机器人是一个复杂的控制系统，把机器视觉应用到机器人控制中统称为机器人视觉伺服系统。因此视觉伺服所涉及的研究内容较多，不但包括视觉方面的图像处理，还涵盖了机器人控制方面的机器人正逆运动学、动力学、控制策略等等,是机器人研究的热点，但是关于约束的处理方面还有待加强。　　本文以单目的眼固定型机器人系统为研究对象，采用基于图像的视觉伺服方法，考虑系统有约束的情况，构建机器人视觉伺服系统，最后实现对机械臂的控制。开展并完成的工作如下：　　（1）因机械臂系统是一个复杂的动力学耦合系统，为了简化机械臂建模的复杂度，本文采用图像雅克比矩阵来构建机器人的手眼映射关系。考虑关节的机械约束和目标可见性约束，将预测控制算法引入到机器人视觉伺服控制中，构建出基于预测控制的机械臂视觉伺服算法。　　（2）随着机器人运动，实际的图像雅克比矩阵是变化的,使用固定的图像雅克比矩阵难以获得良好的控制性能。本文运用Kalman滤波算法实现对作为预测模型的图像雅克比矩阵进行在线估计，得到了结合Kalman滤波的机械臂预测控制算法。　　（3）将本文设计的基于预测控制的机械臂视觉伺服算法和结合Kalman滤波的机械臂预测控制算法分别应用到NAO机器人实验平台，实现了对NAO机器人手臂的伺服控制。实验结果表明在实验室简单环境中，运用上述的方法能够实现对NAO机器人手臂末端的位置控制，结合Kalman滤波的机械臂预测控制算法比起前者，动态响应和控制精度更令人满意。