视觉伺服具有自动化、客观、非接触和高精度等特点,但无论是基于图像还是基于位置的视觉伺服控制方法,都要处理较大的数据量,而且算法复杂,因此寻找有效的算法是当前机器人视觉伺服研究的主要方向。本文根据一种新型的视觉伺服方法——虚拟肌肉,试图探讨建立一种新的基于视觉信号的机器人轨迹生成和控制的方法。论文包括以下主要工作:首先,为研究推理该算法、验证其有效性,并为后续工作打下良好基础,开发软硬件平台。在硬件平台中,模仿人类双眼和手臂之间的相互位置关系,设计摄像机滑动导轨;将图像采集和机器人控制程序设计在VC开发环境中实现。设计的软件仿真算法验证平台中,通过运动学模型、坐标转换等计算出目标物体、机器人本体的视觉投影,在一定范围内调节目标对象在笛卡儿空间中的位姿,模拟现场工作环境。软件平台目的是为提高工作效率、减少硬件损耗,为检验虚拟肌肉算法的准确性和适用性作准备。然后,根据目标环境要求和摄像机采集图像格式,开发了图像处理算法程序。图像处理算法包括底层算法和中层算法两部分,底层算法针对通用情况,包括阈值分割、区域合并和信息生成。中层算法针对具体任务设计,包括利用Hough变换检测棱线的方向,从而确定圆孔的方位角和利用基于图像运动检测钻头尖端位置。最后,着重研究基于虚拟肌肉的新型机器人视觉伺服算法,并把关节调整量在实际环境中进行实验验证。依次分析了虚拟肌肉的特点和原理,并在此基础上建立和关节角映射的数学关系模型;采用模糊控制算法推理虚拟肌肉、关节角的输出,提出用左右图像中的相对位置信息作为模糊控制的输入,并规划了虚拟肌肉的调整策略;文中还进行了结果验证,把软件平台执行过程和实际平台执行过程对比,得出算法有效性的结论。