挖掘机的智能化和机器人化已经成为国内外的研究热点，并开始在实际应用中逐渐显现其优势。本文正是在这样的背景下，结合国家863课题对挖掘机器人的轨迹规划在嵌入式系统中的实现做了比较细致而深入的研究。 论文首先搭建了用于实现上位轨迹规划的软硬件平台，详细比较了Linux，WindowsCE和VxWorks的实时性、图形用户界面、开发效率和价格等各方面性能，并最终选择WindowsCE+CAN模式作为规划和通信的平台，另外还按照实际需求定制了WindowsCE系统。 本文重点建立了普通挖掘机工作装置的运动学和动力学模型，得到了直角坐标空间、关节空间和驱动机构空间之间的坐标转换关系，利用雅克比矩阵解决了油缸运动速度和加速度的求解问题；应用拉格朗日方程求解了各关节的转矩，进而得到了驱动油缸的计算受力和理论液压压力。文章还对动臂偏转、斗杆偏转和铲斗偏转结构的新式挖掘机正运动学进行了分析，得到了斗杆偏转型挖掘机的运动学模型。 论文主要在笛卡儿空间对挖掘机器人进行了水平直线和斜线的运动规划。为使铲斗末端达到期望的运动速度，利用等时间间隔发送规划数据的方法控制被控对象在某时刻达到相应期望值，避免了测速环节，简化了控制系统。论文还建立了挖掘机工作装置的ADAMS模型，并将Matlab规划结果导入ADAMS实现了可视化运动，同时也可以验证规划结果和对相关参数进行分析。 本文在WindowsCE系统上用Embedded Visual C++编写了嵌入式轨迹规划软件，不仅实现了类似于ADAMS的动态仿真，而且建立了WindowsCE与控制器的CAN总线通信，并通过总线接收控制器发送的倾角传感器数据，实现了挖掘机器人运动的图形导引和参数监控。软件使用多线程技术和双缓冲绘图保证了程序的实时响应和无闪烁绘图。论文还对程序关键部分测定了运行时间，获取了影响软件实时性的因素并对其进行了程序优化。 论文最后对控制器编制了程序，采用PID算法输出PWM电流控制各个杆件的驱动油缸对规划出的直线轨迹进行了跟踪实验，跟踪结果能够保持在50mm以内。