随着制造业的快速发展,机器人在各个领域中扮演着越来越重要的作用。在对一些工件的搬运、加工、装配等作业中,直角坐标机器人具有较大的优势。对精度和效率都要求较高的工作场合中,需要机器人能够在众多的可行路径中规划出一条最优路径,并且使机器人末端执行器能够准确到达目标位置。本文以直角坐标机器人为研究对象,从以下几个方面进行研究:首先,分析直角坐标机器人路径规划问题,依据直角坐标机器人运动特点,建立路径规划数学模型,并把数学模型转化为旅行商问题,将遗传算法应用在路径最短路径规划中,提出了基于遗传算法的直角坐标机器人路径最短规划算法,从而规划出直角坐标机器人末端执行器最短路径,确定对目标工件的搬运顺序。其次,采用单目CCD相机作为视觉元件,建立摄像机线性模型和图像畸变模型,对摄像机进行了标定。通过对图像预处理与图像特征识别,确定目标工件的外部轮廓,用最小外接矩形法求解工件外部最小矩形,依据图像几何不变矩求取图像中目标工件形心,通过直角坐标机器人手眼标定法确定工件位置从而完成视觉引导。再次,确定直角坐标机器人主要元件型号,包括摄像机、镜头、运动控制卡、线轨、电机的选型,完成直角坐标机器人硬件搭建。基于模块化思想,采用Visual C++中的MFC模块设计控制系统的人机界面,把控制系统人机界面分成多个模块,并对其中主要模块进行分析,建立基于视觉引导的直角坐标机器人实验平台。最后,在搭建好的直角坐标机器人系统基础上进行实验研究,包括直角坐标机器人末端执行器定位精度实验、直角坐标机器人路径规划实验、直角坐标机器人视觉引导实验,并对实验结果进行分析。