CN111839616A - 一种毛囊提取结构的控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种毛囊提取结构的控制系统，包括用于控制毛囊提取结构的上位机和四个分控制系统，四个分控制系统均与上位机通讯连接。第一个分控制系统控制毛囊提取结构的粗调螺旋和弧形滑块，第二个分控制系统控制微调螺旋和电子显微镜升降部件，第三个分控制系统控制微调升降部件、肩关节和肘关节，第四个分控制系统控制刀头伸缩拔取毛囊。伸缩控制系统工作过程由双目全局摄像头和电子显微镜拍摄指导。本发明自动化程度高，能连续拔取毛囊，降低了操作者工作强度；本发明能精确的拔取目标毛囊，避免对使用者头皮的伤害，提高了工作效率；同时，人工操作步骤少且简单，降低了对操作者技术和经验的要求。

Description

一种毛囊提取结构的控制系统
技术领域
本发明涉及一种毛囊提取结构的控制系统。
背景技术
随着生活压力的增大，脱发的人越来越多，据调查显示，在东亚地区，脱发人群占总人口的比例高达1:5，所以植发有非常好的市场前景。随着植发技术的不断进步，FUE植发技术伤疤小，植发数量多，很快成为植发的主要技术，但是因为FUE植发繁琐，工作强度大，耗时较长，手工拔取毛囊将耗费大量的时间和精力，并且要求医生有较高的技术和经验才能完成毛囊的拔取。同时因毛囊的拔取时间长达多个小时，长时间的高强度工作会使医生拔取毛囊的准确度大大降低，导致毛囊的拔取效果并不是很理想。所以医生们迫切需要自动化程度高，准确度高的机器来辅助医生完成这项工作。植发机器人则是最佳的选择，植发机器人具有准确度高，自动化程度高等特点，是完成毛囊拔取的最佳工具。
毛囊的拔取需要多自由度的机械臂才能完成，这就意味着控制系统需要同时控制多个电机，如何同时控制各个电机是一个十分重要的问题。由于电机数量较多，需要建立分控制系统，如何搭建总控制系统与分控制系统是一个值得思考的问题。同时总控制系统还需要接收视觉系统的分析结果，来辅助刀头到达指定位置，如何合理利用视觉信息也是控制系统需要解决的问题。还有，因为毛囊的拔取是连续的，不是拔取一个毛囊就可以，所以需要一个能实现毛囊连续拔取的控制策略，使得植发机器人可以连续地拔取毛囊。
发明内容
本发明的目的是提供一种毛囊提取结构的控制系统。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种毛囊提取结构的控制系统，包括用于控制毛囊提取结构的上位机、控制系统Ⅰ、控制系统Ⅱ、控制系统Ⅲ和控制系统Ⅳ。
所述毛囊提取结构包括粗调螺旋、滑槽、滑块、微调螺旋、微调升降部件、电子显微镜升降部件、双目全局摄像头、连接臂Ⅱ、刀具和电子显微镜。
所述粗调螺旋包括转杆、平台和步进电机Ⅰ，平台上设置有供转杆穿过的通孔Ⅰ，转杆竖直设置，转杆的上端穿过平台上的通孔Ⅰ并伸出平台的上表面，转杆与平台固定。所述平台上安装有步进电机Ⅰ，步进电机Ⅰ的输出轴通过皮带与转杆的上端传动连接。
所述滑槽呈弧形，滑槽的开口位于滑槽凹面上，转杆的下端与滑槽的外表面连接，连接点靠近滑槽的一端，这一端记为滑槽的上端。所述滑槽的上端连接有步进电机Ⅱ，步进电机Ⅱ的下表面连接有双目全局摄像头。
所述滑块安装到滑槽内，滑块上连接有皮带，该皮带与步进电机Ⅱ传动连接。
所述微调螺旋包括连接杆、转动板、带轮、圆锥滚子轴承和步进电机Ⅲ，连接杆的上端连接到滑块的下表面。所述转动板设置有供连接杆穿过的通孔Ⅱ和供步进电机Ⅲ输出轴穿过的通孔Ⅲ。所述步进电机Ⅲ安装在转动板的上表面，步进电机Ⅲ的输出轴穿过转动板的通孔Ⅲ并伸到转动板的下方。
所述连接杆的下端穿过转动板的通孔Ⅱ并伸到转动板的下方，位于转动板下方的圆锥滚子轴承的内钢圈套设并固定在连接杆上，圆锥滚子轴承外钢圈的上边缘连接在转动板的下表面。位于所述圆锥滚子轴承下方的带轮套设在连接杆上，带轮的上边缘与圆锥滚子轴承外钢圈的下边缘连接。所述带轮通过皮带与步进电机Ⅲ的输出轴传动连接。
所述电子显微镜升降部件包括步进电机Ⅳ、丝杆Ⅰ、升降圆环、限位块和连接件Ⅰ，连接件Ⅰ的上端连接在转动板的下表面，下端连接有输出端朝上的步进电机Ⅳ，步进电机Ⅳ的输出端连接有丝杆Ⅰ，丝杆Ⅰ的上端设置有限位块，限位块连接在连接件Ⅰ上。所述丝杆Ⅰ上旋入丝杆螺母Ⅰ，丝杆螺母Ⅰ的侧壁上连接有若干撑杆，若干撑杆沿丝杆螺母Ⅰ的周向间隔布置，若干撑杆连接到升降圆环的内壁上。
所述升降圆环的下表面连接有3个电子显微镜，3个电子显微镜沿升降圆环的周向等间距布置。
所述微调升降部件包括步进电机Ⅴ、丝杆Ⅱ、丝杆螺母Ⅱ和连接臂Ⅰ，转动板上设置有供步进电机Ⅴ输出轴穿过的通孔Ⅳ，步进电机Ⅴ安装在转动板的上表面，步进电机Ⅴ的输出轴穿过转动板的通孔Ⅳ并伸到转动板的下方。
所述步进电机Ⅴ的输出轴与丝杆Ⅱ连接，丝杆Ⅱ上旋入丝杆螺母Ⅱ，连接臂Ⅰ的上端连接到丝杆螺母Ⅱ的侧壁上。
所述连接臂Ⅰ的下端设置有供步进电机Ⅵ输出轴穿过的通孔Ⅴ，步进电机Ⅵ的输出轴穿过连接臂Ⅰ的通孔Ⅴ并与连接臂Ⅱ的上端连接。所述连接臂Ⅱ的下端设置有供步进电机Ⅶ输出轴穿过的通孔Ⅵ。
所述刀具包括刀架、步进电机Ⅷ和刀头，步进电机Ⅶ的输出轴穿过连接臂Ⅱ的通孔Ⅵ并与刀架连接，步进电机Ⅷ安装到刀架上，步进电机Ⅷ的输出轴连接有丝杆Ⅲ，丝杆Ⅲ上旋入丝杆螺母Ⅲ，刀头连接到丝杆螺母Ⅲ的外壁上。
所述上位机分别与双目全局摄像头、3个电子显微镜、人机交互界面、控制系统Ⅰ、控制系统Ⅱ、控制系统Ⅲ和控制系统Ⅳ进行通讯连接，操作者通过人机交互界面监测各个控制系统的运行和向上位机输入指令。
所述控制系统Ⅰ包括单片机Ⅰ、步进电机Ⅰ驱动模块、步进电机Ⅱ驱动模块、电源模块Ⅰ和电路保护模块Ⅰ。
所述控制系统Ⅱ包括单片机Ⅱ、步进电机Ⅲ驱动模块、步进电机Ⅳ驱动模块、电源模块Ⅱ和电路保护模块Ⅱ。
所述控制系统Ⅲ包括单片机Ⅲ、步进电机Ⅴ驱动模块、步进电机Ⅵ驱动模块、步进电机Ⅶ驱动模块、电源模块Ⅲ和电路保护模块Ⅲ。
所述控制系统Ⅳ包括单片机Ⅳ、步进电机Ⅷ驱动模块、电源模块Ⅳ和电路保护模块Ⅳ。
工作时，所述双目全局摄像头对使用者头部进行拍摄，并将拍摄到的视觉信息发送至上位机。所述上位机将使用者头部的毛囊区域进行等间距的网格划分，并规划出毛囊提取轨迹。操作者通过所述人机交互界面向上位机输入启动控制系统Ⅰ的指令，上位机向控制系统Ⅰ发送控制信息，单片机Ⅰ接收到控制信息并向步进电机Ⅰ驱动模块和步进电机Ⅱ驱动模块发送脉冲波，从而控制步进电机Ⅰ和步进电机Ⅱ转动，转杆沿其轴向旋转，滑块沿滑槽滑动，直到刀头调整到毛囊提取轨迹上的起始网格节点的正上方。
所述上位机依据双目全局摄像头的视觉信息分析出电子显微镜调焦移动距离和旋转方向，并将获取的信息发送至控制系统Ⅱ，单片机Ⅱ向步进电机Ⅲ驱动模块和步进电机Ⅳ驱动模块发送脉冲波，控制步进电机Ⅲ和步进电机Ⅳ转动，使3个电子显微镜完成对焦。
所述上位机依据3个电子显微镜的视觉信息选取目标毛囊，并规划出刀头移动到目标毛囊正上方的活动轨迹，计算出步进电机Ⅴ、步进电机Ⅵ和步进电机Ⅶ的旋转信息。所述上位机将旋转信息发送至单片机Ⅲ，单片机Ⅲ向步进电机Ⅴ驱动模块、步进电机Ⅵ驱动模块和步进电机Ⅶ驱动模块发送脉冲波，控制步进电机Ⅴ、步进电机Ⅵ和步进电机Ⅶ转动，使刀头按活动轨迹到达目标毛囊的正上方。
所述上位机依据3个电子显微镜的视觉信息分析出刀头与目标毛囊的距离，并计算出步进电机Ⅷ的旋转信息。所述上位机将旋转信息发送至单片机Ⅳ，单片机Ⅳ向步进电机Ⅷ驱动模块发送脉冲波，控制步进电机Ⅷ转动，刀头伸缩，将目标毛囊拔出。
所述上位机统计出沿毛囊提取轨迹上每相邻两个网格节点的距离，计算出步进电机Ⅰ和步进电机Ⅱ在跨越相应网格节点时需要转动的方向和角度，并将计算结果发送至单片机Ⅰ。当一个目标毛囊拔取完成后，所述单片机Ⅰ控制刀头沿毛囊提取轨迹移动到下一个网格节点，刀头拔取下一个目标毛囊。重复上述步骤，直到毛囊提取轨迹上的毛囊被全部拔取出。
进一步，所述控制系统Ⅰ还包括编码器Ⅰ和编码器Ⅱ，编码器Ⅰ和编码器Ⅱ分别设置在步进电机Ⅰ和步进电机Ⅱ上。所述编码器Ⅰ和编码器Ⅱ分别采集步进电机Ⅰ和步进电机Ⅱ的旋转信息并发送至单片机Ⅰ，单片机Ⅰ将旋转信息反馈给上位机。
所述控制系统Ⅱ还包括编码器Ⅲ和编码器Ⅳ，编码器Ⅲ和编码器Ⅳ分别设置在步进电机Ⅲ和步进电机Ⅳ上。所述编码器Ⅲ和编码器ⅣⅡ分别采集步进电机Ⅲ和步进电机Ⅳ的旋转信息并发送至单片机Ⅱ，单片机Ⅱ将旋转信息反馈给上位机。
所述控制系统Ⅲ还包括编码器Ⅴ、编码器Ⅵ和编码器Ⅶ，编码器Ⅴ、编码器Ⅵ和编码器Ⅶ分别设置在步进电机Ⅴ、步进电机Ⅵ和步进电机Ⅶ上。所述编码器Ⅴ、编码器Ⅵ和编码器Ⅶ分别采集步进电机Ⅴ、步进电机Ⅵ和步进电机Ⅶ的旋转信息并发送至单片机Ⅲ，单片机Ⅲ将旋转信息反馈给上位机。
所述控制系统Ⅳ还包括编码器Ⅷ，编码器Ⅷ设置在步进电机Ⅷ上。所述编码器Ⅷ采集步进电机Ⅷ的旋转信息并发送至单片机Ⅲ，单片机Ⅲ将旋转信息反馈给上位机。
进一步，所述上位机设置有安全控制系统，上位机检测步进电机Ⅰ、步进电机Ⅱ、步进电机Ⅲ、步进电机Ⅳ、步进电机Ⅴ、步进电机Ⅵ、步进电机Ⅶ和步进电机Ⅷ的旋转情况，当任意一个步进电机出现旋转方向与设定方向相反、旋转角度超过设定角度的5％或旋转速度超过设定速度的5％时，安全控制系统停止所有步进电机的运行。
当所述刀头与目标毛囊的距离小于设定的安全距离时，安全控制系统停止所有步进电机的运行。
进一步，所述刀头上设置有压力传感器，刀头拔取目标毛囊时，压力传感器将监测数据通过单片机Ⅳ发送至上位机。当所述压力传感器的监测数据超过预定拔取力的5％时，安全控制系统控制刀头缩到最短，并停止所有步进电机的运行。
进一步，所述丝杆Ⅱ的下端设置有限位板，限位板上固定有连接件Ⅱ，连接件Ⅱ的上端与转动板连接。
进一步，所述连接臂Ⅰ的通孔Ⅴ上设置有45°角的圆锥滚子轴承Ⅰ，圆锥滚子轴承Ⅰ的外圈固定在通孔Ⅴ的孔壁上，步进电机Ⅵ的输出轴穿过圆锥滚子轴承Ⅰ的内圈。
进一步，所述连接臂Ⅱ的通孔Ⅵ上设置有45°角的圆锥滚子轴承Ⅱ，该圆锥滚子轴承Ⅱ的外圈固定在通孔Ⅵ的孔壁上，步进电机Ⅶ的输出轴穿过圆锥滚子轴承Ⅱ的内圈。
本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明的控制系统自动化程度高，能实现毛囊连续拔取的控制策略，大大降低了操作者的工作强度；通过双目全局摄像头和三个电子显微镜实时监控毛囊提取过程，确保能精确的拔取目标毛囊，避免对使用者头皮的伤害，提高了工作效率；本发明的控制系统人工操作步骤少且简单，降低了对操作者技术和经验的要求。
附图说明
图1为毛囊提取结构的简要示意图；
图2为毛囊提取结构的三维图；
图3为微调螺旋的放大图；
图4为电子显微镜升降部件的放大图；
图5为微调升降部件的放大图；
图6为连接臂Ⅱ与刀具连接示意图；
图7为毛囊提取结构控制系统的示意图；
图8为控制系统Ⅰ示意图；
图9为控制系统Ⅱ示意图；
图10为控制系统Ⅲ示意图；
图11为控制系统Ⅳ示意图；
图12为毛囊提取结构控制系统的流程图；
图13毛囊区域的网格划分及毛囊提取轨迹示意图。
图中：粗调螺旋1、转杆101、平台102、步进电机Ⅰ103、滑槽2、步进电机Ⅱ201、滑块3、微调螺旋4、连接杆401、转动板402、带轮403、圆锥滚子轴承404、步进电机Ⅲ405、微调升降部件5、步进电机Ⅴ501、丝杆Ⅱ502、丝杆螺母Ⅱ503、连接臂Ⅰ504、限位板505、连接件Ⅱ506、电子显微镜升降部件6、步进电机Ⅳ601、丝杆Ⅰ602、升降圆环603、限位块604、丝杆螺母Ⅰ605、撑杆606、连接件Ⅰ607、双目全局摄像头7、连接臂Ⅱ8、刀具10、刀架1001、步进电机Ⅷ1002、刀头1003、丝杆Ⅲ1004、丝杆螺母Ⅲ1005、电子显微镜11、步进电机Ⅵ12和步进电机Ⅶ13和使用者头部14。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
本实施例公开了一种毛囊提取结构的控制系统，包括用于控制毛囊提取结构的上位机、控制系统Ⅰ、控制系统Ⅱ、控制系统Ⅲ和控制系统Ⅳ。
所述毛囊提取结构包括粗调螺旋1、滑槽2、滑块3、微调螺旋4、微调升降部件5、电子显微镜升降部件6、双目全局摄像头7、连接臂Ⅱ8、刀具10和电子显微镜11。图1展示出了各个部件的调节方向。
参见图2，所述粗调螺旋1包括转杆101、平台102和步进电机Ⅰ103，平台102上设置有供转杆101穿过的通孔Ⅰ，转杆101竖直设置，转杆101的上端穿过平台102上的通孔Ⅰ并伸出平台102的上表面，转杆101与平台102固定。所述平台102上安装有步进电机Ⅰ103，步进电机Ⅰ103的输出轴通过皮带与转杆101的上端传动连接。
参见图2，所述滑槽2呈弧形，滑槽2的开口位于滑槽2凹面上，转杆101的下端与滑槽2的外表面连接，连接点靠近滑槽2的一端，这一端记为滑槽2的上端。所述滑槽2的上端连接有步进电机Ⅱ201，步进电机Ⅱ201的下表面连接有双目全局摄像头7。
所述滑块3安装到滑槽2内，滑块3上连接有皮带，该皮带与步进电机Ⅱ201传动连接。所述双目全局摄像头7用于对粗调螺旋1和滑块3的调节进行监控指导。
参见图3，所述微调螺旋4包括连接杆401、转动板402、带轮403、圆锥滚子轴承404和步进电机Ⅲ405，连接杆401的上端连接到滑块3的下表面。所述转动板402设置有供连接杆401穿过的通孔Ⅱ和供步进电机Ⅲ405输出轴穿过的通孔Ⅲ。所述步进电机Ⅲ405安装在转动板402的上表面，步进电机Ⅲ405的输出轴穿过转动板402的通孔Ⅲ并伸到转动板402的下方。
所述连接杆401的下端穿过转动板402的通孔Ⅱ并伸到转动板402的下方，位于转动板402下方的圆锥滚子轴承404的内钢圈套设并固定在连接杆401上，圆锥滚子轴承404外钢圈的上边缘连接在转动板402的下表面。位于所述圆锥滚子轴承404下方的带轮403套设在连接杆401上，带轮403的上边缘与圆锥滚子轴承404外钢圈的下边缘连接。所述带轮403通过皮带与步进电机Ⅲ405的输出轴传动连接。
参见图4，所述电子显微镜升降部件6包括步进电机Ⅳ601、丝杆Ⅰ602、升降圆环603、限位块604和连接件Ⅰ607，连接件Ⅰ607的上端连接在转动板402的下表面，下端连接有输出端朝上的步进电机Ⅳ601，步进电机Ⅳ601的输出端连接有丝杆Ⅰ602，丝杆Ⅰ602的上端设置有限位块604，限位块604连接在连接件Ⅰ607上。所述丝杆Ⅰ602上旋入丝杆螺母Ⅰ605，丝杆螺母Ⅰ605的侧壁上连接有若干撑杆606，若干撑杆606沿丝杆螺母Ⅰ605的周向间隔布置，若干撑杆606连接到升降圆环603的内壁上。
参见图4，所述升降圆环603的下表面连接有3个电子显微镜11，3个电子显微镜11沿升降圆环603的周向等间距布置。
参见图5，所述微调升降部件5包括步进电机Ⅴ501、丝杆Ⅱ502、丝杆螺母Ⅱ503和连接臂Ⅰ504，转动板402上设置有供步进电机Ⅴ501输出轴穿过的通孔Ⅳ，步进电机Ⅴ501安装在转动板402的上表面，步进电机Ⅴ501的输出轴穿过转动板402的通孔Ⅳ并伸到转动板402的下方。
所述步进电机Ⅴ501的输出轴与丝杆Ⅱ502连接，丝杆Ⅱ502上旋入丝杆螺母Ⅱ503，连接臂Ⅰ504的上端连接到丝杆螺母Ⅱ503的侧壁上。所述丝杆Ⅱ502的下端设置有限位板505，限位板505上固定有连接件Ⅱ506，连接件Ⅱ506的上端与转动板402连接。
参见图6，所述连接臂Ⅰ504的下端设置有供步进电机Ⅵ12输出轴穿过的通孔Ⅴ，通孔Ⅴ上设置有45°角的圆锥滚子轴承Ⅰ，圆锥滚子轴承Ⅰ的外圈固定在通孔Ⅴ的孔壁上，步进电机Ⅵ12的输出轴穿过圆锥滚子轴承Ⅰ的内圈并与连接臂Ⅱ8的上端连接，形成毛囊采集机构的肩关节。所述连接臂Ⅱ8的下端设置有供步进电机Ⅶ13输出轴穿过的通孔Ⅵ。
参见图6，所述刀具10包括刀架1001、步进电机Ⅷ1002和刀头1003，连接臂Ⅱ8的通孔Ⅵ上设置有45°角的圆锥滚子轴承Ⅱ，该圆锥滚子轴承Ⅱ的外圈固定在通孔Ⅵ的孔壁上，步进电机Ⅶ13的输出轴穿过圆锥滚子轴承Ⅱ的内圈并与刀架1001连接，形成毛囊采集机构的肘关节，步进电机Ⅷ1002安装到刀架1001上，步进电机Ⅷ1002的输出轴连接有丝杆Ⅲ1004，丝杆Ⅲ1004上旋入丝杆螺母Ⅲ1005，刀头1003连接到丝杆螺母Ⅲ1005的外壁上。
参见图7，所述上位机分别与双目全局摄像头7、3个电子显微镜11、人机交互界面、控制系统Ⅰ、控制系统Ⅱ、控制系统Ⅲ和控制系统Ⅳ进行通讯连接，操作者通过人机交互界面监测各个控制系统的运行和向上位机输入指令。其中，所述上位机通过控制器局域网络与控制系统Ⅰ、控制系统Ⅱ、控制系统Ⅲ和控制系统Ⅳ连接，控制器局域网络简称CAN,CANH和CANL分别为CAN总线的两个输出端。
参见图8，所述控制系统Ⅰ包括单片机Ⅰ、步进电机Ⅰ驱动模块、步进电机Ⅱ驱动模块、电源模块Ⅰ和电路保护模块Ⅰ，控制系统Ⅰ主要负责粗调螺旋1和滑块3的调节，控制两个自由度，使刀头1003移动到目标网格节点正上方。其中，所述单片机Ⅰ采用STM32F407，电源模块Ⅰ主要功能为单片机Ⅰ、步进电机Ⅰ103和步进电机Ⅱ201提供电源，电路保护模块Ⅰ功能是保护电路。所述控制系统Ⅰ还包括编码器Ⅰ和编码器Ⅱ，编码器Ⅰ和编码器Ⅱ分别设置在步进电机Ⅰ103和步进电机Ⅱ201上。所述编码器Ⅰ和编码器Ⅱ分别采集步进电机Ⅰ103和步进电机Ⅱ201的旋转信息并发送至单片机Ⅰ，单片机Ⅰ将旋转信息反馈给上位机，实现电机的闭环控制，使电机达到准确的位置。
参见图9，所述控制系统Ⅱ包括单片机Ⅱ、步进电机Ⅲ驱动模块、步进电机Ⅳ驱动模块、电源模块Ⅱ和电路保护模块Ⅱ，控制系统Ⅱ主要负责微调螺旋4和电子显微镜升降部件6的调节，控制两个自由度，使3个电子显微镜11对焦。其中，所述单片机Ⅱ采用STM32F407，电源模块Ⅱ主要功能为单片机Ⅱ、步进电机Ⅲ405和步进电机Ⅳ601提供电源，电路保护模块Ⅱ功能是保护电路。所述控制系统Ⅱ还包括编码器Ⅲ和编码器Ⅳ，编码器Ⅲ和编码器Ⅳ分别设置在步进电机Ⅲ405和步进电机Ⅳ601上。所述编码器Ⅲ和编码器ⅣⅡ分别采集步进电机Ⅲ405和步进电机Ⅳ601的旋转信息并发送至单片机Ⅱ，单片机Ⅱ将旋转信息反馈给上位机，实现电机的闭环控制，使电机达到准确的位置。
参见图10，所述控制系统Ⅲ包括单片机Ⅲ、步进电机Ⅴ驱动模块、步进电机Ⅵ驱动模块、步进电机Ⅶ驱动模块、电源模块Ⅲ和电路保护模块Ⅲ，控制系统Ⅲ主要负责微调升降部件5、连接臂Ⅱ8和刀具10的调节，控制三个自由度，使刀头1003移动到目标毛囊正上方。其中，所述单片机Ⅲ采用STM32F407，电源模块Ⅲ主要功能为单片机Ⅲ、步进电机Ⅴ501、步进电机Ⅵ12和步进电机Ⅶ13提供电源，电路保护模块Ⅲ功能是保护电路。所述控制系统Ⅲ还包括编码器Ⅴ、编码器Ⅵ和编码器Ⅶ，编码器Ⅴ、编码器Ⅵ和编码器Ⅶ分别设置在步进电机Ⅴ501、步进电机Ⅵ12和步进电机Ⅶ13上。所述编码器Ⅴ、编码器Ⅵ和编码器Ⅶ分别采集步进电机Ⅴ501、步进电机Ⅵ12和步进电机Ⅶ13的旋转信息并发送至单片机Ⅲ，单片机Ⅲ将旋转信息反馈给上位机，实现电机的闭环控制，使电机达到准确的位置。
参见图11，所述控制系统Ⅳ包括单片机Ⅳ、步进电机Ⅷ驱动模块、电源模块Ⅳ和电路保护模块Ⅳ，控制系统Ⅳ主要控制刀头1003，控制一个自由度，控制刀头1003通过伸缩拔取目标毛囊。其中，所述单片机Ⅳ采用STM32F407，电源模块Ⅳ主要功能为单片机Ⅳ和步进电机Ⅷ1002提供电源，电路保护模块Ⅳ功能是保护电路。所述控制系统Ⅳ还包括编码器Ⅷ，编码器Ⅷ设置在步进电机Ⅷ1002上。所述编码器Ⅷ采集步进电机Ⅷ1002的旋转信息并发送至单片机Ⅲ，单片机Ⅲ将旋转信息反馈给上位机，实现电机的闭环控制，使电机达到准确的位置。
参见图12，为毛囊提取结构控制系统的流程图，具体步骤如下：
1.所述双目全局摄像头7对使用者头部14进行拍摄，并将拍摄到的视觉信息发送至上位机。参见图13，所述上位机将使用者头部14的毛囊区域进行等间距的网格划分，并规划出毛囊提取轨迹。
2.操作者通过所述人机交互界面向上位机输入启动控制系统Ⅰ的指令，上位机向控制系统Ⅰ发送控制信息，单片机Ⅰ接收到控制信息并向步进电机Ⅰ驱动模块和步进电机Ⅱ驱动模块发送脉冲波，从而控制步进电机Ⅰ103和步进电机Ⅱ201转动，转杆101沿其轴向旋转，滑块3沿滑槽2滑动，直到刀头1003调整到毛囊提取轨迹上的起始网格节点的正上方。
3.所述上位机依据双目全局摄像头7的视觉信息分析出电子显微镜11调焦移动距离和旋转方向，并将获取的信息发送至控制系统Ⅱ，单片机Ⅱ向步进电机Ⅲ驱动模块和步进电机Ⅳ驱动模块发送脉冲波，控制步进电机Ⅲ405和步进电机Ⅳ601转动，转动板402转动，升降圆环603进行升降调节，使3个电子显微镜11完成对焦。初步对焦完成后，通过各个电子显微镜11的视觉信息判断是否完全对焦，如果没有完成调焦，再重新按照本步骤进行调焦，直到3个电子显微镜11均调焦完成。
4.所述上位机依据3个电子显微镜11的视觉信息选取目标毛囊，并规划出刀头1003移动到目标毛囊正上方的活动轨迹，计算出步进电机Ⅴ501、步进电机Ⅵ12和步进电机Ⅶ13的旋转信息。所述上位机将旋转信息发送至单片机Ⅲ，单片机Ⅲ向步进电机Ⅴ驱动模块、步进电机Ⅵ驱动模块和步进电机Ⅶ驱动模块发送脉冲波，控制步进电机Ⅴ501、步进电机Ⅵ12和步进电机Ⅶ13转动，丝杆螺母Ⅱ503升降，连接臂Ⅱ8转动，刀架1001转动，使刀头1003按活动轨迹到达目标毛囊的正上方。当所述刀头1003停止后，由电子显微镜11的视觉信息判断刀头1003的位置是否正确，是否停留在目标毛囊正上方的指定距离处，如果刀头1003的位置不正确，重复本步骤，直到刀头1003的位置正确。
5.所述上位机依据3个电子显微镜11的视觉信息分析出刀头1003与目标毛囊的距离，并计算出步进电机Ⅷ1002的旋转信息。所述上位机将旋转信息发送至单片机Ⅳ，单片机Ⅳ向步进电机Ⅷ驱动模块发送脉冲波，控制步进电机Ⅷ1002转动，刀头1003伸缩，将目标毛囊拔出。
6.所述上位机统计出沿毛囊提取轨迹上每相邻两个网格节点的距离，计算出步进电机Ⅰ103和步进电机Ⅱ201在跨越相应网格节点时需要转动的方向和角度，并将计算结果发送至单片机Ⅰ。当一个目标毛囊拔取完成后，所述单片机Ⅰ控制刀头1003沿毛囊提取轨迹移动到下一个网格节点。
7.重复步骤3-6，直到毛囊提取轨迹上的毛囊被全部拔取出。
所述上位机设置有安全控制系统，上位机通过编码器检测步进电机Ⅰ103、步进电机Ⅱ201、步进电机Ⅲ405、步进电机Ⅳ601、步进电机Ⅴ501、步进电机Ⅵ12、步进电机Ⅶ13和步进电机Ⅷ1002的旋转情况，当任意一个步进电机出现旋转方向与设定方向相反、旋转角度超过设定角度的5％或旋转速度超过设定速度的5％时，安全控制系统停止所有步进电机的运行。
当所述刀头1003与目标毛囊的距离小于设定的安全距离时，安全控制系统停止所有步进电机的运行。所述刀头1003上设置有压力传感器，刀头1003拔取目标毛囊时，压力传感器将监测数据通过单片机Ⅳ发送至上位机。当所述压力传感器的监测数据超过预定拔取力的5％时，安全控制系统控制刀头1003缩到最短，并停止所有步进电机的运行。
操作者可通过所述人机交互界面启动安全控制系统，进一步确保操作安全。
实施例2：
本实施例公开了一种毛囊提取结构的控制系统，包括用于控制毛囊提取结构的上位机、控制系统Ⅰ、控制系统Ⅱ、控制系统Ⅲ和控制系统Ⅳ。
所述毛囊提取结构包括粗调螺旋1、滑槽2、滑块3、微调螺旋4、微调升降部件5、电子显微镜升降部件6、双目全局摄像头7、连接臂Ⅱ8、刀具10和电子显微镜11。
参见图2，所述粗调螺旋1包括转杆101、平台102和步进电机Ⅰ103，平台102上设置有供转杆101穿过的通孔Ⅰ，转杆101竖直设置，转杆101的上端穿过平台102上的通孔Ⅰ并伸出平台102的上表面，转杆101与平台102固定。所述平台102上安装有步进电机Ⅰ103，步进电机Ⅰ103的输出轴通过皮带与转杆101的上端传动连接。
参见图2，所述滑槽2呈弧形，滑槽2的开口位于滑槽2凹面上，转杆101的下端与滑槽2的外表面连接，连接点靠近滑槽2的一端，这一端记为滑槽2的上端。所述滑槽2的上端连接有步进电机Ⅱ201，步进电机Ⅱ201的下表面连接有双目全局摄像头7。
所述滑块3安装到滑槽2内，滑块3上连接有皮带，该皮带与步进电机Ⅱ201传动连接。
参见图3，所述微调螺旋4包括连接杆401、转动板402、带轮403、圆锥滚子轴承404和步进电机Ⅲ405，连接杆401的上端连接到滑块3的下表面。所述转动板402设置有供连接杆401穿过的通孔Ⅱ和供步进电机Ⅲ405输出轴穿过的通孔Ⅲ。所述步进电机Ⅲ405安装在转动板402的上表面，步进电机Ⅲ405的输出轴穿过转动板402的通孔Ⅲ并伸到转动板402的下方。
所述连接杆401的下端穿过转动板402的通孔Ⅱ并伸到转动板402的下方，位于转动板402下方的圆锥滚子轴承404的内钢圈套设并固定在连接杆401上，圆锥滚子轴承404外钢圈的上边缘连接在转动板402的下表面。位于所述圆锥滚子轴承404下方的带轮403套设在连接杆401上，带轮403的上边缘与圆锥滚子轴承404外钢圈的下边缘连接。所述带轮403通过皮带与步进电机Ⅲ405的输出轴传动连接。
参见图4，所述电子显微镜升降部件6包括步进电机Ⅳ601、丝杆Ⅰ602、升降圆环603、限位块604和连接件Ⅰ607，连接件Ⅰ607的上端连接在转动板402的下表面，下端连接有输出端朝上的步进电机Ⅳ601，步进电机Ⅳ601的输出端连接有丝杆Ⅰ602，丝杆Ⅰ602的上端设置有限位块604，限位块604连接在连接件Ⅰ607上。所述丝杆Ⅰ602上旋入丝杆螺母Ⅰ605，丝杆螺母Ⅰ605的侧壁上连接有若干撑杆606，若干撑杆606沿丝杆螺母Ⅰ605的周向间隔布置，若干撑杆606连接到升降圆环603的内壁上。
所述升降圆环603的下表面连接有3个电子显微镜11，3个电子显微镜11沿升降圆环603的周向等间距布置。
参见图5，所述微调升降部件5包括步进电机Ⅴ501、丝杆Ⅱ502、丝杆螺母Ⅱ503和连接臂Ⅰ504，转动板402上设置有供步进电机Ⅴ501输出轴穿过的通孔Ⅳ，步进电机Ⅴ501安装在转动板402的上表面，步进电机Ⅴ501的输出轴穿过转动板402的通孔Ⅳ并伸到转动板402的下方。
所述步进电机Ⅴ501的输出轴与丝杆Ⅱ502连接，丝杆Ⅱ502上旋入丝杆螺母Ⅱ503，连接臂Ⅰ504的上端连接到丝杆螺母Ⅱ503的侧壁上。
所述连接臂Ⅰ504的下端设置有供步进电机Ⅵ12输出轴穿过的通孔Ⅴ，步进电机Ⅵ12的输出轴穿过连接臂Ⅰ504的通孔Ⅴ并与连接臂Ⅱ8的上端连接。所述连接臂Ⅱ8的下端设置有供步进电机Ⅶ13输出轴穿过的通孔Ⅵ。
参见图6，所述刀具10包括刀架1001、步进电机Ⅷ1002和刀头1003，步进电机Ⅶ13的输出轴穿过连接臂Ⅱ8的通孔Ⅵ并与刀架1001连接，步进电机Ⅷ1002安装到刀架1001上，步进电机Ⅷ1002的输出轴连接有丝杆Ⅲ1004，丝杆Ⅲ1004上旋入丝杆螺母Ⅲ1005，刀头1003连接到丝杆螺母Ⅲ1005的外壁上。
参见图7，所述上位机分别与双目全局摄像头7、3个电子显微镜11、人机交互界面、控制系统Ⅰ、控制系统Ⅱ、控制系统Ⅲ和控制系统Ⅳ进行通讯连接，操作者通过人机交互界面监测各个控制系统的运行和向上位机输入指令。
参见图8，所述控制系统Ⅰ包括单片机Ⅰ、步进电机Ⅰ驱动模块、步进电机Ⅱ驱动模块、电源模块Ⅰ和电路保护模块Ⅰ。
参见图9，所述控制系统Ⅱ包括单片机Ⅱ、步进电机Ⅲ驱动模块、步进电机Ⅳ驱动模块、电源模块Ⅱ和电路保护模块Ⅱ。
参见图10，所述控制系统Ⅲ包括单片机Ⅲ、步进电机Ⅴ驱动模块、步进电机Ⅵ驱动模块、步进电机Ⅶ驱动模块、电源模块Ⅲ和电路保护模块Ⅲ。
参见图11，所述控制系统Ⅳ包括单片机Ⅳ、步进电机Ⅷ驱动模块、电源模块Ⅳ和电路保护模块Ⅳ。
参见图12，为毛囊提取结构控制系统的流程图，工作时，所述双目全局摄像头7对使用者头部14进行拍摄，并将拍摄到的视觉信息发送至上位机。所述上位机将使用者头部14的毛囊区域进行等间距的网格划分，并规划出毛囊提取轨迹。操作者通过所述人机交互界面向上位机输入启动控制系统Ⅰ的指令，上位机向控制系统Ⅰ发送控制信息，单片机Ⅰ接收到控制信息并向步进电机Ⅰ驱动模块和步进电机Ⅱ驱动模块发送脉冲波，从而控制步进电机Ⅰ103和步进电机Ⅱ201转动，转杆101沿其轴向旋转，滑块3沿滑槽2滑动，直到刀头1003调整到毛囊提取轨迹上的起始网格节点的正上方。
所述上位机依据双目全局摄像头7的视觉信息分析出电子显微镜11调焦移动距离和旋转方向，并将获取的信息发送至控制系统Ⅱ，单片机Ⅱ向步进电机Ⅲ驱动模块和步进电机Ⅳ驱动模块发送脉冲波，控制步进电机Ⅲ405和步进电机Ⅳ601转动，使3个电子显微镜11完成对焦。
所述上位机依据3个电子显微镜11的视觉信息选取目标毛囊，并规划出刀头1003移动到目标毛囊正上方的活动轨迹，计算出步进电机Ⅴ501、步进电机Ⅵ12和步进电机Ⅶ13的旋转信息。所述上位机将旋转信息发送至单片机Ⅲ，单片机Ⅲ向步进电机Ⅴ驱动模块、步进电机Ⅵ驱动模块和步进电机Ⅶ驱动模块发送脉冲波，控制步进电机Ⅴ501、步进电机Ⅵ12和步进电机Ⅶ13转动，使刀头1003按活动轨迹到达目标毛囊的正上方。
所述上位机依据3个电子显微镜11的视觉信息分析出刀头1003与目标毛囊的距离，并计算出步进电机Ⅷ1002的旋转信息。所述上位机将旋转信息发送至单片机Ⅳ，单片机Ⅳ向步进电机Ⅷ驱动模块发送脉冲波，控制步进电机Ⅷ1002转动，刀头1003伸缩，将目标毛囊拔出。
所述上位机统计出沿毛囊提取轨迹上每相邻两个网格节点的距离，计算出步进电机Ⅰ103和步进电机Ⅱ201在跨越相应网格节点时需要转动的方向和角度，并将计算结果发送至单片机Ⅰ。当一个目标毛囊拔取完成后，所述单片机Ⅰ控制刀头1003沿毛囊提取轨迹移动到下一个网格节点，刀头1003拔取下一个目标毛囊。重复上述步骤，直到毛囊提取轨迹上的毛囊被全部拔取出。
实施例3：
本实施例主要结构同实施例2，进一步，参见图8，所述控制系统Ⅰ还包括编码器Ⅰ和编码器Ⅱ，编码器Ⅰ和编码器Ⅱ分别设置在步进电机Ⅰ103和步进电机Ⅱ201上。所述编码器Ⅰ和编码器Ⅱ分别采集步进电机Ⅰ103和步进电机Ⅱ201的旋转信息并发送至单片机Ⅰ，单片机Ⅰ将旋转信息反馈给上位机。
参见图9，所述控制系统Ⅱ还包括编码器Ⅲ和编码器Ⅳ，编码器Ⅲ和编码器Ⅳ分别设置在步进电机Ⅲ405和步进电机Ⅳ601上。所述编码器Ⅲ和编码器ⅣⅡ分别采集步进电机Ⅲ405和步进电机Ⅳ601的旋转信息并发送至单片机Ⅱ，单片机Ⅱ将旋转信息反馈给上位机。
参见图10，所述控制系统Ⅲ还包括编码器Ⅴ、编码器Ⅵ和编码器Ⅶ，编码器Ⅴ、编码器Ⅵ和编码器Ⅶ分别设置在步进电机Ⅴ501、步进电机Ⅵ12和步进电机Ⅶ13上。所述编码器Ⅴ、编码器Ⅵ和编码器Ⅶ分别采集步进电机Ⅴ501、步进电机Ⅵ12和步进电机Ⅶ13的旋转信息并发送至单片机Ⅲ，单片机Ⅲ将旋转信息反馈给上位机。
参见图11，所述控制系统Ⅳ还包括编码器Ⅷ，编码器Ⅷ设置在步进电机Ⅷ1002上。所述编码器Ⅷ采集步进电机Ⅷ1002的旋转信息并发送至单片机Ⅲ，单片机Ⅲ将旋转信息反馈给上位机。
实施例4：
本实施例主要结构同实施例3，进一步，所述上位机设置有安全控制系统，上位机检测步进电机Ⅰ103、步进电机Ⅱ201、步进电机Ⅲ405、步进电机Ⅳ601、步进电机Ⅴ501、步进电机Ⅵ12、步进电机Ⅶ13和步进电机Ⅷ1002的旋转情况，当任意一个步进电机出现旋转方向与设定方向相反、旋转角度超过设定角度的5％或旋转速度超过设定速度的5％时，安全控制系统停止所有步进电机的运行。
当所述刀头1003与目标毛囊的距离小于设定的安全距离时，安全控制系统停止所有步进电机的运行。
实施例5：
本实施例主要结构同实施例4，进一步，所述刀头1003上设置有压力传感器，刀头1003拔取目标毛囊时，压力传感器将监测数据通过单片机Ⅳ发送至上位机。当所述压力传感器的监测数据超过预定拔取力的5％时，安全控制系统控制刀头1003缩到最短，并停止所有步进电机的运行。
实施例6：
本实施例主要结构同实施例5，进一步，参见图5，所述丝杆Ⅱ502的下端设置有限位板505，限位板505上固定有连接件Ⅱ506，连接件Ⅱ506的上端与转动板402连接。
实施例7：
本实施例主要结构同实施例6，进一步，所述连接臂Ⅰ504的通孔Ⅴ上设置有45°角的圆锥滚子轴承Ⅰ，圆锥滚子轴承Ⅰ的外圈固定在通孔Ⅴ的孔壁上，步进电机Ⅵ12的输出轴穿过圆锥滚子轴承Ⅰ的内圈。
实施例8：
本实施例主要结构同实施例7，进一步，所述连接臂Ⅱ8的通孔Ⅵ上设置有45°角的圆锥滚子轴承Ⅱ，该圆锥滚子轴承Ⅱ的外圈固定在通孔Ⅵ的孔壁上，步进电机Ⅶ13的输出轴穿过圆锥滚子轴承Ⅱ的内圈。

Claims (7)

1.一种毛囊提取结构的控制系统，其特征在于：包括用于控制毛囊提取结构的所述上位机、控制系统Ⅰ、控制系统Ⅱ、控制系统Ⅲ和控制系统Ⅳ；
所述毛囊提取结构包括粗调螺旋(1)、滑槽(2)、滑块(3)、微调螺旋(4)、微调升降部件(5)、电子显微镜升降部件(6)、双目全局摄像头(7)、连接臂Ⅱ(8)、刀具(10)和电子显微镜(11)；
所述粗调螺旋(1)包括转杆(101)、平台(102)和步进电机Ⅰ(103)，平台(102)上设置有供转杆(101)穿过的通孔Ⅰ，转杆(101)竖直设置，转杆(101)的上端穿过平台(102)上的通孔Ⅰ并伸出平台(102)的上表面，转杆(101)与平台(102)固定；所述平台(102)上安装有步进电机Ⅰ(103)，步进电机Ⅰ(103)的输出轴通过皮带与转杆(101)的上端传动连接；
所述滑槽(2)呈弧形，滑槽(2)的开口位于滑槽(2)凹面上，转杆(101)的下端与滑槽(2)的外表面连接，连接点靠近滑槽(2)的一端，这一端记为滑槽(2)的上端；所述滑槽(2)的上端连接有步进电机Ⅱ(201)，步进电机Ⅱ(201)的下表面连接有双目全局摄像头(7)；
所述滑块(3)安装到滑槽(2)内，滑块(3)上连接有皮带，该皮带与步进电机Ⅱ(201)传动连接；
所述微调螺旋(4)包括连接杆(401)、转动板(402)、带轮(403)、圆锥滚子轴承(404)和步进电机Ⅲ(405)，连接杆(401)的上端连接到滑块(3)的下表面；所述转动板(402)设置有供连接杆(401)穿过的通孔Ⅱ和供步进电机Ⅲ(405)输出轴穿过的通孔Ⅲ；所述步进电机Ⅲ(405)安装在转动板(402)的上表面，步进电机Ⅲ(405)的输出轴穿过转动板(402)的通孔Ⅲ并伸到转动板(402)的下方；
所述连接杆(401)的下端穿过转动板(402)的通孔Ⅱ并伸到转动板(402)的下方，位于转动板(402)下方的圆锥滚子轴承(404)的内钢圈套设并固定在连接杆(401)上，圆锥滚子轴承(404)外钢圈的上边缘连接在转动板(402)的下表面；位于所述圆锥滚子轴承(404)下方的带轮(403)套设在连接杆(401)上，带轮(403)的上边缘与圆锥滚子轴承(404)外钢圈的下边缘连接；所述带轮(403)通过皮带与步进电机Ⅲ(405)的输出轴传动连接；
所述电子显微镜升降部件(6)包括步进电机Ⅳ(601)、丝杆Ⅰ(602)、升降圆环(603)、限位块(604)和连接件Ⅰ(607)，连接件Ⅰ(607)的上端连接在转动板(402)的下表面，下端连接有输出端朝上的步进电机Ⅳ(601)，步进电机Ⅳ(601)的输出端连接有丝杆Ⅰ(602)，丝杆Ⅰ(602)的上端设置有限位块(604)，限位块(604)连接在连接件Ⅰ(607)上；所述丝杆Ⅰ(602)上旋入丝杆螺母Ⅰ(605)，丝杆螺母Ⅰ(605)的侧壁上连接有若干撑杆(606)，若干撑杆(606)沿丝杆螺母Ⅰ(605)的周向间隔布置，若干撑杆(606)连接到升降圆环(603)的内壁上；
所述升降圆环(603)的下表面连接有3个电子显微镜(11)，3个电子显微镜(11)沿升降圆环(603)的周向等间距布置；
所述微调升降部件(5)包括步进电机Ⅴ(501)、丝杆Ⅱ(502)、丝杆螺母Ⅱ(503)和连接臂Ⅰ(504)，转动板(402)上设置有供步进电机Ⅴ(501)输出轴穿过的通孔Ⅳ，步进电机Ⅴ(501)安装在转动板(402)的上表面，步进电机Ⅴ(501)的输出轴穿过转动板(402)的通孔Ⅳ并伸到转动板(402)的下方；
所述步进电机Ⅴ(501)的输出轴与丝杆Ⅱ(502)连接，丝杆Ⅱ(502)上旋入丝杆螺母Ⅱ(503)，连接臂Ⅰ(504)的上端连接到丝杆螺母Ⅱ(503)的侧壁上；
所述连接臂Ⅰ(504)的下端设置有供步进电机Ⅵ(12)输出轴穿过的通孔Ⅴ，步进电机Ⅵ(12)的输出轴穿过连接臂Ⅰ(504)的通孔Ⅴ并与连接臂Ⅱ(8)的上端连接；所述连接臂Ⅱ(8)的下端设置有供步进电机Ⅶ(13)输出轴穿过的通孔Ⅵ；
所述刀具(10)包括刀架(1001)、步进电机Ⅷ(1002)和刀头(1003)，步进电机Ⅶ(13)的输出轴穿过连接臂Ⅱ(8)的通孔Ⅵ并与刀架(1001)连接，步进电机Ⅷ(1002)安装到刀架(1001)上，步进电机Ⅷ(1002)的输出轴连接有丝杆Ⅲ(1004)，丝杆Ⅲ(1004)上旋入丝杆螺母Ⅲ(1005)，刀头(1003)连接到丝杆螺母Ⅲ(1005)的外壁上；
所述上位机分别与双目全局摄像头(7)、3个电子显微镜(11)、人机交互界面、控制系统Ⅰ、控制系统Ⅱ、控制系统Ⅲ和控制系统Ⅳ进行通讯连接，操作者通过人机交互界面监测各个控制系统的运行和向上位机输入指令；
所述控制系统Ⅰ包括单片机Ⅰ、步进电机Ⅰ驱动模块、步进电机Ⅱ驱动模块、电源模块Ⅰ和电路保护模块Ⅰ；
所述控制系统Ⅱ包括单片机Ⅱ、步进电机Ⅲ驱动模块、步进电机Ⅳ驱动模块、电源模块Ⅱ和电路保护模块Ⅱ；
所述控制系统Ⅲ包括单片机Ⅲ、步进电机Ⅴ驱动模块、步进电机Ⅵ驱动模块、步进电机Ⅶ驱动模块、电源模块Ⅲ和电路保护模块Ⅲ；
所述控制系统Ⅳ包括单片机Ⅳ、步进电机Ⅷ驱动模块、电源模块Ⅳ和电路保护模块Ⅳ；
工作时，所述双目全局摄像头(7)对使用者头部(14)进行拍摄，并将拍摄到的视觉信息发送至上位机；所述上位机将使用者头部(14)的毛囊区域进行等间距的网格划分，并规划出毛囊提取轨迹；操作者通过所述人机交互界面向上位机输入启动控制系统Ⅰ的指令，上位机向控制系统Ⅰ发送控制信息，单片机Ⅰ接收到控制信息并向步进电机Ⅰ驱动模块和步进电机Ⅱ驱动模块发送脉冲波，从而控制步进电机Ⅰ(103)和步进电机Ⅱ(201)转动，转杆(101)沿其轴向旋转，滑块(3)沿滑槽(2)滑动，直到刀头(1003)调整到毛囊提取轨迹上的起始网格节点的正上方；
所述上位机依据双目全局摄像头(7)的视觉信息分析出电子显微镜(11)调焦移动距离和旋转方向，并将获取的信息发送至控制系统Ⅱ，单片机Ⅱ向步进电机Ⅲ驱动模块和步进电机Ⅳ驱动模块发送脉冲波，控制步进电机Ⅲ(405)和步进电机Ⅳ(601)转动，使3个电子显微镜(11)完成对焦；
所述上位机依据3个电子显微镜(11)的视觉信息选取目标毛囊，并规划出刀头(1003)移动到目标毛囊正上方的活动轨迹，计算出步进电机Ⅴ(501)、步进电机Ⅵ(12)和步进电机Ⅶ(13)的旋转信息；所述上位机将旋转信息发送至单片机Ⅲ，单片机Ⅲ向步进电机Ⅴ驱动模块、步进电机Ⅵ驱动模块和步进电机Ⅶ驱动模块发送脉冲波，控制步进电机Ⅴ(501)、步进电机Ⅵ(12)和步进电机Ⅶ(13)转动，使刀头(1003)按活动轨迹到达目标毛囊的正上方；
所述上位机依据3个电子显微镜(11)的视觉信息分析出刀头(1003)与目标毛囊的距离，并计算出步进电机Ⅷ(1002)的旋转信息；所述上位机将旋转信息发送至单片机Ⅳ，单片机Ⅳ向步进电机Ⅷ驱动模块发送脉冲波，控制步进电机Ⅷ(1002)转动，刀头(1003)伸缩，将目标毛囊拔出；
所述上位机统计出沿毛囊提取轨迹上每相邻两个网格节点的距离，计算出步进电机Ⅰ(103)和步进电机Ⅱ(201)在跨越相应网格节点时需要转动的方向和角度，并将计算结果发送至单片机Ⅰ；当一个目标毛囊拔取完成后，所述单片机Ⅰ控制刀头(1003)沿毛囊提取轨迹移动到下一个网格节点，刀头(1003)拔取下一个目标毛囊；重复上述步骤，直到毛囊提取轨迹上的毛囊被全部拔取出。
2.根据权利要求1所述的一种毛囊提取结构的控制系统，其特征在于：所述控制系统Ⅰ还包括编码器Ⅰ和编码器Ⅱ，编码器Ⅰ和编码器Ⅱ分别设置在步进电机Ⅰ(103)和步进电机Ⅱ(201)上；所述编码器Ⅰ和编码器Ⅱ分别采集步进电机Ⅰ(103)和步进电机Ⅱ(201)的旋转信息并发送至单片机Ⅰ，单片机Ⅰ将旋转信息反馈给上位机；
所述控制系统Ⅱ还包括编码器Ⅲ和编码器Ⅳ，编码器Ⅲ和编码器Ⅳ分别设置在步进电机Ⅲ(405)和步进电机Ⅳ(601)上；所述编码器Ⅲ和编码器ⅣⅡ分别采集步进电机Ⅲ(405)和步进电机Ⅳ(601)的旋转信息并发送至单片机Ⅱ，单片机Ⅱ将旋转信息反馈给上位机；
所述控制系统Ⅲ还包括编码器Ⅴ、编码器Ⅵ和编码器Ⅶ，编码器Ⅴ、编码器Ⅵ和编码器Ⅶ分别设置在步进电机Ⅴ(501)、步进电机Ⅵ(12)和步进电机Ⅶ(13)上；所述编码器Ⅴ、编码器Ⅵ和编码器Ⅶ分别采集步进电机Ⅴ(501)、步进电机Ⅵ(12)和步进电机Ⅶ(13)的旋转信息并发送至单片机Ⅲ，单片机Ⅲ将旋转信息反馈给上位机；
所述控制系统Ⅳ还包括编码器Ⅷ，编码器Ⅷ设置在步进电机Ⅷ(1002)上；所述编码器Ⅷ采集步进电机Ⅷ(1002)的旋转信息并发送至单片机Ⅲ，单片机Ⅲ将旋转信息反馈给上位机。
3.根据权利要求2所述的一种毛囊提取结构的控制系统，其特征在于：所述上位机设置有安全控制系统，上位机检测步进电机Ⅰ(103)、步进电机Ⅱ(201)、步进电机Ⅲ(405)、步进电机Ⅳ(601)、步进电机Ⅴ(501)、步进电机Ⅵ(12)、步进电机Ⅶ(13)和步进电机Ⅷ(1002)的旋转情况，当任意一个步进电机出现旋转方向与设定方向相反、旋转角度超过设定角度的5％或旋转速度超过设定速度的5％时，安全控制系统停止所有步进电机的运行；
当所述刀头(1003)与目标毛囊的距离小于设定的安全距离时，安全控制系统停止所有步进电机的运行。
4.根据权利要求3所述的一种毛囊提取结构的控制系统，其特征在于：所述刀头(1003)上设置有压力传感器，刀头(1003)拔取目标毛囊时，压力传感器将监测数据通过单片机Ⅳ发送至上位机；当所述压力传感器的监测数据超过预定拔取力的5％时，安全控制系统控制刀头(1003)缩到最短，并停止所有步进电机的运行。
5.根据权利要求1所述的一种毛囊提取结构的控制系统，其特征在于：所述丝杆Ⅱ(502)的下端设置有限位板(505)，限位板(505)上固定有连接件Ⅱ(506)，连接件Ⅱ(506)的上端与转动板(402)连接。
6.根据权利要求1所述的一种毛囊提取结构的控制系统，其特征在于：所述连接臂Ⅰ(504)的通孔Ⅴ上设置有45°角的圆锥滚子轴承Ⅰ，圆锥滚子轴承Ⅰ的外圈固定在通孔Ⅴ的孔壁上，步进电机Ⅵ(12)的输出轴穿过圆锥滚子轴承Ⅰ的内圈。
7.根据权利要求1所述的一种毛囊提取结构的控制系统，其特征在于：所述连接臂Ⅱ(8)的通孔Ⅵ上设置有45°角的圆锥滚子轴承Ⅱ，该圆锥滚子轴承Ⅱ的外圈固定在通孔Ⅵ的孔壁上，步进电机Ⅶ(13)的输出轴穿过圆锥滚子轴承Ⅱ的内圈。
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