用于美容机器人科学的可分离端部执行器

技术领域

本发明涉及自动施加睫毛延长部的工艺。

背景技术

睫毛延长部在全世界越来越受欢迎。睫毛延长部与所谓的“人造睫毛”或“人造睫毛结构”的区别通常在于它们一对一地附连到天然睫毛纤维的事实。“人造睫毛”是一套完整的睫毛纤维（通常用于一只眼睛），其连接到背衬材料（在睫毛纤维的近端端部处的薄条带），该背衬材料附连到眼睑。因此，这种工艺更简单，并且被提供以用于家庭使用。然而，睫毛延长部通常由美容技师用氰基丙烯酸酯粘合剂费力地一次一根地粘合到每根天然睫毛纤维。延长部可能具有分支，诸如美国专利号8,127,774中所示的，并且有一些与附近的睫毛互锁的方案，诸如美国专利号8,113,218中所公开的。

当第一次施加睫毛延长部时，预约能够需要相当长的时间，持续长达两个小时。在预约期间，每根睫毛延长部必须用镊子以正确的取向拾取、浸入粘合剂中，并且然后被紧靠对象（subject）的天然睫毛纤维中的一个放置，直到发生附连。因为这种大量的劳动花费美容院的钱，并且因为所需的时间长度和成本阻碍了一些顾客，所以提出了一些节省劳动力的装置。一种这样的装置是美国专利申请公开号2014/0261514中所公开的手持睫毛分配器。也有关于其上有来自工厂的延长部的托盘的节省劳动力的建议，诸如能够在美国专利号8,701,685中看到的。这些托盘旨在克服这样一个事实，即不仅是该工艺的附连步骤对人类来说是困难的。仅用一把镊子拾取睫毛延长部是有挑战性的。同样，已经提出，通过为每个延长部都提供用于将延长部附连到天然睫毛纤维的一件预先安装的热收缩管，可以消除对粘合剂的处理以及将延长部浸入粘合剂中的步骤。这里描述的本发明适用于所有睫毛延长部，无论是分支的、互锁的或其它，并且适用于所有附连到天然睫毛的方法，无论是通过粘合剂、热收缩管或其它。

因此，需要一种更有效地安装睫毛延长部的方法，其将减少这样做的时间和成本两者。此外，需要这种系统应当是明显安全的，使得延长部的接受者对该程序有信心。很难创造与人类接触但能够保证安全的机器人系统。这里公开的机器人系统提供了这样的安全性，但是以成本比通常被称为“本质安全”或“协作”机器人科学低得多的方式来做到这一点。通过使用冗余反馈（用于在反馈装置故障时消除轴失控）以及通过对系统上所使用的所有软件进行广泛的代码审查以及验证和确认测试，安全性在这类系统上通常被保证。这种系统的示例是加利福尼亚州桑尼维尔市的Intuitive Surgical® Corporation的daVinci®机器人和加利福尼亚州圣何塞市的Restoration Robotics™, Inc.的ARTAS®机器人。

例如，ARTAS®机器人是基于一种工业机器人手臂的版本，这种手臂很贵，但是对于人类-机器人协作来说被评定为安全的。此外，所有可能对附近的人类造成不安全状况的软件都需要细致的审查和测试。不利的是，这再次增加了成本，并且使得编程人员无法重用大多数商业和开源软件库和工具。很难保证此类软件的安全性，并且对于医疗装置来说，它被诸如U.S. FDA的监管机构视为“未知来源的软件”，并且几乎不可能用于任何影响人类安全的应用中。

这里描述的本发明通过使用新颖的策略来制造与人类安全接触的机器人来解决这个问题。它不仅适用于睫毛延长的工作，也适用于可以由机器人完成的对人类对象执行的其它程序。

发明内容

睫毛延长部的安装可以通过放置延长部的机器人机构自动化，而无需由人类手动施加。然而，除非使用极其昂贵和复杂的故障安全机器人机构，否则应提供安全系统，以确保万一机器人发生故障时延长工艺的安全性。本发明的主题是固有安全的端部执行器、释放机构以及附接到机器人机构的安全屏障的组合使用，所述端部执行器利用释放机构被安装。还公开了一种安装端部执行器的特定方法，该端部执行器可以抓握睫毛延长部并且在人类面部附近操作，而如果端部执行器接触到人类，则不会有伤害人类的风险。本发明也适用于其它美容领域，并且呈现了与纹身以及其它事项中的固有安全操作相关的实施例。

当结合附图获得时，本发明的附加目的、特征和优点从下面对本发明的优选实施例的详细描述而变得容易理解，在附图中，相似的附图标记在几个视图中指代共同的部分。

附图说明

图1示出了手动睫毛延长。

图2示出了执行自动睫毛延长的六轴机器人。

图3示出了与机器人一起使用的端部执行器。

图4示出了机器人发生故障的失控条件，但是由于使用了端部执行器，对象仍然安全。

图5A示出了简单的脱离端部执行器。

图5B示出了处于脱离条件中的图5A的端部执行器。

图5C示出了简单的脱离端部执行器的替代几何结构。

图5F示出了处于脱离条件中的图5C的端部执行器。

图6A示出了具有止动器的端部执行器的另一种变型和其它细节。

图6B示出了具有定向止动器的端部执行器的另一种变型和其它细节。

图6C示出了图6B的端部执行器的替代版本。

图7示出了与计算机视觉系统配合使用的端部执行器。

图8示出了用于隔离天然人类睫毛的端部执行器的版本的新颖尖端。

图9A描绘了具有不同配置的端部执行器脱离接头的另一个实施例。

图9B描绘了图9A的端部执行器的组装型式的侧视图。

图10A示出了包含脱离接头的睫毛延长部处理端部执行器。

图10B示出了处于脱离状态中的图10A的睫毛延长部处理端部执行器。

图11A示出了图10A和图10B中所示的鲍登线缆的替代布线。

图11B示出了为了清晰起见而被分开描绘的图11A的下层脱离端部执行器结构。

图11C示出了为了清晰起见而被分开描绘的图11A的鲍登线缆1144。

具体实施方式

本发明有几个实施例。讨论始于比较的背景和睫毛延长的相当简单的实施例。接下来，将讨论对睫毛延长端部执行器的各种改进。然后，将给出将相同的基本安全系统用于其它美容应用的几个实施例。最后，给出了与睫毛延长部一起使用的示例性实施例。

以下描述阐述了许多具体的配置、参数等。然而，应当认识到，这种描述并不旨在作为对本发明的范围的限制，而是作为示例性实施例的描述而被提供。

在以下描述中，当使用术语“睫毛”时，它意指人的一个或多个天然睫毛纤维。当使用术语“睫毛延长部”或“延长部”时，它意指人造睫毛延长部。

背景和最简单的实施例

首先考虑图1，其是表明目前的睫毛延长方法的相当简单的图。在该工艺中，美容师（未示出）使用镊子500来操纵睫毛延长部502。在将粘合剂施加到睫毛延长部502之后，美容师将睫毛延长部502与对象301的睫毛505的天然睫毛对准，并且等待直到粘合剂固化。通过培训美容师确保了这种操作中的安全性，该美容师已经花了很多时间学习将延长部施加到特制人体模型。然而，与紧邻对象301的眼睛操作镊子500相关联的危险是显而易见的：即使睫毛延长中所使用的锋利镊子轻微擦伤眼睛也可能导致严重伤害。

现在机器人科学和计算机视觉的进步已经使得考虑自动化睫毛延长成为可能。虽然不是本发明的特定目的，但是简要叙述这种系统的主要特征将是有帮助的，并且一种系统在图2中被示出并且在通过引用并入本文的WO 2018/093971中进行了更详细的阐述。这里，机器人530由大致近似于人类手臂的六个致动器组成。这种配置在机器人科学的领域是常见的，并且通常被称为六轴机器人手臂。机器人530终止于镊子安装件531，该镊子安装件将镊子500安装并且致动到机器人530。在这种设计中，镊子500仅仅与美容师所使用的镊子相同。镊子500抓握睫毛延长部502，并且机器人530沿着睫毛505的单根睫毛的边对准睫毛延长部502。计算机视觉系统504提供睫毛505的准确位置。

为这种设计提供安全性包括确保机器人530不会意外地将镊子500推入对象301的头部中，并且尤其是不会推入对象301的眼睛中。这种机器人是存在的。例如，外科手术机器人近年来变得越来越普遍，并且与锋利的外科手术工具一起用于患者体内。然而，这种设计有几个困难。首先，很大的冗余应构建到硬件系统内；典型地，至少提供了感测和计算方面的冗余。这增加了机器人的成本和复杂性。第二，应当更加关注软件；生产安全关键软件的工艺是众所周知的，但是需要大量的时间，从而大大增加了开发成本。第三，许多这样的系统是由人类直接操作的，而不是自主操作的，从而增加了一层安全性，因为人类操作者可以检查机器人的行为。最后，这些工艺通常排除了更复杂的计算技术，诸如机器学习和人工智能，确切地说是常与计算机视觉一起使用的复杂技术的类型。这是因为可能难以证明这些技术是正确地工作，并且在所有情况下都将继续正确地工作。

由于这些原因，如果有一种方式可以使用更便宜、更常规的机器人来执行轻美容类型的工作而不牺牲安全性，那将是期望的。也就是说，能够设计出本质安全而不会带来这些附加困难的机器人吗

在图3中示出了本发明的实施例。这里，机器人530已经配合有端部执行器1140。端部执行器1140在间隙517处通过物理屏障515突出，但是机器人凸缘532不能通过间隙517配合。第二屏障516控制对象301的面部能接近屏障515和间隙517的程度。物理屏障515是安全屏障的第一示例，并且可以由任何足够坚固以抵抗机器人530的最大冲击的材料制成——金属和高冲击塑料（如聚碳酸酯）是非常合适的。端部执行器1140配置有释放连接器或机构。释放机构被配置成使得如果显著的载荷被施加在端部执行器1140上（诸如在与对象301发生意外碰撞的情况下），则端部执行器1140的尖端与机器人530之间的结构连接被释放。这保护对象301不受其本身与端部执行器1140之间的任何显著的力。在具体实施例中，这些部件中的一些可以省略，但是一般来说，通过适当的端部执行器和屏障，可以将机器人加装成本质安全的。

图4示出了机器人530已经在接触点520处用端部执行器1140无意地接触了对象301的状况的结果。虽然在机器人设计中良好的实践应当限制这种状况的发生，但是在本领域中容易理解，例如在机器人外科手术装置中没有采取极端预防措施的情况下，端部执行器506可能会在某一点处接触对象301。然而，因为端部执行器1140包括释放机构，所以端部执行器1140的尖端简单地分离。此外，机器人530已经接触物理屏障515，这阻止了进一步的运动，并且端部执行器1140的上游部分（该部分仍然连接到机器人）不能到达被第二屏障516包含的对象301的面部。因此，图4的实施例示出了用于邻近人类对象使用的固有安全的机器人系统，其中通过机械手段提供安全性。

在一些实施例中，提供脱离连接作为端部执行器的部分。由于以下几个原因，这可能是有利的：使得在与端部执行器碰撞时所产生的最大力可以被准确地控制；使得脱离时所产生的力可以是高度定向的；使得端部执行器在低载荷下不需要是可变形的；使得尖锐端部不是由脱离端部执行器产生的；以及作为辅助的好处，使得端部执行器的远端部分可以被替换（例如出于卫生原因）。

首先考虑在图5A中被示出为配对的包含脱离或释放机构的端部执行器的相当简单的实施例。这里，所示的端部执行器是用于隔离睫毛的一对端部执行器的半部，尽管本发明并不限于此应用。端部执行器由近端部分1002和远端部分1004以及附连到近端部分1002的近端磁体1006和附连到远端部分1004的远端磁体1008组成。近端磁体1006和远端磁体1008被布置成它们彼此吸引。例如，这可以通过在其下侧上具有近端磁体1006的北极和在其上侧上具有远端磁体1008的南极来实现，但是有许多类似的布置，包括用于带有许多极的磁体，这些布置将同样使两个磁体彼此吸引。这里，磁体是用粘合剂附连在一起的（未示出），但是也可以用机械紧固件、压配合件或本领域中已知的用于将磁体牢固地附连到另一个表面的许多方式中的任何一种方式附连在一起。

在低相互作用载荷1010存在的情况下，远端磁体1008和近端磁体1006保持接触，不动。在图5B中，高相互作用载荷1012已经导致远端磁体1008从近端磁体1006剥离，从而导致远端部分1004不再连接到近端部分1002。在近端部分1002连接到机器人系统并且远端部分1004是端部执行器或连接到端部执行器的实施例中，这种动作可以用作确保安全性的一个要素以及更换远端部分1004以保持卫生的一种方式。通过确保高相互作用载荷1012大于运行中应当经历的任何工作载荷，并且高相互作用载荷1012低于可能损坏或损害端部执行器的对象的任何载荷，如果（通过使用适当设计的安全屏障）保证近端部分1002不能接触对象301，则可以确保由端部执行器操纵的对象的安全性和完整性。

这种设计的特性是，端部执行器脱离（或释放）的临界载荷不仅取决于所使用的磁体的强度（以及仅在这种设计空间中就有很多选择），还取决于载荷的相互作用点与磁连接件之间的几何关系；它还将取决于磁体的几何结构；它还将取决于磁体与在近端部分1002和远端部分1004之间接触的任何其它表面之间的摩擦系数。这为设计者提供了很大的自由度，不仅选择端部执行器脱离的临界载荷的大小，而且根据载荷的施加角度选择大小。也就是说，端部执行器可以设计为在一些载荷方向上比在其它载荷方向上优先脱离。精确的分析解决方案，虽然有可能，但是用途有点限制，因为摩擦系数的可变性可能会改变脱离期间首先发生哪种运动模式（例如磁体的滑动与剥离分离）。我们已经发现，在实践中，最有用的是执行经验表征和设计迭代，以实现期望的脱离特征。

虽然优选高力密度磁体，诸如“稀土”磁体（例如钕磁体），但是各种其它类型的磁体，诸如但不限于铁氧体和铝镍钴，也是合适的。在一些实施例中，可以使用将近端部分和远端部分连接的其它手段，诸如粘合剂、双面胶和弹性带。

图5C和图5D示出了一种变型，其中磁体的轴线已经旋转，使得它们竖直地而不是水平地联接。这样做改变了脱离的取向，并且因此可以分别改变近端磁体1026与远端磁体1028之间的分离模式（因为磁体在脱离点处的取向已经相对于合力发生了变化）。在该实施例中，远端部分1024具有略有不同的几何结构，使得沿虚线1032的纯压缩力将分别在近端磁体1026与远端磁体1028之间产生纯张力。因此，设计脱离机构是非常简单的，因为诱发脱离的压缩力1030的水平仅仅是将导致近端磁体1026和远端磁体1028分离的力的水平。设计的这种简单性是该实施例的优点。

近端段和远端段两者不一定都有磁体。例如，在图6A中，远端段1049包括磁性板1043，该磁性板可以由被磁体吸引的任何材料（例如铁、镍和一些刚）制成，而近端段1040包括磁体1042。当然，吸引力在磁体与磁性材料之间而不是在两个磁体之间将是不同的，但是这仅仅为设计者在设计中提供了进一步的灵活性。当然，磁体和磁性材料可以被放置在近端连杆或远端连杆中；这里，将磁性材料放入远端连杆中的选择是由减少可以一次性使用的远端连杆的制造成本的期望所推动的，而且磁性材料（特别是刚）通常比磁体便宜。

进一步地，磁体1042和磁性板1043均凹入近端段1040和远端段1049的主体中并且与表面齐平。也可以将磁体或磁性材料凹入它们相应的段的表面之下，以在磁体与磁性材料之间形成气隙，该气隙大大减少吸引力，从而为设计者提供进一步的控制。当然，非磁性材料（例如大多数塑料和金属）可以填充气隙，从而导致磁体或磁性材料完全封闭在近端段或远端段内。这可能有助于使得段能够清洁或更容易制造。例如，远端部分1049可以是在不锈钢板插入件1043上模制的注射模制塑料部件，并且塑料材料可以包住插入件1043的大部分。在这种情况下使用磁性的不锈钢一定要小心。

图6A还示出了在磁体1042和磁性板1043联接时配对的止动器接收器1045和止动器凸起1047。止动器接收器1045和止动器凸起1047包括止动器1048。止动器1048帮助相对于近端段1040定位远端段1049，这确保了远端段1049的尖端与驱动近端连杆1040的任何机器人系统之间的可重复的几何结构。如图所示，止动器1048延伸到页面中，并且阻止沿双箭头1044的运动，但是，相反，不同的止动器可以沿双箭头1044的方向放置并且阻止移动到页面中。在一些实施例中，使用两个或更多个止动器来阻止沿两个轴线的运动可能是期望的。在一些实施例中，这可以通过两点止动器而不是沿段的宽度或长度行进的止动器来实现；止动器甚至可能是更复杂的键控特征，这些特征非常精确地控制方向。然而，重要的是要注意，止动器也可以增加导致脱离发生所需的力，并且设计者必须小心地平衡这些需求。

图6B示出了进一步包括由定向止动器接收器1052和定向止动器凸起1053组成的定向止动器1051的实施例。因为当向右而不是向左拉时，定向止动器凸起1053将“抓住”，所以向右的脱离力1056可能比向左的脱离力1055大。在需要端部执行器能够用比推更多的力来拉的情况下，这是有帮助的。在机器人睫毛延长的特定领域中，这有助于从供应品（其中它们通常被粘到基底）拉出睫毛延长部，而不会增加脱离发生处的压缩力。

图6C示出了另一个实施例，其中先前的实施例的脱离机构旋转角1059，从而改变了方向止动器1051与施加到端部执行器的任何力之间的关系。

本发明在使用计算机视觉（有时称为机器视觉）系统的实施例中具有特定的功用。考虑图7，其中摄像机1153和1154与计算机1160通信，一起包括立体计算机视觉系统1161。远端段1049包括基准标记柄脚（tang）1150，其上安装有基准标记1152。机器人系统1058通过各种致动器和结构元件（未示出）联接到近端段1040以及摄像机1153和1154两者。尽管在端部执行器的设计中使用了止动器，但是远端段1049的方向仍然有一定的不确定性。当基准标记1152对摄像机1153和1154是可见的时，计算机视觉系统1161将能够校正远端段1049的取向的误差，并且因此，将能够以更高的准确度估计远端段尖端1163的位置。在一些实施例中，在远端段尖端1163是高度可见并且容易识别的情况下，计算机视觉系统1161可以能够直接测量尖端1163的位置，从而无需基准标记1150和相关联的基准标记柄脚1150。在一些实施例中，可以使用多个基准来提供增强的位置和取向分辨率。在一些实施例中，远端段1049的部件可以直接用作基准标记。在一些实施例中，特别是在可以直接测量尖端1163的位置的情况下，其它类型的计算机视觉系统也是可能的，诸如激光测距仪、LiDAR扫描仪和各种结构光传感器。

图7中所示的实施例是重要的，因为提供足够的键控特征来精确对准远端段1049和近端段1040可能是不实际的，如上所述，提供这样的特征可能会不可接受地增加脱离力。因为远端段1049和近端段1040之间的脱离界面涉及被压在一起的两个表面，所以倾向于表现出静摩擦（有时称为“静摩擦力”）。这意味着远端段1049和近端段1040将不会在滑移力之下相对于彼此移动，该滑移力接近于在段脱离时分离段所需的力。因此，在这种滑移力之下，远端段1049和近端段1040充当单一单元；只有这种滑移力不被超过，它们之间的几何关系便被保留。因此，计算机视觉系统只需要测量远端段尖端1163的取向一次，而不需要连续测量，以便准确地理解其在空间中的位置。这在与机器人系统一起工作时特别有用，在该机器人系统中，远端段尖端1163可以选择性地定位在空白背景的前面，以允许在没有基准1152的情况下，通过计算机视觉系统1160测量其方向。一旦进行了这种测量并且知道了远端段尖端1163与机器人系统之间的关系，端部执行器便可以重新定向并且知道远端段尖端1163的位置，而不需要进一步的测量。在一些实施例中，机器人系统可以基于已知的几何参数和各种传感器以自身的模型的形式对远端段尖端1163的位置有一定的了解，在这种情况下，测量可以仅仅用于完善模型。

图8示出了远端段1049的实施例，其在分离和隔离单独的睫毛的应用中特别有用。详细视图1064示出了隔离尖端1062的侧视图，该隔离尖端由橡胶或其它顺应性材料制成。即使远端段1049触摸到人，隔离尖端1062也将变形，并且然后，至近端段1040的脱离连接也将脱离。前视图1065示出了用于隔离单根睫毛的左隔离尖端和右隔离尖端两者（分别为1062L和1062R）。为了使隔离有效，隔离尖端必须在它们的非常尖端处交汇，并且因此，角1069必须大于或等于零。在隔离尖端不具有平坦侧的实施例中，要求尖端的最远端点是在一对尖端闭合时尖端接触的第一部分是足够的。

图9A示出了特定脱离连接实施例的立体图，并且图9B示出了特定脱离连接实施例的侧视图。这里，至机器人的近端连接和至端部执行器的剩余部分的远端连接被切断。除了止动器1105的性别之外，近端段1101和远端段1102都是相同的；因此，只要每对都有适当配对的止动器，关于它们被指定为近端和远端便无特别之处。四个磁体，1108a至1108d，被设置为两对，它们将脱离连接保持在一起，并且如箭头1110所示配对。在该实施例中进一步包括斜坡1103，该斜坡有助于沿着双箭头1106的方向在压缩载荷下脱离。如果斜坡1103替代地是竖直特征，如图9B中所示为竖直端1109，则近端段1101的对接端1110会与竖直端1109碰撞，并且能够在双箭头1106的方向上接受非常高的压缩载荷。这在许多条件下是不期望的，因为它会大大增加有效的脱离载荷。

脱离连接对于端部执行器是有用的，这些端部执行器仅仅比目前所讨论的睫毛隔离端部执行器更复杂。在一些实施例中，它们可以与夹持器一起使用，其中，夹持器的致动是通过柔性连接或传动装置提供的，使得脱离连接不被致动传动装置保持在一起。这种柔性连接可以通过流体动力连接（诸如气动或液压）或通过机械传动装置（诸如鲍登线缆或柔性轴）将动力传递到夹持器来提供。当然，将动力电传递通过脱离是可能的，但是在远端段上有电动马达增加了其质量，从而增加了高加速度（在时间意识机器人应用中是常见的）可能意外地使脱离分离的可能性。

图10A示出了端部执行器1140，该端部执行器被设计成用于使用绳夹持器1141（诸如国际专利申请PCT/US2017/061899中所公开的绳夹持器）和鲍登线缆1134来操纵睫毛延长部。鲍登线缆1134由护套1132和线缆1133组成。在该实施例中，线缆1133以不可见但是位于线缆1133的出口点1129附近的连接连接到远端段1121的尖端附近的绳夹持器1141的环。护套1132是柔性的并且用套圈1126a联接到近端段1120并且用套圈1126b联接到远端段1121。线缆1130（其仅仅是线缆1133的延伸部）延伸到机器人系统，未示出，其中，它可以被诸如电动马达的致动器拉动。止动器、近端磁体1122和远端磁性板1124与图6B的实施例相同。当线缆1130被机器人系统拉动时，绳夹持器1141围绕延伸部1000闭合；当线缆1130被机器人系统（轻轻地）推动时，绳夹持器1141释放延伸部1000。因为压缩载荷由护套1132承载并且由线缆1133平衡，所以在脱离处没有载荷由通过鲍登线缆1134传递的致动力产生。图10B仅仅示出了在脱离断开的情况下的端部执行器1140。

图11示出了与图10相同的端部执行器，但是具有执行完整的环而不是“S”形弯曲的鲍登线缆1144。图7A示出了完整的组件，其中，为了清楚起见，在图11B和图11C中分别单独地描绘了下层脱离端部执行器结构和鲍登线缆1144。鲍登线缆中的弯曲是必要的，以提供松弛，使得脱离可以发生。在一些实施例中，可以提供直的鲍登线缆，如果这样做不会阻止所需的脱离，特别是如果端部执行器上的高张力载荷是期望的。虽然在这些示例中，来自鲍登线缆的致动载荷在脱离处不会产生载荷，但是由于在护套从直的弯曲时所产生的任何残余应力，护套中的弯曲会产生载荷。提供如图11中所示的完整的环而不是图10的“S”弯曲在脱离连接中产生弯曲力矩，而不是张力。任一设计都可以工作，并且它只不过是选择一种设计的问题，该设计不会不接受地改变脱离的行为并且满足设计的空间和几何要求。同样重要的是要注意，前面提到的任何其它动力传递系统（特别是流体动力和柔性轴）将以相似的方式产生载荷。

虽然参照优选实施例进行了描述，但是应当理解，在不脱离其精神的情况下，可以对本发明进行各种改变和/或修改。具体地，虽然已经公开了某些优选的脱离连接器或机构，但是应当容易理解的是，可以采用各种连接布置，同时仍然完成上述目标。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种本质安全的机器人系统，所述系统被配置为对人类对象执行任务，所述系统包括：

机器人；

在所述人类对象与所述机器人之间的安全屏障，其中，所述安全屏障由坚固的、耐冲击材料形成，以便被配置为禁止所述人类对象与所述机器人之间的相互作用，从而防止所述机器人伤害所述人类对象；

附接到所述机器人的至少一个端部执行器，其中，所述端部执行器被配置为延伸通过所述安全屏障，并且包括释放机构，所述释放机构被配置为在接触所述人类对象时容易从所述机器人释放，从而防止所述至少一个端部执行器伤害所述人类对象。

2.根据权利要求1所述的本质安全的机器人系统，其中，所述至少一个端部执行器包括柔性支柱或管。

3.根据权利要求1所述的本质安全的机器人系统，其中，所述至少一个端部执行器包括跨过所述释放机构的柔性传递界面接合，从而允许在所述释放机构的远端致动，而不阻止所述释放机构。

4.根据权利要求1所述的本质安全的机器人系统，所述系统进一步包括计算机视觉系统，其中，所述计算机视觉系统被配置为监视所述端部执行器的远端部分的取向并且将该取向传达给所述机器人。

5.根据权利要求4所述的本质安全的机器人系统，其中，所述机器人系统保持所述机器人系统的几何模型，并且所述机器人系统基于所述远端部分的所述取向更新所述模型。

6.根据权利要求1所述的本质安全的机器人系统，其中，所述释放机构包括近端部分和远端部分，所述近端部分固定到所述机器人系统，所述远端部分固定到所述端部执行器，并且所述近端部分和所述远端部分包括配对的止动器特征，凭此，所述近端部分和所述远端部分在配对时具有大体上固定的空间关系。

7.根据权利要求6所述的本质安全的机器人系统，其中，所述配对止动器特征是不对称的，凭此，第一方向上的脱配对比第二方向上的脱配对需要更少的力。

8.根据权利要求1所述的本质安全的机器人系统，其中，所述至少一个端部执行器包括指甲油刷。

9.根据权利要求1所述的本质安全的机器人系统，其中，所述至少一个端部执行器包括纹身装置。

10.根据权利要求1所述的本质安全的机器人系统，其中，所述安全屏障包括至少一个光幕。

11.根据权利要求1所述的本质安全的机器人系统，其中，所述释放机构包括至少一个磁体。

12.根据权利要求11所述的本质安全的机器人系统，其中，所述至少一个磁体联接到另一个磁体或一件磁性材料，从而形成彼此吸引的磁性对。

13.根据权利要求12所述的本质安全的机器人系统，其中，所述磁性对的一侧被永久安装到所述机器人，并且另一侧被安装到端部执行器，使得如果所述对的两个元件之间的力被克服，则所述端部执行器在结构上从所述机器人分离。

14.根据权利要求2所述的本质安全的机器人系统，其中，所述柔性支柱或管在远端端部上具有砧，所述砧具有至少两个孔，所述至少一个端部执行器进一步包括行进通过所述至少两个孔以形成在所砧远端的环的柔性绳，所述柔性绳行进通过所述柔性支柱或管到达所述柔性支柱或管的近端端部，所述至少一个端部执行器进一步包括在所述柔性支柱或管的所述近端端部处的致动器，并且所述致动器被配置为选择性地拉动所述柔性绳，以选择性地改变所述环的大小。

15.根据权利要求14所述的本质安全的机器人系统，其中，所述砧具有横截面为跨5微米至150微米的凹槽。

16.根据权利要求14所述的本质安全的机器人系统，其中，所述砧沿至少一个轴线不与所述柔性支柱或管的中心轴线正交。

17.根据权利要求14所述的本质安全的机器人系统，其中，所述柔性支柱或管不是直的。

18.根据权利要求14所述的本质安全的机器人系统，其中，所述柔性支柱或管具有大于45度的弯曲。

19.根据权利要求14所述的本质安全的机器人系统，其中，所述至少一个端部执行器进一步包括弹簧机构，所述弹簧机构被配置为增加所述环的大小。

20.一种本质安全的机器人系统，所述系统被配置为对人类对象执行任务，所述系统包括：

机器人；

在所述机器人周围的第一安全屏障，其中，所述第一安全屏障被配置为禁止所述机器人越过所述第一安全屏障的操作；

在所述人类对象周围的第二安全屏障，其中，所述第二安全屏障被配置为禁止所述人类对象超出所述第二安全屏障，或者如果所述人类对象离开所述第二安全屏障，则禁止所述机器人的操作；

在所述第一安全屏障和所述第二安全屏障之间的空间，所述空间包括安全区；

附接到所述机器人的至少一个端部执行器，其中，所述端部执行器被配置为延伸通过所述第一安全屏障和所述第二安全屏障，并且包括释放机构，所述释放机构被配置为在接触所述人类对象时容易从所述机器人释放，其中，所述安全区仅可由所述至少一个端部执行器跨过，从而禁止所述人类对象和所述机器人之间的直接相互作用并且保护所述人类对象免受伤害。

21.根据权利要求20所述的本质安全的机器人系统，其中，所述第二安全屏障被配置为允许所述人类对象的所述解剖结构的一部分突出，使得所述至少一个端部执行器可以接近所述部分。

22.根据权利要求21所述的本质安全的机器人系统，其中，所述部分包括所述人类对象的至少一根睫毛。

23.根据权利要求21所述的本质安全的机器人系统，其中，所述部分包括所述人类对象的头发。

24.根据权利要求21所述的本质安全的机器人系统，其中，所述部分包括具有大于40N/cm

25.一种本质安全的机器人系统，所述系统被配置为对人类对象的区域执行任务，所述系统包括：

机器人；

在所述人类对象与所述机器人之间的安全屏障，其中，所述安全屏障被配置为禁止所述人类对象与所述机器人之间的相互作用；

与所述区域的安全负载相对应地限定的可允许载荷或压力；

附接到所述机器人的至少一个端部执行器，其中，所述至少一个端部执行器被配置为延伸通过所述安全屏障并且在被加载到不超过所述可允许载荷或压力时在结构上分离，并且所述至少一个端部执行器被所述安全屏障限制到所述区域。

26.一种利用机器人、联接到所述机器人的端部执行器和安全屏障对人类对象执行美容程序的方法，所述方法包括：

选择所述人类对象的区域进行所述美容程序；

限定所述区域的可允许载荷或压力；

定向所述机器人和所述安全屏障，以限制接近所述区域；

将所述端部执行器配置为在不超过所述可允许载荷或压力下分离；以及

执行所述程序。

27.一种本质安全的机器人系统，所述系统被配置为对人类对象执行任务，所述系统包括：

机器人；

在所述人类对象与所述机器人之间的至少一个光幕，其中，所述光幕包括电路，所述电路被配置为当预定义数量的光路被同时破坏时禁用所述机器人，从而防止所述机器人伤害所述人类对象；

附接到所述机器人的至少一个端部执行器，其中，所述至少一个端部执行器被配置为延伸通过所述至少一个光幕并且断开不超过所述预定义数量的光路，所述至少一个端部执行器被配置为在接触所述人类对象时容易分离，从而防止所述至少一个端部执行器伤害所述人类对象，并且所述机器人或所述机器人的一部分被配置为在延伸通过所述至少一个光幕时断开多于所述预定义数量的光路。