随着科学技术的发展,机器人被广泛应用于各行业,已经成为自动化生产的重要组成部分。计算机硬件和电子器件性能的不断提升,大大拓展了机器人技术的应用范围,同时也对机器人控制系统的性能、控制器的结构等各方面都产生了深远的影响。具有开放式控制系统、能进行视觉控制的机器人,具有更好的通用性,环境适应能力更强,是机器人发展的一个趋势。本文对实验室现有的PUMA560六自由度机械臂的控制系统进行了详细的研究,然后对其进行改造,并尝试引入视觉控制,将其设计成一个开放式、具有一定通用性的实验平台。改造后的控制器具有开放式的结构,具有良好的可拓展性,也可以作为机器人控制算法的实验平台。论文首先分析了机器人及其视觉控制的发展趋势,针对PUMA560的实际情况,提出PUMA560控制系统的改造方案和视觉控制的实现方案。PUMA560原控制系统的改造,主要是对原控制系统信号的隔离、提取、处理和新控制系统信号的加入方式进行了分析和设计。新控制系统采用PWM方式驱动各关节电机,在MATLAB/RTW中设计控制器。本文设计了基于SG3524和L6203的电机驱动电路,通过PCI-1711数据采集卡,搭建了MATLAB/RTW实时仿真系统,实现了PUMA560的关节伺服控制。视觉系统采用以BF533 DSP为核心的开发平台进行图像的采集和处理,用BP网络实现视觉控制器。摄像头对目标物体进行图像采集,BF533对采集的图像进行灰度化、去噪、直方图均衡化、二值化等处理,然后采用sobel算子对图像进行边缘检测,最后通过hough变换,得到目标物体的特征点,视觉控制器根据特征点计算出机械臂各关节的角度,关节伺服系统根据视觉控制器计算出的关节角度,控制机械臂运动,实现机械臂的视觉控制。目前,本文已完成了PUMA560控制系统和视觉系统的设计和调试,并对视觉机械臂进行了整体调试,实现了关节1、2的视觉控制,取得了较理想的效果,但是在控制精度和多关节的视觉控制方面需要进一步研究。