在“中国制造2025”的战略计划中,机器人作为十大优先发展行业之一,其理论的深度和广度以及市场的潜在竞争力都不容小觑。机械臂作为机器人最主要的执行单元,被广泛的运用于工业生产、航空航天、军事及日常生活等领域。区别于早期的示教运作模式,越来越多的传感器用于辅助机械臂工作,增加机械臂运作的灵活性和自主性。视觉作为最主要的信息来源广泛应用于与机械臂的协作中,构成视觉伺服系统,即手眼系统。手眼系统用于目标物抓取需经过视觉系统参数标定,目标识别检测定位,机械臂运动模型确立及运动控制算法等。实现中各个环节都有其各自的难点,实现较为复杂,且研究意义深远。首先,明确了视觉系统常用坐标系及其转换关系,采用Matlab标定工具箱对Bumblebee2双目立体相机内部参数与双目相对位置关系进行标定,并对其结果进行分析。基于图像预处理(灰度化、去噪、阈值分割)等一系列工作后对静态目标物实行检测和识别(本文只基于其轮廓检测和颜色识别),利用点状匹配基元结合顺序一致性约束准则对左右视图的目标物进行匹配。结合双目定位原理,求取目标物基于左摄像头坐标系下的空间三维位置(本文未考虑姿态约束),并对多组目标物进行测距实验,验证定位的准确性。其次,研究了运动目标物的检测和跟踪方法。讨论并分析了帧间差分法,背景减除法,以及光流法应用于运动目标检测的优缺点及适用范围。介绍基于均值漂移理论应用和改进的目标跟踪方法。结合目标检测与跟踪方法提出基于背景减除的ROI区域自生成的Camshift改进算法,并利用VC6.0视频显示模块对有遮挡情况下的运动目标检测进行实验分析。利用双目定位公式对每帧检测出的质心坐标进行三维解算求取,并记录三维坐标轨迹。再次,基于六自由度旋转工业机器人构型利用D-H方法分析其运动学模型,结合机械臂几何构型分析,利用改进的Pieper算法对逆运动学进行求解;分析讨论了六自由度机械臂对于直线及其二次样条曲线轨迹规划方法,分析基于机械臂特殊抓取姿态的可达空间,利用VC6.0搭建轨迹规划实验平台,并对直线轨迹规划进行实验,利用Matlab工具箱对REbot-V-6R六自由度机械臂的特殊抓取姿态的可达空间进行仿真分析。并基于eye-to-hand手眼构型模式提出传统的手眼标定方法,结合摄像机坐标系与机械臂基坐标系关系,基于机械臂定点运动求解转移矩阵。最后,研究了基于双目视觉的机械臂静/动态抓取方法设计。其设计实现包括:基于VC6.0的MFC图像采集和机械臂控制界面开发,基于Opencv图像处理模块以及D-H建模参数设置模块,基于DMC运动控制模块。本文设计开发了REbot-V-6R六自由度机械臂基于视觉辅助的静/动态自主判别抓取系统;对静态目标物抓取流程以及动态目标物抓取方式进行设计,并在机械臂系统平台上完成抓取实验,验证其目标识别定位、检测跟踪以及机械臂运动学模型的合理性。