深达11000米的马里亚纳海沟富含多金属结合矿区、富钴结合矿区等多种珍贵资源,不仅如此,由于其位于海底最深处,对于探索地球的发展史也极具价值。随着詹姆斯·卡梅隆乘坐“深海探索者号”成功潜入马里亚纳海沟,人们认识到了海底最深处。但海底最深处的环境条件远比人们想象中复杂,尤其是对液压系统的影响。因此,全海深环境条件对液压机械手控制系统提出了更高的要求。本论文针对全海深环境的“高压低温”特性,重新设计机械手所用油缸中O型密封圈对应的沟槽尺寸;根据液压油的“粘压关系”和“粘温关系”,建立适用于全海深环境的机械手控制模型;利用负载传感技术提出适用于全海深液压机械手的变增益控制算法。全文共分六章:第一章,介绍了论文研究背景,通过分析全海深环境的“高压低温”特性对机械手控制系统的影响,并分析常用机械手控制算法,提出本论文的研究意义与研究的主要内容。第二章,从硬件、软件架构和控制算法三个方面分析了全海深环境的“高压低温”特性对机械手控制系统的要求,着重研究了海水深度与控制系统、压力反馈与负载计算方法。第三章,针对全海深环境的“高压低温”特性,利用粘度与压力和温度的关系,建立万米深海环境对应的压损模型;利用阀控非对称缸的经典模型建立并分析机械手单关节控制模型;最后,通过拉格朗日能量法建立机械手的运动学和动力学模型。第四章,通过建立并分析机械手的静负载模型,设计基于固定增益的机械手控制算法;通过分析机械手动态负载,其负载变化较大但可通过机械手的动力学模型建立对应的动态负载模型,对此设计了基于动态负载模型的基于变增益的负载传感液压机械手控制算法。第五章,利用建立的机械手模型进行仿真分析,基于实验室机械手的实验平台,使用LabVIEW界面模拟上位机功能,分别获得了机械手手爪持重负载未知和已知的对比实验数据。最后通过仿真和实验数据,验证了基于变增益的负载传感机械手控制方法的有效性。第六章,总结归纳了本论文研究的主要内容,指出创新点的同时针对该论文中的不足提出了改进方法。