CN101292208A - 用于支持手提电子装置屏幕的多段臂 - Google Patents

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Abstract

多段臂作为一种基本机制，用来支撑手提电脑的屏幕。这台手提电脑的屏幕可以相对于底座作上下，前后，左右连续移动。这使得屏幕有许多观看位置，并且在每个选定的观看位置有许多视角。在手提电脑合上时，多段臂可以摺叠并停放在电脑的旁边。多段臂还可以同屏幕和底座脱离。当屏幕和底座叠放在一起时，还可以控制它们如何互相面对，使得同一台手提电脑可变换多种形态。根据多段臂的个数以及它们如何连接底座和屏幕，这里介绍几个实施例作为说明。

Description

用于支持手提电子装置屏幕的多段臂
技术领域
本发明是关于手提电脑和电子装置。且特别是关于这样一台电子装置，它的屏幕和底座通过一种结构连接，以便于调整屏幕视角和空间位置，还可以支持多种使用形态。
背景技术
科技进步使得手提电脑和电子装置具有多种形式，如笔记本电脑(notebook)、平板电脑(tablet)、个人数码助理(PDA)，DVD放影机等。为方便起见，本发明以后的叙述将用手提电脑一词代表所有这些类型。
手提电脑通常包含底座和屏幕。电脑底座一般包含处理器、存储器、电子电路、及键盘等。通常底座与屏幕由枢纽(hinge)连接，使得屏幕可以叠合在底座之上，如图5电脑(900)所示。这种结构称为蚌壳式设计。当蚌壳合上时，屏幕隐蔽。就是说，屏幕面对键盘。
蚌壳式设计有若干缺点。其一是底座与屏幕相邻。如果电脑放在一个舒适的示屏观看位置，打字时手臂和肩会不舒服，但是，如果电脑放在一个舒适的打字位置，看屏幕会使颈部不舒服，这个缺点有可能导致严重的与电脑相关的工伤事故。还有一个缺点是在空间紧凑时很难把蚌壳式设计的电脑屏幕打开至90度来正常观看，例如在飞机座位后的拉出托盘上。总之，蚌壳式使用不够舒适。一般来说，有必要让一台手提电脑变换以下多种形态。
(1)改进型笔记本电脑形态：屏幕可以调到称心的视角、高度(屏幕底线相对于底座)、及前后深度(屏幕底线相对于底座前边)。
(2)共同观看形态：这是形态(1)再加上屏幕在键盘上方左右调整(便于多人一起看屏幕)。
(3)平板电脑形态：屏幕面朝上，并叠合在底座之上。
(4)手写输入形态：电脑打开，屏幕在正常观看位置，底键盘的底面朝上以便用作输入界面。
(5)节省空间形态：手提电脑合上，底座叠放在屏幕之上以便作为台式电脑，连同更大更好台式屏幕一起使用。
(6)台式笔记形态(Desk Note)：屏幕和底座完全分开，以便底座作为台式电脑，连同台式屏幕一起使用。
曾有过无数解决这六种形态的试图，其中不少是以各种方法解决屏幕位置的调整，这些都不同于本发明所用的多段臂方法。另外有些方法仅解决笔记本电脑与平板电脑之间的状态转变。在此之前，没有一项发明能够在同一台电脑解决以上各种形态。
本发明引进一种基本机制，它能够在同一台电脑上解决(1)-(6)中所有或部分形态，此外还有一些附带功能。
发明内容
本发明能够在一台电脑上解决发明背景所讲(1)-(6)中所有或部分形态。
本发明涉及的手提电脑包含底座和屏幕，它们由一条或多条多段臂连接起来，电线从多段臂里通过，底座和屏幕上有用于连接多段臂的附着机制，多段臂的臂段通过灵活的关节连接起来，臂段能够围绕关节转动。
手提电脑合上时，多段臂可以摺叠起来并且停放在电脑旁边。当屏幕在传统观看位置时，多段臂可以调离电脑底座的边沿，以便不阻碍DVD光碟及其它插座的使用。
多段臂可以灵活伸缩来连续调整屏幕的空间位置，包括上下高度(相对于底座)，前后深度(相对于底座的用户边沿)，以及宽度(屏幕在键盘上方左右调整，参见发明背景章，形态(1)-(2))。
至于屏幕位置调整幅度，试考虑屏幕底边中点的活动范围。在传统蚌壳式设计(看第5图)，这个中点沿著一条预设的曲线活动，此曲线半径约等于电脑底座和屏幕之间连接枢纽的高度。相比之下，按本发明的电脑，这个中点的活动范围可以是一个三维空间，此空间半径大约为多段臂伸张后的高度。
多段臂连接到屏幕和底座的附着机制上。可以调整屏幕的视角，而且通过安排底座和屏幕之间如何面对对方，手提电脑可以选择形态(1)-(5)(参见发明背景)。多段臂跟屏幕和底座可以完全分开。这不仅可以把电脑调整到形态(6)，而且多段臂可以替换(例如，损坏维修、更换色样和大小等等)。此外，有些形态转换也可以通过多段臂跟屏幕和底座可以完全分开后重新组装来达到。
臂关节里的摩擦机制可以维持多段臂和屏幕已经选定的空间位置。关节里还有机制可以限定臂段围绕关节的转动的幅度，这可以防止无限的转动引起电线及其它损坏。还有锁紧机制防止多段臂无意中脱离屏幕和底座。
根据所用多段臂的个数、每个多段臂中臂段的个数、以及多段臂和电脑底座及屏幕的连接方式，我们在此描述几种不同的实施例。本发明用到一些基本部件，例如臂关节。为描述简便先假定这些基本部件按现有机械制造能力可以制造。它们在图式用了几个符号来表示。然后我们再提供它们的机械实现设计。最后，我们给出本发明的电脑的首选实施例，来说明这些机械部件是如何用上。
电脑底座有两面和四边如下：键盘、底面(即键盘背面)、左边、右边、前边(即用户边)、后边。屏幕有两面和四边如下：荧屏、背面、左边、右边、上边、底边(从用户角度来看)。
第一个实施例只有单条多段臂连接底座后边以及屏幕底边。第二个实施例有两条多段臂，在左右两边分别连接底座及屏幕的对应边。第三个实施是第二个实施例的扩充，多段臂中的关节被换成复合关节，以便屏幕向左右移动。第四个实施例有一条桥式多段臂，桥的两头分别连接在底座的两边，屏幕连接在桥中段。第五个实施是第二个实施例的扩充，二段臂被换成三段臂(以表明可能使用两段以上的侧臂)。最后一个实施例是一台具有两条多段臂的手提电脑，它用了本发明介绍的机械部件。
总之，本发明能够在一台电脑上解决发明背景一章所讲(1)-(6)中的所有形态或者部分形态。这些形态可以通过臂段、底座、和屏幕的转动来实现。此外，有些形态转换也可以通过多段臂跟屏幕以及底座可以完全分开后重新组装来达到。
附图说明
主要元件符号说明
第1图是符号清单，表示在不同情况多段臂的一段。
第2图是符号清单，用在图式中表示两臂段通过关节相连接。它们表示臂段如何环绕关节作相对转动(相对地，也可以看成关节绕臂段转动)。
第3图是符号清单，表示在不同情况下臂可以跟屏幕和底座连接和分离。
第4图列出手提电脑的屏幕和底座。屏幕和底座在所有实施例的图式中将使用一至不变的标号。(第4A图表示手提电脑的屏幕。第4B图表示手提电脑的底座。)
第5图是按蚌壳式设计的手提电脑打开时的透视图。
第一个实施例
第6A图是根据本发明的电脑(100)的第一个实施的透视图，它只有一条多段臂处在半开的位置。
第6B图是展开图，多段臂的顶部连接电脑(100)的屏幕。
第6C图是第6B图中电脑(100)顶部的一个可能的替代。
第7图是电脑100合上的透视图。
第8图是电脑100的透视图。图中电脑按常规方式打开屏幕，多段臂摺叠并停放在电脑底座后边82右侧(从使用者的角度来看)。
第9图是电脑100按常规方式打开屏幕后的透视图，图中多段臂摺叠并停放在电脑底座后边82左侧(从使用者的角度来看)。
第10图是电脑100的透视图。图中电脑按常规方式打开，屏幕竖立，多段臂摺叠并停放在离开电脑底座后边82的位置上。
第11图是电脑100的透视图，图中屏幕升高并朝向用户，多段臂离开电脑底座后边82。
第12图是电脑100的左边透视图，图中电脑打开、屏幕升高、离开常规直立的位置并偏向用户一方。
第13图是电脑100的透视图，图中电脑打开、屏幕升高，臂段132和133停放在靠近电脑底座后边82的位置上。
第14图是电脑100的透视图，图中电脑打开、屏幕竖立并面对后方，臂段132和133停放靠近电脑底座后边82。
第15图是电脑100的透视图，图中电脑合上、屏幕98朝上(平板电脑形态)。
第16图是电脑100的透视图，图中电脑打开，屏幕98朝向前方，整个屏幕升高并向右边靠(共同观看形态)。
第17图是电脑100的透视图，图中电脑合上，底座停放在屏幕上面(省空间形态)。
第二个实施例
第18A图是电脑(200)的透视图。这是本发明的第二个实施例，它有两条侧二段臂。图中电脑打开，屏幕朝向用户。
第18B图是多段臂232和电脑200的展开图、以及多段臂另一种设计。
第19图是电脑(200)的透视图。图中电脑合上，多段臂摺叠。图中展示多段臂如何从电脑卸下。
第20图是电脑(200)的透视图，图中电脑按常规方式打开。
第21图是电脑(200)的透视图。图中电脑打开、屏幕升高并朝向用户。
第22图是电脑(200)的透视图。图中电脑按常规方式打开，多段臂摺叠并升高以避免阻塞底座边84作其它用途，例如DVD及各种电线插头等。
第23图是电脑200的透视图。图中电脑打开，处在非常规的位置上，多段臂半开并伸到电脑底座的后方。(这表明屏幕位置可以有多灵活。)
第24图是电脑200的侧透视图。图中电脑打开，屏幕90升高，键盘朝下(手写输入形态)。
第25图是电脑200侧透视图。图中电脑按常规方式合上，多段臂摺叠，屏幕与键盘面对面。
第26图是电脑200侧透视图。图中电脑合上，多段臂摺叠，屏幕朝上并停放在底座上面(作平板电脑形态)。
第27图是电脑200侧透视图。图中电脑合上，多段臂摺叠，屏幕朝上。(这是另一种设计，用来支持平板电脑形态。在这个特殊的设计，多段臂232的长度不能超过底座边84的长度。)
第三个实施例
第28A图是电脑(300)的透视图，这是本发明的第三个实施例。
第28B图是电脑200和多段臂231和232(第18A图)以及一对代用多段臂的拆分视图。把这一对代用多段臂换上就得到第三个实施例手提电脑(如第28A图所示)
第29图是电脑300的透视图。图中电脑合上，多段臂摺叠。
第30图是电脑300的透视图。图中电脑按常规方式打开，多段臂摺叠并停放在底座80的旁边。
第31图是电脑300的透视图。图中电脑打开，多段臂摺叠并从电脑背后伸出去。
第32图是电脑300的透视图。图中电脑打开，多段臂摺叠从电脑背后伸出并横向转离电脑。
第33图是电脑300的透视图。图中电脑打开，多段臂半伸开，屏幕半升高并朝电脑右方伸去(从用户角度看)。
第四个实施例
第34A图是手提电脑(400)的透视图。这是本发明的第四个实施例。这个实施例只有一条桥式多段臂，图中屏幕升高并朝向用户。
第34B图是电脑400的局部侧透视图。
第35图是电脑400的透视图。电脑按常规方式打开。
第36图是电脑400的透视图。电脑按常规方式合上。
第37图是电脑400的透视图。图中电脑打开，多段臂摺叠，屏幕背对用户。
第38图是电脑400的侧透视图。图中电脑合上，多段臂摺叠，屏幕朝上。
第39图是电脑400的透视图，图中多段臂从电脑底座80及屏幕90上卸下来。
第五个实施例
第40图是手提电脑(500)的侧透视图。这是本发明的第五个实施例。这个实施例有两条侧三段臂，图中屏幕升高并朝向用户。
第41图是手提电脑(500)的侧透视图。图中屏幕升高并朝向用户、键盘朝下(手写输入形态)。
第42图是电脑(500)的侧透视图。图中电脑按常规方式合上、多段臂摺叠。
第43图是电脑(500)的侧透视图。图中电脑合上、多段臂摺叠、屏幕朝上(平板电脑形态)。
第44图是电脑(500)侧透视图。图中电脑合上、多段臂摺叠、底座停放在屏幕上面、键盘朝上(省空间形态)。
机械原件的实现设计
第45图展示用于本发明的旋转摩擦的基本机械结构。
第45A图是一个旋转摩擦机制的截面图。图中两个圆筒套在一起形成摩擦面。
第45B图是一个多层旋转摩擦机制的截面图。图中的机制由三个圆筒套在一起。
第46A图展示C形槽榫接合(C-shaped groove and locking tip)机制1200。
第46B图是1200的截面图。
第46C图是1200的另一个截面图。
第47A至47H图展示两段臂段的连接机制1300。
第47A图是机制1300及两段臂段的展开图。
第47B图是两段臂段伸张时的透视图。
第47C图是两段臂段摺叠时的透视图。
第47D图是第47A图中关节的一个截面图。
第47E图是机制1300的另一个截面图。
第47F图是机制1300的扩充版。
第47G图是第47F图中机制1300扩充版的截面图。
第47H图是第47F图中机制1300扩充版的另一截面图。
第48A图是透视展开图。展示臂段的连接机制1400。
第48B图是连接机制1400的截面图。
第48C图是机制1400的截面图。图中机制1400加上了L-形延续。
第48D图是机制1400扩充版的透视图。
第48E图是第48D图中机制1400扩充版截面图。
第49图是附着机制1500(attachment mechanism)。
第49A图是附着机制1500的透视图。
第49B图是附着机制1500的局部透视图。
第49C图是机制1500改良版的透视图。
机械原件的使用
第50A图是本发明首选实施例中手提电脑2200的部分展开图。
第50B图第50A图中手提电脑2200作更详细的说明。
具体实施方式
主要元件符号说明
第2图给出符号清单，用在图式中表示两臂段通过关节相连接。它们表示臂段如何环绕关节作相对转动(相对地，也可以看成关节绕臂段转动)。
第2A图表示一个关节，连接的两臂段可以围绕此关节在两个平行的平面上转动。
第2B图表示一个关节，此关节让连接的两臂段围绕同轴在同一平面上转动。
第2C图表示一个关节，此关节让连接的两臂段围绕它在同一平面上作独立转动，且两臂段在摺合时不会重叠。(视角将决定画图时用哪一种。)
第2D图表示一个关节，此关节让连接的两臂段绕同轴朝相反的方向独立转动。
第2E图是两关节和三臂段组合的透视图。目的是为了说明如何用简单关节的组合来支持臂段更灵活地转动。臂段831可以围绕关节841在任何选定的平面上作转动，另外，通过臂段832(相对臂段833)围绕关节842作转动可以改变所选定的平面。如果把组合作为一个整体，那么臂段831和833可以在不同的平面上独立转动。就是说即使臂段833保持不动，臂段831仍可以在选定的平面上自己转动，而且，臂段831可以自行选定一个平面。进一步说，即便臂段833不动，这一选定的平面还是可以改变。在工程实现方面，如果中段832较短，我们可以把这种关节的组合看作一个复合关节，这种复合关节让臂段831和833独立转动。同样地，我们有第2F图中的符号。
第2F图中的关节允许两臂段围绕两条轴线独立地在两个平面上作转动。这可以有若干变种。(这里只画出了两种。)视角将决定画图时用哪一种。一般来说，这种关节的标记为一个圈内含以下三个符号中的两个：白色横杠、白色竖杠、和白色圈，以便表明臂段转动时所在的平面。我们通常使用白色横杠来表明相关臂段可转动的平面平行于手提电脑的底座。我们使用的白色竖杠来表明相关臂段可转动的平面垂直于手提电脑的底座，而这个平面从透视的角度看只成了一条线。我们还使用白色圈来表明相关臂段可转动的平面垂直于手提电脑的底座，但此平面从透视的角度看至少部分可见。(这种记号方法有点类似于三维坐标，但并非如此，因为这里三个平面无须同时相互垂直。在工程实现时这种关节可由复合关节代之。)
第4A图是手提电脑的屏幕透视图。图中手提电脑的屏幕处于竖立位置。屏幕有双面和四边：观看屏面98、背面97、上边91、底边92、左边93、和右边94。(从用户的角度看。)
第4B图是手提电脑的底座透视图。底座80含有处理器和其它电子元件以及数据输入部件，如键盘。底座80有双面和四边：上面87(键盘)、底面88、前边81(用户边)、后边82、左边83、和右边84(从用户的角度看)。底面88有时被用作别的数据输入部件，例如手写输入形态。
第一个实施例
第6图至第17图是本发明的第一个实施例。图中电脑100有单条多段臂。
第6A图是手提电脑(100)的透视图，包括屏幕90、底座80、以及多段臂130。多段臂的一条末段131连接到屏幕上枢轴151，多段臂的另一末段134连接到底座上枢轴152。枢轴151允许屏幕绕臂段131转动，而枢轴152允许底座绕臂段134转动。因此，通过控制底座和屏幕如何面向对方就可以把手提电脑安排为各种形态。(或者，这样的形态也可以通过把多段臂卸下，把底座和屏幕安排到所需的形态，然后再把多段臂装上。)在关节142和144分别辅助下(此功能表示为黑圈套白圈)，臂段132和133可围绕关节143进行单独调整，这种配合让多段臂能控制枢轴151在选定的平面上连续运动。此外，所选的平面可连续变换，此变换靠的是关节141的一个功能(表示为黑圈套白横杠)再加关节144对应的功能。因此，屏幕的位置可以在一个半径大约为臂段132加臂段133总长度的三维空间内作连续调整，而视角可以利用关节141的另一功能(表示为白竖杠)来调整。还有锁用以防止末臂段131和134意外地脱落。另有机关控制这些末臂段分别围绕枢轴151和152可以作多大转动。
第6B图中多段臂的顶部分连接到电脑100的屏幕上。这部份可用第6C图所示的另一版本来替代。关节141的其中一个功能(见第6B图)用于调整屏幕视角，这可以通过让屏幕90绕臂段138转动来达到(见第6C图)。屏幕绕臂段131转动的能力(见第6B图)通过让T形臂段绕关节147转动来得到(见第6C图)。而关节142辅助臂段132作转动的功能相当于关节148的一个功能(见第6C图中的黑圈套白圈)。关节141的一个功能(见第6B图)表示为黑圈套白横杠，它是通过跟关节148中对应的功能配合达成的。
第7图是电脑100的透视图。图中电脑合上。这个位置可由摺叠多段臂130来达到。
第8图是电脑100的透视图。图中电脑按常规方式打开，屏幕竖立，多段臂摺叠并停放在电脑底座后边82右旁(用户角度看)。这个位置可以通过围绕关节141提高末臂段131来达到，见第7图。
第9图是电脑100的透视图。图中电脑按常规方式打开，屏幕竖立，多段臂摺叠并停放在电脑底座后边82左旁。(从使用者的角度来看)。这个位置可以从第8图出发，臂段同时围绕关节141和144向另一旁摆动来达到。(用图中黑圈套白横杠的功能。)
第10图是电脑100的透视图。图中电脑按常规方式打开，屏幕竖立，多段臂摺叠并停放在离开电脑底座后边82(以避免阻塞底座边84作其它用途，例如各种电线插头等)。这个位置可以从第8图出发围绕关节141和144摆动多段臂来达到。
第11图是电脑100的透视图。图中电脑打开，屏幕升高，屏幕朝用户，多段臂离开电脑底座后边82。这个位置可以从第10图出发把多段臂130张开来达到。
第12图是电脑100的左侧透视图。图中电脑打开，屏幕竖立，且屏幕离开其常规直立位置朝用户方向偏移。这个位置可以从第11图出发围绕关节143调整臂段132和133的转角来达到。
第13图是电脑100的透视图。图中电脑打开，屏幕竖立，臂段132和133停放近电脑底座后边82。这个位置可以从第6A图出发围绕关节141调高臂段131来达到。
第14图是电脑100的透视图。图中电脑打开，屏幕竖立并背向用户，臂段132和133停放近电脑底座后边82。这个位置可以从第8图出发把屏幕向后转来达到。
第15图是电脑100的透视图，图中电脑合上、屏幕98向上(平板电脑形态)。这个位置可以从第14图出发把屏幕向下合来达到。
第16图是电脑100的透视图，图中电脑打开，屏幕98朝向前方，整个屏幕升高并向右边靠(共同观看形态)。这个位置可以从第13图出发把屏幕90向右移来达到。
第17图是电脑100的透视图，图中电脑合上，底座停放在屏幕上面(节省空间形态)。这个位置可以从第13图出发通过以下步骤来达到：底座围绕臂段134转动180度，合上电脑，把电脑翻过来底朝上。
第二个实施例
第18图至第27图是本发明的第二个实施例。图中电脑200有两条侧二段臂。
第18A图是第二个实施例透视图，图中电脑200有两条侧二段臂，图中屏幕升高并朝向用户。手提电脑200包括屏幕90、底座80、以及两条侧二段臂231和232。左臂231连接到屏幕上枢轴251，另连接到底座上枢轴253。右臂一端232连接到屏幕上枢轴252，另一端连接到底座上枢轴254。把屏幕围绕枢轴251和枢轴253转动可以调整视角。两二段臂可以围绕关节241和242同时调整，这样就可以调整屏幕的上下高度和前后深度(参见发明背景一章：改进的笔记本电脑形态)，调整幅度取决于多段臂完全伸展的长度。通过控制底座和屏幕如何面向对方就可以把手提电脑安排为各种形态，而这种调整可以通过底座及屏幕围绕连接枢轴(251，252，253，和254)转动来达到。还有锁用以防止多段臂意外地从底座和屏幕上脱落。另有机关控制这些末臂段分别围绕枢轴251，252，253，和254可以作多大转动。
第18B图是电脑200和多段臂232拆分视图以及代用臂的设计，表明二段臂的关节如何换成另一种关节。这种代用的关节让所连接的两臂段围绕同一轴但在不同平面上转动(避免摺叠时相撞)。
第19图是电脑(200)的透视图，图中电脑合上，多段臂摺叠。图中展示多段臂如何从电脑卸下。这个位置可把屏幕面朝下再摺叠多段臂来达到。
第20图是电脑(200)透视图，电脑按常规方式打开。
第21图是电脑(200)的透视图。图中电脑200打开、屏幕升高并朝向用户。表明多段臂的上段和下段可以围绕关节242转动，还表明屏幕如何围绕臂段252转动，以及多段臂如何围绕键盘上枢轴254转动(本视图没有画左臂)。这些机制使得手提电脑能从当前位置过渡到第24图至第26图中的任一种形态。
第22图是电脑(200)的透视图。图中电脑按常规方式打开，多段臂摺叠并升高以避免阻塞底座边84作其它用途，例如DVD及各种电线插头等。
第23图是电脑200的透视图。图中电脑打开，处在非常规的位置上，多段臂半开并伸到电脑底座的后方。(这表明屏幕位置可以有多灵活。)
第24图是电脑200的侧透视图。图中电脑打开，屏幕90升高，键盘朝下(手写输入形态)。这个位置可以从第21图出发根据以下两部来达到：首先底座围绕连接枢轴254转到键盘朝下，然后再调232。
第25图是电脑200侧透视图。图中电脑按常规方式合上，多段臂摺叠，屏幕朝向键盘。
第26图是电脑200侧透视图。图中电脑合上，多段臂摺叠，屏幕朝上并停放在底座上面(平板电脑形态)。这个位置可以从第21图出发根据以下几部来达到：首先底座围绕连接枢轴254转到键盘朝下，在第21图中往右摺叠把多段臂(即正常情况下多段臂开关的相反方向)，然后，合上屏幕，面朝上。
第27图是电脑200侧透视图。图中电脑合上，多段臂摺叠，屏幕朝上。(这是另一种设计，用来支持平板电脑形态。在这个特殊的设计，多段臂232的长度不能超过底座边84的长度。)
第三个实施例
第28图至第33图是本发明的第三个实施例。图中电脑300把电脑200的侧多段臂换成改进的多段臂，第三个实施例是第二个实施例的改进。这是为了允许屏幕相对底座左右移动。
第28A图是第三个实施例手提电脑(300)的透视图。把电脑200的侧多段臂(231和232)换成一对不同的多段臂(如第28B图所示)。第三个实施例是第二个实施例的改进，新的多段臂有两个外加的复合关节341和345(另一多段臂有关节342和346)。外加的复合关节允许多段臂的中间段从电脑(300)的边缘摆开，从而使屏幕往旁边移动(如第33图所示)。往旁边移动使用了关节341，345，342，和346的一个功能(表示为黑圈套白横杠)。黑圈套白圈所代表功能用于在摺叠和舒展长臂段333，335，334，和336时与中部关节343和344进行合作。第三个实施例电脑300不仅保留了第二个实施例电脑200的所有允许的位置和形态，还允许屏幕往旁边移动(共同观看形态)。
第28B图是电脑200和多段臂231和232(第18A图)以及一对代用多段臂的拆分视图。把这一对代用多段臂换上就得到第三个实施例手提电脑(如第28A图所示)。
第29图是电脑300的透视，电脑合上，多段臂摺叠。
第30图是电脑300的透视图。图中电脑按常规方式打开，多段臂摺叠并停放在底座80的旁边。
第31图是电脑300的透视图。图中电脑打开，多段臂摺叠并从电脑背后伸出去。这个位置可以从第28A图出发围绕关节343和344摺叠多段臂来达到，这跟电脑按常规合上时多段臂的摺叠方向相反(如第29图所示)。
第32图是电脑300的透视图。图中电脑打开，多段臂摺叠从电脑背后伸出并横向转离电脑。从第31图出发，这个位置可以通过分别围绕关节341和345转动中间臂段333和335来达到(同时，围绕关节342和346转动中间臂段334和336)。这个位置把臂段333，335，334，和336放在同一平面上。这是为第33图所示位置作准备。
第33图是电脑300的透视图。图中电脑打开，多段臂半伸开，屏幕半升高，并朝电脑右方伸出去(从使用者的角度来看)。从第32图出发，这个位置可以通过同时移动臂段333和335还有臂段334和336来达到；这同时移动是可能的，因为第32图作准备时已经把它们调在同一平面上。
第四个实施例
第34图至第39图是本发明的第四个实施例。图中电脑400只有一条桥式多段臂。
第34A图是手提电脑(400)的透视图。手提电脑400只有一条桥式多段臂，图中屏幕升高并朝向用户。手提电脑400包括屏幕90、底座80、以及一条桥式多段臂430。桥式多段臂臂段433和434分别连接底座上枢轴451和452，而中间臂段439连接到屏幕上枢轴450。屏幕的视角可以通过相对于关节441和442转动臂段439来调整。屏幕可以围绕枢轴450转动。上部臂段431和432可同时调整(相似地，下部臂段433和434可同时调整)。调整侧臂段就可以连续调整屏幕的高度和深度。调整幅度取决于这些侧臂段的长度。通过控制底座87和屏幕98如何面向对方就可以把手提电脑安排为各种形态。还有锁用以防止多段臂意外地从底座和屏幕上脱落。(第39图表明多段臂如何从底座和屏幕上完全卸下。)另有机关控制这些末臂段分别围绕枢轴451和452可以作多大转动。
第34B图是电脑400的局部侧透视图。表明侧臂段432和434如何相对关节和底座作调整。
第35图是电脑400的透视图。电脑按常规方式打开。
第36图是电脑400的透视图。电脑按常规方式合上。
第37图是电脑400的透视图。图中电脑打开，多段臂摺叠，屏幕背对用户。从第35图出发，这个位置可以通过屏幕按枢轴450围绕连接的臂段转动来达到。
第38图是电脑400的侧透视图。图中电脑合上，多段臂摺叠，屏幕朝上。从第37图出发，这个位置可以通过屏幕向下合来达到。
第39图是电脑400的透视图，图中多段臂从电脑底座80及屏幕90上卸下来。在枢轴452有机制允许多段臂卸下来。例如，一种可能的实施方法是枢轴452可以被推挤，让出位来以便多段臂从另一个枢轴451释放，然后再从枢轴452释放。
第五个实施例
第40图至第44图是本发明的第四个实施例。图中电脑500是电脑200的改进，它在电脑200的两条多段臂上各加了一段。目的是为了表明侧臂可以超过两段。
第40图是手提电脑(500)的侧透视图。电脑500有两条侧三段臂，图中屏幕升高并朝向用户。手提电脑包括屏幕90、底座80、以及两条侧三段臂分在左右两侧。手提电脑500的可调性及允许的形态与电脑200相同。第40图显示臂段、关节、以及枢轴是如何可调的，它们允许电脑500从当前位置转换到第41图至第44图所示的各位置。
第41图是手提电脑(500)的侧透视图。图中屏幕升高并朝向用户，键盘朝下(手写输入形态)。这个位置可以从第40图出发根据以下几部来达到：首先底座围绕枢轴554转，舒展多段臂下两段，然后在相反方向绕枢轴554略为摺叠他们，再绕枢轴552转动屏幕。
第42图是电脑(500)的侧透视图，电脑按常规方式合上，多段臂摺叠。
第43图是电脑(500)的侧透视图，电脑合上，多段臂摺叠，屏幕朝上(平板电脑形态)。
第44图是电脑(500)的侧透视图，电脑合上，多段臂摺叠，底座停放在屏幕上面，键盘朝上(节省空间形态)。
机械原件的实现设计
第45图展示本发明中旋转摩擦的基本机械结构。
第45A图是一个旋转摩擦机制的截面图。图中两个圆筒套在一起形成摩擦面。内圆筒1111的外表面涂上弹性材料1171，外圆筒1112的内表面有减速坡(speed bump)1172。弹性材料1171年充分地与减速坡1172年啮合在一起使得嵌套圆筒相对转动时产生摩擦。减速坡1172的形状和大小可根据应用而变化。弹性材料1171可以是橡胶或其它耐久的材料。对称于这张图，减速坡在内圆筒1111的外表面和弹性材料在外圆筒1112的内表面也是可能的。同一个想法可用三个以上嵌套圆筒构成的多层旋转摩擦机制。
第45B图是一个多层旋转摩擦机制的截面图。图中的机制由三个圆筒套在一起。第二个圆筒1114内侧接触圆筒1113，而外侧接触圆筒1115。第一个圆筒1113和第三个圆筒1115固定连接到一个共同的物体(这里没显示)，所以，圆筒1113和1114之间的摩擦加上圆筒1114和1115之间的摩擦结合起来成了整个嵌套圆筒结构的转动摩擦。在这个实施例，圆筒1114的摩擦表面用弹性材料涂；而圆筒1113和圆筒1113的摩擦表面1115有减速坡。其它可能的实施例可用弹性材料涂和减速坡表面的不同的组合。同一个想法可用于三个以上嵌套圆筒。
第46图展示用于本发明的槽榫接合机制(groove and locking tip)。
第46A图展示C形槽榫接合(C-shaped groove and locking tip)机制1200。圆筒1211外表面有一条C形状的槽1291。圆筒1212的内表面有榫1292。圆筒1211的外径略小于圆筒1212内径，因此圆筒1211可以插入圆筒1212。当圆筒1211充分地插入1212，榫1292与槽1291啮合在一起。榫1292仅屈服从后面压力，因此允许圆筒1211插入圆筒1212。榫1292不屈服于来自其它的方向压力，所以，榫1292与槽1291一起提供两个作用：(1)防止圆筒1211退出圆筒1212，如第46B图所示；(2)把圆筒1211和1212之间的相互转动限制在预决的范围，如第46C图所示。榫1292与槽1291的实施有现成工艺技术，因此在这里不描述细节。
第46B图是1200的截面图。
第46C图是1200的另一个截面图。
第47图中关节1300连接两臂段。它允许臂段1361和1362绕转轴1328在同一平面上相对转动。这个机制可用来实施第2B图和第2C图中的关节记号。这组图中关节和臂段大小和外形仅作为例解，在实际应用中可以变化。
第47A图是臂段关节的展开图。此关节有两部分1341和1342，分别连接臂段1361和1362。圆筒1311和1313固定在1341上；而圆筒1312固定在1342上。圆筒1312紧密地嵌套在内圆筒1311和外圆筒1313之间，跟两个嵌套接触面产生旋转摩擦。一般来说，第45B图中的多层旋转摩擦机制1101可用在这里，以便提供实际应用所需求的摩擦力度。如果仅一层摩擦就能提供足够的摩擦力，那么圆筒1311可以省掉。圆筒1313和1314首尾对齐，并且他们外径相等(为了美观)。圆筒1312的外表面有一条C形槽1391，它和圆筒1313内表面的榫1392啮合，如第47D图所示。槽1391和榫1392是根据机制1200，如第46图所示。所以一旦连接在一起，臂段1361和1362就不会分开，并且它们可以绕关节1328相对转动，而C形槽1391决定了转动的范围。
第47B图是两段臂段伸张时的透视图。
第47C图是两段臂段摺叠时的透视图。
第47D图是第47A图中关节的另一截面图。它显示圆筒1311和1313怎么与圆筒1312相结合。
第47E图是机制1300的另一个截面图。它显示电线1320怎么从开口1321进入臂段1361，穿过关节，进入臂段1362，再到达开口1322。
第47F图是关节机制1300加上扭转弹簧1380后的扩充版，图中扭转弹簧1380有二个末端1381和1382。扭转弹簧的作用将敦促连接的臂段返回到它们预定的相对位置。根据应用的需要，使用扭转弹簧可以降低对摩擦机制力度的需求。这在第50B图将进一步讨论。
第47G图是第47F图中机制1300的截面图。图中扭转弹簧在关节里面。它还显示电线1320怎么通过弹簧1380。
第47H图是第47F图中机制1300一个扩充版的另一个截面图。部件1341和1342分别有停放区1371和1372。扭转弹簧1380有二个末端1381和1382，分别插入停放区1371和1372。停放区1371和1372开口处分别有延长尖端1373和1374。产品组装的时候，这些延长尖端帮助引导弹簧末端1381和1382进入他们停放区1371和1372，而不是进入电线用的通道孔。臂段绕轴1328的转动造成扭转弹簧1380的扭矩，从而抵抗转动。
第48图展示臂段连接机制1400。它允许1461和1462绕轴1428转动。这个机制可能实现第2D图中关节记号。它还可以实现第2A图中关节记号，试想臂段1461和1462有L形的延伸，如第48C图所示。第48组图中的关节和臂段大小和外形仅作为例解，他们在实际应用中可以变化。
第48A图是透视一个臂段连接关节机制1400的展开图。关节1400由1441和1442两部分组成，它们分别连接臂段1461和1462。1441有二个同心圆筒1411和1413，而1441有一个圆筒1412。圆筒1412紧密地嵌套在内圆筒1411和外圆筒1413之间，跟两个嵌套接触面产生旋转摩擦。第45B图中的多层旋转摩擦机制1101可用在这里，以便提供实际应用所需求的摩擦力度。如果仅一层摩擦就能提供足够的摩擦力，那么圆筒1411可以省掉。圆筒1412的外表面有一条C形槽1492，这槽和圆筒1413内表面的榫1491啮合，如第48B图所示。槽1391和榫1392是根据机制1200，如第46图所示。所以一旦连接在一起，臂段1461和1462就不会分开，并且它们可以绕关节1428相对转动，而C形槽1492决定了转动的范围。
第48B图是连接机制1400的截面图。它显示圆筒1411和1413怎么与圆筒1412相结合。
第48C图是连接机制1400的截面图。图中机制1400加上了L形延续。
第48D图是连接机制1400一个扩充版的一个透视图。扩充版增加了一个圆筒1414年和螺旋扭转弹簧1480。圆筒1414镶嵌在1441上。扭转弹簧1480有1481和1482二个末端。扭转弹簧的作用将敦促连接的臂段返回到它们预定的相对位置。根据应用的需要，使用扭转弹簧可以降低对摩擦机制力度的需求。这在第50B图将进一步讨论。
第48E图是第48D图中机制1400扩充版的截面图。在零件1441和1442内壁上分别镶嵌了停放区1471和1472，用来停放弹簧末端1481和1482。扭转弹簧1480可滑动地与枢轴圆筒1414相结合。臂段绕轴1428的转动造成扭转弹簧1480的扭矩，从而抵抗转动。
第49图显示附着机制1500，多段臂通过附着机制1500连接手提电脑底座和屏幕。只要他们可以提供应用所需的功能并且与附著机制匹配，不同形状和大小的多段臂可以相互替换。
第49A图是附着机制1500的透视图。多段臂连接1501，这里1501代表手提电脑的底座或屏幕。臂段1512是多段臂的末段。在1512端点有一个插头(plug)，例如USB插头(或插座)。在1501上有一个形状和大小与臂段1512相匹配的隧道1511。当臂段1512适当地插入1511后，插头1552(plug)就会接上在1501里面与之相匹配的插座1551(mating plug)。沿臂段1512外表面有一突出的键1591。只要相吻合，键1591和键槽1592的横断面可以是任何一种方便的形状。键1591和键槽1592的结合避免了臂段1512在隧道1511里面转动。键槽入口1592旁边有一个门闩1571，以防止插入的臂段1512退出隧道1511(如第49B图所示)。关节1541把末臂段1512可旋转地连接到臂段1513，进而连接多段臂的其余部分。这样，当末臂段1512适当地插入隧道1511，多段臂就可旋转地连接到1501，即手提电脑底座或屏幕。这里，关节1541可以根据关节机制1400来实现(如第48图所示)。机制1500可以有其它变种，例如臂段1512可采用非圆柱外以防止在1511里面转动，对这种情形键1591和键槽1592是不需要的。
第49C图是机制1500一个改良版的透视图，其中门闩1571被省掉了。在这个版本，臂段1512外表面有按锁1573(pressing lock)。当臂段1512适当地插入隧道1511，按锁1573与在隧道1511里面的夥伴1572相啮，以防止臂段1512退出隧道。
机械原件的使用
第50A图是本发明首选实施例中手提电脑2200的部分展开图。2200类似手提电脑200(见第18A图)。这是为了说明如何用前面提出的基本的机械机制来实现本发明的一个实施例中的多段臂。
第50B图对第50A图中手提电脑2200作更详细的说明。手提电脑2200有两条对称的多段臂2231和2232。图中多段臂2231已经连接到底座和屏幕，而多段臂2232则完全卸下。多段臂2232有两末段2261和2264，还有两个L形的中段2262和2263。
末段2261和2264的端点上分别有电插头(plug)2257和2258。末段2261从屏幕侧边94上面的入口通过隧道2252连接屏幕90。类似地，末段2264从底座侧边84上面的入口通过隧道2254连接底座80。连同门闩2271和2272一起，这两个连接结构都可以用机制1500来实现(如第49图所示)。
关节2247连接末段2261和中段2262，关节2248连接末段2264和中段2263，关节2242连接中段2262和中段2263。在本发明首选实施例，关节2247和2248可以用关节机制1400来实现，如第48A图所示。而关节2242可以用关节机制1300来实现，如第47A图所示。
当手提电脑2200处在第50B图所示的打开位置，屏幕90的重量会产生围绕轴线2222的扭矩以及围绕轴线2223的扭矩；如果屏幕倾斜，还有可能围绕轴线2221的扭矩。围绕轴线2222的扭矩分别由关节2241和关节2242提供的摩擦来抗衡。围绕轴线2223的扭矩由关节2248和另一多段臂上对应的关节提供的摩擦来抗衡。所以，臂段可以保持所选定的空中位置。同样，围绕轴线2221的扭矩由关节2248和另一多段臂上对应的关节提供的摩擦来抗衡，因此可以保持选定的视角。
如果关节2242和2248为抗衡抗扭矩所需的摩擦太强影响到舒适使用，机制1400或1300的扩充版可以用于实现这两个关节(第47F图，第48E图)；对于关节2242，扭转弹簧的轻松状态应该配置在臂段2262和臂段2263形成一条直线的位置。所以，当多段臂部分地弯曲时(如第50B图所示)，被绷紧的弹簧会参与抵制围绕轴线2222的扭矩。这样可以减少对关节2242的摩擦力需要。
对于关节2248，扭转弹簧的轻松状态应该配置在臂段2263垂直于底座的相对位置。所以，当臂段2263非垂直时(如第50B图所示)，关节2248里面被绷紧的弹簧会参与抵制围绕轴线2223的扭矩。这样可以减少对关节2248的摩擦力需要。
扭转弹簧适当的力量水平可以根据手提电脑的物理参数来计算。这演算可以由专业熟练人员来执行，因此在这里不描述细节。
手提电脑2200包括锁对2273与2275，还有2274与2276，它们把电脑锁在摺叠的位置。这些锁对的实现有现成工艺技术，因此在这里不描述细节。
本发明可用多种不同之形式来实施。在此描述的几个实施例仅说明本发明之原理，不应作为本发明之限制。这里提出的实施方案是为了方便解释本发明的原理及应用，以便在本技术领域的技术员人可以有效地利用本发明及其不同的实施形式。本发明的保护范围由权利要求书限定。

Claims (48)

1.一种便携式计算机，包括：
(a)一底座，其包含中央处理器(CPU)，两面和四边：键盘、底面(即键盘背面)、前边(即用户边)、后边、左边(相对于前边)和右边；
(b)一屏幕，其设有两面和四边如下：用以观看的显示屏幕、背面(相对于显示屏幕)、左边、右边、上边、底边(从用户角度来看)；
(c)一条多段臂；
(d)用于连接臂段的关节，使得其连接的臂段可以灵活地活动；
(e)连接多段臂和前述底座的机制及连接多段臂和前述屏幕的机制；
其特征在于，其中多段臂的活动能够把前述屏幕跟前述底座打开和合上，还能够把屏幕相对于底座的位置进行上下、前后调整；另外在前述屏幕打开观看时，视角可调；前述计算机的屏幕可以调至不同的观看位置和角度，并且观看角度可以在调整观看位置时不变。
2.根据上述权利要求1所述的一种电子计算机，其特征在于，相对于底座预定的用法取向，前述多段臂的活动还可以把前述屏幕位置左右调整，并支持以下可选择的功能：
(a)当屏幕和底座摺叠在一起时，可以让观看的萤幕面向上；
(b)当屏幕和底座摺叠在一起时，可以让键盘向上；
(c)当屏幕按常规方式打开并处在观看位置时，可以让键盘向下。
3.根据上述权利要求1所述的一种电子计算机，其特征在于，当屏幕和底座合上时，多段臂可摺叠并停放于离开前述电子计算机屏幕底边之处。
4.根据上述权利要求1所述的一种电子计算机，其特征在于，当屏幕和底座合上时，多段臂可摺叠并傍靠着前述计算机停放。
5.根据上述权利要求1所述的一种电子计算机，其特征在于，当屏幕按常规方式打开并处在观看位置，即屏幕约垂直于底座但未升高时，多段臂可摺叠并傍靠著前述计算机停放。
6.根据上述权利要求1所述的一种电子计算机，其特征在于，其中连通前述屏幕和前述底座的电线从前述多段臂中通过。
7.根据上述权利要求1所述的一种电子计算机，其特征在于，其中的多段臂可从底座或屏幕卸下。
8.根据上述权利要求1所述的一种电子计算机，其特征在于，其中一些的关节进一步包括摩擦机制，用以维持臂段与臂段、臂段与底座，及臂段与屏幕之间的相对选定位置。
9.根据上述权利要求1所述的一种电子计算机，其特征在于，其进一步包括一种机制，用以把前述臂段围绕前述关节的相对转动限制在预定的幅度。
10.根据上述权利要求1所述的一种电子计算机，其特征在于，上述多段臂同时连接在电脑上的三个连接机制，这三个连接机制以下列其中一种方式装在电脑上：
(a)一个连接机制装在底座，两个连接机制装在屏幕；
(b)一个连接机制装在屏幕，两个连接机制装在底座。
11.一种便携式计算机，包括：
(a)一底座，其包含中央处理器(CPU)和键盘、
(b)一屏幕，用以观看的显示屏幕、
(c)两条或两条以上的多段臂、
(d)用于连接臂段的关节，使得其连接的臂段可以灵活地活动；
(e)连接多段臂和前述底座的机制及连接多段臂和前述屏幕的机制；
其特征在于，其中多段臂的活动能够把前述屏幕跟前述底座打开和合上，还能够把屏幕相对于底座的位置进行上下、前后调整；另外在前述屏幕打开观看时，视角可调；前述计算机的屏幕可以调至不同的观看位置和角度，并且观看角度可以在调整观看位置时不变。
12.根据上述权利要求11所述的一种电子计算机，其特征在于，其中连通前述屏幕和前述底座的电线从前述多段臂中通过。
13.根据上述权利要求11所述的一种电子计算机，其特征在于，其中的多段臂可从底座或屏幕卸下。
14.根据上述权利要求11所述的一种电子计算机，其特征在于，其中一些的关节进一步包括摩擦机制，用以维持臂段与臂段、臂段与底座，及臂段与屏幕之间的相对选定位置。
15.根据上述权利要求11所述的一种电子计算机，其特征在于，其进一步包括一种机制，用以把前述臂段围绕前述关节的相对转动限制在预定的幅度。
16.根据上述权利要求11所述的一种电子计算机，其特征在于，其有两条长的多段臂。
17.根据上述权利要求11所述的一种电子计算机，其特征在于，相对于底座预定的用法取向，前述多段臂的活动还可以把前述屏幕位置左右调整，并支持以下可选择的功能：
(a)当屏幕和底座摺叠在一起时，可以让观看的萤幕面向上；
(b)当屏幕和底座摺叠在一起时，可以让键盘向上；
(c)当屏幕按常规方式打开并处在观看位置时，可以让键盘向下。
18.用于便携式计算机屏幕和底座的多段臂，包括：
(a)多条段臂，其中至少有一臂段连接前述底座，还有至少一臂段连接前述屏幕；
(b)用于连接臂段的关节；
(c)连接多段臂和前述底座的机制及连接多段臂和前述屏幕的机制；
其特征在于，其中多段臂的活动能够把前述屏幕跟前述底座打开和合上，还能够把屏幕相对于底座的位置进行上下、前后调整，有选择地左右调整；另外在前述屏幕打开观看时，视角可调。
19.根据上述权利要求18所述的一种多段臂，其特征在于，其中连通前述屏幕和前述底座的电线从前述多段臂中通过。
20.根据上述权利要求18所述的一种多段臂，其特征在于，多段臂可从底座或屏幕卸下。
21.根据上述权利要求18所述的一种多段臂，其特征在于，其中一些的关节包括摩擦机制。
22.根据上述权利要求18所述的一种多段臂，其特征在于，其中一些的关节包括一种机制，用以把前述臂段围绕前述关节的相对转动限制在预定的幅度。
23.一种用可替代的多段臂来连接手提电子设备的屏幕和底座之方法，包括：
(a)提供一个底座，其设有中央处理器(CPU)、键盘和第一个附着机制；
(b)提供一个屏幕，其设有用以观看的萤屏和第二个附着机制；
(c)提供一组多段臂，其中的每条多段臂有多条臂段由关节连接起来；
其中前述一组多段臂可以从前述屏幕和底座拆下，再换上另一组个数相等的，并且与第一和第二附着机制兼容的多段臂；当前述底座和前述屏幕由以上两组多段臂的其中一组连接起来时，前述屏幕跟前述底座可以打开和合上，前述屏幕相对于前述底座的位置可以上下调整；在前述屏幕打开观看时，视角可调。
24.根据上述权利要求23所述的一种方法，其特征在于，其所提供的多段臂的活动能够把前述屏幕跟前述底座打开和合上，还能够把屏幕相对于底座的位置进行上下、前后调整。
25.根据上述权利要求23所述的一种方法，其特征在于，其所提供的多段臂的活动能够把前述屏幕跟前述底座打开和合上，还能够把屏幕相对于底座的位置进行上下、前后、左右调整。
26.根据上述权利要求23所述的一种方法，其特征在于，其中连通前述屏幕和前述底座的电线从前述多段臂中通过。
27.根据上述权利要求23所述的一种方法，其特征在于，提供一种锁住机制以避免多段臂意外的从底座或屏幕卸下。
28.根据上述权利要求23所述的一种方法，其特征在于，其中的第一个和第二个附着机制包括隧道，隧道和前述多段臂兼容以便多段臂附着。
29.根据上述权利要求28所述的一种方法，其特征在于，其中每条的隧道和其对应的多段臂的大小和形状相吻合，使得多段臂插入后不能在隧道内转动。
30.根据上述权利要求28所述的一种方法，其特征在于，提供一种锁住机制以避免多段臂意外的从隧道卸下。
31.一种带有摩擦机制的转动关节，包括：
(a)被关节连接的第一成员和第二成员；
(b)至少三个同心圆筒套在一起使得相邻圆筒之间形成摩擦面；从最内层圆筒数起，所有奇数圆筒固定连接前述第一成员，所有偶数圆筒固定连接前述第二成员；前述第一成员和前述第二成员能围绕前述同心圆筒的共同中轴作相对转动；
前述第一成员和前述第二成员转动所产生的的总摩擦力是相邻圆筒之间形成摩擦力的总和。
32.根据上述权利要求31所述的一种转动关节，其特征在于，在前述每对相邻圆筒之间的接触面，一表面涂弹性材料，另一表面有一个或多个减速坡，弹性材和减速坡相啮从而提高这对圆筒之间的旋转摩擦。
33.根据上述权利要求31所述的一种转动关节，其特征在于，电线从中通过。
34.根据上述权利要求31所述的一种转动关节，其特征在于，其进一步包括一种机制，用以把前述两名成员围绕前述关节的相对转动限制在预定的幅度。
35.根据上述权利要求34所述的一种转动关节，其特征在于，在其中一对相邻的同心圆中，外同心圆的内表面有C形槽和圆筒内表面的榫啮合；并且C形槽和上述的榫决定了上述第一成员和第二成员相对转动的范围并锁定上述同心圆筒的嵌套关系。
36.根据上述权利要求31所述的一种转动关节，其特征在于，其进一步包括动力部件，用于产生反弹力来促使第一和第二个成员返回到预定的相对位置。
37.根据上述权利要求36所述的一种转动关节，其特征在于，其动力部件是弹簧。
38.根据上述权利要求37所述的一种转动关节，其特征在于，其动力部件是扭转弹簧，扭转弹簧被安排到和套在一起的同心圆筒公共枢轴平行。
39.根据上述权利要求37所述的一种转动关节，其特征在于，其动力部件是螺形弹簧，螺形弹簧被安排到和套在一起的同心圆筒公共枢轴平行。
40.一种带有摩擦机制的转动关节，包括：
(a)被关节连接的第一个长形的成员和第二个长形的成员；
(b)至少两个同心圆筒套在一起使得圆筒可以相对转动并且相邻圆筒之间形成摩擦面；
从最内层圆筒数起，所有奇数圆筒固定连接前述第一成员，所有偶数圆筒固定连接前述第二成员；沿着与同心圆筒的共同中轴，前述两名成员和前述关节有显著相等的高度；围绕前述同心圆筒的共同中轴，前述第一成员和第二成员的相互转动限制在两个垂直于上述圆筒共同轴的平面之间作相互转动；并且上述平面之间的距离等于上述高度。
41.根据上述权利要求40所述的一种转动关节，其特征在于，电线从中通过。
42.根据上述权利要求40所述的一种转动关节，其特征在于，在前述每对相邻圆筒之间的接触面，一表面涂弹性材料，另一表面有一个或多个减速坡，弹性材和减速坡相啮从而提高这对圆筒之间的旋转摩擦。
43.根据上述权利要求40所述的一种转动关节，其特征在于，其进一步包括一种机制，用以把前述两名成员围绕前述关节的相对转动限制在预定的幅度。
44.根据上述权利要求40所述的一种转动关节，其特征在于，在其中一对相邻的同心圆中，外同心圆的内表面有C形槽和圆筒内表面的榫啮合；并且C形槽和上述的榫决定了上述第一成员和第二成员相对转动的范围并锁定上述同心圆筒的嵌套关系。
45.根据上述权利要求40所述的一种转动关节，其特征在于，其进一步包括动力部件，用于产生反弹力来促使第一和第二个成员返回到预定的相对位置。
46.根据上述权利要求45所述的一种转动关节，其特征在于，其动力部件是弹簧。
47.根据上述权利要求46所述的一种转动关节，其特征在于，其动力部件是扭转弹簧，扭转弹簧被安排到和套在一起的同心圆筒公共枢轴平行。
48.根据上述权利要求47所述的一种转动关节，其特征在于，其动力部件是螺形弹簧，螺形弹簧被安排到和套在一起的同心圆筒公共枢轴平行。
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