机器人视觉伺服是一个具有重要理论研究意义和广阔应用前景的研究课题。近年来随着计算机、机器人、图像采集与处理、控制理论等技术的发展,机器人视觉伺服在工业、航空航天、医疗等领域得到广泛应用,成为智能机器人领域内的发展较快的一个分支。本文主要对基于图像的手眼机器人双目视觉伺服系统进行了深入研究,应用变结构控制理论设计控制器,提出了一些有效的控制策略。主要研究工作概括如下:首先,考虑传统视觉模型下的手眼机器人双目视觉伺服系统,采用变结构控制的方法设计视觉伺服控制器,给出了摄像机的平移和旋转速度;同时,利用初始及期望深度估计值设计了自适应深度更新律,可以在线估计物体的深度,基于图像误差实现了手眼机器人的定位任务。其次,针对最近提出的新双目视觉模型,将变结构控制理论应用到手眼机器人双目视觉伺服控制中,设计了视觉伺服控制器,基于图像误差实现了定位控制,并且用李亚普诺夫定理证明了系统的全局渐近稳定性,仿真结果表明了该方法的有效性。最后,对于无定标视觉伺服,考虑机器人动力学特性,提出一种基于图像的无定标视觉伺服的定位控制方案,同时设计了一种图像雅克比矩阵自适应估计算法。该方法不需要已知摄像机内外参数等先验知识,可以完成定位任务,系统是全局稳定的。