基于视觉的机器人动态定位系统具有可编程性强、适应范围广、作业效率和定位精度高等特点,广泛应用于3C、医药、食品、注塑等领域。本文结合工程应用要求,针对基于视觉的机器人静、动态作业问题,对视觉标定技术、动态控制策略和机器人跟踪技术进行研究,设计并实现了一套能够完成静态抓取、动态跟踪的机器人视觉定位系统。设计了基于视觉定位的机器人静态抓取和动态跟踪的系统整体方案。研究了机器人与视觉坐标关系,提出了基于透视变换的视觉标定模型和四点标定方法,并通过最小二乘法实现参数求优,通过静态工件抓取实验证明,机器人静态抓取误差小于0.5mm,验证了视觉标定和定位方法的正确性和抓取精度。对于传送带上的运动工件,建立了传送带模型,提出了基于标记点对位的参数标定方法,完成了机器人、视觉、传送带各坐标系之间的相互转换。研究了传送带和工件实时更新的动态控制策略,提出了基于编码器的传送带实时检测更新方法和基于不定长FIFO队列的工件管理方法,利用实时、准确、不重复的工件信息判定机器人动作。针对位姿实时变化的不同工艺点的跟踪问题,提出了工件基准坐标系标定和工艺点示教方法,通过将操作点映射到工件实时局部坐标系实现了任意位姿、任意工艺点的实时坐标计算;在机器人执行动态跟踪过程中,详细分析了其运动过程,实现了插补点坐标计算;对跟踪效果进行了优化,提出了基于速度补偿的轨迹优化方法,减缓了机器人运动状态切换时的机械冲击。搭建了机器人动态跟踪实验平台,通过小型工件的跟随实验证明,在传送带速度不超过20m/min时,机器人动态跟随工件轮廓误差小于1mm,验证了本文提出的标定方法、动态控制策略和机器人动态跟踪的有效性和实用性。