在医学领域中,三维点云多用来辅助医生完成相关诊断和治疗任务。近年来,随着高分辨率成像设备的发展,点云配准在实时导航手术中起着越来越重要的作用。关于医学点云配准的研究,主要聚焦于对同一影像设备所得数据进行配准。在神经外科手术中,将术前CT图像与结构光图像进行配准,通过导航机器人引导穿刺针到达指定位置,提高了穿刺活检等脑部手术的准确性及安全性。本研究旨在探索一种基于光学定位引导的机械臂医用穿刺方法,探讨基于结构光三维视觉与CT图像配准的视觉定位方法在械臂穿刺引导中的定位精度,并进行了实验验证和讨论。最终,将算法集成起来,设计了一套完整的光学定位引导机械臂穿刺的上位机交互界面。为了实现本研究中结构光引导的穿刺手术精准定位的目的,根据相关领域国内外研究现状分析,结合实验室条件,采用了 Inter-Realsense D415相机作为定位探测器,并对其进行动态标定,并通过建立了相机坐标系、机械臂末端坐标系、世界坐标系之间的转换模型,实现了深度相机坐标精度的校准。采用六轴UR5机械臂为穿刺辅助机械臂,将结构光相机固定在机械臂TCP末端,并进行相应的坐标转换,为后续机械臂的控制到达穿刺位置等研究提供硬件基础。本研究探讨了结构光深度相机作为光学定位引导机械臂进行颅脑穿刺的可行性。通过对结构光相机提取到的面部点云以及由CT提取到的皮肤点云进行滤波、裁剪等处理,尝试多种算法组合对两点云进行配准研究,并设计实验进行精度验证。最后,设计穿刺验证实验,计算机械臂辅助穿刺的定位精度,并为整个系统流程设计一款方便使用的上位机交互界面。通过以上的实验,本研究搭建了基于结构光相机引导的机械臂辅助穿刺系统,对比分析了不同点云配准算法对定位精度的影响,并验证了配准精度及机械臂辅助穿刺的定位精度。由于相机自身性能的限制以及辅具安装精度等因素影响,本系统的定位精度尚存在改进的空间。相对于传统人工操作较为复杂的、设备成本高昂的定位方法,本研究中建立的基于结构光相机引导的机械臂辅助穿刺系统具有一定的可行性和临床应用前景。