近几年随着机器人技术的突飞猛进,其应用面也越来越广泛,不仅体现在工业生产中,也在不断影响着我们的生活方式。由可移动底盘和多关节可操作机械臂组成的复合移动机械臂,通过加入视觉伺服系统,可应用到智慧农业、反恐防暴、家政服务、智能仓储等各领域,代替人们执行危险、复杂、重复等各项任务。本文所研究移动机械臂为基于麦克纳姆轮全向运动底盘的六轴机械臂,利用深度摄像头对周围信息进行采集,获得球类目标相对于相机的坐标点,并通过移动底盘运动到机械臂工作空间范围内,将相对相机坐标点解算,对机械臂末端的轨迹进行规划,最终在特定运动方式下完成运动状态下的抓取动作。本文工作内容主要包括移动机械臂的模型建立,捕获图像的预处理及目标球体的识别与定位,底盘运动轨迹的规划及机械臂抓取轨迹规划,基于视觉伺服的抓取控制方法研究四大部分。首先,使用solid works软件对底盘进行机械设计,建立移动底盘的运动模型,对其运动姿态进行分析,机械臂采用D-H参数法进行数学建模,对建立的移动机械臂正逆运动学分析,并基于蒙特卡罗法对工作空间进行分析,导出机器人描述文件,便于在后续实验中开展工作。其次,对采集图像进行去噪处理,突出图像的空间信息,针对抓取球类物体的颜色特征和形状特征使用二者融合算法实现检测的准确性和快速性;利用深度相机获取深度信息得出目标检测球体的相对坐标。然后,对于识别的多目标球体的抓取路径进行规划。基于K-means聚类算法对目标实现分类,对聚类后的目标群体利用多目标点蚁群算法实现抓取路径的最优规划,并对机械臂基于关节空间和笛卡尔空间进行轨迹规划的仿真。最后,针对视觉系统完成了对于相机的内外参标定;针对底盘相对目标的运动控制提出了基于MPC模型的直线轨迹跟踪控制,使底盘能够与目标保持相对Y轴距离不变的运动,在这一状态下,基于PID与目标球体的相对位置进行工作空间范围内的抓取动作,并进行可操作性的分析和验证。