装载机作为工程机械主流机种之一,应用面极广。而目前国内装载机的铲掘作业是由操作者操纵动臂手柄或铲斗手柄来完成的,而在手动控制的过程中,动臂的卸载位置和铲掘位置有很大的随机性,需要操作者对铲斗的位置姿态进行调整。由于装载机的作业形式是它围绕着作业对象在移动,而作业对象复杂多变,因此,就使得装载机的铲掘作业的效率很大程度上取决于操作者的经验、技能和意愿。也正是由于它的工作特点,操作人员需要反复地铲掘、运料,卸料及频繁地车辆换向,这使操作人员在工作中易疲劳,工作效率降低。为了减轻操作者的劳动强度,提高装载机的作业效率,以及消除因操作者铲掘作业的技术水平而造成的能源浪费,本文围绕装载机自动铲装作业轨迹控制问题,进行了以下研究工作：1.根据装载机的工作装置机构特点,对工作装置进行了运动学分析,建立了装载机工作装置的简化模型并采用(D-H)法建立杆件坐标系,用矩阵变换法求出了铲斗相对于车架的位置变换矩阵,实现了铲掘轨迹由直角坐标空间向关节空间转换,通过求解装载机工作装置的几何关系,求得由关节空间向驱动空间转换；结合手动铲装作业过程的试验轨迹分析,结合提高作业效率和节能降耗两方面的要求进行自动铲装作业轨迹的理论分析和规划；运用Matlab工具进行曲线拟合,得到动臂油缸和转斗油缸的驱动方程。2.搭建以电比例减压阀控制分配阀对装载机工作装置油缸进行位置控制的液压系统；根据动臂和铲斗油缸控制铲斗轨迹的特点,明确动臂和铲斗油缸运动控制算法；为实现作业效率和铲装的满斗率,制定了自动铲装过程中的智能减阻控制策略。3.由于装载机工作条件恶劣的原因,采用高可靠性的英飞凌XC167为微处理器搭建了控制器的硬件平台满足工业方面的应用；设计了微处理器控制系统的电源模块电路、复位电路和看门狗监视复位电路、CPU外部时钟电路、外部EEPROM电路、输入输出10电路、CAN通信模块电路、PWM驱动模块电路、模拟信号采集处理模块电路、车速频率信号采集处理电路等主要电路,以及控制器的硬件抗干扰设计；动臂和铲斗油缸压力传感器、角度传感器的选型。并且采用Multisim电路仿真软件对模拟信号采集处理模电路和车速频率信号采集处理电路进行了仿真,验证了电路设计能满足设计性能要求。4.根据自动铲装作业轨迹控制的控制策略和硬件设计方案,编写了自动铲装轨迹控制的主程序、系统初始化程序、插入物料和铲取物料操作控制子程序、模糊PID控制程序、读AD转换数据程序和EEPROM读写数据程序等主要程序的流程图；编写主要的初始化源程序、读取A/D转换数据的源程序；制定给电比例减压阀控制信号叠加颤振信号的方法；阐述单片机系统软件设计时所采取的软件抗干扰措施。