机器人相关技术经过近些年的飞快发展，已成为现代化高技术发展的重要方向之一，它主要涉及到运动学、传感器技术、精密机械、人工智能等多学科。机械臂作为机器人的一种，无论在仿人机器人、服务机器人还是工业机器人领域，都有着广泛的应用。目前，大多数机械臂都无法自主的获得外界环境信息，在一些应用领域，比如弧焊机器人、搬运机器人、仿人机器人以及航天航海等领域的机器人，则需要机械臂能够自主的获得外界环境信息，并根据外界环境相关信息的变化做出不同的动作。随着机器视觉技术的发展，机械臂视觉伺服控制技术也随之快速发展，从而为解决机械臂在多变环境下的自主控制提供了基础。视觉伺服控制系统按摄像头的数量可以分为单目视觉伺服控制和双目视觉伺服控制，本论文采用的双目视觉技术，通过双目视觉测得目标物体在空间中的位置坐标，从而控制机械臂完成对目标物体的抓取。在对双目立体视觉技术以及机械臂运动学建模等相关理论研究的基础上，搭建了一个简单的机械臂视觉伺服控制实验平台，该实验平台主要由图像采集单元、图像处理计算机、机械臂本体以及机械臂控制器几部分组成。双目立体视觉部分主要研究了视觉系统的标定、立体校正、特征提取以及立体匹配等相关理论，并依据相关理论，完成了算法的设计。视觉系统的标定用来计算出左右摄像机的内外参数和左右摄像机的空间几何关系；立体校正能够把实际的双目视觉模型校正到理想的双目视觉模型；对图像的特征提取，本论文中采用的SURF(Speed-up Robust Features)特征点，并完成了基于SURF特征点的立体匹配以及误匹配的剔除。对机械臂进行了运动学分析以及运动学求解，从而得到了机械臂末端执行机构空间坐标和机械臂关节惯量之间的转换关系。最后，在搭建的实验平台上，实现了整体功能的调试，对双目立体视觉技术以及机械臂运动控制进行了验证，并根据实验数据，对本系统精度进行了分析。