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手眼标定文献资料
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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.
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基于机器人手眼标定的末端工具参数优化
为简化手术机器人的操作流程、缩短手术准备时间,本文提出一种新的快速手眼标定方法——次注册法,并在分析该方法误差产生原因的基础上,又提出一种实用的手术机器人末端工具的参数优化方法.一次注册法利用空间固定的双目摄像机识别固定在机器人末端工具上的标记物,并由机器人关节参数可确定标记物的空间位姿,从而建立摄像机坐标系与机器人基坐标系的联系,完成手眼标定;但考虑到机器人末端工具的加工、装配误差,本文建立以机器人末端坐标系与末端工具坐标系之间的转换矩阵为变量的误差方程,运用数值优化方法实现了对机器人末端工具参数的优化.实验结果表明:一次注册法与现有方法相比可以显著地提高手术机器人的手眼标定效率,参数优化方法可以显著地提高一次注册法的绝对定位精度,使其满足临床手术的要求.
