机器人是一种具有拟人功能的机器,可以代替人类完成各种活动。由于科技的飞速发展,工业生产的各个领域都已经开始应用到机器人。于此同时,机器人技术水平也随之增高。人类要求机器人可以具有很强的适应环境的能力和很高的智能,使其可以进行感觉、思考、决策和动作。视觉机器人可以满足这样的需求,因此视觉机器人成为当今机器人领域的研究热点之一。本课题对PUMA560的原有的已老化并不具有开放性的控制系统进行了重新的设计,并在此基础上加入视觉控制系统,目的是将PUMA560设计为一个开放性的示教设备。本文主要分为四个部分,机械臂PUMA560各关节驱动电路的设计、各关节控制系统设计,视觉子系统的设计以及系统联调。PUMA560机器人是一种具有6自由度的通用机械手,它有6个可以旋转的关节,各个关节组合动作能够模仿人类的腰部、肩部、肘部和手腕的运动。在对其控制系统设计前,先将原有的控制信号进行隔离并找出控制信号流入端口,引入原系统的保护电路信号并提取位置反馈信号。其中,驱动电路采用PWM驱动方式。关节控制系统的调试是在Matlab下,simulink里搭建RTW实时仿真窗口,并通过PCI1711数据采集板卡进行机械臂与主控机之间的通信。对机械臂各关节进行建模,根据各关节模型,设计了关节控制系统,其为包含速率、位置双闭环。利用达芬奇技术平台DM6446试验箱,完成了图像的采集、图像处理以及图像的特征点提取。本课题研究的是基于图像的视觉伺服控制,视觉控制器设计核心是基于图像雅克比矩阵的。本文给出了图像雅克比矩阵的解析推导过程,并设计了基于图像的雅克比矩阵的视觉定位控制器,将推导的结果在Matlab/simulink环境下对PUMA560进行了控制仿真。从仿真结果可以看出,该方案在小范围内可行性强,具有较理想的控制效果。但文中提到的基于图像雅克比矩阵的视觉控制器只在局部任务空间有效,并且响应速度和控制精度等方面需要进一步研究。