一种自动测试装置及方法

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种自动测试装置及方法。

背景技术

雄激素性脱发(AGA)为国内最常见的脱发类型之一。雄激素性脱发进行FUT种植和FUE种植手术均可。FUT(Follicular Unit Transplantation)，表示切头皮条取毛囊的方法，在后脑或者脑两侧切取以细条为单位的毛囊单位，在剥取这些细条后，在显微镜之下将毛囊从这些细皮条中单个分离出来，再将毛囊单个移植到需植发区。植发时提取毛囊皮瓣处需要缝合，伤口缝合处会在拆线恢复后留下一条疤痕。FUE是通过一种精密器械从植发者供体区直接提取毛囊的植发技术，手术无需开刀，无风险无伤害。相比传统的毛发移植手术方法，FUE术后不会留下任何疤痕，并且可以进一步缩短恢复时间，植发者仍可以选择剃平头。机器人FUE手术相较于传统手工FUE的优势在于：1、减少医生技能掌握的学习时长；2、节省时间：植入2000根头发从传统方式的8个小时可缩短到4个小时。3、可以结合个体情况，设置参数，精确计算植发效果；4、3D智能模拟成像，效果提前就能看得见。

毛囊移植的成活率与毛囊的完整性密切相关，被截断的毛囊种植成活率大大降低。目前，取发机器人的测试方法，通常是购买带毛猪皮并剃毛修剪后用于模拟人的头皮，然后控制取发机器人将猪皮上的猪毛逐根取出，通过肉眼观察并判断毛囊是否被截断。

这种测试方法具有以下缺陷：1、需要将毛囊提取出来后，才能判断出是否被截断，效率较低；2、需要肉眼单根毛囊进行判断，人力消耗较大且准确率不高；3、猪皮不能重复使用和长期放置，每次需要购买新鲜的带毛猪皮进行实验；4、每次需要花很多时间来对猪皮进行清洁，和对猪毛的长度进行修剪。

发明内容

本申请实施方式的目的是提供一种自动测试装置及方法，以解决取发机器人的现有测试方法人力及猪皮消耗大、准确率不高、效率较低的问题。

为解决上述技术问题，本说明书第一方面提供一种自动测试装置，用于取发机器人，所述自动测试装置包括：电滑环，用于设置在所述取发机器人上，并与所述取发机器人的取发针电性连接；毛发模拟装置，包括：用于模拟目标毛发的导电丝、用于模拟底层皮肤的导电板体和用于模拟表层皮肤的绝缘层，所述导电丝的一端与所述导电板体电性连接；电源，一端与所述导电板体电性连接，另一端与所述电滑环电性连接；指示装置，连接在所述电源与所述导电板体之间的电路中，或者连接在所述电源与所述电滑环之间的电路中；处理器，用于根据所述取发机器人上设置的相机拍摄的取发针末端图像、所述指示装置的指示状态确定所述取发机器人的测试结果。

在一些实施例中，所述取发机器人包括：机械臂，所述机械臂通过调整自身位姿而调整取发针的进针方向；取发机构，包括固定取发针，所述取发针用于取发；进针机构，用于驱动所述取发针朝向头皮的方向移动或者朝向远离头皮的方向移动。

在一些实施例中，所述取发机构还包括：固定架，包括第一支架和第二支架，用于固定取发针的位姿，所述取发针可旋转地固定在所述第一支架和所述第二支架上；第一齿轮，套设在所述取发针的针体外部；第二齿轮，与所述第一齿轮啮合；电机，与所述第二齿轮的轴部固定连接，以驱动所述第二齿轮旋转。

在一些实施例中，所述电滑环包括定子和转子，所述定子固定设置在所述第二支架上，所述转子设置在所述取发针上并与所述取发针电性连接。

在一些实施例中，导电丝与所述导电板体之间的夹角设置包括多个角度值。

在一些实施例

本说明书第二方面提供一种自动测试方法，用于第一方面任一项所述的自动测试装置，所述方法包括：控制所述取发机器人的机械臂达到目标位姿；判断在所述目标位姿下，目标毛发是否在取发针的进针方向上；若是，则循环执行如下步骤，直至确定所述目标毛发的取发操作结果：控制所述取发机构进针，控制所述相机采集图像，并同时获取所述图像以及所述指示装置的指示状态；根据所述图像、所述指示状态确定所述目标毛发的取发操作结果。

在一些实施例中，根据所述图像、所述指示状态确定所述目标毛发的取发操作结果，包括：在所述取发针的前端刺入所述绝缘层达到预定深度，且所述指示装置为第一指示状态的情况下，确定所述目标毛发的取发操作成功；和/或，在所述图像中所述取发针的前端与所述目标毛发满足预定位置关系，且所述指示装置为第二指示状态的情况下，确定所述目标毛发被截断。

在一些实施例中，所述方法还包括：依次控制所述取发机器人多个目标毛发执行取发操作，并计算以下至少一个指标：所述取发机器人的定位准确率、截断率、取发成功率；其中，所述定位准确率根据能够被取到的目标毛发的数量与目标毛发总数计算得到；所述截断率根据被截断的目标毛发的数量与目标毛发总数计算得到；所述取发成功率根据取发操作成功的目标毛发的数量与目标毛发总数计算得到。

在一些实施例中，所述毛发模拟装置包括多个，同一毛发模拟装置上导电丝的参数相同，不同毛发模拟装置导电丝的参数不同；依次控制所述取发机器人对所述多个毛发模拟装置上的目标毛发执行取发操作；对于每一个毛发模拟装置，分别计算所述指标。

在一些实施例中，控制所述取发机器人的机械臂达到目标位姿，包括：控制双目视觉系统通过相机拍摄目标毛发，并确定目标毛发在相机坐标系下的第一坐标，再将所述第一坐标发送至所述取发机器人的控制器；所述取发机器人的控制器将所述第一坐标转换至取发机器人坐标系下得到第二坐标；根据所述第二坐标确定所述取发机器人的机械臂的目标位姿；所述取发机器人的控制器控制所述取发机器人的机械臂调整至所述目标位姿。

本说明书第三方面提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述处理器和所述存储器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而实现第二方面任一项所述方法的步骤。

本说明书第四方面提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现第二方面任一项所述方法的步骤。

本说明书提供的自动测试装置及方法，通过电滑环、毛发模拟装置、电源构成“取发针——电滑环——电源——导电板——导电丝”的闭环电路结构，并将指示装置串联在闭环电路中，从而使得指示装置的指示状态能够反应出目标毛发是否被截断，从而使得装置能够自动测试出目标毛发的取发操作结果。测试过程简单便捷，适用于毛发较多这一测试场景，节省人力成本且准确率较高、效率较高。并且，采用导电丝、导电板、绝缘层特制的毛发模拟装置可重复使用，利用率较高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了取发机器人及其自动测试装置的示意图；

图2示出了取发机器人及其自动测试装置的测试原理示意图；

图3示出了取发机构的结构示意图；

图4、图5和图6示出了毛发模拟装置的结构示意图；

图7示出了本说明书提供的一种自动测试方法的流程图；

图8、图9和图10示出了目标毛发在取发针进针方向的示意图；

图11示出了取发针进针方向的示意图；

图12示出了当前目标毛发不在取发针进针方向的一个示意图；

图13示出了取发操作成功的示意图；

图14、图15、图16和图17示出了目标毛发被截断的示意图；

图18示出了导电丝与导电板分别呈90°、60°、30°的示意图；

图19示出了本说明书提供的处理器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都应当属于本申请保护的范围。

图1示出了取发机器人及其自动测试装置的示意图，图2示出了取发机器人及其自动测试装置的测试原理示意图。

取发机器人包括机械臂A1、取发机构A2和相机A3。取发机构A2设置在机械臂的A1的末端，取发机构A2包括取发针A21，所述取发针A21用于取发。具体地，取发针A21是中空的管状针，在取发针A21的前端到达目标毛发位置后，进针机构控制取发针朝向头皮方向继续前进预定距离以使取发针A21刺入头皮，然后控制取发针A21旋转以进行环切使毛囊蠕动，再控制取发机构A2中的抽取泵进行抽吸，从而将毛囊吸入取发针A21中。机械臂A1通过调整自身位姿而调整取发针A21的进针方向。机械臂A1的末端通常还会设置进针机构，用于驱动取发针朝向头皮的方向移动或者朝向远离头皮的方向移动。

在一些实施例中，为了提高取发成功率，如图3所示，取发机构A2包括固定架，该固定架包括第一支架A22、第二支架A23，取发针A21可旋转地固定在第一支架A22和第二支架A23上。例如，取发针A21可以通过类似轴承的组件套设在第一支架A22和第二支架S23上。

所述取发机构A2还包括第一齿轮A24、第二齿轮A25、电机A26。第一齿轮A24套设在取发针A21的针体外部。第二齿轮A25与第一齿轮A24啮合。电机A26与第二齿轮A25的轴部固定连接，从而，通过电机A26转动可以带动第二齿轮A25转动，以使第二齿轮A25带动第一齿轮A24转动，进而带动取发针A21旋转。

通过设置电机A26、第二齿轮A25、第一齿轮A24，可以使得取发针A21在刺入目标位置后进行旋转以实现环切。

如图1、图2和图3所示，自动测试装置包括电滑环B、毛发模拟装置C、电源D、指示装置E和处理器(图中未示出)。

电滑环B设置在取发机构A2处，并与取发机构A2中导电的取发针A21电性连接。

电滑环B为“旋转连通”或“旋通”部件，这里的连通是指电连通。电滑环B安装在取发针A21的旋转中心，也即中心轴上。电滑环B包括定子和转子。定子固定设置在第二支架A23旁。转子设置在取发针A21的端部，并与导电的取发针A21电性连接，并随取发针A21旋转而旋转。在转子旋转的过程中，定子始终与转子电性连接。

如图4、图5和图6所示，毛发模拟装置C上至少包括用于模拟目标毛发的导电丝C1、用于模拟底层皮肤的导电板体C2和用于模拟表层皮肤的绝缘层C3。导电丝C1的一端立在模拟表层皮肤的绝缘层C3之上，另一端与导电板体C2电性连接。

导电丝C1例如可以采用0.06mm-0.08mm的钼丝，或者采用其他金属材质制作而成。导电板体C2例如可以采用铜箔，并将导电丝C1与铜箔接触点采用锡焊加固，以确保模拟毛发的每根导电丝C1导电性良好。绝缘层C3例如可以采用硅胶材质。

在毛发模拟装置C的实际制作过程中，可以先使导电板体C2和绝缘层C3贴合并固定，然后在贴合后的板体上钻孔，然后将较长的导电丝按序穿过各孔并采用锡焊加固，得到如图5所示的结构，最后将两孔之间相连的导电丝剪断得到模拟毛发，最后修剪各模拟毛发的长度，即如图4所示。图6示出了导电丝C1、导电板体C2和绝缘层C3之间的相对位置关系。

如图2所示，电源D的一端与导电板体C2电性连接，另一端与电滑环B电性连接。更为具体的，电源D的另一端是与电滑环的定子电性连接的。

如图2所示，指示装置E连接在电源D与导电板体C2之间的电路中，或者连接在电源D与电滑环B之间的电路中。指示装置E可以是在不通电状态下具有第一指示状态、在通电状态下具有第二指示状态的装置，例如可以是指示灯，在通电及不通电状态下具有亮、灭两种指示状态，或者在通电及不通电状态下具有亮黄灯、亮绿灯两种指示状态，或者在通电及不通电状态下具有亮一个灯、亮五个灯两种指示状态。在一些实施例中，指示装置可以采用光耦二极管。

在一些实施例中，指示装置E也可以是信号发送装置，例如，指示装置E在通电状态下向上述处理器发送第一状态标识符，在不通电状态下向上述处理器发送第二状态标识符。

处理器，用于根据相机采集的图像、指示装置E的指示状态确定取发机器人的测试结果。

本说明书还提供一种自动测试方法，可以用于该处理器。如图7所示，该方法包括如下步骤：

S10：控制所述取发机器人的机械臂达到目标位姿。

在一些实施例中，S10可以先控制双目视觉系统通过相机拍摄目标毛发，并确定目标毛发在相机坐标系下的第一坐标，再将第一坐标发送至取发机器人的控制器。双目视觉系统所采用的相机即为图1和图2中的相机A3。取发机器人的控制器将第一坐标转换至取发机器人坐标系下得到第二坐标，并根据第二坐标确定取发机器人的机械臂的目标位姿。最后，取发机器人的控制器控制取发机器人的机械臂调整至目标位姿。

S20：判断在所述目标位姿下，当前目标毛发是否在取发针的进针方向上。若是，则执行S30；否则，确定下一目标毛发，并跳转至S10继续执行。

在取发机器人的机械臂达到目标位姿后，可以再次控制双目视觉系统通过相机拍摄目标毛发，并从相机所采集的图像识别出目标毛发，并基于该图像进一步判断目标毛发的位姿，而取发机器人末端的取发针的位姿是可以由取发机器人的控制器计算得到的，进而可以根据目标毛发的位姿、取发针的位姿判断目标毛发是否在取发针的进针方向上。

在一些实施例中，“目标毛发在取发针的进针方向上”可以是指目标毛发所在直线与取发针所在直线之间的位置偏差在第一预定范围内。

然而，通常情况下，基于相机所采集的图像所确定的目标毛发的位姿通常难以在极短时间内达到精确度的要求，因此，在一些实施例中，“目标毛发在取发针的进针方向上”也可以是指目标毛发的任意部位与取发针进针方向之间的距离在第二预定范围内。如图8所示，可以是发梢在进针方向上；如图9所示，也可以是发根在进针方向上；如图10所示，也可以是整根毛发在进针方向上。当然在进针方向不变的情况下，图8和图9所示的情形下毛发大概率会被截断，只有图10的情形才会取发操作成功，具体可以通过指示装置的指示状态来确定。

图11示出预期进针方向的示意图，其中取发针末端的两条虚线之间表示预期进针方向。图12示出了当前目标毛发不在预期进针方向上的示意图，其中，T1表示当前目标毛发，T2表示除当前目标毛发之外的其他目标毛发。需要注意的是，虽然图12所示的情形能够获取到毛发，但是所获取的毛发并不是希望获取的那根毛发，这种事情发生的概率较低，但是也说明了取发机器人在定位精度上是存在缺陷的，因此，图12所示情形依然被认为是无法获取到目标毛发的。

对于图12所示情形，如果仅根据相机所采集的图像和指示装置的指示状态确定当前目标毛发的取发操作结果，那么取发操作结果极有可能是当前目标毛发的取发操作成功。

本方案先判断当前目标毛发是否在取发针的进针方向上，然后再结合相机所采集的图像和指示装置的指示状态确定对当前目标毛发的取发结果，能够排除图12所示情形被认为当前目标毛发的取发操作成功，从而提高对取发机器人的测试准确性。

S30：控制所述取发机构进针，控制所述相机采集图像，并同时获取所述图像以及所述指示装置的指示状态。

“取发机构进针”，是指取发针连同取发机构整体沿取发针的轴向朝向远离机械臂的方向运动。具体地，可以是处理器向机械臂的控制器发送进针指令，机械臂的控制器响应该进针指令，控制进针机构推动取发机构前进。

进针机构中推动取发机构前进的动力来源可以是伺服电机。伺服电机具有线性度高的特点，即能够实现进针机构匀速进针，没有步进电机的卡顿现象。基于此，进针机构匀速进针的过程中，取发针与目标毛发之间的相对位姿是实时变化的，因此在进针的过程中可以控制相机实时采集图像，并在采集图像的同时获取与图像对应的指示装置的指示状态。

S40：根据所述图像、所述指示状态确定当前目标毛发的取发操作结果。

在一些实施例中，S40可以是在所述取发针的前端刺入所述绝缘层达到预定深度，且所述指示装置为第一指示状态的情况下，确定所述目标毛发的取发操作成功。

在一些实施例中，S40可以是在所述图像中所述取发针的前端与所述目标毛发满足预定位置关系，且所述指示装置为第二指示状态的情况下，确定所述目标毛发被截断。

在当前目标毛发在取发针的进针方向的情况下，取发操作结果会有两种情况：1、直至取发针刺入模拟表层皮肤的绝缘层C3达到预定深度，取发针始终都不会碰到当前目标毛发，如图13所示，这种情况下表示当前目标毛发的取发操作成功；2、在取发针刺入绝缘层C3达到预定深度之前，取发针碰到当前目标毛发的发梢、发根，表示取发针会将当前目标毛发截断，也即当前目标毛发的取发操作失败。具体地，情况2可以包括以下四种位置关系：如图14所示的发梢碰到针头外壁，如图15所示的发梢碰到针头内壁，如图16所示的发根碰到针头外壁，如图17所示的发根碰到针头内壁。

在图14至图17四种预定位置关系下，针头与用于模拟毛发的导电丝触碰，由于针头和导电丝都是导电材质，因此二者电性连接。由于毛发与导电板电性连接、导电板连接电源、电源又连接电滑环，而电滑环与取发针电性连接，因此，就形成了“取发针——电滑环——电源——导电板——导电丝”的闭合环形电路结构。

指示装置E设置在该闭环电路中。当未形成闭环电路时，指示装置E具有第一指示状态，例如灯灭，就可以表示取发针没有触碰到导电丝，从而反映出目标毛发未被截断，也即取发操作成功。当形成闭环电路时，指示装置E具有第二指示状态，例如灯亮，就可以表示取发针触碰到导电丝，从而反映出目标毛发被截断，也即取发操作失败。

S50：判断取发操作结果是否已确定。若是，则确定下一目标毛发，并跳转至S10继续执行；否则，跳转至S30继续执行。

在一些实施例中，该自动测试方法还包括：依次控制所述取发机器人对多个目标毛发执行取发操作，并计算以下至少一个指标：所述取发机器人的定位准确率、截断率、取发成功率。其中，所述定位准确率根据能够被取到的目标毛发的数量与目标毛发总数计算得到；所述截断率根据被截断的目标毛发的数量与目标毛发总数计算得到；所述取发成功率根据取发操作成功的目标毛发的数量与目标毛发总数计算得到。

例如，假设目标毛发总数为N，上述步骤S20判断不在取发针进针方向上的目标毛发数量为O，步骤S40判断被截断的目标毛发的数量为M，步骤S40判断取发操作成功(即未被截断)的目标毛发数量为P，则定位准确率为

在一些实施例中，所述毛发模拟装置包括多个，同一毛发模拟装置上导电丝的参数相同，不同毛发模拟装置导电丝的参数不同。这里的参数可以是导电丝的长度、粗细、分布密度等参数中的至少一者不同。本方案依次控制所述取发机器人对所述多个毛发模拟装置上的目标毛发执行取发操作；对于每一个毛发模拟装置，分别计算所述指标。

为了更为准确地模拟真实毛发，可以设置同一毛发模拟装置上多根导电丝与导电板呈多种不同角度。图18示出了导电丝与导电板分别呈90°、60°、30°的示意图，其中H所指示的边表示导电丝，角度对应的另一边表示导电板。

本说明书提供的自动测试装置及方法，通过电滑环、毛发模拟装置、电源构成“取发针——电滑环——电源——导电板——导电丝”的闭环电路结构，并将指示装置串联在闭环电路中，从而使得指示装置的指示状态能够反应出目标毛发是否被截断，从而使得装置能够自动测试出目标毛发的取发操作结果。测试过程简单便捷，适用于毛发较多这一测试场景，节省人力成本且准确率较高、效率较高。并且，采用导电丝、导电板、绝缘层特制的毛发模拟装置可重复使用，利用率较高。

本发明实施例还提供了一种处理器，如图19所示，该处理器可以包括处理器1901和存储器1902，其中处理器1901和存储器1902可以通过总线或者其他方式连接。

处理器1901可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器1901还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。

存储器1902作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的自动测试方法对应的程序指令/模块。处理器1901通过运行存储在存储器1902中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据分类，即实现上述方法实施例中的自动测试方法。

存储器1902可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器1901所创建的数据等。此外，存储器1902可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器1902可选包括相对于处理器1901远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器1901。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述一个或者多个模块存储在所述存储器1902中，当被所述处理器1901执行时，执行本说明书提供的自动测试方法。

上述处理器具体细节可以参阅上述方法对应实施例中的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。

本说明书还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被执行时实现上述方法对应实施例的步骤。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于硬件+程序类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现处理器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得处理器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑处理器和嵌入微处理器等的形式来实现相同功能。因此这种处理器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。