随着工业智能化发展的需要,机器视觉的研究正处于上升阶段,以视觉传感器指引机器人完成某些指定工作,可以达到提高工作效率和降低成本的目的。然而圆特征目标物如瓶盖、液化罐孔、螺栓孔等随处可见,在工业领域要实现对圆形目标的自动化加工与应用先需确定其位置。传统的圆形目标定位方式灵活度太低,只适用于固定场合,本文以核电检修机器人对圆形螺栓孔识别定位课题为研究背景,针对基于单目视觉的机器人对圆形目标识别定位进行研究,主要工作有:分析对比单目视觉平面定位、单目视觉三维定位和双目视觉立体定位三种定位方法的精度和工作环境要求,结合课题需要,使用单目视觉平面定位法,确定基于视觉的核电机器人对圆形目标识别与定位研究的整体路线方案。分析越疆Magician机械臂的结构,根据其关节有差动驱动的特性,提出使用几何法与解析法相结合的方式对机器人进行逆运动学求解,同时,根据建立连杆坐标系得到的D-H参数求取机器人运动学正解,为机器人手眼标定和圆形目标的抓取实验提供技术铺垫。分析对比了三类相机标定方法的优缺点,采用精度较高、操作要求低的张正友标定法,MATLAB软件进行相机标定实验,重投影误差为0.1777,相机内参数矩阵满足要求。详细推导了Eye-in-hand手眼标定关系式,采用Tasi两步法,通过改变机器人位姿而标定板固定的方式采集标定图像,求解得到手眼关系中旋转矩阵R和平移矢量T,确定了相机与机器人末端间的位置转换矩阵。采用加权法图像灰度化,自适应均值滤波和领域均值二值化操作,突出圆形目标,去除噪声,减少目标定位算法的计算量。重点研究了圆特征目标的识别与定位算法,提出一种基于像素比的圆检测算法,通过与传统的Hough法对比,证明该算法原理简单、有效,能够准确定位目标圆心。搭建基于视觉的机器人抓取实验平台,建立集合相机、机器人、图相处等部分软件操作界面的MFC程序,根据Z值补偿,以三种圆形瓶盖为抓取对象,实验抓取成功率为92.2%,验证基于视觉的机器人能够实现对圆形目标定位。