油田的恶劣环境,人工成本的日益增高,油田作业机器人的多样化发展,都促进了对油田注水自动化的强烈需求,研制一台卸水机械臂装置显得极其重要。卸水机械臂的研发不仅为后期在实际应用中的推广提供技术支持,也为油田作业机器人的多元化和市场化奠定一定的基础。以下是本论文涉及到的具体的研究工作内容:1、详细介绍了油田卸水机械臂的工作背景,油田作业机器人方面、液压机械臂轨迹跟踪控制方式的研究现状,卸水机械臂的设计要求和设计难点;2、基于卸水机械臂的作业任务需求,对卸水机械臂进行总体结构设计参数反求,包括设计要求、概述,总体结构及主要零部件参数、运动形式,机构设计和动力系统设计;3、对卸水机械臂进行三维建模,通过比较,确定机械臂的截面形状,然后对模型进行强度和刚度校核,随后又对主要零部件做了静力学分析、模态分析,验证了该机构设计的合理性,对卸水机械臂装置进行了简单试验,试验结果表明该装置满足设计要求;4、介绍了机器人的空间描述,对设计的卸水机械臂模型进行简化,建立数学模型,接着对该模型进行正运动学分析,获取机械臂的运动空间,分析结果为下面的运动学轨迹跟踪奠定理论基础;5、阐述滑模变结构控制的原理及特点,针对非线性和复杂动力学特性的卸水机械臂的轨迹跟踪问题,建立简化的数学模型,然后提出模糊滑模控制理论,分别进行滑模变结构和模糊滑模的轨迹跟踪控制的MATLAB仿真,对比结果表明,模糊滑模控制器在各方面都具有更好的跟踪控制效果。