液压挖掘机在矿山、建筑业等领域中有着重要的地位。为了提高挖掘机的工作效率、改善其工作特性、缩短循环周期、降低能源消耗、改善工作环境及减轻操作强度,挖掘机器人无疑是未来的发展方向。对挖掘机工作装置的运动控制是实现自动挖掘的基础,因此,本课题主要对挖掘机器人工作装置的运动控制系统进行研究,目标是在给定铲斗期望运动轨迹的情况下,对挖掘机的工作装置的运动进行控制,实现对期望轨迹跟踪。 本文利用机器人技术、理论力学、液压控制技术、变结构控制理论和模糊控制理论对挖掘机器人工作装置的运动控制系统进行研究,主要有下面三个方面: 1.常规挖掘机的机器人技术改造。提出了对常规挖掘机进行机器人化技术改造的方法及其软硬件结构,改造后的挖掘机器人能够满足挖掘作业要求并适应工程机械恶劣的工作环境。 2.挖掘机器人工作装置的完整模型的研究。运动学模型将铲斗的目标轨迹与工作装置的目标转角序列、液压缸的长度序列联系起来,从而获得了对铲斗轨迹进行规划的方法;利用牛顿—欧拉方程建立工作装置的动力学模型,明确了各工作臂连杆的受力情况和动态特性,可以为设计和控制提出理论依据;本文首次将LUDV负荷传感变量泵系统应用到挖掘机器人上,并在对整个电液比例系统的工作机理进行详细研究的基础上,推导出了其完整的空间状态方程,它是确定控制策