CN104010778A - 自动理发系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动理发系统及其操作方法。自动理发系统的一个实施例包括：(1)被配置为接合剪切机构以剪切主体上的头发的理发设备，以及(2)可操作用于与所述理发设备交互以确定所述理发设备相对于参考点的位置的定位结构。

Description

自动理发系统及其操作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求以下申请的权益：于2011年12月11日提交的美国临时申请序列号No.61/578,717；于2012年3月13日提交的美国临时专利申请序列号No.61/610,021；以及于2012年7月31日提交的美国临时专利申请序列号No.61/677,532，与本申请为共同申请的上述申请都由Matthew W.Krenik以“Automated Hair Cutting System”为题提交，并且通过引用结合在此。

技术领域

本申请一般地涉及理发系统，尤其涉及自动理发系统。

背景技术

大量的专业理发师、发型设计师和其他专业人员在世界大多数国家提供理发服务。人们在此项服务上花费的极为大量的金钱和时间突显了在社会上有个考究发型的重要性。理发的潜在花销以及与理发关联的时间和不便使得自动理发系统的想法变得吸引人。现今存在可用于提供指导、剪切器、训练材料和其他途径的多种系统，以使得无需大量训练的理发更为容易。遗憾的是，这些系统对大多数人而言是难以使用的，并且可能的发型数量通常相当有限。简单的发长引导器、安装在剪切头上的机械梳子、安装在真空软管上的理发器和其他常规方法无法让人们得到他们寻找的大多数有型且考究的结果。因此期望得到一种使得个人无需大量训练而能精确理发的系统。

鉴于自动理发系统提供的益处，业已针对这一系统做出了若干尝试。在美国专利No.3,054,183中，Zucker教导了一种随着剪切头移动通过人头部而调整剪切头的机械引导器。Zucker提供的这一简单机械设计无法实现多样的发型，并且其滚轮或滑动机械引导器总会压倒一些头发，使其更难恰当地行进和理发。在美国专利No.3,413,985中，Dlouhy教导了一种适配在个人头部上并与插入该人耳部的耳部牵引器对准的头盔。在头盔内使用多个剪切头来剪切头发。Dlouhy教导了一种刚性头盔、许多剪切头和又大又重的机械结构，必然导致其昂贵、笨重和使用不便。

在美国专利No.4,602,542中，Natrasevschi教导了一种刚性地保持个人的头部的框架以及剪切头发的机器人臂。发长由可调真空伸长器管和旋转刀管控制。这一系统也必定是昂贵、笨重且不便的。此外，Natrasevschi的理发器的末尾总会接触人的头部，使其可能会压倒头发，并且头发可被剪切的最大长度受到刀管和伸长器管的长度的物理限制。利用更长的管会让理发器难以使用，并且可互换的管即便可能也会是不便的。在美国专利申请2004/0004559中，Rast教导了一种具有类似于Natrasevschi的某些特征的理发器。Rast也具有发长限制，以及与人的头部物理接触以定位其理发器的需要。Rast解释了如何使用电子传感器确定其理发器的位置，但却依赖于机械分离器套筒(在某种意义上类似于Natrasevschi的伸长管)来确定头皮上的位置。因此，头发总会被压倒，并且存在对可能发型和发长的明显限制。

值得注意的是，Natrasevschi和Rast的理发设备与现今可商购的许多理发器类似，都是通过持续操作其剪切头使得一旦接合就剪切任何与剪切头接触的头发而操作的。这类方法由于理发设备总是会在理发过程中发出蜂鸣或至少是嗡嗡声而导致环境嘈杂，并且剪切头的持续操作会导致移动部件的额外损耗以及不必要的功耗。

发明内容

一个方面提供了一种自动理发系统。在一个实施例中，该系统包括：(1)被配置为接合剪切机构以剪切主体上的头发的理发设备，以及(2)可操作用于与所述理发设备交互以确定所述理发设备相对于参考点的位置的定位结构。

另一方面提供了一种用于剪切主体上的头发的自动系统。在一个实施例中，该系统包括：(1)具有接近梳齿的多个可接合刀片并被控制为允许头发被梳齿梳理并在头发拉伸之后由可接合刀片剪切的理发设备，以及(2)可操作用于与所述理发设备交互以确定所述理发设备的位置的定位结构。

再一个方面提供一种利用理发设备剪切主体上的头发以符合特定发型的方法。在一个实施例中，该方法包括：(1)将定位结构与所述主体相关联，所述关联检测但不妨碍所述主体的运动，(2)感测所述理发设备的位置，以及(3)如果所述位置与特定发型有关，则接合所述理发设备的剪切机构。

附图说明

现将结合附图对下文的描述做出参考，在附图中：

图1是包括用户、定位设备、理发设备和电子计算设备的自动理发系统的一个实施例的图示；

图2是具有直手柄并且包括适于在自动理发系统中使用的某些特征的理发设备的一个实施例的图示；

图3是具有侧手柄并且包括适于在自动理发系统中使用的某些特征的理发设备的另一实施例的图示；

图4是理发设备的又一实施例的图示；

图5A是用于理发设备的剪切头的一个实施例的图示；

图5B是用于理发设备且具有辅助梳的剪切头的另一实施例的图示；

图5C示出了具有底梳以及相对于底梳梳齿致动的剪切刀的剪切头的又一实施例的图示；

图6A是具有铰链的定位设备的一个实施例的图示；

图6B是已被折叠的图6A实施例的替换图示；

图7A是具有管形构造的定位设备的一个实施例的图示；

图7B是示出了定位设备相对于用户头部的间隔的图7A实施例的顶视图；

图7C是图7A实施例的替换视图；

图7D是已被折叠的图7A实施例的替换图示；

图7E是具有管形构造和耳撑的定位设备的另一实施例的图示；

图7F是具有管形构造的定位设备的又一实施例的图示；

图8A是具有延伸至用户头部之上以及头部之后的管形构造和定位界面的定位设备的一个实施例的图示；

图8B是具有理发设备的图8A实施例的替换图示；

图9是具有耦接至墙壁或镜子的传感器集线器的自动理发系统的另一实施例的图示；

图10A是人类头皮轮廓的一个实施例的图示；

图10B是人类头皮轮廓的另一实施例的图示；

图10C是在一个实施例中如何确定定位设备上的定位界面相对于用户头部上的参考点的位置的图示；

图10D是10A的实施例上X轴和Y轴以及定位界面的图示；

图10E是具有薄化头发区域和头骨不规则区域的图10A的实施例的替换图示；

图10F是具有提供特定于头皮具体区域内头发的信息的表格的图10A实施例的又一替换图示；

图11是人类头部三维模型的一个实施例的图示；

图12是染发剂分配设备的一个实施例的图示；以及

图13是测头的一个实施例的图示。

具体实施方式

在描述自动理发系统和方法的各个实施例之前，将一般性地描述用于控制和监测理发设备的位置的技术。

在此实现的是可以监测理发设备相对于主体的位置，使得该理发设备在具体位置和时间剪发以得到期望的发型。在此进一步实现的是可以在理发设备相对于主体的位置的监测中使用的定位结构，并且定位结构的各种实施例也是可能的。在此进一步实现的是这类定位结构可以包括具有耦接至主体的定位界面的定位设备。在此进一步实现的是这类定位结构可以包括用于监测主体、或用于监测定位设备、或用于监测主体和定位设备两者的相机。在此进一步实现的是可以利用主体面部上的参考点来提供定位设备形状的更大灵活性以及其耦接至主体的精确性。在此进一步实现的是在操作期间仅需要让定位设备相对于主体稳定。

在此实现的是定位结构可以与理发设备交互以确定理发设备相对于主体的位置和定向。在此实现的是可以使用头皮轮廓和表格来提供理发信息。理发信息可以包括：每个区域的发长、头皮不规则性、颜色、薄化头发的存在、或是许多其他的头发特性。在此进一步实现的是可以利用电子计算设备执行与控制该自动理发系统相关联的计算，与传感器交互，以及提供用户界面。在此实现的是电子计算设备可以是计算机、蜂窝电话、计算机化平板或各种其他设备。

在此实现的是接受理发的人可以操作该系统，或者让另一个人操作该系统。操作该系统的人通过响应来自系统的、可通过定位设备、理发设备、电子计算设备或是系统的其他可能设备提供的指导来剪发。

还在此实现的是该自动理发系统不仅可以应用于用户头皮和面部的毛发(除了头皮头发之外还包括唇须和颏须)，还可应用于工具或其他设备相对于另一对象精确对齐提供益处的其他领域。在此实现的是医疗外科系统、药物递送系统、机器人系统、机器工具、切割系统和许多其他系统可以从本系统和方法的教导中受益。

图1是包括用户102、定位设备108、理发设备200和电子计算设备106的自动理发系统100的一个实施例。电子计算设备106可以具体化为蜂窝电话、平板计算机、笔记本计算机、桌上型计算机或其他计算设备。电子计算设备106可以包括显示屏、触摸屏、按钮、光标控件、游戏杆、相机107、扬声器、蜂鸣器、麦克风、触件、指示器灯、软件、电子接口以及可以允许电子计算设备106与用户102、定位设备108和理发设备200对接的其他元件。相机107可被用于向自动理发系统100的其他元件提供有用信息，并且可以在定位设备108上、在理发设备200上设置附加相机，或者可以在某些实施例的其他元件上安装一个或多个附加的独立相机。电子计算设备106还可以包括对定位设备108、理发设备200、以及未在图1中示出的可能设备(诸如、因特网、因特网服务器、云计算元件或其他设备)的有线或无线电子接口。导线未在图1中示出以避免杂乱；然而电子计算设备106、定位设备108和理发设备200之间的有线接口可以提供电力和通信。诸如通用串行总线(USB)、P1394、Thunderbolt以及向图1中各设备提供通信或电力的许多其他有线接口的有线接口是可能的。电子计算设备106、定位设备108和理发设备200之间的无线接口也是可能的，并且可以提供电力或通信。诸如Bluetooth、Bluetooth Low Energy、WiFi(IEEE802.11)、Zigbee或其他无线接口的无线接口也是可能的。电子计算设备106、定位设备108和理发设备200可以经由有线或无线连接接收电力，并且也可以从可以是一次性电池或可充电电池的电池接收电力。

在图1中，定位设备108通过前额支撑118、鼻撑120和嘴撑122固定至用户102的面部。自动理发系统100的某些实施例可以不包括定位设备108。这些实施例可以使用相机观察用户102，或者可以使用适于监测理发设备200相对于用户102的位置和/或定向的定位结构的其他实施例。前额支撑118和鼻撑120可以利用吸盘、真空、纹理化表面、防滑表面、粘合剂、胶带、双面胶(即，两侧都涂有粘合剂的带子)、弹簧、机械结构或其他技术将定位设备108临时固定至用户102的面部，以使其在自动理发系统100的某些操作期间基本保持就位。嘴撑122可被具体化为可使其轮廓舒适适配或可被成型为舒适适配用户102牙齿或用户102嘴部其他特征的翼片或其他特征部。嘴撑122可由用户102咬住以使其在自动理发系统100的某些操作期间基本保持与用户102的头部对齐。定位设备108的附加实施例可以通过接触用户102面部的眼眶、面颊、太阳穴、耳朵或其他特征的附加元件而固定至用户102面部。定位设备108的某些实施例可以使用前额支撑118、鼻撑120或嘴撑122的任意组合来将定位设备108固定至用户102面部。其中定位设备108固定至肩膀、颈部、手臂或用户102身体的其他部分的实施例也是可能的。然而，主要接触用户102头部并且相对于头部并由此相对于头发和头皮保持对齐和定位基本不变的定位设备108的实施例也是有用的。

图1中具体化的定位设备108还包括如下定位界面：第一定位界面110、第二定位界面112、第三定位界面114和第四定位界面116。定位界面可以发送由理发设备200上的传感器接收到的信号，由此可以确定理发设备200相对于定位设备108的位置和定向。由定位界面发送的信号可以是无线电信号或其他电磁信号、声学声音信号、可听声音信号、超声信号、光学信号、光信号、红外信号或是可从定位界面发送并由理发设备200上的传感器接收的其他可能信号，从而可以确定从定位界面到理发设备200上传感器的距离。可以使用信号传播时间分析(有时被称为飞行时间分析)、信号传播角度分析(因为其有时由雷达、激光雷达和声呐系统进行)或是任何其他的信号分析方法和技术。注意到从例如第一定位界面110到理发设备200上传感器确定的距离可以是直接视线距离，或者可以表示信号从第一定位界面110到上述理发设备200上的传感器所遵循的路径的距离。如果使用声学声音信号，这些信号将例如在用户102头部周围行进，而并非总是提供视线距离。另一方面，光学信号、光信号、红外信号和某些其他信号通常会提供视线距离，但却有会被用户102的手、手臂、头发或头部或是被其他可能障碍物阻挡其在信号路径上的行进的缺点。

类似地，在图1的实施例中，信号可由理发设备200上的发射机发送，并由位于定位界面处的传感器所接收。由于期望计算理发设备200相对于定位设备108的位置或定向，因此可以向该系统和方法供应任一方向上的信号传播。某些实施例利用从定位界面发送的一些信号以及从理发设备200发送的另一些信号。另一些实施例利用如下信号的组合：无线电和声学声音、可听声音和超声、光学和光、超声和红外等。

定位设备108的一些实施例可以允许使用信号传播技术或在本专利申请中阐明的其他技术，或是本领域可用的其他技术来电子地确定全部或部分定位界面之间的距离。定位设备108的一些实施例可以足够刚性，使得全部或部分定位界面之间的距离由于定位设备108的构造而是已知的(或者可以在制造定位设备108之后被测量和记录)。在任何情况下，如果定位界面之间的距离是已知的，则这些距离可被用于支持确定理发设备200的位置和/或定向的计算。例如，在图1中，如果第一定位界面110和第三定位界面114之间的距离是已知的，则可在位置和/或定向计算中直接使用该距离。理发设备200可以包含多个传感器，并且这些传感器之间的距离可被用于位置和定向计算。

附加信号也可以在定位设备108和理发设备200之间通过。这些附加信号可以往来通过定位界面和理发设备200，或是通过定位设备108和理发设备200之间的有线或无线接口。这些附加信号还可以通过电子计算设备106或由该设备进行协调。这些附加信号可以与定时同步、系统控制、系统保密性、系统安全性、设备验证、设备容量、设备型号或是自动理发系统100操作的许多其他方面有关。

自动理发系统100的各实施例可以利用各种各样的信号和技术来计算位置和定向。这些信号和技术包括：正交信号、CDMA(码分多址)、TDMA(时分多址)、FDMA(频分多址)、OFDMA(正交频分多址)、超宽带信号、啁啾信号、雷达信号、声呐信号、激光雷达信号以及许多其他信号。往来于定位界面和理发设备200的信号可被调制(可以使用AM、FM、PSK、FSK、MSK、QAM或任何其他可能的调制)或者可以其他方式被编码或配置为包含定时、同步、控制、数据、多路径信号分量标识、安全码、确保合适操作的信息和冗余。往来于定位界面和理发设备200的信号可以包括Gold码、PN码、M-Sequence码、Walsh码、Walsh-Hadamard码或任何其他编码。在某些实施例中，往来于定位界面和电子理发设备200的信号可以包括多路径分量、归因于运动的多普勒误差、信号衰落，并且有时会被用户102的手臂、其他人或其他对象阻挡或修改，从而难以精确确定从定位界面到电子理发设备200上的各传感器的距离。对于这些实施例，可以应用信号处理技术和信号来辅助应对多路径、多普勒误差、衰落、阻挡和其他不理想的情形。例如，CDMA信号可以对一些实施例的多路径、衰落或被阻挡的信号路径加以改善。此外，诸如最优估计量、Kalman滤波器和其他技术的信号处理算法可以在一些实施例中有助于精确确定理发设备200的位置或定向。

在自动理发系统100中还可以使用类似于那些在通信系统中使用的功率控制技术。可以临时断电定位界面或理发设备200中的弱发射机或冗余发射机(诸如在经历衰落的信号路径中操作的发射机或是在其他发射机正提供充足信号以基本上确保精确信息的情况下不需要的发射机)，由此减少干扰并节电。由于理发设备200可以包括多个传感器，因此可以使用从理发设备200到定位设备108的用于控制定位设备108上各定位界面的功率水平的功率控制信号，以在理发设备200上的多个传感器处提供可接受的信号功率。

由于定位设备108的一些实施例可以包括扬声器、声学驱动器或是可以引起物理运动或振动的其他元件，因此这些实施例可以利用减轻振动效应的技术。振动会使用户不适，并且定位设备108的物理运动会引起位置测量值精度的损失或误差。包含可听声音或超声扬声器的定位界面例如可以利用随机化信号的信令，诸如CDMA信号或其他信号处理技术。可以使用差分信号来消除振动。某些实施例可以利用定位设备108上的平衡器增加其质量以减轻振动，或者可以利用功率控制信号处理方案来最小化对定位界面的驱动水平。可以断电超范围的、被用户102头部阻挡的、或以其他方式被阻碍的定位界面，以节电并使振动最小化。

自动理发系统100还可以对会影响信号传播并因此在未被顾及时会引起定位误差的环境参数的变化进行自动补偿。例如，如果使用的是超声、可听声音或其他声音信号，则声音的传播速度会根据温度、气压和湿度而变化。自动理发系统100可以包括温度、气压和湿度传感器，由此补偿这些环境参数对定位精度的影响以实现实质上精确的结果。作为替换，定位设备108可被构造为使其包含的至少两个定位界面基本刚性固定地彼此相隔一个基本固定的距离；并且对于这一实施例而言，定位设备108可以具有直接测量从一个定位界面到与其基本固定地相隔一个已知距离的另一个定位界面的距离的能力。在此情况下，能够通过信号传播直接测量基本刚性间隔的定位界面之间的距离并将其与已知的刚性固定距离相比较。以此方式，可以直接估计环境参数的效果，由此可以确定合适的补偿。自动理发系统100的一些实施例可以提供定位界面与除在此解释的定位设备108之外的一些其他结构相隔的已知的基本刚性固定的距离，并且以其他类似的方式确定对环境参数的补偿。

定位设备108可由一次性或可充电电池供电，或者可以通过有线或无线连接供电。虽然图1示出的定位界面是球体，但是其也可被具体化为各种各样的其他形状和大小。定位界面的特定形状和/或大小可以在一些实施例中提供允许改善收发信号传播并在使用计算机视觉系统或其他图像处理的情况下实现信号的方便识别的益处。例如，如果使用的是无线电信号，则定位界面可以在其具有允许高效无线电天线并入其内的空间的形状或是在其被成形为直接提供天线功能的情况下获益。定位界面及其所包含的电路和元件也可被配置为增强信号在感兴趣的特定方向上的传播，由此实现降低的功率水平、增强的信号水平或其他益处。还注意到虽然图1的实施例利用了四个定位界面，但是使用更多或更少定位界面的实施例也是可能的。当然可能看上去需要至少四个定位界面以建立空间位置，但应注意的是，由于自动理发系统100的一些实施例的操作会被限于确定用户102头部上和/或之上的位置，因此仅使用一个或两个定位界面的实施例也是可能的，尤其是在发型范围被限制在简单发型或者仅是用户的部分头发要被剪切的情况下(例如，仅旨在用作唇须或颏须修剪器的实施例的情况)。当然，附加的定位界面可以提供更为精确和一致地确定位置和定向的益处。如上关于阻挡的信号路径和多路径所提及的，附加定位界面的并入可以提供冗余，由此可以允许对不利条件面部的更为鲁棒的系统操作。

还可以使用电子计算设备106上的相机107或是自动理发系统100内的其他一个或多个相机作为确定理发设备200相对于用户102头部的位置和/或定向的定位结构的元件。在这一实施例中，来自这一个或多个相机的位置和/或定向信息可以单独使用也可以结合来自定位设备108的定位信息使用，以用于自动理发系统100的操作。在这类实施例中的相机可以并入电子计算设备106、定位设备108、理发设备200，也可以并入未在图1实施例中示出的附加设备。并入自动理发系统100的相机可以通过对用户102头部和/或面部特征、定位设备108的特征的观察和计算分析，以及可能地通过对诸如图1中未示出的空间或其他特征的的特征的其他元素的观察，来确定用户102头部和/或理发设备200的位置和/或定向信息。诸如目标、具体形状、符号或其他特征的具体特征可被并入以实现更为便利且更为可靠的位置和定向确定。例如，在定位设备108上并入简单识别的形状会是有帮助的(将参考图7E和图7F进一步解释)。还可以应用结构光或其他具体照射技术以促进对有助于确定位置和定向的特征、距离和其他元素的确定。注意到结构光的使用可被用于定位界面和定位设备108的其他可能特征的照明，或者结构光可被用于直接照射用户102的面部或头部，由此可以从结构光照射下的用户102的图像或视频的分析中直接确定定位信息。

由并入自动理发系统100的相机生成的图像和视频还可以在电子计算设备106或可用于有益地辅助用户102定位理发设备200的其他电子显示器上显示，从而可以成功的剪切用户102的头发。

定位设备108的一些实施例还可以包括允许自动理发系统100监测定位设备108的运动、定向或位置的加速度计、陀螺仪或其他传感器。这类实施例可以允许自动理发系统100在通过监测加速度计、陀螺仪或其他传感器确定定位设备移动过快而会产生显著定位误差的情况下暂停操作。例如，如果用户102快速摇头，则定位设备108可能会弯曲或屈曲，从而导致定位界面相对彼此移动并且不再提供正确或一致的信息。用户102头部的快速移动还会使得定位设备108在用户102面部上移位。如果出现这类情况，包括加速度计和/或陀螺仪或其他传感器的定位设备108的实施例可以如下提供益处：暂停操作，指导用户102更慢和/或更平缓地移动，并且在定位设备108已经移动离开其相对于用户102头部的合适位置的情况下可以指导用户102重新定位该定位设备108。

图1的定位设备108的实施例可以提供的益处在于定位设备108主要形成在用户102面部的前面和侧面。这一设计可以允许用户102用他们的手臂接近他们的头部和头发，并且最小化定位设备108阻挡接近的程度。如后续将要示出的，为自动理发系统100的一些实施例提供益处的定位设备的许多附加实施例也是可能的。还应注意到电子计算设备106可被置于柜台、展示台上，或者可以固定至用户102前面的镜子或墙壁上，使得用户102两手基本自由并且可以在用一只手操作理发设备200的同时用另一只手(可以使用梳子或其他设备)定位头发。自动理发系统100还可被配置为提供可听提示和可视信号并响应来自用户102的语音命令和信号，以使其基本以不用手的方式操作。定位设备108的结构可以使用金属、管材、塑料、木头或其他材料提供，并且可以在定位设备108的结构之内或之上定位各实施例所需的电子器件、开关、按钮、电池、天线、麦克风、扬声器和其他元件。

随后将描述理发设备200并将示出多个实施例和特征。在图1的实施例中，理发设备200由用户102或其他人握持并手动定位以收集并剪切用户102的头发。如图1所示，理发设备200可以收集头发区域160并拉伸它以使得自动理发系统100可以在该头发区域160处于基本正确的长度时的大致精确时间点致动理发设备200的剪切头。通过重复选择和拉伸头发各区域的操作，使得头发可被剪切，手动定位理发设备200的用户102或其他人可以实质上剪切用户102的头发以创建期望的发型。注意到关于图1，理发设备200可以响应于来自定位设备108的信号和/或信息，来自用户102的输入以及可能地也来自电子计算设备106的输入来进行操作以剪切用户102的头发。根据对理发设备200的这一基本理解，可以进一步描述自动理发系统100的操作。

自动理发系统100的操作可以具体化为根据用户102头发的性质和该用户正寻找的发型和发长来提供益处的许多不同序列和方法。为了例示一些可能的实施例，现将解释自动理发系统100操作的实施例。用户102可以首先清洁头发并梳理以避免打结。对于某些个人或发型，有水、发胶或其他溶液的湿发会是有益的。电子计算设备106于是可被使能并向其咨询可以应用的潜在发型。电子计算设备106上的相机107可以收集用户102的图像，评估其当前发长和发型并确定用户102的头发可以采用什么发型和长度。用户102也可以测量其头发并将该信息输入电子计算设备106。自动理发系统100可被用于辅助或自动化对用户102头发的测量。用户102还可以输入有关他们的头皮或头骨的类型或形状的信息。电子计算设备106可以向用户102示出在理发完成之后她可能看起来如何的例子。用户102还可以接收修改或组合发型的可选项，并且可以通过电子计算设备106选择这些可选项。一旦用户102使用电子计算设备106上的界面确定发型和发长，电子计算设备106就可以提示用户102将定位设备108固定到脸上并打开。电子计算设备106随后可以提示用户打开理发设备200。电子计算设备106随后临时禁用理发设备200的剪切动作并且指导用户102用理发设备200的空闲剪切头接触用户102头上的参考点。参考点可被用于确定第一定位界面110、第二定位界面112、第三定位界面114和第四定位界面116相对于用户102头部和头发的定位。这些参考点可以包括用户耳朵的顶部152、衣领线处的用户后颈154、用户眉毛的顶部150以及在将给定发型适配至用户102头部和面部特征的过程中具体感兴趣的其他参考点。其他参考点可以包括用户耳朵的前部或后部、用户102眼窝的侧面、围绕用户102头皮的各点处的用户102的发际线(用户102头发头皮结束且没有浓密头发的皮肤开始的点)、各头发部分的期望位置(在此使用的头发部分通常意味着头发被以不同方向梳理以在头发内创建线状特征的部位)、佩戴发饰的部位、存在染发的部位、或是具体发型的其他特征或其他参考点。附加参考点可由用户102从电子计算设备106的方向接触以帮助电子计算设备106确定用户102头部的大小和形状并确定第一定位界面110、第二定位界面112、第三定位界面114和第四定位界面116相对于用户102头部和头发的位置。注意到为了确定定位界面的位置，使用诸如用户耳朵的顶部152、用户眉毛的顶部150和基本一致的其他参考点之类的参考点要优于使用像是染发位置、头发部分以及会根据头发生长、梳理或其他可变因素而变化的其他参考点之类的参考点。作为替换，代替使用如上所述用于映射参考点的理发设备200，可以使用测头1302(这一测头1302的实施例在图13中示出)、不同的理发设备或其他参考设备来提供参考点位置。参考点可以通过用户102用理发设备200、测头1302或其他合适设备接触用户头部或面部的预定义参考点并向自动理发系统100告知参考点正被接触(通过按钮按压、可听声音、或其他合适信号——或是作为替换，自动理发系统100可以观察用户并从计算机视觉分析中确定参考点何时已被接触)来建立。参考点的使用能在无需定位设备108相对于用户102面部精确定位的情况下(定位设备108仅需要在理发过程中相对于用户102面部稳定)实现有关相对于用户102的参考点特征来确定用户102上的具体头发区域的位置的精确信息。因此，包括上述对参考点的使用的自动理发系统100的各实施例可以为使用他们的人们提供便利(因为定位设备108无需精确对齐他们的脸，而仅需在理发过程中稳定即可)，并且还允许定位设备108的各种各样的形状、大小和其他配置。使用所确定的参考点信息，电子计算设备106随后可以将选定发型映射至用户102头部上的具体位置，使得现在基于用户102头上的位置来定义创建选定发型所需的发长。电子计算设备106现在可以指导用户102将理发设备200接合用户102头上的具体位置，将理发设备200的剪切头接合到用户102头发内，并将理发设备200实质上拉离用户102头部以使得头发从具体位置拉伸。

作为替换，电子计算设备106可以允许用户102选择他们头皮上的任何位置开始，测量该位置并为后续剪切确定该位置所具体需要的发长。在用户102拉伸他们的头发以用于剪切时，定位设备108可以继续监测理发设备200的位置和定向，以确保用户102充分拉伸其头发以使得精确剪切得以进行。在用户102没有恰当地在理发设备的剪切头中合适地拉伸头发的情况下，自动理发系统100可以执行计算以校正原本会出现的误差，或者自动理发系统100可以警告用户102再次尝试。随着用户102拉伸接合在理发设备200中的头发，电子计算设备106可以监测理发设备200的剪切头202相距用户102头部的距离，并且在特定于该位置的用户102的头发处于针对在前选择的具体选定发型和长度的大致正确长度时使能剪切操作，以使得理发设备200的剪切头202中的头发被大致剪切至正确长度。一旦特定于该位置的头发已被剪切，电子计算设备106再次禁用理发设备200的剪切动作并指导用户102在另一位置内接合头发。通过对头发的重复选择、接合、拉伸和剪切，用户102的头发被剪切成适配选定的发型和长度。注意到电子计算设备106也可以指导用户102转头并使用他们自由的手(没有用于握持理发设备200的那只手)最为方便地保持松散头发远离剪切操作并避免不利地剪切对于期望发型和发长应该保持更长的头发。由于定位设备108固定至用户102面部，因此本系统和方法的一个关键益处在于用户102在理发期间可以自由移动头部，而不会损害理发设备200相对于定位设备108的定位或定向信息。

如上所述对头发的重复选择、接合、拉伸和剪切的过程提供了理发设备200无需持续操作其剪切头的益处。也就是说，剪切头可以在头发的选择、接合和拉伸期间保持空闲，并且剪切头仅需在理发设备200的位置有益于剪切处于大致期望长度的特定头发的若干时刻被致动以剪切头发。仅在理发设备200被合适定位以剪切特定头发的若干时刻操作理发设备200的剪切头的能力可以实现能耗、噪声水平和剪切头磨损水平各项的降低。

极为常见的是专业发型师用他们的手指或是使用梳子或剪刀柄作为参考来测量发长。随着专业发型师在客人头上的工作行进，他们改变剪切的长度以创建出他们计划实现的发型。自动理发系统100以非常类似于从事理发多年的人类理发师的方式来进行工作。自动理发系统100也可以按照不同的方式进行操作。例如，如果用户102用理发设备200剃他们的后颈，自动理发系统100可以提示用户如何定位理发设备200以及以什么方向移动定位理发设备200。由此，自动理发系统100可以在用户102恰当移动理发设备200时使能理发设备200的剪切头，并且可以在用户102没有正确移动理发设备200的情况下禁用理发设备200的剪切头。以此方式，自动理发系统100在确保用户102恰当剪切他们的头发的同时允许理发设备200平滑移动通过用户102后颈或是剔除或其他理发技术能从理发设备200的平滑移动中收益的用户头皮的其他位置。自动理发系统100操作的再一些模式也是可能的。作为一个附加的例子，考虑周知的“平顶”男士发型。在此发型中，男人头顶上的头发被剪得尽可能地平，而与该男士头皮各特定区域的特定长度无关。对于这类发型，自动理发系统100可以在头发已被集中并拉伸到用以在随后创建平顶的正确点时致动理发设备200的剪切头进行剪发，而非考虑每个头皮区域的精确发长。

由于理发设备200具有足够宽度的剪切头，因此理发设备200可以在剪切头内具有针对任何给定操作(如上所述的选择位置、接合一些头发、拉伸头发并将其剪成基本正确的长度的操作)应被剪成不同长度的头发。在此例中，电子计算设备106可以指导理发设备200仅在剪切头内的全部头发都已被拉伸以使其处于用于剪切的正确长度或是长于所需长度时剪切该剪切头内的头发。以此方式，可以使用选择、接合、拉伸和剪切的附加循环以进一步缩短在前剪得比期望要长的头发，但不会有头发被剪得过短。这一形式的操作对于用户102头上用户102头皮表面快速弯曲的位置，或是对于其中发长从一个位置到另一个位置快速改变的发型尤为重要。在图5C中，示出了能够在不同时间剪切其内包含的各头发子集的剪切头的实施例。这类剪切头允许自动理发系统100的各实施例在特定时间剪切理发设备200内收集的特定头发，由此提供应对在此段落中描述的情形的益处。自动理发系统100还可以为用户102提供附加的指导或指令来控制理发设备200，使得针对特定操作而包含在理发设备200的剪切头内的头发的大部分可以在同一时间被适当剪切至所需的长度。以此方式，可以更有技巧地操作自动理发系统100的用户102就能够相比于在基本上缺乏这类附加指导或指令的情况下使用自动理发系统100的用户102或是不理会这类附加指导或指令的用户102以更少的操作实现精确的剪发。

一旦用户102已经以所描述的方式并有可能加以梳理以呈现期望发型地完成了他们的理发，电子计算设备106上的相机或其他相机就可用于收集用户102头发的图像。可以向用户102示出这些图像，并且用户102可以指导电子计算设备106他们期望对他们的头发做出的某些修改。例如，用户102可能期望他们眉毛上的头发稍短一些(更短的刘海)，背后的领线稍高一些，或是其他特征。一旦用户102已经选择修改，电子计算设备106就可以重新指导用户102以类似于在前描述的方式剪他们的头发以实现期望的效果。电子计算设备106上的相机或其他相机也可以在用户102理发的过程中监测该用户102，由此确保用户102恰当操作自动理发系统100并实现可接受的结果。在这类情况下，电子计算设备106可以处理来自一个或多个相机的图像，并且确定是否应该在用户102理发时向其提供附加指导。

在理发过程完成之前，电子计算设备106可以询问用户102是否想要存储有关他们头部的大小和形状的信息、有关他们的耳朵和眉毛等的位置的参考点信息、他们优选的发型、他们为这一刚完成的理发选定的特定发型并且可能是对最终选择的该发型的修改、或是其他信息的一部分或全部。如果用户102如此期望，则可以为了将来使用直接在电子计算设备106中，或是可能地在网络服务器、云计算元件或其他设备或计算元件内存储这些和其他信息。

注意到每次用户102使用自动理发系统100时，定位设备108可被定位至用户脸上略为不同的位置。此外，定位设备108可以在其折叠用于存储时(参见用作参考的图6B和图7D的实施例)具有略为不同的形状，或者相比于在前使用会略有变形、弯曲或修改。在这类情况下，自动理发系统100可能需要要求用户102重新输入上述的参考点信息，以使其可以将期望发型恰当地适配至用户102的头部。同样地，在剪切用户102头发中需要极为精确对齐的特征(诸如围绕耳朵进行剪切或是确保一特征与用户102脸上某一部分精确对齐)之前，自动理发系统100可以提示用户102接触并重新建立特定于将要进行操作的一些参考点，以确保基本精确的对齐。在某些情况下并且根据某些实施例，如果自动理发系统100已经根据自动理发系统100的在前使用存储了有关参考点的信息、用户头部的大小和形状以及可能地用户102的其他信息，则该自动理发系统100变得能够使用比否则将会需要输入的更少的参考点来考虑定位设备108的精确定位和形状的改变。

电子计算设备106的显示功能和计算功能可以具体化在定位设备108内，或者甚至可以具体化在理发设备200内。自动理发系统100的替换实施例还可以包括电子显示器、触摸屏、键盘或类似的人机接口功能。在某些实施例中，来自电子计算设备106(或是无论电子计算设备106存在与否的系统内上述其他设备)的指令、队列、信息和方向可以连同可听信号，连同指示器灯，连同触觉信令或通过其他技术而视觉递送到电子显示器上。

在其他实施例中，自动控制下的机器人臂可以抓握理发设备200或以其他方式适配剪切头，由此可以直接剪切用户102的头发。进一步地，机器人臂还可被应用于梳理头发或定位头发用于剪切。以这一方式，机器人系统可以提供自动理发服务。

在替换实施例中，自动理发系统100可以具有多个操作模式，并且可以根据用户102是否使用自动理发系统100剪切他们自己的头发、是否是另一个人正使用自动理发系统100剪切用户102的头发、或是自动理发系统是否包括诸如因特网接入(这会允许下载附加操作模式、指令等)的其他元件而提供不同的命令、指导或信息。由自动理发系统100在理发过程中提供的信息也可以根据操作该系统的人的技能水平以及正提供的理发类型而变化。例如，自动理发系统100的新手用户可能会期望更为完全的指导，尤其是在他们正尝试复杂或挑战性发型的时候。

本领域技术人员将会认识到本系统和方法的教导可被应用于创建用途广泛的机器人或其他自动系统，其中可以相对于诸如定位设备的另一结构有益地跟踪或监测各种各样的工具(诸如切割设备、研磨机、抛光机、材料涂装设备、成像器、摄像机和其他可能工具)，由此可以向对象以相对于这一结构的已知位置和/或定位应用这些工具来实现期望的结果。本系统和方法的一个关键益处在于顺应这类对象内的改变以使得它们无需基本相等同(这在许多现代制造或其他这类系统中通常是需要的)的能力。试举一例，这一自动系统可以允许个人握持设备或工具以基本精确地用手定位该设备或工具，用于化妆、染发、浅染发、挑染、整容手术和许多其他可能的功能。并且本领域技术人员将会进一步认识到本系统和方法的教导可被应用于机械设备的制造、雕塑成型、具有模型黏土或其他材料的物理模型的制造、诸如如下的操作：切割、研磨、烧蚀、抛光、夹钳、捶打、穿孔、钻孔、混合、涂饰、涂覆、成像、照明、机器人微手术、眼科手术、药物递送、牙科工作、牙科手术、切割工具、机械加工工具以及各种各样的其他应用。

图2是包括手柄206、主体204、剪切头202、传感器208、加速度计210、指示器灯212、凹槽区214、相机216和照明源218的理发设备200的一个实施例的图示。主体204和手柄206可以包含操作和控制电子部件、电池、功率电子部件、用于驱动剪切头202的马达和其他功能。剪切头202可以是在通常可用的推剪、修剪器、剃须刀或其他设备中可见的毛发剪切头，或者可以是在自动理发系统100内有益使用的特定构造。剪切头202可被配置为可从理发设备200中移除用以清洁或替换。某些实施例可以使用可互换剪切头以使得一个剪切头可被设计为剪长发，并且该剪切头可与修剪剪切头互换，后者可用于细节修剪、剃须或其他功能。指示器灯212可以是各种颜色、大小和位置，并且在理发过程中对用户102可见，尤其是在理发过程中在用户102面前的镜子中看见。指示器灯可有助于用信号通知用户如何最佳定向、定位和移动理发设备200以得到实质上更好或更快的结果。理发设备200还可以包含可听扬声器、蜂鸣器、铃声器、钟声器、触觉设备、显示器以及有助于指导、用信号通知或向用户102提供信息的其他设备。理发设备200上的指示器灯212和可听扬声器、蜂鸣器、铃声器、钟声器、触觉设备、显示器以及有助于指导、用信号通知或向用户102提供信息的其他设备可以结合用户102可从电子计算设备106或从定位设备108接收到的信息来操作。

加速度计210可由理发设备200监测以确定其位置和定向，并确保该理发设备200在允许剪切头202剪切其包含的头发之前没有突然急动或快速移动。以此方式，头发就不会在突然的用户102移动超出自动理发系统100足以确定位置和定向的能力时被错误地剪切。理发设备200还可以包含陀螺仪或是其他位置或定向监测传感器和电子部件，以确保头发仅在其应该被剪切时剪切并确定理发设备200的位置和定向。加速度计210为了清楚而在理发设备200的表面上示出，但是加速度计210、陀螺仪和其他可能的传感器可被包含在主体204内部并且可以是在理发设备200外部不可见的。

图2所示的理发设备200的实施例包括三个传感器208，这三个传感器可以使用如图1所示的第一定位界面110、第二定位界面112、第三定位界面114和第四定位界面116进行操作以如上所述地确定理发设备200相对于定位设备108的位置和定向。在图2中具体化的这三个传感器208被示出在手柄206的末端处以及剪切头202两端附近的主体204内。在理发设备200上彼此尽可能远离的这一传感器208布置可以有益地提供有关理发设备200的确切位置和定向的精确信息。替换实施例可以使用传感器208的替换布置，例如将传感器208布置成避免用户102或其他人的手臂或手阻挡。其他实施例可以将传感器208布置到再一些地方并且甚至可以将传感器208布置在连接主体204、手柄206或理发设备200的其他元件的柱状物、支撑物或其他特征部上并允许传感器208被有益地定位。在获取有关理发设备200的定位和传感器208的位置的精确信息的情况下，可以精确确定剪切头202的位置。

根据用于图1中所示的第一定位界面110、第二定位界面112、第三定位界面114和第四定位界面116的信号类型，传感器208可以包括天线、麦克风、光传感器、红外传感器或其他类型的传感器。某些实施例可以使用具有类似效果和代替其他方向而仅由简单地从理发设备200传播到定位设备108的信号的发射机来代替理发设备200上的传感器208和定位设备108上的传感器。虽然在图2的实施例中示出了三个传感器208，但是可以在各实施例中应用任何数量的传感器208。单个传感器208例如可以结合加速度计210使用，并且还可以结合附加的陀螺仪或其他传感器使用以实现良好结果。并且具有两个、三个、四个或更多传感器208的实施例可以具有在面对如上所述的阻挡信号、多路径或是信号干扰的其他不利方面的情况下潜在地提供鲁棒结果和精确定位和定向信息的益处。

理发设备200的某些实施例可以包括如图2所示含有相机216以及还可能含有照明源218的凹槽区214。替换实施例可以包括诸如附加的壳体或附件的其他物理特征部来容纳相机216或照明源218。在使用凹槽中的相机216或照明源218的某些实施例中，理发设备200的表面基本保持没有阻挡。相机216可被用于观察包括尤其可被用于确定用户头皮或脸上的位置的参考点的用户头部、面部和头发的特征，观察定位设备的特征，或是观察在自动理发系统100的操作中有益的其他事物。照明源218可以为相机216的增强操作提供照明，并且还可以提供彩色光或结构光以增强自动理发系统100分析由相机216提供的图像的能力。结构光是周知的概念并且将不会在此详细讨论。针对本公开的目的，“结构光”被定义为相对于彼此被成形或排列以形成定义图案(诸如栅格、线、点或几何图元)的一个或多个光束(相干或非相关干)，并且被投射以照明一个或多个对象，由此通过分析在预定义光图案的照明下(典型地由一个或多个相机)拍摄的一个或多个对象的图像来确定至所述一个或多个对象上的特定点的距离。包含多个相机216和/或多个照明源218和/或多个结构光源的理发设备200的实施例是可能的。

理发设备200还可以包括其位置未被跟踪而是像在此教导之前通常可用的那些常规理发器或修剪器那样操作的手动操作模式。这一手动操作模式可以通过开关、按钮、语音命令或任何其他类型的控件的致动而被输入。当在这一手动操作模式下操作时，理发设备200可以持续致动剪切头202，或者剪切头202可以在按钮被按下、语音命令被给出时或通过任何其他类型的控件而被致动。

图3示出了理发设备的一个附加实施例。在图3中示出了具有侧手柄的理发设备300。具有侧手柄的理发设备300包括传感器208、指示器灯212、加速度计210和剪切头202，这些都与已经针对理发设备200描述的那些部件执行基本等效的功能。具有侧手柄的理发设备300还包括侧手柄306和主体304，它们以使得某些人会发现有益于理发或更易于理发的方式成形。图3中的具有侧手柄的理发设备300的实施例被示出为主要关注将该系统和方法并入具有各种各样形状和样式的理发设备的能力。除了理发设备200和具有侧手柄的理发设备300的实施例之外，本系统和方法还可被应用于各种各样的理发器、剪切器、修剪器、剃须刀和其他设备，并且除了如图1所示的用户102头皮上的头发之外还可被应用于剔除或修剪唇须、眉毛、脸上毛发和其他毛发的设备。

除了理发设备200的直手柄206和具有侧手柄的理发设备300的侧手柄306之外，也可以使用手柄、旋钮、杠杆、支撑器和其他可能结构的许多其他实施例以使得个人可以定位理发设备。包括枢轴以使其可以旋转、包括铰链以使其可以倾斜、包括柔性构件、可伸缩构件、可调节特征、橡胶把手(或由其他材料制成的把手)、周线或任何其他增强的手柄可被应用于针对理发设备的手柄的实施例。

如图3所示的具有侧手柄的理发设备300还可以包括主体304的一部分上的触摸传感器308，其可以在具有侧手柄的理发设备300操作时接触用户102的头皮。触摸传感器308可以是简单的开关、电子触摸传感器、或是信令通知具有侧手柄的理发设备300其已经接触用户102头皮的其他接触传感器，由此该具有侧手柄的理发设备300可以确定并记录其位置和定向。以此方式，具有侧手柄的理发设备300可以实质上确切地确定用户102头皮的位置并且不断行进地将其与从如上参考图1指示用户102头皮期望位置的在前确定的参考点算出的位置相比较。以此方式，自动理发系统100可以监测其操作并确定是否足够精确地确定了具有侧手柄的理发设备300的位置和定向。如果用户102例如不利地撞到、移动或其他方式妨碍定位设备108，使得定位设备108相对于用户102头发的相对位置改变，则具有侧手柄的理发设备300可以如所述的检测这一改变，停止理发，并且要求用户102重建参考点以使自动理发系统100可以确保精确剪发。当然，在触摸传感器308用信号通知它已经接触用户102头皮时确定的头皮位置的微小误差可被忽略或是用于校准或以其他方式改善自动理发系统100对用户102头皮的形状和尺寸的评估。虽然在图3的实施例中仅示出了一个触摸传感器308，但是两个或更多个传感器也是可能的，并且为了有益效果，可以将这些传感器在剪切头202附近沿主体304的长度定位，或使其位于其他有益位置。其中不使用触摸传感器308而是监测加速度计210或从传感器208确定的定位信息以确定用户102的头皮何时已被接触的实施例也是可能的。

在自动理发系统100的某些实施例中，触摸传感器308包括雷达、声呐或其他电子或电子机械系统以确定从剪切头202底面到用户102头皮的距离。从剪切头202底面到用户102头皮的距离可在某些实施例中用于确定具有侧手柄的理发设备300的位置或定向，并且还可被用于确定何时应激活剪切头202来剪切其包含的头发。触摸传感器308的使用不限于具有侧手柄的理发设备300，而是也可应用于理发设备200或理发设备的其他可能实施例。

图4是包括与理发设备200中的那些执行类似功能的传感器208、加速度计210、指示器灯212和剪切头202的手动驱动理发器400的一个实施例的图示。手动驱动理发器400还包括固定手柄402、枢轴408、主体404和可移动手柄406。固定手柄402和可移动手柄406类似于剪刀上的两个手柄，并且源于移动该可移动手柄406的运动能够传递至剪切头202以致动剪切头202并剪切其可以包含的头发。由于本系统和方法的某些实施例涉及在实质上精确的时刻剪切头发以使得头发被剪成实质上精确的长度，因此还可以在弹簧或其他储能器件中存储源于可移动手柄406运动的能量并且在实质上精确的时间点上通过电子控制释放这些能量以致动剪切头202。以此方式，可移动手柄406可以弯曲弹簧或是其他机构或器件，并且相关联的能量可以在根据手动驱动理发器400内电子部件的控制或是根据从电子计算设备106、定位设备108或从某些实施例中存在的其他元件接收到的信号的控制释放。注意到虽然可移动手柄406可被用于提供操作手动驱动理发器400所需的部分能量，但是手动驱动理发器400也可以从有线连接、电池或是其他供能或储能元件或其组合中接收能量。一个可能的实施例可以针对的是手动驱动理发器400上由来自可移动手柄406运动的能量所驱动的剪切头202，以及手动驱动理发器400的由电池或是有线或无线电源连接供能的其他元件。

除了在弯曲的弹簧或其他元件中存储来自可移动手柄406运动的能量之外，可移动手柄406还可以直接致动剪切头202以使得该剪切头202在手柄406移动时直接剪发(非常类似于剪刀在手柄移动时用其刀片剪切物件)。在这一实施例中，用户102可由自动理发系统100用信号通知可移动手柄406何时应该移动。这一信号可以是可听、触觉、视觉信号，或是通过其他技术实现的信号。用于手动驱动理发器400的各种替换实施例都是可能的，包括用户可以如何手动驱动理发器的各种各样的手柄、杠杆和旋钮等。

图5A示出了可被用于图2-4所示的剪切头202的剪切头500。剪切头的前缘502由剪切头梳齿504形成，并且剪切头500在刀片506通过剪切头梳齿504中示出的开口前后致动时进行操作。刀片506可由线性致动器、旋转马达、压电马达、磁性马达或其他类型的马达或致动器致动。当刀片506来回致动时，刀片506可以剪切剪切头梳齿504所接触的位于其足够内部的任何头发。由连接来回移动的剪切刀片形成的剪切头、旋转剪切器、激光剪切设备和其他类型的剪切器可以适应于与本系统和方法一起工作。剪切头500可被用于使得与人手、梳子或是与用于定位头发的其他工具的接触不会导致伤害或损伤。梳齿504的间隔以及其他可能的设计考虑可以顾及为剪切头500提供实质上安全的设计，以在与剪切头500不利地接触的情况下避免伤害或损伤。

图5B示出了具有辅助梳的剪切头550。具有辅助梳的剪切头550包括剪切头前缘502、剪切头梳齿504和刀片506。这些元件与图5A所示剪切头500中的那些元件执行相同功能。具有辅助梳的剪切头550还包括在剪切头梳齿504上方或之上间隔的辅助梳齿552，使得辅助梳齿552也能接合并实质上接触在具有辅助梳的剪切头550内收集的头发。本系统和方法的某些实施例可以利用辅助梳齿552提供额外摩擦力，以使其相比于其他可能类型的剪切头能够更容易地控制具有辅助梳的剪切头550内的头发。例如具有卷发或其他类型头发的用户102会发现除非使用辅助梳齿552或某些其他途径来提供附加摩擦力，否则他们的发卷在能被剪切之前无法进入剪切头。辅助梳齿552可由塑料、金属或其他材料形成，并且可被纹理化、有锯齿、有涂层或以其他方式进一步加工以使其为在具有辅助梳的剪切头550内收集的头发提供期望水平的摩擦力。此外，辅助梳齿552可以在剪切头梳齿504之上被固定就位，或者可被致动或用于将头发抓住或附入具有辅助梳的剪切头550内。如果辅助梳齿552被致动，则它们可以响应于电气或机械机构一并或单独移动，并且可以斜向、上下或在其他方向上移动。其中辅助梳齿552可被调节以实现期望水平的摩擦力，与辅助梳齿调节摩擦力或在不期望附加摩擦力时缩回或被移除的其他实施例可互换的实施例也是可能的。还可以特定地形成、涂覆、纹理化、锯齿化或以其他方式加工剪切头齿504以使其也可以提供为头发的方便控制提供足够摩擦力的功能。其中剪切头齿504可被特定地形成、涂覆、纹理化、锯齿化或以其他方式加工以提供足够摩擦力的实施例无论在这些实施例中辅助梳齿552存在与否都可应用。

如图5B所示具有辅助梳的剪切头550的实施例还以提供在头发已被剪切之后握持头发以使其可被移到至适于丢弃和释放的位置。如果辅助梳齿552在来自用户102的控制下、在自动电子控制下或通过其他控制方法而被致动，某些实施例可以允许用户102手动地(或通过语音命令等)用信号通知何时释放辅助梳齿552以使得剪切头发被释放。诸如图2所示的理发设备200的理发设备的替换实施例可以包括连接真空以使得剪切头发可被吸走的能力。其他实施例包含允许在丢弃剪切头发之前将其临时存储(可以在将其磨碎以供进一步压缩存储之后)的特征。

图5C示出了具有底梳的剪切头560的实施例。底齿562被隔开以允许头发以常规方式进入并被梳理(即，类似于使用普通梳子)。切割刀564位于底齿562顶部，使得其不干扰底齿的功能，允许头发各区域被接合并拉伸。切割刀564随后可被致动，使得其滑过底齿562和剪切头发之间可以存在的区域。切割刀564可以作为单个元件被一并致动，或者某些实施例可以允许它们分组致动或独立致动。如果切割刀564被分组或独立致动，则自动理发系统100可以致动这些切割刀564以使得在独立底齿562之间收集的头发被最优地剪切，潜在地提供相比于一次性剪切在剪切头中收集的全部头发的剪切头有所改善的精确性。虽然示出的是在端部底齿566顶部上不存在切割刀564，但是一些实施例也可以包括他们。在端部底齿566的顶部上布置切割刀564可能不是必须的，因为相邻底齿562上的切割刀564可以剪切在其附近收集的头发。如果存在的切割刀564在两个方向上都能够致动并且切割它们连接的底齿562之间的相邻间隙内的头发，则还可以从整个具有底梳的剪切头560的交替底齿562上省去该切割刀564。

图6A示出了可折叠定位设备600的一个实施例。可折叠定位设备600与图1所示的定位设备108的实施例类似地操作，并且包括前额支撑610、鼻撑618、连接构件608和四个定位界面616。可折叠定位设备600还包括两个主体壳体612和四个铰链614。示出的可折叠定位设备600固定至用户102的面部。通信和控制电子部件、电池、按钮、扬声器、麦克风、无线接口、有线接口和其他功能可以并入主体壳体612内。铰链614允许可折叠定位设备600折叠，以使其能被紧密存储或运输。可折叠定位设备可由金属、塑料、木材、其他合适材料以及这些材料的组合制造。

图6B示出了已在铰链614处折叠用于紧密存储之后的图6A所示的可折叠定位设备600。注意到除了示出的铰链614之外，可折叠定位设备600也可以包括柔性构件、可伸缩架以及允许其紧密折叠的其他元件。除了折叠用于存储之外，定位设备108或可折叠定位设备600可以包括允许其被调节以适配不同的可能用户的面部范围的元件。例如，定位设备108或可折叠定位设备600的一个实施例允许调整既恰当适配儿童的小脸以及成人相对较大的脸。定位设备108或可折叠定位设备600还可被配置用于特定发型(即，使得定位设备108或可折叠定位设备600提供用于特定发型的充足定位信息并具有更轻重量、更少材料、空间，或是更为便利或成本有效，或是提供优于其旨在用于其他发型的附加益处)。

图7A是具有管形构造的定位设备700的一个实施例的图示。耳撑714和头带708支撑具有管形构造的定位设备700的围绕用户702的面部和头部的主管704。带连接器706可以允许沿着主管704调节头带708的长度和位置。主管704支持可以与图1所示那些类似的方式操作和起作用的定位界面712。图7A的实施例具有六个可见的定位界面712并且第七个定位界面被用户702的颈部挡住而无法看见(虽然端部定位界面710也可被计做是定位界面712，但是端部定位界面710被单独编号以强调其特定位置)。具有管形构造的定位设备700的附加实施例可以支持更多或更少数量的定位界面712。虽然图7A中的定位界面712被示出为主管704的放大区域，但是某些实施例可以使用足够大的主管704，以使得定位界面712完全包含在主管704内部且从外部不可见。在这类实施例中，主管704可以看上去平滑并且可以不示出其内存在定位界面712的外部特征。耳撑714和头带708可以沿着主管704调节位置，并且相对于主管704调节长度和定向及其他方面。示出的铰链716允许折叠主管704以供存储(这将参考图7D进一步解释)。某些实施例可以利用铰链、柔性管、可伸缩管、可调节螺丝、弹簧、弹性材料、紧固件和其他技术来允许具有管形构造的定位设备700被折叠或以其他方式紧密存储或被调节用于更好地适配用户702。端部定位界面710和端部壳体718被示出为处于主管704的一端，而位于主管704另一端的类似端部定位界面和端部壳体则被用户702的颈部阻挡而看不见。端部壳体718和主管704可以包含电池、电子部件、计算设备、信号处理设备以及使得具有管形构造的定位设备700能够作为参考图1的定位设备108以及在本专利申请中示出的其他实施例描述的定位设备而操作的其他功能。具有管形构造的定位设备700可以从电池和/或有线或无线接口接收电力和接口信号。端部壳体718可以允许具有管形构造的定位界面700的部分更重元件位于用户702的耳朵之下和之后，以使其能够为具有管形构造的定位界面700提供平衡并利用来自耳撑714的杠杆作用帮助保持头带708相对于用户702前额就位。虽然在图7A中示出的端部壳体718的实施例被示出作为圆锥结构，但是包括立方结构和圆柱结构的许多其他形状和大小也是可能的。具有管形构造704的定位设备的一些实施例也可以没有端部壳体718，因为它们的电子部件和其他所需元件可被整个包含在主管704内部或是具有管形构造的定位设备700内部或之上的其他区域内。

具有管形构造的定位设备700具有其中主管704实质上减小其直径的窄管区705。某些实施例可以利用窄管区705以使得剪切设备能够在用户702的面部和头部各区域内更容易地应用和操作。在图7A中，窄管区705被示出为位于其中具有管形构造的定位设备700在用户702耳前通过的区域内。其他实施例可以利用窄管区705以实现刚好位于用户702耳前和耳上更为精确的鬓脚修剪和其他理发特征。某些实施例还可以包括窄管区或其他特征以在具有管形构造的定位设备700的其他部分之内或之上实现改善的便利性。

可以使用如图7A所具体化的具有管形构造的定位设备700来提供易于存储、清洗和维护的简单且吸引人的设计。具有管形构造704的定位设备可由塑料、金属、木材、陶瓷、橡胶或其他材料构成，并且可被构造为易于清洁并且可以使用抵抗细菌和微生物形成的材料。具有管形构造的定位设备700可被设计为可潜入水中以使其可被方便地喷射清洗。

具有管形构造的定位设备700的某些实施例使用用户702眼前的放大开口区，使得用户702可以在操作自动理发系统100的同时佩戴眼镜。虽然眼镜可能会对用户702头部某些部分上头发的剪切造成干扰，但是一些用户还是会优选带着眼镜剪切他们的一部分或大部分头发，并且仅在剪切被眼镜阻挡的那部分头发时摘去眼镜。替换实施例使用允许用户702佩戴眼镜并在不打断定位设备的操作的情况下摘去和替换眼镜的定位设备。虽然定位设备的某些实施例可被配置为允许与就位的眼镜一起操作，但是如图7A所具体化的具有管形构造的定位设备700，允许由于其在用户702的眼前提供的大型开口而实现的更容易的接近。

主管704和窄管区705可由柔性材料制成，所述材料可被弯曲并成形为使得具有管形构造的定位设备700可被恰当且舒适地适配到用户702的头部。作为替换，主管704和窄管区705可由刚性材料或半刚性材料制成，并可被成形包括平滑弯曲。主管704和窄管区705还可由提供张力或弹簧功能的材料制成，使得具有管形构造的定位设备700通过耳撑714和头带708向用户702的面部施加可接受水平的压缩，由此能够更容易地抓握用户702的面部。耳撑714和头带708可以使用涂层、粘合剂、浆糊、胶带、纹理或其他技术来改善它们对用户702的面部的抓握或改善舒适度。耳撑714还可被涂覆、纹理化或以其他方式加工以使得搁在耳撑714顶部至上的眼镜可以更容易地抓握耳撑714。主管704和窄管区705可以具有圆形、方形、三角形、六角形或其他截面。主管704和窄管区705通常将会包括中空中心，以便可以在其内形成或布置配线、电路、电子部件和其他元件。然而，其中主管704和窄管区705具有实心截面而非中空中心的实施例也是可能的。

图7B是具有管形构造的定位设备700的一个实施例的顶视图。耳撑714、端部壳体718、端部定位界面710、定位界面712和主管704被示出为围绕用户702的头部。图7B中还示出了用户702的鼻端703，以避免关于用户702这一顶视图定向的任何混淆。在图7B中示出了从头部702到主管704的距离711以强调保持具有管形构造的定位设备700的主管704和用户702头部之间的间隙相比于主管704若是接近用户702头部的情况会在定位界面712和理发设备200(或理发设备的其他实施例)上的传感器208之间提供一条阻挡大为减少的路径。保持从头部702到主管704的距离711还会由于其提供了可被应用并适配于不同年龄且具有不同大小和形状头部的用户702的具有管形构造的定位设备而是有益的。可以基于包括大小、重量、舒适度和其他因素的多种因素来为不同的实施例选择距离711，但是该距离通常会在一到几英寸的范围内。还注意到在图7B中，具有管形构造的定位设备700在用户702耳后包括端部壳体718和端部定位界面710的部分远离用户702头后而稍向外定位。在一些实施例中，定位设备700的各部分可以如图所示在用户702的耳后向外定位，提供了对用户702头部和头皮后部的更容易的接近。其他实施例利用定位设备保持与用户702面部和头部的部分或完全地紧密接触。

图7C从其中省去了用户702的图1中示出了具有管形构造的定位设备700，以使具有管形构造的定位设备700的不被阻挡的视图是可能的。图7C的元件与图7A中的等同编号，不同之处在与添加了耳钩715(耳钩715在图1中没有编号，因为其几乎完全被用户702的耳朵所遮挡)。图7C的实施例中示出的耳钩715由佩戴该具有管形构造的定位设备700的用户的耳朵顶部之上的钩子提供支撑，并且还允许在用户耳后到头带708之间发展出一些张力。以此方式，头带708可以以一定的张力适配用户前额，以使其不那么易于滑动。头带708可以包括橡胶、塑料、弹簧或其他弹性材料或由其形成，由此可以保持相对于用户前额的张力。还可以使用带连接器706沿主管704调整头带708的长度和位置。耳撑714也可由能够弯曲的材料形成，从而可以相对于佩戴具有管形构造的定位设备700的用户702耳后保持一定压力。其中作为头带708和耳撑714的替换或附加并入其他支撑结构或技术的具有管形构造的定位设备700的附加实施例也是可能的。例如，具有管形构造的定位设备可由接触太阳穴、脸颊、耳垂、耳内、耳前、耳下、耳后、耳上、眼眶、鼻子、嘴巴以及用户面部和头部的其他区域的特征部所支撑。耳钩715可由金属、塑料、导线或其他材料制造。由线环、导线或其他材料制成的部分或完全围绕用户耳朵的柔性耳钩715也是可能的。

图7D示出了在铰链716处折叠用于紧密存储的具有管形构造的定位设备700的一个实施例。具有管形构造的定位设备700靠近耳撑714的区域已被跨彼此折叠而具有管形构造的定位设备700靠近头带708的区域则已被向下折叠。在本实施例中示出的铰链716包括用于实现图7D所示实施例的枢转和折叠两者的特定构造。具有管形构造的定位设备700或其他可能定位设备的替换实施例可以包含铰链、枢轴、可伸缩元件、球窝接头、柔性材料、弹性材料、致动器以及用于便利地折叠或以其他方式重构的元件的许多组合。

在描述图7E和7F之前，应该注意到除了通过相机(具有或不具有结构光)观察定位设备之外，其中用户还可被“直接”观察的定位结构的实施例也是可能的。对用户面部或头部的直接观察可被用于与定位设备相结合(并与加速度计、陀螺仪等相结合)以计算理发设备的位置和/或定向。还可以具有不使用定位设备(如参考图1的具体实施方式所述)而仅通过对用户的直接观察(同样地，具有或不具有结构光并且潜在地与加速度计、陀螺仪等的使用相结合)来确定位置和/或定向的定位设备的实施例。相机也可被用于确保定位设备在用户脸上大致恰当的放置，并且检测定位设备是否已从正确位置移开。相机可以是图1的相机107、安装在理发设备上的一个或多个相机(诸如安装在图2的理发设备200上的相机216)，也可以是传感器集线器904中的相机(图9)或其他相机。

图7E是具有易见特征的定位设备701的一个实施例的图示。耳撑714、头带708、带连接器706、主管704、窄管区705和用户702都是可见的并提供与图7A中类似编号元件相似的功能。然而，不同于图7A的实施例，图7E的具有易见特征的定位设备701的实施例具有第一可见定位界面720、第二可见定位界面722、第三可见定位界面724以及相比于图7A中较小球形定位界面712的更大且形状各异的端部可见定位界面726。第一可见定位界面720是立方体、第二可见定位界面722是金字塔形、第三可见定位界面724是球形，而端部可见定位界面726是六边形。定位设备的某些实施例利用易见且可分辨的定位界面(诸如第一可见定位界面720、第二可见定位界面722、第三可见定位界面724和端部可见定位界面726)和相机(诸如理发设备200上的相机216或电子计算设备106上的相机107)。通过经由相机观察第一可见定位界面720、第二可见定位界面722、第三可见定位界面724和端部可见定位界面726并使用计算机视觉算法执行分析，可以轻易分辨第一可见定位界面720、第二可见定位界面722、第三可见定位界面724和端部可见定位界面726的相对位置并且利用该相对位置来确定相机相对于具有易见特征的定位设备701的位置和定向。利用这一相机的实施例能够实现理发设备200相对于具有易见特征的定位设备701的位置和定向的计算。在替换实施例中，第一可见定位界面720、第二可见定位界面722、第三可见定位界面724和端部可见定位界面726还可以提供如图1所述的定位界面的功能，其中利用了信号和传播延迟计算来确定位置或定向。某些实施例利用定位界面作为可由相机、摄像机、成像器或能够生成可从中计算位置或定向的视频或图像的其他元件观察的可见特征。其他实施例可以利用定位界面作为信号发送或接收功能，由此可以使用来自其的传播延迟计算确定位置或定向。再一些实施例利用组合。

在图7E中还示出了轴承721和手柄717。轴承721可以是由心轴和圆柱形套筒组成的简单轴承、滚柱轴承、球形轴承或其他类型的轴承。某些实施例将耳撑714通过轴承721耦接至主管704、端部壳体718和定位设备的其他元件，以允许定位设备在轴承721处枢转。结果，来自电池、电子部件和端部壳体718内的其他元件的压载或重量用作轴承721上的杠杆力，以保持头带708抵靠用户702的前额，由此改善头带708在用户702前额上的稳定性。旋转弹簧、弹簧、弹性体、橡胶带或其他元件可以通过相对于定位设备的其他部分拉靠耳撑714(以向前的方向由此创建用户702的耳后上的压力)而被进一步用于将耳撑714拉靠到用户702的耳后。手柄717被示出为附接至耳撑714并被配置为允许用户702或其他人在轴承721中旋转耳撑714。手柄717或是允许个人方便地旋转耳撑714的手柄、拉环、旋钮、杠杆、延伸部或其他特征部的其他实施例对某些实施例是有益的，这是因为它们可以允许用户702或其他人更方便地佩戴和定位具有易见特征的定位设备701或是更方便地佩戴和定位其他可能的定位设备。

在图7F中，示出了其中相似编号的元件执行与图7E所示的具有易见特征的定位设备701中的那些元件基本相同功能的具有易见特征的定位设备703的实施例。图7E所示的具有易见特征的定位设备703不包括轴承721和手柄717(虽然部分实施例包括)，而是利用为具有管形结构的定位设备703示出的耳撑714。此外，具有易见特征的定位设备703包括圆点730、条纹732和条纹734。圆点730、条纹732和条纹734是来自诸如图2所示理发设备200上的照明设备218之类的光源的结构光的照明结果。诸如圆点730、条纹732和条纹734之类的来自结构光的可见特征提供附加信息，这是因为应用结构光可以允许从源自结构光的圆点730、条纹732、条纹734或其他特征的分析中确定距离和定向。例如，圆点730之间的中心至中心距离可以提供它们距离结构光照明源有多远(并且由此在照明源安装在理发设备200上的情况下提供它们距离理发设备200有多远)的指示。

定位界面可以是可见或不可见特征，具体地，定位界面可以是可被观察或交互以生成位置信息的任何可能特征或元件。定位界面可以是物理标记、贴花、图像、印刷标志、凹痕、可识别物理特征、可识别物理结构、电子发射机、电子接收机、天线、扬声器、麦克风、换能器、传感器、感测点、任何其他可能特征或结构、或是无论可见与否而可由某一方式检测到的特征或结构的组合，由此可以确定位置信息。

图7F还包括围绕用户702颈部的辅助定位设备740。辅助定位设备740包括定位界面742并且可以包括已描述的所有类型的定位界面。辅助定位设备740提供一个例子并且示出了定位设备可被分成彼此交互的，通过有线或无线接口与理发设备和自动理发系统100的其他可能元件交互的多个部分。注意到辅助定位设备740围绕用户702的颈部，由此其通常不随用户702的头部和面部运动。然而，通过与具有易见特征的定位设备703的交互，可以计算辅助定位设备740的位置和定向以使得定位界面742能够为自动理发系统100提供有益信息。能够以各种位置和定向附至用户702的许多不同类型的辅助定位设备是可能的，由此可以实现各种类型的益处。

图8A示出了其中某些定位界面延伸到用户头部802之上或之后的具有管形构造的定位设备的一个实施例。在图8A中，被示出为位于顶参考线806之上的上定位界面812延伸超过用户头部802的顶部，使得用户头部802的顶部之上的所有区域都可能具有至上定位界面812的视线连接。被示出为位于后参考线804之后的下定位界面810延伸到用户头部802的后部，使得用户头部802后部的所有区域基本上都可能具有至下定位界面810的视线连接。诸如图8A所示的其中用户头部802的某些区域可能具有至某些定位界面的视线连接的实施例可以提供附加精度的益处。这对于在自动理发系统100中使用光、光学、红外或其他直线传播的信号作为定位信号的情况尤为如此。

图8B示出了其中某些定位界面延伸到用户头部802之上或之后的具有管形构造的定位设备的图8A的实施例；并且进一步示出了传感器824被如何布置在理发设备820上使得来自操作理发设备820的人手和手臂的阻挡可如何被最小化。在图8B中，传感器824被放置为实质上位于理发设备820的剪切头附近，并且提供延伸手柄822，由此可以保持手和手臂基本远离传感器824和该实施例中示出的至少部分定位界面之间的路径。如图8B中可见的，理发设备820的手柄822上的人手或手臂可以轻易保持远离从理发设备820上示出的传感器824到上定位界面812的视线。类似地，在理发设备820定位在用户头部802之后时，传感器824可以由于从理发设备820的手柄822上的人手或手臂到下定位界面810的阻挡减少而获益。虽然图2所示的理发设备200的实施例在手柄206上包括的传感器208针对的是传感器208的最大间隔的益处，但是图8B例示了某些实施例可以在如图所示保持传感器824基本上远离理发设备820的手柄822的情况下最小化人手和手臂在操作自动理发系统100中的阻挡。

图9示出了其中传感器集线器904有益于自动理发系统的操作并且其中传感器集线器904被固定至墙壁、镜子902或以其他方式固定在用户102附近的自动理发系统的一个实施例。利用传感器集线器904的某些实施例提供精度改善的自动理发系统100，或者可以降低定位设备108的大小、重量或复杂度。定位设备108可以通过有线或无线接口与传感器集线器904通信。传感器集线器904可以是电池操作的，或是通过电线接收电力。传感器集线器904可以使用粘合剂、条带、吸盘或其他技术而被固定至镜子902或其他表面。传感器集线器904可以包含定位界面712(如前所述)、相机、成像器、雷达、声呐、激光雷达、结构光照明源、扫描激光器或是允许传感器集线器904监测用户102的位置、定向、手位置、手臂位置、头位置、头发位置、发型和/或其他方面的其他电子元件。传感器集线器904还可以包括指示器灯、蜂鸣器、钟声器、扬声器、麦克风、手势识别设备、飞行时监视器或是允许传感器集线器904与用户102通信的其他元件。信息可以在多个传感器集线器904、用户102、定位设备108、电子计算设备106(未在图9中示出)、理发设备200(未在图9中示出)和自动理发系统100的其他可能元件之间交换，以提供可以有益于自动理发系统100操作的指导、控制和其他信息。虽然图9的实施例示出了三个传感器集线器904，但是具有其他数量传感器集线器904的实施例也是可能的。

图10A是第一类人类头皮的轮廓1002的一个实施例的图示。人类头皮轮廓1002可以通过平展人类头皮的三维模型以形成如图10A所示的二维轮廓来形成。平展人类头皮的三维模型以形成二维人类头皮轮廓会涉及模型某些部分的一些伸拉和/或压缩，并且这一操作可能意味着轮廓1002上各点之间的距离可能不与对应三维模型上相同表示点之间的距离确切对应(非常类似于二维的地球地图包括相对于地球球体距离的某些伸拉或延长)。对于许多发型而言，利用从人头皮一个区域到另一区域的发长的基本平滑的变换，并且由此，建模处理中的这类失真将不会导致实现可接受理发方面的问题。不同的人具有不同的头皮。图10A示出的轮廓1002的某些方面包括前峰1010、连鬓胡子(side burn)1004、耳朵开口1008和平坦后侧1006。诸如图10A所示轮廓1002的轮廓会由于自动理发系统100的用户102可以提供有关其所具有或由自动理发系统100使用的头皮类型的信息、有关已经通过测量、相机图像和其他技术而被直接确定的用户102的头皮类型的信息而能够在自动理发系统100的某些实施例中得到利用。信息可被用于确定可能的发型、修改或调整发型以得到有益结果、将具体发型适配至特定用户102或是用于其他目的。

图10B是人类头部轮廓1022的另一实施例的图示。轮廓1022是具有平坦前侧1024、侧峰1028、连鬓胡子1004、耳朵开口1008和后峰1026的人类头皮的一个例子。自动理发系统100的各种实施例提供可以与特定用户相关联的许多不同的人类头皮轮廓。这些人类头皮轮廓的一部分可以专用于男性或女性，而其他则可应用于任意性别的人。

图10C是如何确定定位设备上的定位界面相对于用户1130头部上的参考点的位置的图示。图10C的实施例基于的是从定位界面到理发设备或测头上的传感器的信号传播时间。包括基于相机图像、雷达、声呐、激光雷达、在结构光照射下拍摄的图像以及通过其他技术的位置或定向测量值的附加实施例也是可能的。主管1132上安装有第一定位界面1134、第二定位界面1136、第三定位界面1138和第四定位界面1140。图10C中并未示出定位设备某些实施例的附加定位界面、头带、耳撑、铰链、其他支撑和其他可能特征以避免附图显得零乱。在图10C中，主管1132和定位界面被示出为定位设备的一个实施例的部件。用户1130头皮前部中央处的第一参考点1150、用户1130头皮顶部中央处的第二参考点1152、用户1130头皮连鬓胡子下端处的第三参考点1154、用户1130耳朵顶部处的第四参考点1150以及用户1130头皮后部中央处的第五参考点1158在图10C中被示出为画有十字线的圆。定位界面相对于参考点的位置可以被如下建立：提示用户1130或操作自动理发系统100的其他人将理发设备200、测头1302或其他合适设备定位至期望参考点，并向自动理发系统100提供理发设备200、测头1302或其他合适设备在参考点处恰当定位的确认，由此可以确定从位于这类测头1302、理发设备200或其他合适设备上的每个传感器208到各个定位界面的距离。图10C中从定位界面到参考点的距离范围1160可以如前所述地从信号传播测量值或根据所描述的其他技术而被极为精确地测得。如图10C所示，示出了从各参考点到各定位界面的多个距离范围1160。在某些实施例中，由于用户1130头或者其他障碍会阻挡某些信号路径，因此不能测量从每个参考点到每个定位界面的距离范围1160。然而，某些实施例将会允许测量足够大量的距离范围1160，以使得自动理发系统100可以操作。图10C还示出了表示从一个定位界面到另一个定位界面的距离的定位界面距离范围1162。取决于特定定位设备的设计，从各定位界面到其他定位界面的距离可以被也可以不被精确知晓。定位设备的一个特定实施例可以包含铰链、柔性构件、可伸缩构件或是允许各定位界面之间的尺寸随着使用不同而改变的其他特征。定位设备的某些实施例可以允许电子地确定各定位界面之间的距离。如图10C所示，某些定位界面之间的距离可以是已知的，并且这些已知定位界面距离范围1162还可用于计算以基于参考点确定定位设备的位置。从各参考点到各定位界面、或是各定位界面之间的多个距离范围1160或者多个定位界面距离范围1162允许相对于如图10C所示参考点极为精确地计算各定位界面的位置。如果参考点位置是已知的，则可以如所述从中确定定位界面的位置。如果图10C的实施例的参考点是在诸如人类头皮轮廓1002、人类头皮轮廓1022或其他可能的人类头皮轮廓上建立的，则还可以将第一定位界面1134、第二定位界面1136、第三定位界面1138和第四定位界面1140的位置大致投射在该头皮轮廓上。参考点位置还可以参考诸如图11所示三维模型1102的固体模型来确定。在某些实施例中，需要三个或更多个距离范围1160或定位界面距离范围1162来确定三维空间中定位界面相对于从中确定这些距离范围1160的参考点位置的位置。自动理发系统100的实施例可以利用理发设备200或测头1302上的多个传感器208，由此可以测量各传感器和定位界面之间的多个距离范围1160。利用这一过确定系统的实施例可以缓和传感器或定位界面在各种时刻被用户1130的手或手臂、被其他人阻挡或是由头发或其他物件(诸如梳子、刷子等)覆盖。这一过确定系统还可以使得本系统和方法的实施例能够适应具有各种大小和形状的头部的各种用户。在利用三维模型的实施例中，可以应用三维数学并且可以极为精确地确定各传感器界面相对于用户1130头皮参考点的位置。在利用二维头皮轮廓的实施例中，在从三维人类头皮到平面人类头皮轮廓的变换中涉及各种变形和近似。参考图10C所示的定位界面，例如可以通过确定定位界面到与用户1130头皮或头部正切的平面的垂直投射来将上述定位界面的位置投射至人类头皮轮廓。

如果自动理发系统100的所有用户1130都具有相同大小和形状的头部，则可以测量参考点的位置并将其用于自动理发系统100的所有可能用户，并且图10C的实施例将会非常类似于GPS(全球定位系统)(因为GPS卫星星座图中只有一个地球)。某些实施例容纳具有各种头部大小和形状、耳朵位置和头皮大小的许多不同用户1130。某些实施例假设标准头部模块，诸如参考点位置在三维空间内被极为精确知晓的三维模型1102。于是可以改变该标准头部模型的大小、形状和其他特征的假设，以使得测得的距离范围1160导致针对定位界面位置的自洽计算，而不考虑使用哪些距离范围计算特定定位界面。例如，如果特定用户1130的头比假设的标准头部模型要小，则从第一参考点1150到第一定位界面1134测得的距离范围1160会相比于从第四参考点1156到第一定位界面1134测得的距离范围1160不一致地长。这一原理可以在假设的标准头部模型与使用自动理发系统100的特定用户1130的头部大小和形状不足够匹配的情况下应用于会不一致的许多距离范围1160。其中对标准头部模型假设大小的调整将会使得测得的许多距离范围变得足够自洽的替换实施例也是可能的；并且一旦这被实现，则足以计算每个定位界面的位置。可以使用递归算法、分析算法、搜索算法和其他类型的算法来确定其参考点位置在可接受容限内与特定用户1130的参考点相匹配的正确头部模型。

其他实施例可以利用替换方法来确定并将特定用户的参考点适配至模型，由此可以计算一致的定位界面位置并可将发型适配至这些模型。这些方法包括直接测量以确定特定用户1130的头部大小和形状，分析特定用户1130的相机图像，分析在结构光照射下拍摄的特定用户1130的相机图像，使用充分精确的三维测量系统、固态建模技术或激光雷达扫描精确测量特定用户1130的参考点位置。

由于可以存在如前所述其中定位界面的位置基本上通过参考点位置和测得的距离范围1160被过确定的实施例，因此也可以有利地利用某些参考点位置和测得的距离范围1160来确定特定的定位界面位置。例如，由于第三定位界面1138在图10C中位于用户1130的耳朵附近，因此某些实施例可以有利地利用来自第三定位界面1138的信号来为用户1130耳朵附近的剪发操作确定理发设备200的位置和定向。某些实施例可以有利地利用用户1130耳朵附近的参考点来确定第三定位界面1138的位置，由此能够实质上实现更为精确的理发。换句话说，可以有利地使用第三参考点1154、第四参考点1156和第五参考点1158来确定如图10C所示的第三定位界面1138相对于其他可能的参考点的位置。

某些理发操作在某些定位界面位置相对于某些参考点更为精精确的情况下会是有益的，而另一些理发操作在这些相同的定位界面位置相对于其他参考点更为精精确的情况下会是有益的。结果，其中从特定于要进行的理发操作的更为优选的参考点中重新计算定位界面位置的某些实施例也是可能的。以此方式。可以在理发期间多次重新计算定位界面位置以改善精确性。

在某些实施例中，可以在使用测头1302、理发设备200或其他设备的定向测量中利用数学校正。这类校正可以包括使用加速度计或其他定向、倾斜或重力感测设备。

从定位设备到测头1302、理发设备200或其他设备上的多个传感器的信号传播时间可以在某些实施例中被用来确定参考点。在基本确定参考点和定位界面之前引起的使用信号传播测量值的定向中的误差可以通过使用被法向定向以对精确的传感器或定位界面位置不敏感的、用于定向测量的传感器和定位界面而得以管理。作为替换，可以容许相对较小的误差而无需补偿。

图10D示出了其中人类头皮轮廓1002上的位置可由相对于x轴1040和y轴1042的实施例的坐标所指定的来自图10A的第一类型的人类头皮的轮廓。x轴1040和y轴1042的并入可以允许用数字坐标相对x轴1040和/或y轴1042对自动理发系统100的用户头皮上的任一点进行参考。这些数字坐标可以提供诸如毫米、厘米、英寸等的量化度量的距离，也可以提供诸如人类头皮轮廓大小的百分比的相对距离(例如，沿y轴1042占人类头皮轮廓1002的总尺寸的百分比)。图10C所示的定位界面的位置被示出为投射到图10D所示的坐标系上。如对图10C的描述中所指出的，这一投射虽然可被计算作为从定位界面到用户102头皮或头部表面的垂直投射，但是其他投射也是可能的。由于图10C是用户1130头部的侧视图，因此仅有四个定位界面可见；而图10D的头皮轮廓则包括在图10C中不可见的围绕用户1130头部的另外四个定位界面。图10C的定位界面被示出为与图10D的左右两侧(即，y轴1042的左右)类似地编号，并且示出了第一定位界面1134、第二定位界面1136、第三定位界面1138和第四定位界面1140。除了图10D示出了的直角坐标之外，许多替换的坐标系和坐标轴也是可能的。例如，也可以使用基于相距参考矢量的角度和相距中心点的距离的极坐标系。各种各样的坐标系是可能的，并且可被应用。

图10E示出了其中相对于x轴1040和y轴1042的实施例指定薄化头发区1052和头骨不规则区1050的来自图10A的第一类型的人类头皮的轮廓。人类会具有特别厚或薄头发的头皮区域，粗发区域、秃斑、灰色或泛灰头发区域，或者他们头发的其他不规则性。人类会具有常规形状的头骨区域，但也会有凹陷、脊突或其他不规则性。通过提及如图10E的例子所示的这些区域，自动理发系统100的某些实施例可以顾及这些区域，对发型做出调整，并向系统用户推荐以使其实现潜在有益的结果。图10E中的薄化头发区1052和头骨不规则区1050可以使用相对于x轴1040和y轴1042的坐标编码。

图10F示出了提供特定于第一类型的人类头皮轮廓1002的特定区域中的头发的信息的表格1060的一个实施例，其中特定区域由相对于x轴1040和y轴1042的实施例的坐标指定。表格1060的标题行1061提供了可选且可并非存在于所有实施例中的代表性列类目。表格1060中标题行1061之下的每一行包括第一列1062中参考x轴1040的坐标以及第二列1064中参考y轴1042的坐标。对于表格1060中的每一行，剩余列如下提供关于由第一列1062和第二列1064中的坐标所参考的区域内的头发的信息：第三列1066提供现有长度(在表格1060中由P-L指定)，第四列1068提供期望长度(在表格1060中由D-L指定)，第五列1070规定头发应被剪切的精确容限(在表格1060中由Tol指定)，而第六列1072提供头发厚度的指示(在表格1060中由Typ指定且TH表示薄，M表示中等)。第一参考线1074示出了人类头皮轮廓1002上的特定区域如何被映射至表格1060的第一行。第二参考线1076示出了人类头皮轮廓1002上的特定区域如何被映射至表格1060的第二行。第三参考线1078示出了人类头皮轮廓1002上的特定区域如何被映射至表格1060的第三行。第四参考线1080示出了人类头皮轮廓1002上的特定区域如何被映射至表格1060的第四行。

如图10F所示的从人类头皮轮廓1002到表格1060的映射允许对人类头皮轮廓1002上所有区域的映射，由此可以通过向表格1060添加行而在表格1060内创建对人类头皮轮廓1002的基本完整的表格记录。显见的是表格1060的每一行都包括有关该特定区域内的头发要被如何剪切的特定信息，并且对于本系统和方法的其他方面，可以针对特定的人呈现特定发型以实现可接受的结果。表格1060还可以包括其他或额外的列以提供关于发型(硬短发、卷发、直发等)、发色(灰色、白色、金色、棕色等)、头骨不规则性(可被记录为偏离作为量化测量值提供的标称值的更高或更低的区域)、或是相对于人类头皮轮廓1002特定区域的任何其他头发特征。在某些实施例中，表格1060可在计算机内表示为数字的阵列，表示为电子数据表，或是通过其他电子计算技术表示。注意到在表格1060中示出的数字值仅出于例示目的，并且除了已被示出并解释的与人类头皮轮廓1002的位置相对应的第一列1062和第二列1064之外，在表格1060中的数字值不传达特定关注的数字信息。

图10F中表示的人类头皮轮廓1002和表格1060可以基本上包括自动理发系统100确定应为用户102剪切的头发长度所需的信息。在图1的描述中已经解释了要求用户102将理发设备200或测头1302放置在参考点上，由此可由定位设备108精确参考用户102头部和头皮上的位置。再次参考图1，这些参考点可以包括用户耳朵的顶部152、衣领线处的用户后颈154、用户眉毛的顶部150以及在将给定发型适配至用户102头部和面部特征的过程中具体感兴趣的其他参考点。其他参考点可以包括用户耳朵的前部和后部、用户102眼眶的侧部、围绕用户102头皮的各点处的用户102的发际线(用户102的头发头皮结束而没有浓密毛发的皮肤开始的点)和其他参考点。本领域技术人员将会理解通过如上所述确定参考点，图10F的人类头皮轮廓1002和表格1060可以为了定位设备108在用户102头部上的特定布置而被参考至用户102头部上的特定位置。并且以此方式，表格1060可被用于提供关于在每个用户102头皮区域处将头发剪至多长的极为精确的信息，由此自动理发系统100可以实现可接受的结果。

图11是人类头部三维模型1102的一个实施例的图示。三维模型1102将人类头部的表面划分为特定区域1104。虽然在图11中编号了三个这类的特定区域1104作为参考，但是所有直线限定的区域都可被特定参考。由于人类头部的某些区域会是在自动理发系统100操作中不被关注的，因此没有为眼眶区域1108和耳朵区域1106定义直线限定区域。自动理发系统100的某些实施例可以利用人类头部的三维模型1102来代替已在图10A-10F中解释的二维头皮轮廓。其他实施例利用扩展至诸如图11所示那样的三维模型1102的已在图10A-10F中解释的坐标轴和表格信息，并且能够以类似的方式支持自动理发系统100的操作。

图12是包括传感器208、指示器灯212、加速度计210、主体1206、手柄1204、梳子1208和分配槽1210的染发剂分配设备1202的一个实施例的图示。染发剂分配设备1202提供了可以与自动理发系统100结合使用以提供除理发之外的其他功能的理发设备200的替换设备的一个例子。传感器208、指示器灯212和加速度计210提供与参考图2关于理发设备200描述的那些具有类似的功能。手柄1204允许用户102抓握和定位染发剂分配设备1202。主体1206可以包含染发剂分配容器；马达、阀、管材以及用于分配染发剂的其他元件；用于控制染发剂分配设备1202的电子和计算元件；以及其他功能。梳子1208允许收集特定头发以使这些头发可以在期望的确切位置处接收染发剂施加。并且分配槽1210可以在自动理发系统100的控制下在精确的时间和位置处喷涂、挤出或以其他方式分配染发剂。染发剂分配设备1202的实施例可以包括分配各种染发剂类型或各种颜色染发剂以使得用户102头部特定位置内的特定头发可被染发以创建感兴趣的样式的能力。

图13示出了可被用于提供参考点信息的测头1302的一个实施例。如前所述，诸如图1所示那些的参考点(耳朵顶部152、衣领线处的用户后颈154等)可被用于允许自动理发系统100精确确定用户102头部上的精确位置，即便在定位设备108(或定位设备的其他实施例)没有在用户102头部上精确定位的情况下亦是如此。尽管理发设备200可以在其剪切头202被禁用的情况下用于确定参考点，但是诸如图13所示的轻量的测头1302可以更容易使用。在测头1302上示出的传感器208允许用户102通过手柄1304握持测头1302并将其定位至期望的特定参考点的同时确定尖端1306的精确位置。额外的传感器208可被并入测头1302在图13中不可见的那一侧上。测头1302可以包含按钮、开关或其他元件(未在图13中示出)以允许用户向测头1302确认参考点正被恰当触摸。测头1302可由电池操作或由有线连接供电。它还可以包括有线或无线接口以允许其与自动理发系统100的其他元件通信。测头主体1304可由木头、金属、塑料或其他材料构造。理发设备200或在本专利申请中示出的其他理发设备的一些实施例可以利用在其结构中内置的测头1302。也就是说，物理元件、测头尖端1306或适于触摸参考点目的的其他特征可以存在于这一理发设备之上，或是可以通过电子控制或手动扩展从这一理发设备的结构中伸长，从而可以在无需单独的测头的情况下实现使用测头确定参考点的过程中更高精确性的益处。

本申请相关领域技术人员将会理解可以对描述的实施例做出其他的和进一步的添加、删除、替换和修改。

Claims (22)

1.一种用于剪切主体上的头发以符合特定发型的自动系统，包括：

被配置为接合剪切机构以剪切所述主体上的所述头发的理发设备；以及

可操作用于与所述理发设备交互以确定所述理发设备相对于参考点的位置的定位结构。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述参考点是所述主体的物理特征。

3.如权利要求1所述的系统，还包括被配置为与所述理发设备和所述定位结构通信并且可操作用于与用户交互并利用所述定位结构指导所述理发设备的计算设备。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述定位结构包括可耦接至所述主体并具有至少一个定位界面的定位设备。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述系统利用电子传感器来确定所述理发设备的所述位置。

6.如权利要求3所述的系统，其中所述计算设备还利用头部模型指导所述理发设备。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述系统被配置为基于所述特定发型和所述理发设备相对于所述主体的所述位置来接合所述剪切机构。

8.一种用于剪切主体上的头发的自动系统，包括：

具有邻近梳齿的多个可接合刀片并被控制为允许所述头发被所述梳齿所梳理并在所述头发被拉伸之后由所述可接合刀片剪切的理发设备；以及

可操作用于与所述理发设备交互以确定所述理发设备的位置的定位结构。

9.如权利要求4所述的系统，其中所述定位设备与具有传播时间的信号交互，所述传播时间被测量以计算如下的至少一项：

所述理发设备相对于所述主体的位置，以及

所述理发设备相对于所述主体的定向。

10.如权利要求1所述的系统，还包括被配置为生成所述主体的至少一幅图像的至少一个相机，所述图像至少部分可用于确定如下的至少一项：

所述理发设备相对于所述主体的位置，以及

所述理发设备相对于所述主体的定向。

11.如权利要求4所述的系统，还包括被配置为生成所述定位设备的至少一幅图像的至少一个相机，所述图像至少部分可用于确定如下的至少一项：

所述理发设备相对于所述主体的位置，

所述理发设备相对于所述主体的定向，以及

所述定位设备在所述主体上的布置。

12.如权利要求1所述的系统，其中所述定位结构在共用壳体中被固定至所述理发设备。

13.如权利要求1所述的系统，还包括被配置为与所述理发设备和所述定位结构交互的定位集线器。

14.一种利用理发设备剪切主体上的头发以符合特定发型的方法，包括：

将定位结构与所述主体相关联，所述关联检测但不妨碍所述主体的运动；

感测所述理发设备的位置；以及

如果所述位置与所述特定发型有关，则接合所述理发设备的剪切机构。

15.如权利要求14所述的方法，还包括利用所述理发设备的梳理机构来接合并拉伸所述主体上的头发。

16.如权利要求14所述的方法，其中所述关联基本上避免对所述主体的头皮的阻碍。

17.如权利要求14所述的方法，其中所述关联包括耦接所述主体的物理特征，所述物理特征是由如下组成的组中的至少一项：

鼻子，

嘴巴，

耳朵，

前额，以及

眼眶。

18.如权利要求15所述的方法，还包括由计算设备根据所述特定发型指导所述梳理机构。

19.如权利要求14所述的方法，还包括确定所述理发设备的定向。

20.如权利要求14所述的方法，还包括通过关于所述主体的多个物理特征链接所述理发设备来校准所述定位结构。

21.如权利要求14所述的方法，其中所述关联包括将定位设备耦接至所述主体。

22.如权利要求14所述的方法，其中所述定位结构包括相机。