[发明专利]标定方法、装置、手术机器人、电子设备及存储介质

权利要求书

1.一种标定方法，其特征在于，用于手术机器人的标定，所述手术机器人包括机械臂、机械臂内禀基座和定位相机，所述方法包括：

在机械臂末端安装参考阵列；其中，所述参考阵列包括设置于所述机械臂末端的支架，以及设置于所述支架上的四个定位件，所述四个定位件不对称设置；

以任意三个所述定位件为基准，建立参考阵列坐标系；

控制所述机械臂末端调整至O₁位姿，选择所述机械臂内禀TCP坐标系下的第一单位向量和第二单位向量，并记录机械臂内禀TCP坐标系的原点在机械臂内禀基座坐标系下的第一坐标值，所述机械臂内禀基座坐标系至所述机械臂内禀TCP坐标系的第一转换矩阵，所述参考阵列坐标系的原点在定位相机坐标系下的变换坐标值，以及所述定位相机坐标系至所述参考阵列坐标系的第二转换矩阵；其中，所述第一单位向量和第二单位向量互不垂直；

将所述机械臂内禀TCP坐标系的原点在所述机械臂内禀基座坐标系下保持固定，控制所述机械臂末端以所述第一单位向量为轴，以所述机械臂内禀TCP坐标系的原点为旋转中心，以选定的旋转法以及第一角度，连续旋转两次，使所述机械臂末端先后调整至O₂位姿和O₃位姿，分别在O₂位姿和在O₃位姿下，记录所述参考阵列坐标系的原点在所述定位相机坐标系下的第二坐标值和第三坐标值；

控制所述机械臂末端调整回O₁位姿，将所述机械臂内禀TCP坐标系的原点在所述机械臂内禀基座坐标系下保持固定，控制所述机械臂末端以所述第二单位向量为轴，以所述机械臂内禀TCP坐标系的原点为旋转中心，以选定的旋转法以及第二角度，连续旋转两次，使所述机械臂末端先后调整至O₄位姿和O₅位姿，分别在O₄位姿和O₅位姿下，记录所述参考阵列坐标系的原点在所述定位相机坐标系下的第四坐标值和第五坐标值；

基于所述第一坐标值、所述第一单位向量和所述第二单位向量，建立空间直角坐标系，并获取所述机械臂末端为O₁位姿时的所述机械臂内禀TCP坐标系至所述空间直角坐标系的第三转换矩阵；

基于所述第一单位向量、所述第二单位向量、所述变换坐标值、所述第二坐标值、所述第三坐标值、所述第四坐标值和所述第五坐标值，计算出所述定位相机坐标系至所述空间直角坐标系的第四转换矩阵；

根据所述第一转换矩阵、第二转换矩阵、第三转换矩阵和第四转换矩阵，计算出所述定位相机坐标系至所述机械臂内禀基座坐标系的转换矩阵，以及所述机械臂内禀TCP坐标系至所述参考阵列坐标系的转换矩阵。

2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述基于所述第一单位向量、所述第二单位向量、所述变换坐标值、所述第二坐标值、所述第三坐标值、所述第四坐标值和所述第五坐标值，计算出所述定位相机坐标系至所述空间直角坐标系的第四转换矩阵的步骤，包括：

基于所述第一单位向量和所述第二单位向量，计算出所述空间直角坐标系的三轴方向向量在所述定位相机坐标系下的表示方式；

拟合出由所述变换坐标值、所述第二坐标值、所述第三坐标值、所述第四坐标值和所述第五坐标值构成的拟合球面，得到所述拟合球面的球心坐标p_c；

根据所述空间直角坐标系的三轴方向向量在所述定位相机坐标下的表示方式，以及所述球心坐标，得到所述定位相机坐标系至所述空间直角坐标系的第四转换矩阵。

3.根据权利要求2所述的标定方法，其特征在于，所述基于所述第一单位向量和所述第二单位向量，计算出所述空间直角坐标系的三轴方向向量在所述定位相机坐标系下的表示方式的步骤，包括：

将所述第一单位向量转换为在所述定位相机坐标系下的表示，得到第一转换向量；

将所述第二单位向量转换为在所述定位相机坐标系下的表示，得到第二转换向量；

根据所述第一转换向量和所述第二转换向量，计算出所述空间直角坐标系的三轴方向向量在所述定位相机坐标系下的表示方式。