本公开提供了图像配准方法、装置、手术机器人以及手术机器人系统，具体实现方案为：通过粗配准获取用于表征物理空间的空间坐标系与病灶图像的图像坐标系之间的初始映射关系的第一变换矩阵；通过精配准过程，消除粗配准结果存在的距离偏差以及角度偏差，获取第二变换矩阵、第三变换矩阵以及第四变换矩阵；根据第一变换矩阵、第二变换矩阵、第三变换矩阵以及第四变换矩阵，生成空间坐标系与图像坐标系之间的目标变换矩阵。由此，提高了图像配准的精度，进而提高了后续利用图像配准结果进行手术时的安全性。对于计算机处理器来说，也提高了其运算精度和效率。