液压机械臂具有负载能力强、结构紧凑和响应迅速等特点,广泛应用于工业各领域。以基于液压摆缸关节的多自由度机械臂为研究目标,对其控制系统进行了深入研究,设计了一种以低成本、非伺服的电磁换向阀作为控制元件的液压机械臂控制系统。针对电磁换向阀不理想的控制特性,对实现液压机械臂的定位控制进行研究,并提出了较为完整的控制理论和方法。具体研究内容分为以下三个方面:(1)以设计的多自由度液压机械臂为研究对象,运用改进的D-H法对其整体结构进行了运动学分析,并对运动学正、逆解进行详细求解。针对以电磁换向阀为核心的液压控制系统,选择了定位控制的运动方式,并制定了相应的运动学习策略。根据机械臂的运动控制要求,对整个控制系统的特征进行提取、分析,最终导出描述整个控制系统输入输出特性的数学模型。(2)根据制定的学习策略设计了相应的控制系统,并从硬件和软件两方面着手,具有人机交互、运动控制和传感检测等功能,主要目的是实现对机械臂的人工示教及示教信息的采集。操作人员可通过上位机或主控制器驱动机械臂各关节完成各种示教动作,并将传感器反馈的运动信息及相关设定参数一同作为示教信息保存起来,方便日后示教再现及为回归模型提供训练样本。(3)通过机器学习算法对采集的训练样本进行回归分析,以此来建立机械臂控制的预测模型,控制系统根据所建模型来输出与输入目标所对应的预测命令,由传感器反馈最终的执行结果,将精度不达标的案例作为新的训练样本进行保存,以此不断完善预测模型,保证机械臂定位控制的精度。