CN115431278B - 基于vtk特征点变换的机器人标定方法、***及存储介质 - Google Patents

基于vtk特征点变换的机器人标定方法、***及存储介质 Download PDF

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CN115431278B CN202211369302.7A CN202211369302A CN115431278B CN 115431278 B CN115431278 B CN 115431278B CN 202211369302 A CN202211369302 A CN 202211369302A CN 115431278 B CN115431278 B CN 115431278B
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Abstract

本发明提出了一种基于VTK特征点变换的机器人标定方法，机器人的机械臂末端固定有用于定位相机识别定位的参考阵列；步骤S1，保持机械臂末端姿态不变，控制机械臂末端分别移动至三个不同的点位，采用VTK特征点变换函数，得到定位相机坐标系与机械臂基座坐标系的转换关系以及机械臂末端TCP坐标系与参考阵列坐标系的转换关系；再调整机械臂末端的姿态后保持姿态不变，重复步骤S1的过程；最后计算得到定位相机坐标系与机械臂基座坐标系的变换参数以及机械臂末端TCP坐标系与参考阵列坐标系的变换参数。本发明在标定过程中，机械臂走位的次数少，大大地提升了标定效率；且机械臂末端的覆盖范围可以比较小，可以适用于空间较小的手术室。

Description

基于VTK特征点变换的机器人标定方法、***及存储介质
技术领域
本发明涉及机械臂定位技术领域，尤其涉及一种基于VTK特征点变换的机器人标定方法、***及存储介质。
背景技术
手术机器人具有定位精度高、重复性好的优点，被广泛应用于影像导航式的骨科临床手术中。手术机器人导航定位原理简述如下：定位相机通过对安装在机械臂末端的参考阵列进行跟踪，通过参考阵列坐标系与机械臂末端TCP（工具中心点）坐标系的变换关系，得到机械臂末端的实际空间位姿，从而引导机械臂运动至规划的目标位姿。其中，机械臂末端TCP相对于机械臂基座坐标系的位姿可以直接从机械臂的控制***中获得，而机械臂末端参考阵列坐标系与机械臂末端TCP坐标系的转换关系则需要通过标定得到，且该标定所得结果的正确性直接影响机械臂辅助手术的定位精度。
机械臂末端参考阵列坐标系与机械臂末端TCP坐标系的转换关系（简称末端工具坐标系转换关系）有如下几种方法可以得到：
机械臂末端参考阵列与机械臂末端TCP为刚性连接，两者的坐标系转换关系在硬件设计图纸中可以量测得到，此量测值为设计值。使用该值进行机械臂基座与定位相机的手眼标定。在此手眼标定的基础上，使用探针获取机械臂末端参考阵列上验证点的坐标，使用该坐标修正末端工具坐标系转换关系；这种标定方法的缺点是：设计值与制成组装的实物之间存在误差，该误差被带入机械臂基座与定位相机的手眼标定，而手眼标定的结果本身又用于修正末端工具坐标系转换关系，导致该修正具有局域性，机械臂末端姿态发生较大改变时，此修正即变得不适用。
公开号为CN113843792A的中国专利公开了一种手术机器人的手眼标定方法，该专利通过保持机械臂末端姿态相对于机械臂基座不变，平移机械臂末端至三处位置，通过该三处位置在定位相机坐标系与机械臂基座坐标系下的不同描述，获得定位相机坐标系与机械臂基座坐标系的旋转关系；再通过保持机械臂TCP坐标系原点不动，机械臂末端参考阵列旋转的方式拟合球面及其球心，使用球心的位置计算末端工具坐标系转换关系中的平移量，并结合之前获得的旋转量最终获得完整的末端工具坐标系转换关系。该标定方法的缺点是：拟合球面时，机械臂末端绕TCP末端做旋转运动，极易造成参考坐标系遮挡，保持参考阵列在标定全程被定位相机可见较为困难。
公开号为CN112525074A的中国专利公开了一种膝关节手术机器人的标定方法，其采用改良版的“九点标定法”对膝关节手术机器人的手眼矩阵和摆锯端矩阵进行标定；该标定方法的缺点是：机械臂末端需要走位9次，标定过程较为繁琐，效率低下；且其需要覆盖较大的空间范围，来保证标定结果的全域适用性，机械臂的大范围移动受限于空间较小的手术室。
发明内容
本发明提出一种基于VTK特征点变换技术的骨科机器人标定方法、***及存储介质，解决了现有技术中参考阵列无法全程被捕捉、标定过程繁琐、机械臂所需覆盖范围大等问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
根据本发明的一方面，提供一种基于VTK特征点变换的机器人标定方法，机器人的机械臂末端固定有用于定位相机识别定位的参考阵列；定义：参考阵列坐标系为Fdrf，机械臂末端TCP坐标系为Ftcp，机械臂基座坐标系为Fbase，定位相机坐标系为Fcamera；标定方法包括以下步骤：
步骤S1，保持机械臂末端姿态不变，即Fbase至Ftcp的旋转矩阵保持为R 0不变；控制机械臂末端分别移动至A点、B点、C点三个不同的位置；
获取机械臂末端在A点、B点、C点时，Ftcp的原点在Fbase下的齐次坐标分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，Fdrf的原点在Fcamera下的齐次坐标分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；
设机械臂末端在A点、B点、C点时，Fdrf的原点在Fbase下的齐次坐标分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE006
；
定义：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
构成的有序点集为
Figure DEST_PATH_IMAGE009
；
Figure 880540DEST_PATH_IMAGE004
构成的有序点集为
Figure DEST_PATH_IMAGE011
；
Figure 418969DEST_PATH_IMAGE006
构成的有序点集为
Figure DEST_PATH_IMAGE013
；
设Ftcp至Fdrf的转换矩阵为
Figure DEST_PATH_IMAGE015
；
设机械臂末端在A点、B点、C点中任一位置时，Fbase至Ftcp的平移向量为T，则Fbase至Ftcp的旋转矩阵为
Figure DEST_PATH_IMAGE017
；
根据坐标系迭代转换关系得到，Fbase至Fdrf的转换矩阵为
Figure DEST_PATH_IMAGE019
；
设Fcamera至Fbase的转换矩阵为
Figure DEST_PATH_IMAGE021
；
则
Figure DEST_PATH_IMAGE023
；
采用VTK函数库的特征点变换函数，将
Figure DEST_PATH_IMAGE024
设定为变换函数的目标点集，
Figure 561938DEST_PATH_IMAGE013
设定为变换函数的起始点集，计算目标点集与起始点集之间的刚体空间变换关系；
步骤S2，将机械臂末端姿态从R 0改变为
Figure DEST_PATH_IMAGE026
，并保持机械臂末端姿态为
Figure 578435DEST_PATH_IMAGE026
不变；控制机械臂末端移动至
Figure DEST_PATH_IMAGE028
点、
Figure DEST_PATH_IMAGE030
点、
Figure DEST_PATH_IMAGE032
点三个不同的位置；
获取机械臂末端在
Figure 686200DEST_PATH_IMAGE028
点、
Figure 425223DEST_PATH_IMAGE030
点、
Figure 844703DEST_PATH_IMAGE032
点时，Ftcp的原点在Fbase下的齐次坐标分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE034
，Fdrf的原点在Fcamera下的齐次坐标分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE036
；
设机械臂末端在
Figure 336996DEST_PATH_IMAGE028
点、
Figure 423900DEST_PATH_IMAGE030
点、
Figure 537088DEST_PATH_IMAGE032
点时，Fdrf的原点在Fbase下的齐次坐标分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE038
；
定义：
Figure 912705DEST_PATH_IMAGE034
构成的有序点集为
Figure DEST_PATH_IMAGE040
；
Figure 536585DEST_PATH_IMAGE036
构成的有序点集为
Figure DEST_PATH_IMAGE042
；
Figure DEST_PATH_IMAGE043
构成的有序点集为
Figure DEST_PATH_IMAGE045
；
Ftcp至Fdrf的转换矩阵为
Figure DEST_PATH_IMAGE047
；
设机械臂末端在
Figure 55160DEST_PATH_IMAGE028
点、
Figure 637451DEST_PATH_IMAGE030
点、
Figure 31523DEST_PATH_IMAGE032
点中任一位置时，Fbase至Ftcp的平移向量为
Figure DEST_PATH_IMAGE049
，则Fbase至Ftcp的旋转矩阵为
Figure DEST_PATH_IMAGE051
；
根据坐标系迭代转换关系得到，Fbase至Fdrf的转换矩阵为
Figure DEST_PATH_IMAGE053
；
Fcamera至Fbase的转换矩阵为
Figure DEST_PATH_IMAGE055
；
则
Figure DEST_PATH_IMAGE057
；
采用VTK函数库的特征点变换函数，将
Figure DEST_PATH_IMAGE058
设定为变换函数的目标点集，
Figure DEST_PATH_IMAGE059
设定为变换函数的起始点集，计算目标点集与起始点集之间的刚体空间变换关系；
步骤S3，结合步骤S1和步骤S2中目标点集与起始点集之间的刚体空间变换关系，计算得到Fcamera至Fbase的旋转变换参数、平移变换参数以及Ftcp至Fdrf的平移变换参数，即完成了机械臂的定标工序。
作为本发明优选的方案，所述参考阵列包括刚性支架以及固定安装于刚性支架上的至少3个不对称布置的反光标识物，以其中任意3个反光标识物为基准，建立参考阵列坐标系Fdrf；Fdrf的原点在Fcamera下的坐标值可以直接通过定位相机得到；所述反光标识物可以为反光球、反光片等能被定位相机捕捉到的标识物。
作为本发明优选的方案，所述定位相机为单目相机、双目相机或深度相机。
根据本发明的另一方面，提供一种标定***，包括机器人、安装在机器人的机械臂末端的参考阵列以及定位相机，用于执行上述标定方法；标定***还包括：
第一标定模块，用于获取Ftcp的原点在Fbase下的齐次坐标以及Fdrf的原点在Fcamera下的齐次坐标；
第二标定模块，用于获取Fbase至Fdrf的转换矩阵；
分别与第一标定模块、第二标定模块连接的第一计算模块，用于计算目标点集与起始点集之间的刚体空间变换关系；
与第一计算模块连接的第二计算模块，用于计算Fcamera至Fbase的旋转变换参数、平移变换参数以及Ftcp至Fdrf的平移变换参数。
根据本发明的又一方面，提供一种计算机可读存储介质，其内部存储有计算机程序，该计算机程序被控制器执行来实现上述标定方法的步骤。
有益效果
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
（1）本发明的标定方法基于VTK特征点变换函数，得到的定位相机坐标系与机械臂基座坐标系的转换关系以及机械臂末端TCP坐标系与参考阵列坐标系的转换关系均为全域解，不存在使用设计参数而导致所得转换矩阵存在误差的问题，也无需再标定后再做额外校准；
（2）本发明在机械臂走位过程中，机械臂的末端姿态是保持恒定的，无需多次改变机械臂末端姿态，确保机械臂末端的参考阵列能够一直被定位相机捕捉到，不存在参考阵列被遮挡的问题；
（3）本发明在标定过程中，机械臂走位的次数少，且步骤S1中的走位路径可以与步骤S2中完全相同，仅机械臂末端姿态不同，因此，本发明中机械臂末端的覆盖范围可以比较小，可以适用于空间较小的手术室；且由于机械臂的走位次数少，也大大地提升了标定效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中基于VTK特征点变换的机器人标定***的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1所示，本实施例提供了一种基于VTK特征点变换的机器人标定***，机器人的机械臂末端固定有用于定位相机识别定位的参考阵列；
定义：参考阵列坐标系为Fdrf，机械臂末端TCP坐标系为Ftcp，机械臂基座坐标系为Fbase，定位相机坐标系为Fcamera；
参考阵列包括刚性支架以及固定安装于刚性支架上的4个不对称布置的反光标识物，以其中任意3个反光标识物为基准，建立参考阵列坐标系Fdrf；Fdrf的原点在Fcamera下的坐标值可以直接通过定位相机得到；所述反光标识物可以为反光球、反光片等能被定位相机捕捉到的标识物，本实施例中采用定位反光片作为反光标识物。
作为本发明优选的方案，所述定位相机为单目相机、双目相机或深度相机，本实施例中采用双目相机作为定位相机。
本实施例的标定方法包括以下步骤：
步骤S1，保持机械臂末端姿态不变，即Fbase至Ftcp的旋转矩阵保持为R 0不变；控制机械臂末端分别移动至A点、B点、C点三个不同的位置；
获取机械臂末端在A点、B点、C点时，Ftcp的原点在Fbase下的齐次坐标（可根据机械臂的硬件设计参数，结合机械臂末端的位移得到）分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE061
Fdrf的原点在Fcamera下的齐次坐标（可通过定位相机直接获取）分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE063
设机械臂末端在A点、B点、C点时，Fdrf的原点在Fbase下的齐次坐标（未知）分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE065
定义：
Figure 556963DEST_PATH_IMAGE007
构成的有序点集为
Figure 87301DEST_PATH_IMAGE009
；
Figure 840494DEST_PATH_IMAGE004
构成的有序点集为
Figure DEST_PATH_IMAGE066
；
Figure 190704DEST_PATH_IMAGE006
构成的有序点集为
Figure 186079DEST_PATH_IMAGE013
；
设Ftcp至Fdrf的转换矩阵（未知）为：
Figure DEST_PATH_IMAGE068
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE070
为Ftcp至Fdrf的旋转变换参数，
Figure DEST_PATH_IMAGE072
为Ftcp至Fdrf的平移变换参数；
设机械臂末端在A点、B点、C点中某一位置时，Fbase至Ftcp的平移向量为T，由于Fbase至Ftcp的旋转矩阵保持R 0不变，则Fbase至Ftcp的旋转矩阵为
Figure DEST_PATH_IMAGE073
；
根据坐标系迭代转换关系得到，Fbase至Fdrf的转换矩阵为：
Figure DEST_PATH_IMAGE075
即在Fbase下，
Figure DEST_PATH_IMAGE076
为由
Figure 85771DEST_PATH_IMAGE009
平移
Figure DEST_PATH_IMAGE078
得到，两点集的平移关系可以描述为：
Figure DEST_PATH_IMAGE080
其中，I为3×3的单位矩阵；
设Fcamera至Fbase的转换矩阵（未知）为：
Figure DEST_PATH_IMAGE082
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE084
为Fcamera至Fbase的旋转变换参数，
Figure DEST_PATH_IMAGE086
为Fcamera至Fbase的平移变换参数；
则
Figure 354790DEST_PATH_IMAGE076
与
Figure 723454DEST_PATH_IMAGE066
存在如下变换关系：
Figure DEST_PATH_IMAGE088
采用VTK函数库的特征点变换函数，将
Figure DEST_PATH_IMAGE089
设定为变换函数的目标点集，
Figure 368193DEST_PATH_IMAGE013
设定为变换函数的起始点集，计算目标点集与起始点集之间的刚体空间变换关系如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE091
即
Figure DEST_PATH_IMAGE093
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE095
为起始点集与目标点集之间的旋转变换参数（该参数可以直接从机械臂硬件设计参数及定位相机获取的定位数据计算得到）；
Figure DEST_PATH_IMAGE097
为起始点集与目标点集之间的平移变换参数（该参数可以直接从机械臂硬件设计参数及定位相机获取的定位数据计算得到）；
Figure DEST_PATH_IMAGE098
、
Figure 184708DEST_PATH_IMAGE086
、
Figure 512659DEST_PATH_IMAGE072
为待求解的未知量。
步骤S2，将机械臂末端姿态从R 0改变为
Figure 368620DEST_PATH_IMAGE026
，并保持机械臂末端姿态为
Figure 410525DEST_PATH_IMAGE026
不变；控制机械臂末端移动至
Figure 769962DEST_PATH_IMAGE028
点、
Figure 35859DEST_PATH_IMAGE030
点、
Figure 113536DEST_PATH_IMAGE032
点三个不同的位置（本实施例中，
Figure 755870DEST_PATH_IMAGE028
点、
Figure 733928DEST_PATH_IMAGE030
点、
Figure 170725DEST_PATH_IMAGE032
点三个点位可以与步骤S1中A点、B点、C点三个点位完全重合，从而减少机械臂末端的活动空间）；
获取机械臂末端在
Figure 735699DEST_PATH_IMAGE028
点、
Figure 916145DEST_PATH_IMAGE030
点、
Figure 250174DEST_PATH_IMAGE032
点时，Ftcp的原点在Fbase下的齐次坐标（可根据机械臂的硬件设计参数，结合机械臂末端的位移得到）分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE100
Fdrf的原点在Fcamera下的齐次坐标（可通过定位相机直接获取）分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE102
设机械臂末端在
Figure 795556DEST_PATH_IMAGE028
点、
Figure 352220DEST_PATH_IMAGE030
点、
Figure 70777DEST_PATH_IMAGE032
点时，Fdrf的原点在Fbase下的齐次坐标（未知）分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE104
定义：
Figure 993734DEST_PATH_IMAGE034
构成的有序点集为
Figure 37913DEST_PATH_IMAGE040
；
Figure 577479DEST_PATH_IMAGE036
构成的有序点集为
Figure 99727DEST_PATH_IMAGE042
；
Figure DEST_PATH_IMAGE105
构成的有序点集为
Figure 375726DEST_PATH_IMAGE045
；
Ftcp至Fdrf的转换矩阵（未知）为；
Figure DEST_PATH_IMAGE106
其中，
Figure 466173DEST_PATH_IMAGE070
为Ftcp至Fdrf的旋转变换参数，
Figure 227455DEST_PATH_IMAGE072
为Ftcp至Fdrf的平移变换参数；这两个参数是固定不变的，其与参考阵列的安装位置相关；
设机械臂末端在
Figure 553394DEST_PATH_IMAGE028
点、
Figure 716522DEST_PATH_IMAGE030
点、
Figure 335460DEST_PATH_IMAGE032
点中任一位置时，Fbase至Ftcp的平移向量为
Figure 849618DEST_PATH_IMAGE049
，则Fbase至Ftcp的旋转矩阵为
Figure 713669DEST_PATH_IMAGE051
；
根据坐标系迭代转换关系得到，Fbase至Fdrf的转换矩阵为：
Figure DEST_PATH_IMAGE108
即在Fbase下，
Figure 200145DEST_PATH_IMAGE045
为由
Figure DEST_PATH_IMAGE109
平移
Figure DEST_PATH_IMAGE111
得到，两点集的平移关系可以描述为：
Figure DEST_PATH_IMAGE113
其中，I为3×3的单位矩阵；
Fcamera至Fbase的转换矩阵（未知）为：
Figure DEST_PATH_IMAGE082A
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE114
为Fcamera至Fbase的旋转变换参数，
Figure 68613DEST_PATH_IMAGE086
为Fcamera至Fbase的平移变换参数；这两个参数是固定不变的，因为定位相机与机械臂基座的相对位置是不变的；
则
Figure 804488DEST_PATH_IMAGE045
与
Figure 472229DEST_PATH_IMAGE042
存在如下变换关系：
Figure DEST_PATH_IMAGE116
采用VTK函数库的特征点变换函数，将
Figure 813212DEST_PATH_IMAGE058
设定为变换函数的目标点集，
Figure DEST_PATH_IMAGE117
设定为变换函数的起始点集，计算目标点集与起始点集之间的刚体空间变换关系如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE119
即
Figure DEST_PATH_IMAGE121
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE123
为起始点集与目标点集之间的旋转变换参数（该参数可以直接从机械臂硬件设计参数及定位相机获取的定位数据计算得到）；
Figure DEST_PATH_IMAGE125
为起始点集与目标点集之间的平移变换参数（该参数可以直接从机械臂硬件设计参数及定位相机获取的定位数据计算得到）；
Figure 315563DEST_PATH_IMAGE098
、
Figure 37269DEST_PATH_IMAGE086
、
Figure 243123DEST_PATH_IMAGE072
为待求解的未知量。
步骤S3，结合步骤S1和步骤S2中目标点集与起始点集之间的刚体空间变换关系，即
Figure DEST_PATH_IMAGE127
根据上式计算得到Fcamera至Fbase的旋转变换参数
Figure DEST_PATH_IMAGE128
、平移变换参数
Figure 376295DEST_PATH_IMAGE086
以及Ftcp至Fdrf的平移变换参数
Figure 274981DEST_PATH_IMAGE072
，即完成了机械臂的定标工序。
相应地，本实施例还提供一种标定***，包括机器人、安装在机器人的机械臂末端的参考阵列以及定位相机，用于执行上述标定方法；标定***还包括：
第一标定模块，用于获取Ftcp的原点在Fbase下的齐次坐标以及Fdrf的原点在Fcamera下的齐次坐标；
第二标定模块，用于获取Fbase至Fdrf的转换矩阵；
分别与第一标定模块、第二标定模块连接的第一计算模块，用于计算目标点集与起始点集之间的刚体空间变换关系；
与第一计算模块连接的第二计算模块，用于计算Fcamera至Fbase的旋转变换参数、平移变换参数以及Ftcp至Fdrf的平移变换参数。
相应地，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其内部存储有计算机程序，该计算机程序被控制器执行来实现上述标定方法的步骤。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于VTK特征点变换的机器人标定方法，机器人的机械臂末端固定有用于定位相机识别定位的参考阵列；定义：参考阵列坐标系为Fdrf，机械臂末端TCP坐标系为Ftcp，机械臂基座坐标系为Fbase，定位相机坐标系为Fcamera；其特征在于，标定方法包括以下步骤：
步骤S1，保持机械臂末端姿态不变，即Fbase至Ftcp的旋转矩阵保持为R 0不变；控制机械臂末端分别移动至A点、B点、C点三个不同的位置；
获取机械臂末端在A点、B点、C点时，Ftcp的原点在Fbase下的齐次坐标分别为
Figure 396677DEST_PATH_IMAGE001
，Fdrf的原点在Fcamera下的齐次坐标分别为
Figure 764204DEST_PATH_IMAGE002
；
设机械臂末端在A点、B点、C点时，Fdrf的原点在Fbase下的齐次坐标分别为
Figure 474671DEST_PATH_IMAGE003
；
定义：
Figure 953057DEST_PATH_IMAGE001
构成的有序点集为
Figure 799791DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure 603799DEST_PATH_IMAGE002
构成的有序点集为
Figure 535982DEST_PATH_IMAGE005
；
Figure 83638DEST_PATH_IMAGE003
构成的有序点集为
Figure 784878DEST_PATH_IMAGE006
；
设Ftcp至Fdrf的转换矩阵为
Figure 783225DEST_PATH_IMAGE007
；
设机械臂末端在A点、B点、C点中任一位置时，Fbase至Ftcp的平移向量为T，则Fbase至Ftcp的旋转矩阵为
Figure 937126DEST_PATH_IMAGE008
；
根据坐标系迭代转换关系得到，Fbase至Fdrf的转换矩阵为
Figure 288473DEST_PATH_IMAGE009
；
设Fcamera至Fbase的转换矩阵为
Figure 844219DEST_PATH_IMAGE010
；
则
Figure 255609DEST_PATH_IMAGE011
；
采用VTK函数库的特征点变换函数，将
Figure 896806DEST_PATH_IMAGE005
设定为变换函数的目标点集，
Figure 520685DEST_PATH_IMAGE004
设定为变换函数的起始点集，计算目标点集与起始点集之间的刚体空间变换关系；
步骤S2，将机械臂末端姿态从R 0改变为
Figure 462096DEST_PATH_IMAGE012
，并保持机械臂末端姿态为
Figure 778808DEST_PATH_IMAGE012
不变；控制机械臂末端移动至
Figure 907301DEST_PATH_IMAGE013
点、
Figure 600451DEST_PATH_IMAGE014
点、
Figure 865210DEST_PATH_IMAGE015
点三个不同的位置；
采用与步骤S1相同的方法，计算目标点集与起始点集之间的刚体空间变换关系；
步骤S3，结合步骤S1和步骤S2中目标点集与起始点集之间的刚体空间变换关系，计算得到Fcamera至Fbase的旋转变换参数、平移变换参数以及Ftcp至Fdrf的平移变换参数，即完成了机械臂的定标工序。
2.如权利要求1所述基于VTK特征点变换的机器人标定方法，其特征在于，所述参考阵列包括刚性支架以及固定安装于刚性支架上的至少3个不对称布置的反光标识物。
3.如权利要求1所述基于VTK特征点变换的机器人标定方法，其特征在于，所述定位相机为单目相机、双目相机或深度相机。
4.一种标定***，包括机器人、安装在机器人的机械臂末端的参考阵列以及定位相机，其特征在于，用于执行权利要求1至3任一项所述的标定方法；标定***还包括：
第一标定模块，用于获取Ftcp的原点在Fbase下的齐次坐标以及Fdrf的原点在Fcamera下的齐次坐标；
第二标定模块，用于获取Fbase至Fdrf的转换矩阵；
分别与第一标定模块、第二标定模块连接的第一计算模块，用于计算目标点集与起始点集之间的刚体空间变换关系；
与第一计算模块连接的第二计算模块，用于计算Fcamera至Fbase的旋转变换参数、平移变换参数以及Ftcp至Fdrf的平移变换参数。
5.一种存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被控制器执行来实现权利要求1至3任一项所述标定方法的步骤。
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