随着计算机视觉和计算机硬件技术的快速发展,将视觉信息同机器人控制相结合形成视觉伺服系统,使机器人具有同外部环境进行智能互交的能力,是当今机器人发展的一个主要方向。机器人视觉伺服系统通过检测图像中的目标物体,可以获得视觉信息来控制机器人的规则运动。基于位置的视觉伺服方法首先根据机器人的模型、可到达的工作空间以及目标物体来估计目标物体在执教坐标空间中相对于摄像机的位置。在计算机图像处理中以动态图像的分析和理解为基础的视觉跟踪成为研究的热点。由于视觉跟踪技术可以应用在许多领域,而且其重要性日益增强,图像处理面临着复杂化合高速化得挑战,并行处理技术在这其中扮演了机器重要的角色。因此,机器人视觉伺服系统是一个具有重要研究意义和广阔工业应用前景的基础性研究课题。机器人视觉伺服系统涉及许多研究领域,如计算机视觉、运动学、动力学、控制理论以及实时运算等。本文主要研究机器人视觉伺服系统的结构组成以及软、硬件实现方案,并建立一个三自由度视觉机器人的实验系统。在分析各种机器人视觉伺服系统优缺点的基础上,针对本课题的研究对象及特点,采用了外环为视觉控制器、内环为关节伺服控制的双闭环结构,并采用基于图像的视觉控制策略。视觉子系统采用基于1394总线的摄像头与PC机结合的方式,在OpenCV环境下完成图像采集、图像分割、特征提取、图像三维重组、特征提取的算法实现,并采取串行通信的方式将图像特征矢量传输至PC。另一方面,利用PCI数模转换卡实现伺服系统和PC的连接,在OpenCV环境下建立实时控制系统,使控制系统与实际装置之间能够进行实时通信和实时控制,最终实现机器人的视觉伺服控制。其伺服部分是以三菱Q02CPU为控制核心,由其实现整个系统的逻辑顺序控制；采用三菱Q172CPU作为运动控制CPU来完成对系统的定位控制；以SSCNET总线作为伺服系统的控制网络,实现了控制器和伺服放大器之间大量数据的实时通信,以高度同步的串行通讯方式使得多轴控制具有同步、插补等高级定位功能,提高了系统的响应性和可靠性。并且采用GT软件作为开发平台,GOT985作为硬件装置,设计了装盘机控制系统的人机界面监控程序。目前,已经完成了伺服控制器和视觉子系统的设计和前期调试,并对视觉伺服系统进行了最终调试,实验结果运行精度较高,稳定性良好,响应快。