机器人视觉技术自出现以来,就备受关注并得到极大发展,在工业、农业、医疗、服务业以及航空航天等多个领域都得到了广泛的应用。然而随着研究的深入和应用的发展,人们对于视觉伺服机器人系统的准确性、实时性和稳定性都提出了更高的要求,因此目前针对实时控制系统的视觉控制技术仍有较大的提升空间。基于机器人视觉技术目前的技术现状和发展方向,本文以双目视觉伺服的六自由度机械臂系统作为研究对象,分别从机械臂的运动学分析理论、运动轨迹规划理论、双目视觉理论进行较为深入的分析和研究,将双目视觉理论和机械臂控制理论有机结合起来,并着重对现有双目视觉技术中的最为复杂的立体匹配理论进行研究和改进。本文主要完成了以下五个方面的分析、研究、设计和验证。以六自由度机械臂为模型进行运动学分析和描述,并以此为对象利用D-H模型进行建模和仿真,并进行了正、逆运动学求解分析,作为机械臂控制的理论基础；基于运动学建模并分别对于关节空间中的轨迹规划和笛卡尔空间中的轨迹规划进行了分析,并利用MATLAB平台对多项式插值算法和给定路径插补算法进行了仿真；对双目视觉识别技术进行结构化分析,并着重对稠密立体匹配进行了研究,并基于已有的区域生长理论引入预筛选、自适应阈值的Shi-Tomasi图像分割理论和跳跃式快速生长的概念,对算法进行了优化,并进行了理论分析和实验验证；基于以上研究和优化,基于LabVIEW和FPGA设计了双目视觉伺服机械臂实时控制系统；最后利用搭建的控制系统对理论研究进行了参数调整、性能测试、理论验证和结果分析。经过实物系统的测试和分析,系统能够利用双目视觉技术实时感知外部环境的变化,并以此对运动轨迹作出变更规划。同时,实验结果证明,相较于传统的区域生长算法,本文设计的改进稠密立体匹配算法在运行速度和准确性上都有较大提升,有效弥补了传统算法在准确性和实时性方面的缺陷。