随着现代科技的发展,工程机械智能化是主要的发展方向。本文结合挖掘机智能化的发展趋势,对工作装置的轨迹规划和运动控制进行了研究。首先,对挖掘机工作装置进行轨迹规划,运用D-H法建立挖掘机工作装置的运动学模型,根据直线作业轨迹,通过运动学逆解运算,得到挖掘机铲斗的位姿与各个液压缸长度的关系;接着,为了对轨迹进行有效控制,设计了以比例伺服阀为控制元件、油缸行程传感器为反馈元件的液压位置闭环控制系统,针对系统阀控非对称缸的特点,通过建立液压系统数学模型的方式,对液压系统的性能进行了分析;然后,采用直线插补算法对运动轨迹进行控制,将控制过程分解为对单个液压缸的控制,为了改善单个液压缸位置闭环控制系统性能,提高轨迹控制的精度,采用具有参数自整定功能的单神经元PID控制策略对位置控制系统进行了优化,并运用ADAMS软件建立了挖掘机虚拟样机模型,进行了直线挖掘轨迹的运动学仿真;最后,设计了以STM32微控制器为核心的硬件电路,以Keil Vision5为软件开发环境,采用C语言编写了软件程序,完成控制系统硬件及软件部分的设计。运用MATLAB仿真,其结果表明,虽然挖掘机工作装置具有参数时变和干扰未知的特点,但是单神经元PID控制策略仍能取得良好的控制效果;ADAMS的轨迹运动学仿真结果显示,铲斗轨迹规划的方法是正确可行的。