一种基于平面的手术机器人手眼标定方法

本文针对机械臂末端安装激光测距仪的手术机器人的手眼标定,设计了基于平面模板标定的方法,给出了平面模板的数学模型并推导了求解方法。针对实际系统中存在的测量误差,提出了一种新的关于单平面数据优选的算法,可有效地剔除测量误差大的数据,提高标定精度;在此基础上,进一步提出使用立体正交平面改进标定精度的方法,应用非线性优化方法提高手眼标定精度。为验证精度,使用激光测距仪从不同角度、位置对空间中的某些固定点和一个长方体的表面进行测量。结果表明,单平面方法标定的精度为(1.37±0.24)mm,使用立体正交平面得到的标定精度为(0.37±0.05)mm;测量三维空间点的平均FRE为0.24 mm,平均TRE为0.26 mm;角度的测量偏差最大为0.4°。通过实验验证了本文方法的有效性,同时结果表明本方法的标定精度较高,能够满足手术机器人准确定位的需求。