CN1271117A - 模块式可佩戴的计算机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由一定数量的模块组成的计算机,所述每一个模块都装有计算机部件,这种计算机除了能够佩戴在身体上并且具有控制排热的特点方面之外与一常规计算机相同。控制排热的一方面是所述模块的至少一个侧面或优选每一侧面都具有构成侧面一部分的排热装置。控制排热的另一方面是选择导热材料或不导热材料制成所述模块的侧部。靠近使用者身体的模块侧部最好是由一种绝缘材料制成。

Description

模块式可佩戴的计算机

本发明涉及一种可佩戴的计算机，特别涉及一种由多个可放置计算机部件的模块组件构成的计算机。

各种类型的可佩戴在身体上的并且无需用手进行操作的便携式计算机已为人们所知。现有这种计算机的一个特征是，使用者在使用一个全功能可佩戴的计算机的同时还可用手进行修理或进行其它的操作。目前最畅销的这种计算机可能是由Fairfax，VA.的Xybernaut公司所开发的Mobile Assistant计算机。Mobile Assistant是Xybernaut公司的注册商标。

转让给Xybernaut公司的美国专利No.5,305,244(发明人为Newman等人)对Mobile Assistant计算机进行了详细地描述并且披露了这种可佩戴的或由使用者身体支承的计算机的部件和功能。另外，共同未决的系列专利申请No.08/705,247、09/092,261和09/160,849中对MobileAssistant计算机作了进一步改进。美国专利号为No.5,305,244和No.5,844,824的专利权为本申请的受让人所拥有，这两个专利对可佩戴计算机中的无需用手进行启动的装置进行了描述。另外，美国专利No.5,285,398(Janik I)和No.5,491,651(Janik II)也对可佩戴的计算机进行了描述。这两篇专利文献都披露了一种装有一个计算机的多个元件或部件的带式计算机。在Janik I中，将多个计算机元件放置在一个带上并且利用一种柔性信号传输装置连接所有的计算机元件。使用一个保护罩罩住所述计算机元件。在Janik II中也对一种类似的带式计算机进行了描述，其中信号传输装置在任何两个计算机元件之间的长度大于可佩戴部件在任何两个计算机元件之间的长度。在Janik I和Janik II中，柔性可佩戴的计算机都是带状的，计算机元件围绕所述带的周边依次放置。

对于现有技术中所有的可佩戴的计算机来说，都存在着两个特殊问题；一个是计算机结构件的重量，另一个是所产生的热量。这两个问题对于桌面式计算机或膝上型计算机来说都不是严重的问题，这是因为它们都不是由使用者身体支承或与使用者身体接触的。另外，在通常使用的可佩戴的计算机中，结构是固定的并且是由多个预定的部件组装而成的。其中一些部件对于某些应用而言可能不是必需的。因此，人们非常需要一种仅由必需的部件构成或组装成的可佩戴在身体上并且无需用手操作的计算机，这种计算机不会因具有固定结构的不必要部件而增加重量。

因此，本发明的一个目的在于，提供一种能够克服上述缺点的计算机结构件。

本发明的另一个目的在于，提供一种新颖的并且能够散热的模块式结构件，这种模块式结构件适用于一种可佩戴在身体上的计算机以便将热量从计算机内部散出。

本发明的另一个目的在于，提供一种重量轻的模块式计算机结构件，所述结构件具有一个外壳，所述外壳包括多个可排热的计算机隔室，在使用一个可佩戴的计算机时，基本上仅将构成一个可佩戴计算机所必需的所有部件放置在所述隔室中。

本发明的另一个目的在于，提供一种模块式计算机结构件，所述结构件具有连接装置，所述连接装置可连接外部设备或连接一个独立分隔开的外部模块。

本发明的另一个目的在于，提供一种模块式计算机结构件，所述结构件具有重量轻、能够散热、易于组装和便于佩戴的特点。

本发明的另一个目的在于，提供一种便携的、可佩戴的模块式计算机，该计算机可具有模块式外部设备，例如红外通信设备。

本发明的另一个目的在于，提供一种重量轻的模块式计算机结构件，所述结构件可大大地降低所述结构件中的热量或与使用者身体相接触的热量。

本发明的另一个目的在于，提供一种由所需模块组装而成的计算机系统，所述计算机的性能和外形可以是各种各样的。

本发明的另一个目的在于，提供一种计算机结构件，当佩戴这种计算机时，使用者可在其右侧或左侧交替使用这种计算机。

本发明的另一个目的在于，提供一种便携式计算机结构件，所述结构件可以无需用手进行操作的方式佩戴在身体的其它部位上。

本发明的另一个目的在于，提供一种便携式计算机，该计算机具有输出端口或其它模块装置以便与一个立式计算机、膝上型计算机或桌面式计算机上的部件相连接或相兼容。

本发明的另一个目的在于，提供一种模块式可佩戴的计算机结构件，所述结构件包括模块式互连的外壳，所述外壳基本上包括通常使用或常规的计算机中所需的部件，这些部件可包括输入/输出装置、处理器和存储器，但不仅限于这些部件。

从下面对本发明的描述中可以理解本发明的其它目的。

概括地说，为了达到上述目的和其它目的，本发明提供一种便携的、可佩戴在身体上的模块式计算机，所述计算机具有多个模块式计算机外壳，所述外壳具有用于将所述计算机外壳与使用者相连的装置，所述模块式计算机外壳基本上包括一种常规计算机中的所有的部件，所述模块式外壳包括：

A.一个处理器或CPU和电路模块；

B.一个诸如PCMCIA放置模块的外部模块，该模块具有一个用于外部设备的机械接口；

C.一个用于放置一可拆卸的存储装置的模块；

D.一个启动模块；

E.一个用于放置一控制鼠标的任选模块；以及

F.一个装有I/O和输入-输出电子设备的模块；

G.通信部件模块；以及

H.独立的或处在每一个模块内的电源模块。

本发明所述的一种便携的、可佩戴在身体上的计算机包括一个计算机外壳，所述计算机外壳由多个互连的模块组件、无需用手的启动装置以及用于将所述计算机外壳与使用者相连的装置组成。所述模块式计算机外壳包括一种常规计算机中的几乎所有的部件，所述模块式外壳具有可排热的正面部分、背面部分、顶面部分、底面部分和侧面部分。所述背面部分最好具有用于连接电缆的装置，所述正面模块部分、背面模块部分、顶面模块部分和侧面模块部分基本上由一种导热和散热材料制成，而所述底面部分的模块则是基本上由一种绝热材料制成。当使用者佩戴这种计算机时，所述底面部分靠近使用者的身体。如上所述，便携的、可佩戴在身体上的计算机所遇到的问题与桌面式计算机、立式计算机或膝上型计算机是完全不同的。最主要的是，由CPU或其它计算机部件所产生的显著热量问题，虽然这对于立式计算机或膝上型计算机不是什么大问题，但对于可佩戴在身体上的计算机而言却是一个主要问题，这是因为所佩戴的计算机靠近使用者的身体。人们试图利用隔热衬衣或隔热带或者通过提高计算机部件或计算机外壳的绝热性能来解决这个问题，但是这些方法通常会使计算机的体积和重量变大。由于尺寸和重量也是这种可佩戴在身体上的计算机的重要因素，因此目前的这些方法除了会带来关于尺寸和重量的新问题以外，不能解决关于热量的问题。

本发明所述的模块式计算机结构件可用作一种安全、便携、可佩戴在身体上的计算机。在这里所述的“常规计算机”指的是目前已知的带有必需的和非必要部件的计算机，例如由IBM、Dell、Apple、Compaq、Toshiba、Micron、Hewlett-Packard等公司开发的计算机。本发明所述的模块式计算机结构件的一种实施方案是具有两个以上的模块式计算机外壳，所述外壳是可组装的，并且当将所述外壳组装以后，可将其佩戴在使用者的腰部周围，所述外壳的底部或内侧(即与使用者腰部接触的一侧)可稍稍带有弧形以符合使用者身体的轮廓曲线。这种结构件的尺寸仅会占用使用者腰部的一小部分。因此，这种结构件不会象上述JanikI和II中所涉及的结构那样环绕着使用者的整个腰部。当这种结构件用作一个佩戴在人体腰部或躯干部的计算机时，重要的是这种计算机能够隔热，并且当使用者用手修理一件物品或设备或者进行其它工作时，从该计算机背面部分伸出的电缆和其它电连接装置应该避开使用者的手并且不会对使用者手里的工作产生干涉。所述计算机结构件最好是对称的；因此，可将所述计算机翻过来成为一个可用左手操作的装置。这样，所述电缆插口始终朝向着使用者的背部。相反，可选择的鼠标控制模块始终是一个位于所组装的计算机外壳正面的模块以便于使用者用右手或左手进行操作。本发明所述的计算机外壳具有一个带有用于连接诸如电源、监视器、键盘或其它所需部件的插口的模块。在共同未决的系列专利申请No.09/092,261以及美国专利No.5,305,244和No.5,844,824中所述的一种便携计算机的所有实施例都包括在本发明所用的结构件中。美国专利No.5,305,244和No.5,844,824和系列专利申请No.09/092,261作为本发明的参考文献。

本发明的可组装的计算机外壳由多个模块构成，所述模块中装有一种常规计算机中所有的部件，这些部件包括存储装置、处理器装置、音频转换装置以及识别装置，这些装置在美国专利No.5,305,244和No.5,844,824中被详细披露。在该实施例中还包括用于将所述计算机外壳安装到使用者身上的装置。“多个模块”一词指的是三个或三个以上的模块。“启动装置”一词指的是美国专利No.5,844,824中所披露的那些启动装置。只要是无需用手启动的启动装置都可用于本发明中。但是，如在描述关于可佩戴计算机的现有技术的几篇文献中所述，在非优选的实施例中，如果需要的话，也可使用一个键盘。通常，可将所述计算机安装在使用者所佩戴的一个带上，例如在腰部周围、在肩部或穿了衣服的躯干上。在一个优选实施例中，围绕整个模块周围部分或壁延伸的每一个模块式计算机外壳是一个散热装置(排热装置)，所述散热装置包括肋片部分或散热片部分以使热量能够从所述外壳的内部散出并使计算机内部保持一个适于操作的温度。另外，必须使这种可佩戴在身体上的计算机保持一个安全的温度并且使之能够佩戴较长的时间。用作靠近使用者身体的底面部分的所述模块式计算机外壳由一种轻质且具有刚性的塑料或其它适用的不导热材料制成。在本发明中，所述外壳的顶部和侧部所用的模块大部分或主要部分由散热材料制成，所述散热材料可使所述外壳内部的热量离开使用者并通过排热装置将其排放到大气中。这些能够排热的顶部和外侧(远离使用者身体)与上述位于所有模块中的外部散热装置可以将所述外壳内部的热量有效地排出并使使用者安全。计算机外壳的与使用者身体接触的模块部分最好具有橡胶支脚或其它隔热材料，作为将模块式计算机安装到使用者身上的一个带环(belt loop)固定装置。这样，所述外壳的正面(远离使用者身体)和背面(靠近使用者身体)下侧也具有与所述橡胶支脚相连的环，当将一个带佩戴在使用者身上时，所述带可通过所述环进行固定。所述具有传导装置或连接装置的模块最好位于所述外壳的后侧，可利用电缆将所述模块连接到电源、外部设备以及安装在身体或头部上的显示器或者常规的监视器上。用于本发明中的显示器可以是任何类型的监视器，例如安装在头部的显示器、平板监视器、安装在腰部或安装在手上的监视器或者其它适用的显示器或监视器。

除了上述的散热特征以外，上述突出的橡胶支脚(或其它不导热的材料)位于所述外壳的底部以便使这些隔热的支脚接触使用者而不是使所述外壳接触使用者。将这些支脚放置在使用者与外壳之间的空隙中以进一步解决排热问题。这些支脚还可作为所述环的固定装置，这样使用者就能够将他的其它带穿过所设置的环。下面将参照附图进一步描述这些特征。

图1是本发明一个计算机部件模块的一个主视平面图。

图2是当本发明的两个计算机部件模块连接在一起或组装在一起时的一个主视平面图。

图3是一个由四个相连模块组成的本发明一个实施例的可佩戴计算机的透视图。

图4是本发明的一个模块的主视平面图，其中至少一个侧面部分具有一个排热装置。

图5是一个具有两个排热侧面的模块的主视平面图。

图6是一个模块的主视平面图，其中仅利用侧面上的一部分进行排热。

在图1中表示了本发明计算机的一个模块1；在这种情况下，CPU放置在所述模块中，而计算机的其它部件可放置在一个类似的模块中。所述模块1的壁部、侧部或周围部分中具有排热装置2以便将由CPU(或者其它计算机部件)产生的热量最大限度地排出或将热量从所述模块1的内部3散到大气中。每一个壁作为一个换热器或排热装置以将热量从模块1中排出和从每一个模块1中进行单独排热。尽管每一个模块1与其它模块相互连接是优选的(如图3中所示)，但是用电连接的方式将放置在衬衣口袋(或类似地方)中的每一个排热的模块相互连接也在本发明的保护范围之内。但是，图3中所示的由多个模块组成的这种外壳结构是非常优选的。在图1中，排热的壁围绕着整个模块，从而可以进行最大限度的排热；但是，在本发明中，每一个模块的至少一个壁、可能是外壁是能够排热的。每一个模块具有一个凸出式连接装置4和一个凹入式连接装置5以使模块与模块之间能够连接在一起。这些连接装置4和5也可用作在每一个模块1中的计算机部件之间的电连接装置。因此，所述连接装置4和5最好是能够导电的。其它适合的连接装置和电路也可用于本发明中。对于本发明来说，最重要的是，所述可佩戴的计算机是由多个相互连接的排热的模块形成的。除了在每一个模块中设置排热装置2以外，通过在每一个模块中的不同部分采用不同材料也可达到控制导热的目的；例如，每一个模块的顶部和侧部可由一种诸如镁、铝的导热材料、金属或者其它导热材料制成。所述导热材料能够将热量从每一个模块的内部导出并且使热量远离使用者的身体。每一个模块的底部或最靠近使用者身体的部分可由基本上不导热的材料或其它合适的绝热材料制成，这些基本上不导热的材料例如为诸如ABS树脂和FRP树脂的塑料材料、橡胶、木材、丝绸、Styrofoam、玻璃纤维。对于本发明来说，关键是每一个模块1的至少一个侧壁或周围部分具有一个排热装置或散热装置2。在本发明的一个优选实施例中，每一个模块的所有六个侧面除了材料不同(选择导热材料或不导热材料)以外都具有一个排热装置2。每一个模块的“底部”指的是最靠近使用者身体的那一部分，每一个模块的“顶部”指的是与所述底部相对的那一部分。每一个模块的“侧部”指的是与所述“底部”和“顶部”相连的壁。每一个模块1的外形是不受限制的；虽然附图中示出的是一个正方形和矩形的模块；但是也可采用其它任何适合的形状。由于一个计算机的每一个部件都能产生一些热量，因此每一个模块1都应采用类似的结构；但是，如果需要的话，CPU模块应该最大限度地排热(所有六个侧面)。在不同的模块中，例如对于结构特殊的外部模块或其它模块，不一定所有的侧面都具有排热装置，或者可以采用不同的材料、或者表面积不同、或者采用不同的装置、或者将这些不同的特征组合起来。因此，虽然图3中所示的所有模块1外形都是相同的，但是也可采用其它的组合形式，例如将一个具有排热装置的侧面(如图4中所示)和两个具有排热装置的侧面(如图5中所示)与图1中的模块组合起来。可以采用其它由具有不同排热装置的模块组合的形式。一个模块的尺寸也可以是不同的，即它们不必如图3中所示那样具有相同的尺寸。这样的模块结构使所佩戴的计算机部件更易于维修或使佩戴或升级的计算机部件更易于更换；例如，如果需要佩戴存储装置模块，那么在采用各独立的模块的情况下，仅需更换存储装置模块，而无需更换整个计算机结构件。

在图2中示出了两个通过模块连接装置4和5相连的两个分隔模块1，所述连接装置4和5还作为放置在每一个模块1内的部件之间的电连接装置。每一个凹槽5的周围部分最好是与连接装置4相同的导电材料。每一个模块1与相邻模块之间的安装配合采用一种紧密的构形6以减小或保持图3中所示的计算机组件的尺寸。所述连接装置4的支承部分7和连接装置5的周围部分8也是可导电的。如上所述，可以根据需要来改变模块1的材料和尺寸。连接装置4和5位于所述模块的所有侧面上以连接在其上方、下方和侧面的所述其它模块。附图中未示出所有的这些连接装置4和5，但是可将它们放置在模块之间需要适当机械连接和电连接的地方。侧面13的内壁14是导热装置，它可将在每一个模块内部中所产生的热量传导到排热装置2。

图3表示了装有一个计算机中各个部件的模块1的完整组件。一个使用者可以选定他的可佩戴计算机上所需的模块。有时为了降低所佩戴计算机的尺寸、重量和热量就不需要PCMCIA卡模块，使用者可以从所装配的计算机9中省去PCMCIA模块，同样可以省去其它非必要的计算机部件模块。为了清楚起见，在图3中，没有用暗线表示壁2以示出一个排热的壁，但是，如上所述，最好所有的壁都具有排热装置(如图1中所示)，不过如果需要的话，只有一部分壁、一个壁或仅外壁具有排热装置2。在美国专利No.5,305,244；5,719,743；5,719,744和5,844,824中所披露的每一个可佩戴的计算机9都具有一个带环，所述带环具有橡胶支脚或用于将计算机9与使用者相连的装置10，这些专利文献在这里都作为本申请的参考文献。另外，为了清楚起见，图3中省去了连接装置4和5。图3中示出了四个模块，即一个CPU模块、一个输入-输出模块、一个启动模块(例如利用声音启动或键盘)以及一个外部模块。如上所述，可以根据需要来选择模块1和计算机部件的数量。图3中所示的优选实施例中通过排热装置2和壁14将热量从内部最大限度地排放到大气中。所述外部模块具有开口11以使计算机9与诸如软盘驱动器、条形码扫描仪、照相机、CD-Roms、VGA端口、外部监视器连接装置或PCMCIA卡连接。模块1和所组装的计算机9的形状、尺寸、材料和外形是不受限制的。正方形模块1可与三角形模块、圆形模块或椭圆形模块组合或者与由不同导热结构制成的模块组合，或者采用其它组合方式。制成模块的材料也是本发明的一个重要部分。应该选择具有适当导热性能或不导热性能的轻质材料。

图4中所示的模块仅一个侧面2作为散热装置2。该模块可用于放置产生热量较少的计算机部件，尽管如此，在所有侧面上设置排热装置2仍然是关于可佩戴计算机中所产生热量问题的最佳解决方案。没有排热装置2的侧面12可以是中空的以使存在于壁13和14之间的空气作为一个绝热装置。

图5表示了一个模块，其中两个侧面上具有排热装置或散热装置2，而其它四个侧面则没有排热或排气装置2。对于不能排热的侧面12以及存在于壁13和14之间的起绝热作用的空气而言，上述对图4所示中的模块的限定同样适用于图5和图6中所示的模块。在本发明中，任意数量的侧面可以排热，而且也可以利用一个侧面的一部分、例如一个侧面部分进行排热，例如在图6中，仅仅一个侧面的一半是用于排热的。

为了清楚地描述本发明，上面结合附图对本发明的优选实施例进行了详细的描述，但是应该理解的是，在不超出本发明保护范围内可以对本发明进行各种改进和变型。

Claims (24)

1.一种无需用手的可佩戴的计算机，包括用于将所述计算机与使用者相连的装置以及多个具有排热排气功能的模块组件，每一个模块具有壁或侧部，所述每一个模块壳体中可放置常规计算机的至少一个部件，所述计算机部件可包括选自下列一组的装置：一个存储装置、一个处理器、一个输入-输出装置、一个启动装置、外部连接装置及其组合装置，所述启动装置可包括选自下列一组的装置：一个利用声音启动的装置、用笔启动的装置、通过眼睛目视进行启动的装置、脑电流扫描启动装置、利用头部和手臂进行启动的装置及其组合装置。

2.一种如权利要求1所述的可佩戴的计算机，其特征在于，所述具有排热排气功能的模块包括在至少一个所述壁或所述侧部上具有作为壁或壁的一部分的散热装置的模块。

3.一种如权利要求1所述的可佩戴的计算机，其特征在于，所述具有排热排气功能的模块包括在所有所述壁或侧部上具有作为壁的散热装置的模块。

4.一种如权利要求1所述的可佩戴的计算机，其特征在于，每一个所述模块都具有电连接装置和机械连接装置，所述连接装置可将一个模块连接到至少一个其它模块上。

5.一种如权利要求1所述的可佩戴的计算机，其特征在于，每一个所述模块在其各壁或侧部上都具有至少一个所述连接装置，以便设置用于将每一个侧部连接到相邻模块上的装置。

6.一种如权利要求1所述的可佩戴的计算机，包括用于将所述计算机与使用者的躯干或腰部相连的连接装置。

7.一种如权利要求1所述的可佩戴的计算机，其特征在于，当使用者佩戴所述计算机时，所述计算机的靠近使用者身体的部分是由绝热材料制成的，而所述计算机的远离使用者身体的任何部分是由导热材料制成的。

8.一种如权利要求1所述的可佩戴的计算机，其特征在于，所述启动装置包括声音启动装置。

9.一种如权利要求1所述的可佩戴的计算机，其特征在于，可组装成所述计算机的所述各模块的尺寸是相同的。

10.一种如权利要求1所述的可佩戴的计算机，其特征在于，可组装成所述计算机的所述各模块中包括至少一个尺寸不同的模块。

11.一种如权利要求1所述的可佩戴的计算机，其特征在于，可组装成所述计算机的所述各模块的形状或构形是相同的。

12.一种如权利要求1所述的可佩戴的计算机，其特征在于，所述模块中的至少一个模块其形状或构形与其它模块中的至少一个模块不同。

13.一种无需用手的可佩戴的计算机，它由多个具有排热排气功能的模块组件构成，每一个模块具有侧部或周围部分，所述侧部或周围部分限定了一个基本封闭的隔室，可将一个计算机部件安装在所述隔室中并且可在所述隔室中操作所述部件，所述每一个模块壳体中可放置常规计算机的至少一个部件，所述计算机部件可包括选自下列一组的装置：一个存储装置、一个处理器、一个输入-输出装置、一个启动装置、外部连接装置及其组合装置，所述启动装置可包括选自下列一组的装置：利用声音启动的装置、用笔启动的装置、通过眼睛目视进行启动的装置、脑电流扫描启动装置、利用头部和手臂进行启动的装置及其组合装置。

14.一种如权利要求13所述的可佩戴的计算机，其特征在于，所述具有排热排气功能的模块包括在至少一个所述周围部分或所述侧壁之上具有作为壁或壁的一部分的散热装置的模块。

15.一种如权利要求13所述的可佩戴的计算机，其特征在于，所述具有排热排气功能的模块包括在所有所述周围部分或侧部上具有作为壁的散热装置的模块。

16.一种如权利要求13所述的可佩戴的计算机，其特征在于，每一个所述模块都具有电连接装置和机械连接装置，所述连接装置可将一个模块连接到至少一个其它模块上。

17.一种如权利要求13所述的可佩戴的计算机，其特征在于，每一个所述模块在其各周围部分或侧部上都具有至少一个所述连接装置，以便设置用于将每一个侧部连接到相邻模块上的装置。

18.一种如权利要求13所述的可佩戴的计算机，包括用于将所述计算机与使用者的躯干或腰部相连的装置。

19.一种如权利要求13所述的可佩戴的计算机，其特征在于，当使用者佩戴所述计算机时，所述计算机的靠近使用者身体的部分是由绝热材料制成的，而所述计算机的远离使用者身体的任何部分是由导热材料制成的。

20.一种如权利要求13所述的可佩戴的计算机，其特征在于，所述启动装置包括声音启动装置。

21.一种如权利要求13所述的可佩戴的计算机，其特征在于，可组装成所述计算机的所述各模块的尺寸是相同的。

22.一种如权利要求13所述的可佩戴的计算机，其特征在于，可组装成所述计算机的所述各模块中包括至少一个尺寸不同的模块。

23.一种如权利要求13所述的可佩戴的计算机，其特征在于，可组装成所述计算机的所述各模块的形状或构形是相同的。

24.一种如权利要求13所述的可佩戴的计算机，其特征在于，所述模块中的至少一个模块其形状或构形与其它模块中的至少一个模块不同。

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