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由于核燃料棒具有高辐射性，核燃料棒组装过程对人体伤害很大，核燃料棒组装需要实现自动化，采用工业机器人代替人工进行组装成为趋势。考虑到核燃料棒的细长结构和需要平稳精确组装的特点，本文在考虑到机器人运动平稳性的基础上，基于视觉伺服系统引导核燃料棒完成组装，提高核燃料棒的组装效率。 为了将核燃料棒从来料位置抓取到相机视野范围内，首先需要对六自由度机器人进行运动学分析。本文通过建立D-H坐标系对机器人进行正逆运动学分析，并通过正运动学分析绘制了机器人工作空间。通过Matlab对机器人进行关节空间轨迹规划和笛卡尔空间轨迹规划，根据轨迹规划仿真曲线，选择最优关节插值算法，初步保证各关节加速度曲线连续。 为了实现核燃料棒的自动化组装，采用基于图像的无标定视觉伺服方法来引导核燃料棒下端塞的运动。该方法采用眼固定于工作台的双目正交相机布局，选择图像空间的特征点和特征线作为图像特征，并对所需图像特征通过建立的MFC图像处理平台进行提取。通过采用自适应Kalman滤波方法在线估计图像雅克比矩阵来逼近手眼关系，将像平面空间图像特征偏差映射到机器人工作空间。通过Motoman_MH5LS机器人模型，工业摄像机模型和Simulink模型搭建基于图像的无标定视觉伺服仿真平台，进行六自由度机器人无标定视觉伺服系统三自由度和六自由度定位仿真实验。 为了实现基于动力学的视觉伺服系统，需对机器人进行定位和轨迹跟踪性能分析。对机器人通过拉格朗日法进行动力学分析，基于动力学模型设计PD控制算法、PD+前馈控制算法，并结合Matlab/Simulink和Adams两软件进行联合仿真，比较各算法的定点控制和轨迹跟踪控制性能，仿真结果表明PD+前馈控制算法能够实现机器人关节的轨迹跟踪性能。通过将基于图像的无标定视觉伺服系统与机器人动力学控制相结合，仿真验证PD+前馈控制策略对视觉伺服系统的影响。