特种作业机器人是机器人家族的重要成员,在海洋深水作业、外层空间开发以及在其它危险复杂的环境下作业应用广泛,作业机械手则是特种作业机器人必不可少的执行单元。本文以一台水下作业机械手为背景,在保留原有控制系统的部分周边设备的基础上,尝试使用PC104处理板和VxWorks嵌入式实时操作系统构建新的控制单元,完成对机械手控制系统性能改进的研究。全文主要包括以下几个方面的内容:首先,在介绍了水下作业机械手的组成结构、分析了其工作原理之后,为之选择了合适的上、下位两级分布式控制体系结构,并建立了机械手电液伺服系统的数学模型。在此基础上,选择了合适的Bang-Bang控制结合PID控制的智能控制策略,完成了对应的数字控制器的设计以及控制参数的选取。其次,在与传统使用单片机和DSP控制芯片比较之后,选择了采用高性能PC104总线标准的CPU处理板和A/D-D/A板作为机械手控制系统的核心硬件单元,设计了一片以AD694芯片实现了用于减少反馈信息干扰的V/I转换电路,并将其与原有系统周边设备结合构成了一个完整的控制系统,。随后,介绍了在VxWorks平台上配合Tornado软件使用C语言编写了系统控制软件,具体包括A/D、D/A、串行通信、定时、控制各个模块的编写以及如何反映VxWorks的实时性要求的细节。最后,简要介绍了系统的硬件调试、软件调试过程和部分实验结果,并将原有系统的控制结果和新系统的控制结果进行了比较,论证了新的控制系统的效果。