机器人视觉伺服控制系统是一种利用视觉信息对机器人运动实施实时反馈控制的重要方法,与传统的示教再现的方法相比,视觉伺服依赖外部视觉传感器,能够实现对目标物体的动态追踪,使机器人拥有更高的灵活性以及智能化水平,是机器人研究的重要方向之一。在视觉伺服控制的研究领域内,研究主要集中在图像特征的提取,机器人手臂的控制策略。在实际应用中,针对具体的视觉伺服问题有不同的具体实现的方法。本文主要研究了视觉伺服控制系统中机械手末端的动态伺服过程,具体问题主要有以下几个方面的内容:首先,通过介绍当前视觉伺服控制系统在工业上的应用,分析视觉伺服控制系统中遇到的两个关键需求:目标的动态追踪以及其相对位置的获取和机械手伺服控制策略。根据这两个需求,分析、比较了国内外相关算法的研究现状。其次,针对动态视觉伺服控制系统的视觉方面,给出了基于目标物体边缘特征的动态追踪算法。结合目标物体的初始标记以及其三维特征得到空间位置,然后根据其三维特征的边缘来对目标物体进行追踪。在此过程中进行边缘的再度匹配,通过边缘的再度匹配获得新的边缘位置,通过新的边缘采样更新目标物体的空间位置。该方法通过不断的寻找下一帧图像中的匹配位置,通过得到的匹配点进行换算成特征角点来计算目标的空间位置。然后,针对实验所用的UR5机器人的控制器以及上位机的视觉控制系统设计出了一种具有非阻塞性质增量型的控制策略,实现了机器人的无阻塞连续运动,分析了机器人末端运动以及预测型运动方式。分析了现有的IBVS以及PBVS的动态性能,并结合控制策略要求建立了基于IBVS以及PBVS的混合控制系统。最后,完成机器人视觉伺服控制系统的设计。利用图像处理技术获得目标空间位姿;利用机器人特性设计整体控制系统;利用Qt以及相关第三方库提供的仿真界面结合设计出简单的人机交互界面,用于调试和参数设置;完成了上位机与机器人之间的通讯,实现了上位机与机器人之间的信息交互;完成了机器人端的编程,实现了无阻塞型的控制策略;通过结合以上所有的模块,完成了整个视觉伺服控制系统的设计。