视觉位姿检测是以机器视觉为基础的新兴技术,为了使机械臂末端执行器实时获取目标特征信息,检测到目标相对于机械臂的精确空间位置,从而驱使机械臂运动进行作业。本文设计并实现了一种基于机器视觉的清洗机械臂位姿检测系统,系统主要实现了机械臂与太阳能板之间的相对空间位姿检测以及机械臂末端位姿计算。首先,通过对工业机械臂的运动学分析和建模,利用坐标变换法求出机械臂运动学正解以及通过反变换法求出其反解。其次,建立了机械臂的视觉位姿转换关系,进行摄像机内参标定,分析单目摄像头成像及成像过程中的位姿坐标换算,对采集的太阳能板图像进行了图像预处理、边缘检测、连通域检测等获取图像特征。最后,将摄像机标定参数与图像特征信息带入空间点的透视几何关系进行计算,确定了该系统中目标物点和像点的透视投影关系,利用目标位姿检测方法计算得到机械臂末端执行器相对于太阳能板的接近矢量进而确定了机械臂的目标位姿。利用多自由度太阳能电池板清洗机械臂控制系统进行视觉位姿检测实验,将实时获取的太阳能板特征点信息引入机械臂运动控制,进而完成目标板与机械臂的位姿检测。实验结果显示,清洗机械臂视觉位姿检测系统能够实时检测到太阳能目标板与机械臂之间的相对空间位置,当检测距离在50-800mm以内,位置误差百分比可以达到2.7%。