液压挖掘机是应用最广泛、结构最复杂、产销量最大的工程机械之一。由于普通液压挖掘机的操作人员的工作强度大,工作环境恶劣,所以实现挖掘机的自动化成为当今国内外挖掘机研究的热点。本文依托小松PC02-1小型挖掘机这一物理平台,对挖掘机进行机器人化技术的研究。论文简单介绍了挖掘机电液比例改造的方案及相关重要元器件,设计了挖掘机电液控制系统的数据采集接口箱和控制箱,并搭建了一种基于xPC Target的实时控制平台,给出了该平台的配置方法和工作流程。根据挖掘机器人自身特点建立了挖掘机器人工作装置的运动学模型,推导了挖掘机器人的四自由度拉格朗日动力学方程,并建立了挖掘机器人输出的液压力与液压驱动力矩之间的关系。在油缸空间内采用三次多项式插值法和过路径点的三次多项式插值法对挖掘机器人进行轨迹规划。建立了挖掘机器人电液系统数学模型,采用PID控制方法对所规划好的轨迹进行了单自由度和二自由度仿真和试验,得出了PID控制方法对系统参数变化敏感,鲁棒性差的结论。因此设计了一种模糊自整定PID控制方法来解决这一问题；并进行了仿真和试验研究,发现模糊自整定PID控制在鲁棒性上优于PID控制。为实现挖掘机器人的自主挖掘,设计了一种基于行为的自主控制的体系结构。采用有限状态机思想,基于Stateflow对挖掘工作目标进行分解,利用模糊控制的思想对挖掘机的工作状态进行评估。针对特定的挖掘工作,给出了基于行为的挖掘机器人自主挖掘的工作过程及具体的任务分解方法,通过一个初步试验说明了所设计的挖掘机器人自主挖掘控制方法的可行性。