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針對機器人運動學正解及相機的外參數標定存在偏差時，基于非線性最優化的手眼標定算法無法確保目標函數收斂到全局極小值的問題，提出基于四元數理論的凸松弛全局最優化手眼標定算法。考慮到機械手末端相對運動旋轉軸之間的夾角對標定方程求解精度的影響，首先利用隨機抽樣一致性（ RANSAC）算法對標定數據中旋轉軸之間的夾角進行預篩選，再利用四元數參數化旋轉矩陣，建立多項式幾何誤差目標函數和約束，采用基于線性矩陣不等式（ LMI）凸松弛全局優化算法求解全局最優手眼變換矩陣。實測結果表明，該算法可以求得全局最優解，手眼變換矩陣幾何誤差平均值不大于1.4 mm，標準差小于0.16 mm，結果稍優于四元數非線性最優化算法。
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