随着工业自动化进程的加快,制造业对工业机器人的智能化、自动化的要求越来越高。同时,对能够自动完成物体识别、准确抓取、合理放置等一系列流程的视觉型机器人的需求也日益增加。因此,针对工业机器人利用3D视觉完成抓取技术研究的工作变得异常重要。与传统的示教型机器人抓取和双目视觉机器人抓取不同,本文使用基于结构光3D视觉成像的相机作为信息采集装置,对Eye-to-Hand手眼系统进行标定、对乱序工件位姿进行识别,建立机器人抓取坐标系以完成轨迹规划等关键环节进行深入研究,最终实现工件点云的位姿识别及抓取和摆放的任务要求。本文主要研究内容和结果如下:（1）目标点云获取及预处理的研究。提出一种基于结构光3D相机的目标点云获取的方法,并在visual studio集成开发环境下完成目标场景的信息采集。结合实际情况,制定一种从目标场景点云中提取目标点云的方案,通过采用直通滤波去除点云背景、统计滤波去除点云离群点、体素网格减少点云数量的方式完成相关流程,实现对场景点云的预处理,得到仅含有工件点云的目标点云。（2）基于模板配准的乱序工件位姿识别的研究。采用基于欧式聚类的点云分割方法对预处理后点云进行分割,得到一个个独立的小块目标点云。然后制作模板点云并建立参考坐标系。通过对模板点云和目标点云进行FPFH特征描述,然后使用SAC-IA算法完成对目标点云和模板点云完成粗配准,使用ICP算法对其完成精配准,获得目标工件的精确位姿。并把粗配准和精配准的结果以均方误差的形式进行对比分析。（3）基于Eye-to-Hand手眼标定系统的研究。针对Eye-to-Hand手眼标定系统,进行详细的公式推导,得到标定方程AX=XB。然后研究该相机的内外参数,并使用棋盘格标定法对相机进行外参标定。通过机器人夹取标定板在相机空间下进行多次运动,获得齐次矩阵A和B。通过对标定方程求解,得到手眼标定的解X,即相机在机器人基坐标系的变换关系。（4）工业机器人运动学的研究。在机器人运动学的基础上以FANUC 200ID 4S机器人为研究对象,建立工业机器人的正逆运动学方程,并对机器人正逆运动学进行求解。根据正逆运动学求解过程将其编写为MATLAB程序,并验证机器人模型的正确性,为后续的机器人轨迹规划奠定基础。（5）机器人抓取轨迹规划及仿真的研究。建立机器人抓取坐标系和机器人摆放坐标系,并根据抓取和摆放的任务需求进行轨迹规划。根据机器人轨迹规划的方法,选用抛物线过渡的直线插值方法,定义到达各路径点位置的时间,求得机器人各关节的关节位移、关节速度和关节加速度。最终在MATLAB机器人工具箱内获得机器人轨迹规划的曲线并进行仿真验证。