。
[0013]
进一步的,所述主控MCU或所述多轴传感器模块内设有预设值,所述遇阻数据包括X轴、Y轴、Z轴三轴的加速度以及X轴、Y轴、Z轴三轴的角速度,所述六个数值中其中一个或多个,其变化值在一段时间内超过预设值的预定幅值,电机驱动电路控制升降立柱执行相应的回退动作。
[0014]
进一步的,所述多轴传感器模块包括中央处理器和六轴传感器模块,所述六轴传感器模块与中央处理器电连接,中央处理器与主控MCU的输入端连接。
[0015]
进一步的,所述六轴传感器模块为MPU6050模块或ICM20608D模块或LSM6DSL模块。
[0016]
进一步的,所述六轴传感器模块包括用于采集三轴加速度数据的三轴加速计和用于采集三轴角速度数据的三轴陀螺仪。
[0017]
进一步的,所述中央处理器或主控MCU包括用于对所述三轴加速度数据和三轴角速度数据进行过滤处理的滤波模块。
[0018]
进一步的,所述多轴传感器模块还包括三轴磁力计,三轴磁力计与六轴传感器模块电连接。
[0019]
进一步的,所述控制器还包括用于监控控制器内部电路稳定性的反馈电路。
[0020]
采用上述技术方案后,本发明具有如下优点:
[0021]
1、通过设置可采集台面遇阻数据的多轴传感器模块,采集不同轴上台面运动状态的变化,满足不同位置不同碰撞物导致的台面运动状态的变化,不受升降平台装配的影响,对安装位置要求不高,无需与受力面直接接触,且压力较小的碰撞也可以检测到,检测灵敏度较好,多轴传感器模块与主控MCU输入端连接,主控MCU将遇阻数据处理后,发送控制信号给电机驱动电路,电机驱动电路控制升降立柱执行相应的回退动作,大大地提高了电动升降平台的安全性。
[0022]
2、多轴传感器模块的安装位置可以有多种,可以设置于控制器内也可以设置在控制器外,设置在控制器内时,隐蔽性更好,多轴传感器模块通过排针固定于控制器内,增加检测的灵敏度,提高了电动升降平台的安全性。或者,多轴传感器模块平贴于控制器内,使安装工艺简单便捷,且检测的灵敏度高;
[0023]
当设置在控制器外部时,可在控制器上设置数据通讯口,多轴传感器模块与控制器内的主控MCU通过数据通讯口电连接,使多轴传感器模块的安装不受限于电动升降平台其他部件之间的配合度,也不受限于特定的受力机构,因此可以简化升降立柱与电动推杆的装配工艺,增加整个电动升降平台的稳定性、提升装配质量,当多轴传感器模块设在控制器外时,优选安装在操作器内、或 升降立柱内、或以单独配件的形式设在所述升降立柱与控制器之间、或以单独配件的形式设在所述操作器与控制器之间;多轴传感器模块对升降平台本身传动部分的安装及装配不产生影响,不破坏电动升降平台外观的简洁美观性,对用户没有额外的安装需求,简化了安装的步骤。
[0024]
3、控制器设置在横梁上,或者控制器设置于台面上,既不影响电动升降平台其他部件之间的安装,又提高了升降平台的碰撞检测可靠性,使电动升降平台的安全性大大提高。
[0025]
4、所述遇阻数据包括X轴、Y轴、Z轴三轴的加速度和/或三轴的角速度,所述X轴、Y轴所在平面为台面所在的平面,遇阻数据采集的是三轴的加速度和/或三轴的角速度,即便是台面未发生倾斜状态下,多轴传感器也能采集相应数据以控制电机驱动升降立柱。
[0026]
5、在所述主控MCU或所述多轴传感器模块内设有预设值,当遇阻数据的变化值在一段时间内超过预设值预设幅值后,即驱动升降立柱执行动作,预设值和预设幅值可以根据用户实际情况进行自定义。
[0027]
6、多轴传感器模块包括六轴传感器模块及中央处理器,六轴传感器模块包括用于采集三轴加速度数据的三轴加速计和用于采集三轴角速度数据的三轴陀螺仪,通过三轴加速计和三轴陀螺仪检测台面与障碍物碰撞瞬间多维加速度、多维角速度数据的变化来实现碰撞检测,检测灵敏度高,提升了电动升降平台的安全性。
[0028]
7、六轴传感器模块为MPU6050模块或ICM20608D模块或LSM6DSL模块,六轴传感器模块有较多的类型,具体的灵敏度也略有不同,可根据实际需要选择适应的六轴传感器模块。
[0029]
8、中央处理器与六轴传感器模块电连接,中央处理器包括用于对所述三轴 加速度数据和三轴角速度数据进行滤波处理的滤波模块,通过对数据的滤波处理,可以区分是正常升降还是碰撞,避免正常升降被误判为碰撞,提高了碰撞处理的效率,中央处理器与主控MCU的输入端连接,将滤波处理后的数据传输给主控MCU,使电动升降平台高效快速地响应碰撞执行回退动作,提高了电动升降平台的安全性。
[0030]
9、多轴传感器模块还包括三轴磁力计,三轴磁力计可以增加方向的判断,提高多轴传感器的检测精度,使对碰撞的判断更加精准,提高电动升降平台遇阻回退功能的可靠性,同时还可以拓展其他应用,如通过检测台面的敲击信号进行升降立柱的升降控制,使电动升降平台更加地智能化。
[0031]
10、控制器包括用于监控控制器内部电路稳定性的反馈电路,反馈电路时刻监控着整个控制器内部电压电流情况、监控电机转速、工作温度等信息,在异常情况下采取相应的保护措施,如停止报错、断电等,提升了控制器的安全性,使电动升降平台更加可靠。

附图说明

[0032]
下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0033]
图1为本发明所述电动升降平台实施例一的结构示意图。
[0034]
图2为本发明所述电动升降平台实施例一中控制器的结构框图。
[0035]
图3为本发明所述电动升降平台实施例二的结构示意图。
[0036]
图4为本发明所述电动升降平台实施例三中控制器和操作器的结构框图。
[0037]
图中所标各部件名称如下:
[0038]
1、升降立柱;2、桌面;3、横梁;4、控制器;41、电源模块;42、主控MCU;43、电机驱动电路;44、反馈电路;45、数据通讯口;5、操作器;6、多轴传感器模块;61、MPU6050模块;611、三轴加速计;612、三轴陀螺仪; 62、中央处理器;621、滤波模块;63、三轴磁力计。

具体实施方式

[0039]
实施例一:
[0040]
如图1至2所示,本发明提供一种遇阻可回退的电动升降平台,本实施例中,电动升降平台为电动升降桌,台面即指电动升降桌的桌面。电动升降桌包括升降立柱1、桌面2、控制器4、操作器5和用于采集桌面遇阻数据的多轴传感器模块6,多轴传感器模块6采集不同轴上桌面2运动状态的变化,满足不同位置不同碰撞物导致的桌面2运动状态的变化,不受升降平台装配的影响,对安装位置要求不高,无需与受力面直接接触,且压力较小的碰撞也可以检测到,检测灵敏度较好。控制器4包括电源模块41、主控MCU42和电机驱动电路43,主控MCU42的输出端与电机驱动电路43连接,多轴传感器模块6与主控MCU42的输入端连接,主控MCU42将遇阻数据处理后,发送控制信号给电机驱动电路43,电机驱动电路43控制升降立柱1执行相应的回退动作,大大地提高了电动升降平台的安全性。本实施例中,主控MCU采用飞思卡尔HCS08系列单片机,该单片机在电机驱动应用中颇为可靠,增加电动升降平台的可靠性。
[0041]
本实施例中,所述遇阻数据包括X轴、Y轴、Z轴三轴的加速度和/或三轴的角速度,桌面2所在平面为X轴、Y轴、Z轴中任意两轴所构成的平面,遇阻数据采集的是三轴的加速度和/或三轴的角速度,三个维度的数据采集,检测的灵敏度更高,此外利用三个维度的数据,即便是桌面2未倾斜时也能进行检测。以三轴的加速度为例,所述X轴、Y轴两轴所在平面为桌面2所在的平面,当桌面2受到竖直方向作用力且桌面2仅发生Z轴方向的上下振动时,X轴、Y轴加速度趋于零,而Z轴的加速度变化明显,这种状态下,控制器4会驱动升降立柱执行相应回退动作,这种控制方式,多轴传感器模块不需要感应台面的 倾斜角度就能直接实现感应。所以,本实施例中的驱动方式,不局限于桌面2发生倾斜,即便桌面2在不发生倾斜时也能感知到桌面2碰撞到了障碍物,能感知更多的台面突发情况,同时感应的速度、灵敏度、准确度也更高,因为不需要通过桌面2的倾斜角度来判断,在桌面发生倾斜之前即可以进行判断。
[0042]
本实施例中,多轴传感器模块6的具体安装位置优选设于控制器4内,使多轴传感器模块的安装不受限于电动升降平台其他部件之间的配合度,也不受限于特定的受力机构,因此可以简化升降立柱与电动推杆的装配工艺,增加整个电动升降平台的稳定性、提升装配质量;多轴传感器模块对升降平台本身传动部分的安装及装配不产生影响,不破坏电动升降平台外观的简洁美观性,对用户没有额外的安装需求,简化了安装的步骤。
[0043]
多轴传感器模块6优选包括六轴传感器模块和中央处理器,六轴传感器模块的型号规格有多种,比如MPU6050模块或ICM20608D模块或LSM6DSL模块,本实施例中六轴传感器以MPU6050模块为例,MPU6050模块61包括用于采集三轴加速度数据的三轴加速计611和用于采集三轴角速度数据的三轴陀螺仪612,通过三轴加速计611和三轴陀螺仪612检测桌面2与障碍物碰撞瞬间多维加速度、多维角速度数据的变化来实现碰撞检测,检测灵敏度高,提升了电动升降平台的安全性。
[0044]
需要说明的是,MPU6050模块中,其三轴陀螺仪612检测灵敏度非常高,当桌面2碰撞到障碍物后,即便桌面2本身不发生倾斜,其三轴陀螺仪612也能检测到桌面2的运动趋势,会使三轴角速度的数据发生变化。同样的,MPU6050模块中的三轴加速计611检测也非常灵敏。故采用这种多轴传感器模块,不需要通过桌面2的倾斜角度来判断,在桌面2发生倾斜之前即可以进行判断。
[0045]
在其他实施方式中,可以单独采集三轴加速计611或三轴陀螺仪612中的 遇阻数据用于判断台面是否碰撞到了障碍物。不过多次测试实验得出,用三轴加速计611和三轴陀螺仪612两者共同结合检测时,检测的灵敏度、准确度会更好。
[0046]
本实施例中,中央处理器62采用性价比极高的STM32F051K86型单片机,中央处理器62与MPU6050模块61电连接,中央处理器62或主控MCU42还包括用于对所述三轴加速度数据和三轴角速度数据进行滤波处理的滤波模块621,通过对数据的滤波处理,可以区分是正常升降还是碰撞,避免正常升降被误判为碰撞,提高了碰撞处理的效率,中央处理器62与主控MCU42的输入端连接,将滤波处理后的数据传输给主控MCU42,主控MCU42将遇阻数据处理后,发送控制信号给电机驱动电路43,电机驱动电路43控制升降立柱1执行相应的回退动作,使电动升降平台高效快速地响应碰撞执行回退动作,提高了电动升降平台的安全性。
[0047]
多轴传感器模块6还包括三轴磁力计63,三轴磁力计63与MPU6050模块61电连接,三轴磁力计63所采集的方向数据与MUP6050模块61中的三轴加速度数据和三轴角速度数据一起输出给中央处理器62。本实施例中,三轴磁力计63采用高精度的HMC5883L型三轴磁力计,HMC5883L型三轴磁力计已在专利号为CN 201420544330.2的专利中公开,三轴磁力计63可以增加方向的判断,提高多轴传感器6的检测精度,使对碰撞的判断更加精准,提高电动升降平台遇阻回退功能的可靠性,同时还可以拓展其他应用,如通过检测台面的敲击信号进行升降立柱的升降控制,使电动升降平台更加地智能化。
[0048]
本实施例中所述主控MCU内设有预设值,所述多轴传感器采集的遇阻数据中X轴、Y轴、Z轴的三轴加速度一个或多个数据值、和/或X轴、Y轴、Z轴的三轴角速度中一个或多个数据值,其变化值在一段时间内超过所述预设值的 预设幅值时,电机驱动电路控制升降立柱执行相应的回退动作。需要说明的是,本实施例由于采用是六轴传感器,所以预设值也对应有6个,即X轴的加速度、Y轴的加速度、Z轴的三轴加速度、X轴的角速度、Y轴的角速度、Z轴的角速度,这6个遇阻数据分别各自对应有预设值,当这6个遇阻数据中其中一个或多个的变化值与各自的预设值超过预定幅值时,电机驱动电路工作。
[0049]
需要说明的是,该预设值和预定幅值可以通过用户自定义的形式进行修改,具体可以根据实际不同的使用环境来自定义。另外,在别的实施方式中,预设值也可以写入在所述多轴传感器内。
[0050]
另外,需要说明的是,为了更精确判断桌面是否遇阻,在对遇阻数据判断时,可以不不局限于一次对比分析,可以是多段时间段,每段时间段内与预设值多次对比。比如当桌面碰撞到障碍物的瞬间,其第一段时间T1时间较短,将T1内的遇阻数据变化值与预设值进行对比,当碰撞时间T1后,在取第二段时间段T2,将T2内的遇阻数据变化值再与预设值对比,以此类推。这种多次对比分析的方式,判断出的结构更精确,防止误判断。
[0051]
控制器4还包括用于监控控制器4内部电路稳定性的反馈电路44,反馈电路44时刻监控着整个控制器4内部电压电流情况、监控电机转速、工作温度等信息,在异常情况下采取相应的保护措施,如停止报错、断电等,提升了控制器的安全性,使电动升降平台更加可靠。
[0052]
具体的,滤波模块621优选通过卡尔曼滤波算法进行滤波处理,更好地解决了Z轴数据漂移的问题,优化了滤波过程,使滤波结果更加精准,使电动升降平台遇阻回退功能的可靠性更高。
[0053]
多轴传感器模块6通过排针固定于控制器4内,增加检测的灵敏度,提高了电动升降平台的安全性。
[0054]
控制器4安装在桌面2上,既不影响电动升降平台其他部件之间的安装,又提高了升降平台的碰撞检测可靠性,使电动升降平台的安全性大大提高。
[0055]
可以理解的,电动升降平台还可以是高度可调节的厨台,台面即指厨台的台面。
[0056]
可以理解的,电动升降平台还可以是高度可调节的榻榻米,台面即指榻榻米的台面。
[0057]
可以理解的,电动升降平台还可以是高度可调节的医护床,台面即指医护床的床板。
[0058]
可以理解的,滤波模块621还可以通过限幅平均滤波算法等其他算法进行滤波处理,只要可以区分是正常升降还是碰撞,避免正常升降被误判为碰撞即可。
[0059]
可以理解的,多轴传感器模块6也可以通过平贴的方式固定于控制器4内。
[0060]
实施例二:
[0061]
如图3所示,本实施例与实施例一的区别在电动升降平台还包括用于支撑台面的横梁。
[0062]
控制器4通过螺丝固定于横梁3上。这样设置的好处在于,多轴传感器模块6可以采集桌面2和横梁3的遇阻数据,且该安装位置既不影响电动升降平台其他部件之间的安装,又提高了电动升降平台的碰撞检测可靠性,使电动升降平台的安全性大大提高。本实施例中横梁3优选包括两根横杆,所述控制器4固定在两根横杆之间所形成的空间内,需要说明的是,横梁3不局限于本实施例中的形状结构,可以是其他形状结构。
[0063]
可以理解的,控制器4也可以安装在桌面2上,只要使电动升降平台的碰撞检测可靠即可。
[0064]
实施例三:
[0065]
如图4所示,本实施例与上述实施例的区别在于多轴传感器模块安装在操作器内。
[0066]
控制器4上设有数据通讯口45,将多轴传感器模块6设置于操作器5内,多轴传感器模块6与控制器4内的主控MCU42通过数据通讯口45电连接。
[0067]
这样设置的好处在于,使多轴传感器模块的安装不受限于电动升降平台其他部件之间的配合度,也不受限于特定的受力机构,因此可以简化升降立柱与电动推杆的装配工艺,增加整个电动升降平台的稳定性、提升装配质量;多轴传感器模块对升降平台本身传动部分的安装及装配不产生影响,不破坏电动升降平台外观的简洁美观性,对用户没有额外的安装需求,简化了安装的步骤。
[0068]
具体的,多轴传感器模块通过排针固定于操作器内,增加检测的灵敏度,提高了电动升降平台的安全性。
[0069]
可以理解的,多轴传感器模块也可以通过平贴的方式固定于操作器内,使安装工艺简单便捷,且检测的灵敏度高。
[0070]
实施例四:
[0071]
本实施例与实施例一的区别在于,本实施例中多轴传感器模块安装在升降立柱内,由于升降立柱是与桌面固定连接,桌面发生碰撞后,升降立柱也会发生相应的运动趋势,当多轴传感器模块安装在升降立柱内时,控制器上设有数据通讯口,多轴传感器模块与控制器之间通过数据通讯口连接,当然也可以用信号线的连接方式连接。
[0072]
需要说明的是,多轴传感器模块的具体安装位置并不局限于上述几个实施例,在其他实施例中,多轴传感器还可以以单独配件的形式设在所述升降立柱与控制器之间、或以单独配件的形式设在所述操作器与控制器之间。
[0073]
除上述优选实施例外,本发明还有其他的实施方式,在本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形,只要不脱离本发明的精神,均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

权利要求书

[权利要求 1]
一种遇阻可回退的电动升降平台,包括升降立柱、台面、控制器和操作器,控制器包括主控MCU和电机驱动电路,主控MCU的输出端与电机驱动电路连接,其特征在于,所述电动升降平台还包括用于采集台面遇阻数据的多轴传感器模块,多轴传感器模块与主控MCU的输入端连接,主控MCU将遇阻数据处理后,发送控制信号给电机驱动电路,电机驱动电路控制升降立柱执行相应的回退动作。
[权利要求 2]
根据权利要求1所述的电动升降平台,其特征在于,所述多轴传感器模块设于控制器内。
[权利要求 3]
根据权利要求2所述的电动升降平台,其特征在于,所述多轴传感器模块通过排针固定于控制器内;或者,所述多轴传感器模块平贴于控制器内。
[权利要求 4]
根据权利要求1所述的电动升降平台,其特征在于,所述多轴传感器模块设于控制器外,控制器上设有数据通讯口,多轴传感器模块与主控MCU通过数据通讯口电连接。
[权利要求 5]
根据权利要求4所述的电动升降平台,其特征在于,所述多轴传感器模块安装在操作器内、或升降立柱内、或以单独配件的形式设在所述升降立柱与控制器之间、或以单独配件的形式设在所述操作器与控制器之间。
[权利要求 6]
根据权利要求1所述的电动升降平台,其特征在于,所述电动升降平台还包括用于支撑台面的横梁,控制器设于横梁上;或者,所述控制器设于台面上。
[权利要求 7]
根据权利要求1所述的电动升降平台,其特征在于,所述遇阻数据包括X轴、Y轴、Z轴三轴的加速度和/或三轴的角速度,台面所在的平面为X轴、Y轴、Z轴中任意两轴所构成的平面。
[权利要求 8]
根据权利要求7所述的电动升降平台,其特征在于,所述主控MCU或所述多轴传感器模块内设有预设值,所述遇阻数据包括X轴、Y轴、Z轴三轴的 加速度以及X轴、Y轴、Z轴三轴的角速度,所述六个数值中其中一个或多个,其变化值在一段时间内超过预设值的预定幅值,电机驱动电路控制升降立柱执行相应的回退动作。
[权利要求 9]
根据权利要求1所述的电动升降平台,其特征在于,所述多轴传感器模块包括中央处理器和六轴传感器模块,所述六轴传感器模块与中央处理器电连接,中央处理器与主控MCU的输入端连接。
[权利要求 10]
根据权利要求9所述的电动升降平台,其特征在于,所述六轴传感器模块为MPU6050模块或ICM20608D模块或LSM6DSL模块。
[权利要求 11]
根据权利要求9所述的电动升降平台,其特征在于,所述六轴传感器模块包括用于采集三轴加速度数据的三轴加速计和用于采集三轴角速度数据的三轴陀螺仪。
[权利要求 12]
根据权利要求11所述的电动升降平台,其特征在于,所述中央处理器或主控MCU包括用于对所述三轴加速度数据和三轴角速度数据进行过滤处理的滤波模块。
[权利要求 13]
根据权利要求9所述的电动升降平台,其特征在于,所述多轴传感器模块还包括三轴磁力计,三轴磁力计与六轴传感器模块电连接。
[权利要求 14]
根据权利要求1所述的电动升降平台,其特征在于,所述控制器还包括用于监控控制器内部电路稳定性的反馈电路。

附图

[ 图 1]  
[ 图 2]  
[ 图 3]  
[ 图 4]