针对液压挖掘机进行挖掘作业时,所处环境复杂、恶劣,且作业任务繁重,使得操作人员的劳动强度大大增加,因此,很多研究者开始对智能挖掘机的自主挖掘进行研究。而在智能挖掘机自主挖掘的研究中,对挖掘轨迹进行规划是实现自主挖掘的基础,故本文针对液压挖掘机的轨迹规划方法进行了一系列研究。首先,采用机器人学中的分析理论,将液压挖掘机的工作装置D-H参数化,建立工作装置的数学模型,利用运动学理论,分别完成正、逆运动学分析,得到铲斗齿尖位置与各个关节液压油缸伸缩量及关节角度值间的转换关系,使用蒙特卡罗法对给定机型进行工作空间范围仿真分析;然后将液压挖掘机的挖掘梯形深坑的复杂任务采用分层分解思想进行分解,提出基于规则的路径规划方式,结合空间三次样条插值方法以及工作装置的工作范围对挖掘路径进行规划,得到单次作业循环的空间挖掘路径。其次,利用Matlab中的Robotic Toolbox模块,建立液压挖掘机工作装置模型;对所建模型分别进行正、逆运动学仿真,在笛卡尔空间中完成挖掘路径仿真,在关节空间中完成点到点的轨迹规划仿真。由于在Robotic Toolbox进行轨迹规划时,只能完成点到点的轨迹规划,因此,针对连续作业下的挖掘轨迹规划,在关节空间中,提出使用分段多项式插值的方式来完成。针对由六个路径点组成的五段挖掘轨迹,分别使用分段多项式4-4-4-4-5、分段多项式3-3-3-3-3、分段多项式3-3-5-3-3和分段多项式4-3-3-3-4等完成挖掘轨迹的规划,后续又在关节空间中分别提出使用5次非均匀有理B样条以及5次多项式拟合两种方式完成挖掘轨迹规划;对比不同方式求解所得性能指标可知,使用本研究所提出的分段多项式插值法4-4-4-4-5进行挖掘轨迹规划时,要明显优于其他挖掘轨迹规划方式。最后,在给定速度与加速度约束条件下,提出以插值时间为优化对象,采用粒子群算法求解最优插值时间,对本文提出的分段4-4-4-4-5多项式插值轨迹规划方法进行优化,通过优化前后对比得出优化后的轨迹规划能够在完成连续挖掘作业任务的基础上,保证工作过程的平稳连续,减小了关节之间的相互冲击,对实现自主挖掘有着重要作用。