机器人自问世以来,始终在人类的生产生活中扮演着重要角色。作为应用最广的机器人,机械臂逐渐成为研究热点。为提高机械臂的智能化水平,视觉传感器在机械臂上的应用得到了广泛的关注。本文介绍了视觉技术在机械臂中的应用历史及发展现状,对标传统的基于运动学的位置控制,模拟人通过视觉控制手臂抓取目标物体的方式,提出了一种与之对应的基于视觉反馈的位置控制。这种方法适用于三自由度及以下机械臂,通过目标点和机械臂在视觉平面上的相对位置关系判断出关节的运动方向,结合模糊控制方法判断关节的运动速度,从而控制机械臂末端运动到达期望位置。依据控制思路,首先完成了总体方案的设计,随后通过获取目标点、机械臂末端及各运动关节在视觉平面上的坐标,建立了各机械臂基于视觉反馈的数学模型,设计了关节运动方向的判断算法,搭建了符合控制要求的模糊控制器。在判断算法中调用模糊控制器,实现了对机械臂的位置控制。为了证明方法的有效性,首先在V-rep中搭建了虚拟仿真环境和机械臂的三维可视模型。随后建立了V-rep与Matlab间的通讯联系,实现了联合仿真。仿真时,运用基于弧线段的椭圆检测算法和基于霍夫变换的圆检测算法识别图像中的标记物,为判断算法提供所需的坐标信息。最后针对每一种机械臂构型分别进行了基于视觉的位置控制仿真实验。为了进一步证明方法的有效性,以平面二连杆为例,搭建了实验样机,进行了实验验证。调用USB摄像头实现对视觉图像的捕捉,在Labview中的搭建了图像处理模块,实现了对标记物的检测跟踪,获取各标记物中心点处的像素坐标。通过Matlab与Labview的混和编程直接调用与仿真一致的针对平面二连杆的判断算法,调用模糊控制器,输出两个电机的转速和转向指令。通过串口通信向电机发送控制指令,控制连杆末端运动到达指定位置。