将单目相机和惯性测量单元(inertial measurement unit， IMU)固定在机械臂末端，可以有效地协助机械臂进行运动估计和场景感知。单目相机、IMU和机械臂之间可靠、准确的标定是实现随动感知的前提。但是，传统的标定方法存在耦合误差大、标定一致性差和6自由度激励不充分的问题。为此，本文提出了一种新颖的单目相机-IMU-机械臂的空间联合标定模型，该模型能够将旋转分量的误差和平移分量的误差完全解耦。此外，本文创新性地设计了一种螺旋式运动轨迹来标定感知模块，采用这种运动轨迹能够避免6自由度激励不充分和一致性差等问题。在实验环节，本研究搭建了单目相机-IMU-机械臂空间联合标定平台，计算得到三轴姿态角和平移分量的均方根误差分别小于0.7°和7mm，证明了本文所提标定方法的有效性。