机械臂的视觉伺服控制是利用视觉传感器检测目标物体和机械臂位姿,以此实现机械臂对目标物体定位、跟踪等操作的闭环控制方法。机械臂视觉伺服技术发展前景广阔,广泛应用于复杂多变的智能制造任务与繁重危险的太空任务,是智能制造、航空航天等前沿智能领域亟需应用开发的关键技术。然而,视觉伺服存在标定繁琐费时、易失效的缺点。为了克服以上缺点,人们提出了无标定视觉伺服。无标定视觉伺服无需标定过程,通过对控制律的研究控制机械臂运动,在控制成本、便捷性和性能等方面拥有极大优势,符合未来便捷、高效、灵活的智能化作业需求。然而,无标定视觉视觉伺服的应用研究远滞后于理论研究,要在实际生产中应用无标定视觉伺服还存在许多障碍。例如,跟踪物体时,如何缩短跟踪时间,以满足生产效率需求;视觉传感器相比于激光雷达等传感器涵盖信息量更丰富,所需运算量也更大,实际应用中又如何保证实时跟踪,以满足生产应用的实时性需求等。本文围绕以上问题对无标定视觉伺服展开研究,论文的主要研究内容包括:（1）调研了机器人无标定视觉伺服研究的背景和意义,对工业机器人发展现状及无标定视觉伺服的国内外研究现状进行了阐述。（2）论述了视觉伺服的基础理论,包括坐标系空间变换、机器人运动学建模方法、摄像机视觉模型及雅克比矩阵推导方法。（3）设计面向ABB机械臂的标定视觉伺服控制系统,研究机械臂视觉伺服的标定方法。首先对标定视觉伺服控制系统进行了系统设计,论述了摄像机标定理论及实验过程,阐述了手眼标定理论及实验过程,设计了系统的手爪控制模块与图像识别模块,最后通过实物实验验证了标定视觉伺服控制系统的性能。（4）研究无标定视觉伺服理论,设计了面向ABB机械臂的无标定视觉伺服控制系统。推导了无标定视觉伺服的Guass-Newton算法、动态Broyden算法及递归最小二乘算法;研究了 ORB和CamShift图像识别算法理论及实现;阐述了电脑端和机械臂控制器端不同操作系统间通信方式的实现;在仿真实验和实物实验中,无标定视觉伺服系统控制机械臂完成了对动态目标的实时跟踪。（5）针对无标定视觉伺服在动态物体跟踪应用中跟踪效率低和实时性差的问题,提出了一种无标定视觉伺服控制系统的快速跟踪策略算法。介绍了研究背景及内容并阐述了算法原理,在仿真实验和实物实验中,验证了改进算法在快速性、实时性和抗干扰性方面的优势。本文通过实物实验,验证了面向ABB机械臂的标定视觉伺服控制系统与无标定视觉伺服控制系统整体设计方案的可行性、有效性。通过仿真与实物实验,验证了快速跟踪策略算法的快速性、实时性和抗干扰性。