视觉机器人系统是现在控制领域的研究热点,它将视觉与机器人空间运动联系起来,完成伺服任务。机器人视觉伺服涉及许多研究领域,如图像处理、计算机视觉、运动学、动力学、控制理论及实时计算等。视觉机器人在工业、科研领域有着广阔的发展前景和意义。本文研究了基于图像的视觉伺服机器人的工作原理,设计了视觉伺服系统,并进行了调试。在系统中,图像雅克比矩阵的求取是系统的关键问题。经过分析,我们得出传统的方法难以应用于大范围视觉伺服问题的结论。为此,设计中采用改进的图像雅克比方法。另一方面,图像处理的效果是系统性能的另一个关键因素。设计中在MATLAB环境下进行图像处理工作,采用边缘检测的方法提取出图像的特征值,经过上位机的计算得出控制量,进行视觉反馈。设计中,实验室搭建了机械臂实体,系统中采用直流电机带动机械臂关节运动。在此,我们设计了PWM电路来驱动直流电机,实验结果表明,驱动电路的效果良好。为保护机械臂,防止机械臂转角超出机械结构允许的范围,PWM电路中加入了保护电路。最后,我们对视觉机械臂进行整体调试,利用PCI1711板卡实现机器人位姿传感器及关节控制器与主控计算机之间的连接,在Simulink环境下建立实时视窗目标仿真系统,使控制系统与实际装置之间能够进行实时通信和实时控制,实现机器人速率环和位置环的双闭环控制。