핸드-아이 캘리브레이션이란 로봇 엔드이펙터(hand)와 카메라(eye) 사이의 상대적 위치·자세 관계, 즉 두 좌표계를 잇는 변환 행렬을 실험적으로 구하는 과정이다. 카메라가 인식한 물체의 위치를 로봇 좌표계에서 올바르게 해석하려면 이 관계가 정확히 알려져 있어야 하며, 오차가 크면 시각 정보를 기반으로 한 파지나 조립이 빗나가게 된다. 캘리브레이션은 체커보드 같은 기준 패턴을 여러 자세에서 촬영한 뒤 AX = XB 형태의 방정식(Tsai-Lenz 방법 등)을 풀어 변환 행렬 X를 추정하는 방식으로 진행된다. 예를 들어, 컨베이어 위의 부품을 집는 비전 가이디드 픽-앤-플레이스 시스템에서는 핸드-아이 캘리브레이션이 완료되어야 카메라가 감지한 부품 좌표를 로봇이 실제로 이동할 위치로 변환할 수 있다. 카메라가 엔드이펙터에 부착된 eye-in-hand 구성과, 카메라가 작업 공간 외부 고정 위치에 있는 eye-to-hand 구성은 풀어야 할 방정식의 형태가 달라지므로 혼용하지 않도록 주의해야 한다.