绿篱是果园的屏障,起到间隔、防护作用,充分利用自然资源,维护生态环境,美观又环保。但是,绿篱修剪工作十分繁重,目前普遍使用手持式绿篱机进行修剪,其噪声大、环境污染严重、工作效率低。因此,研制出高效的自动修剪机械手成为当下热点。本文以自动化绿篱修剪机械手为研究对象,从结构方案设计、运动学分析和轨迹跟踪控制方面展开研究,为智能绿篱修剪机械手的研发提供理论基础。论文的具体研究工作如下:（1）根据绿篱修剪的任务要求,设计四自由度的机械手结构,确定各关节的运动范围。考虑承载车辆轮距、内侧车轮与绿篱的距离、机械手的安装位置等,进行极限位置分析,初步确定各连杆的长度。采用液压驱动的方式提供动力,设计液压系统的油路。（2）对液压机械手进行运动学分析,计算雅克比矩阵。为提高机械手的灵巧度,以全局条件指数为目标函数,建立机械手结构参数优化模型,采用粒子群算法求解此优化问题,获得各连杆的最优长度。根据Monte Carlo法获取机械手的工作空间。采用五次多项式插值函数对机械手进行轨迹规划,根据给定的初始位置和目标位置,设置约束条件进行求解。应用Matlab的机器人工具箱建立机械手的运动学模型,验证正、逆运动学求解的正确性,通过仿真获得各关节的运动轨迹,且获得的角位移、角速度和角加速度曲线皆平滑连续。（3）建立液压机械手系统的耦合动力学模型。采用拉格朗日法,推导出机械手的动力学方程。分析液压油路,建立液压系统动力学模型。根据虚功原理,将液压缸输出的推力转换成各关节的驱动扭矩,获得较为全面描述液压机械手系统的耦合动力学方程。（4）针对具有高度非线性、复杂性和强干扰性的液压机械手的轨迹跟踪问题,研究其控制方法。考虑到模糊PID控制器参数的选取过于依赖经验,具有较大的主观性和盲目性的缺点,提出采用粒子群优化算法对控制器的参数进行优化,来提高系统的控制性能。基于Matlab/Simulink搭建液压机械手的控制仿真模型,通过仿真验证了基于粒子群算法优化的模糊PID控制器能够克服外界干扰的影响,跟踪误差较小,轨迹跟踪精度较高。