随着机器人技术的发展,机器人在感知、思维、效应方面开始发展成为全面模拟人的机器系统,承担着越来越复杂和多样性的任务。传统的机器人在感知、识别、推理、规划等方面手段较单一,有较强的局限性,只适应于特定环境下的特定作业。视觉伺服控制系统充分利用计算机技术和图像处理技术的发展,利用视觉信息进行反馈,经视觉信号处理后,能更精确、灵活、自主地对机器人进行控制,从而具有非特定环境下的作业的能力,已逐步发展成为机器人伺服控制系统领域的一个新兴分支,在机器人控制中具有难以替代的作用。本文主要研究机器人视觉伺服控制系统的设计与实现,即基于视觉伺服控制理论,构建机器人视觉伺服控制系统。主要包括建立自主设计的机器人机械结构,完成基于视觉图像处理的目标特征库的构建,并在确定机器人运动控制参数后实现运动控制算法,完成机器人基于视觉伺服的控制。首先依据视觉伺服控制理论,完成了机器人视觉伺服控制系统的总体设计方案。为了提高控制系统性能,采用了双处理器控制的方案,并分别确定了视觉伺服控制总体处理流程、图像分析处理和电机驱动方案等。然后完成了机器人机械结构的设计和驱动控制电路的设计。机械结构包括底盘框架结构、行走机制、和机械臂结构设计。其中机械臂采用三自由度设计,并依据拉格朗日力学分析方法建立了机器人动力学控制方程。驱动控制电路主要适应双处理器控制机制,实现了电源供电、图像采集感知和驱动控制等主要电路。最后,在双处理器控制机制的基础上,构建了视觉伺服控制软件系统。主要完成了基于图像处理技术的目标特征库的建立、图像匹配的实现、目标体空间坐标的确定等。即通过对目标模型学习以构建目标特征库,设计匹配算法,对提取的目标特征值与目标特征库的特征值进行匹配,完成目标的空间定位。本文还完成了依据目标空间定位参数完成机器人的运动控制功能。即根据方位确定算法,并确定机器人运动控制参数;然后按照运动控制算法,控制机器人完成目标体的抓取。系统测试表明,采用视觉伺服控制的机器人能很好地对目标体进行学习,对已学习目标体能较精确地完成搜索和抓取动作,完成非特定环境下的作业能力强,具有较广阔的应用前景。