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研究智能挖掘机器人的最终目的是代替传统的挖掘机，以拓展应用领域，适应恶劣的工作环境，提高任务质量，同时降低人力成本。本文针对挖掘机器人关节液压伺服系统，研究新型的运动控制策略，以增强系统鲁棒性，提高跟踪精度和运动平稳性。论文研究主要包括以下几个方面：
1.将基于干扰观测器的鲁棒运动控制方法应用于挖掘机器人伺服系统。
首先将非对称液压缸系统用一个近似的线性时变传递函数描述，进而忽略高频动态，用简化的二阶传递函数作为名义模型，再引入干扰观测器，以抑制各种外部力扰动，并增强伺服系统对参数变化的鲁棒性；然后以名义模型的输出状态为输入，发计了新型的死区补偿环节，有效地避免了采用常规补偿策略存在的问题，避免了多路阀阀芯在零位死区内的频繁切换，以及系统输出的高频振动。本文还对干扰观测器方法的工程设计及调试进行了研究。通过测量频率特性，拟合低阶开环对象，设计Q(s)滤波器等系列步骤，简化了系统调试过程，减少了控制器参数整定过程中的盲目性。
2.针对非对称液压缸伺服系统，提出了一种新型的滑模运动控制方法。
在假定系统参数变化有界的情况下，用Lyapunov稳定性理论证明了，在参数变化范围内，该滑模控制器能够保证跟踪误差渐进收敛至一有界区域，从而解决了挖掘机器人载荷大范围变化下液压伺服系统的鲁棒性问题；该方法的另一个优点是能够保证暂态性能；在考虑静摩擦和动摩擦的物理定性特征后，对滑模控制算法进行了改进，进一步提高了伺服系统的性能；同时，对多路阀死区特性，提出了一种新型的补偿环节，能够有效提高控制性能，且使控制量更加平稳。
3.对多路阀控非对称液压缸系统的建模工作进行了研究。
从描述非对称液压缸伺服系统的非线性方程组出发，采用局部线性化方法，建立起一个时变线性系统模型，可以采用状态方程的形式描述；然后通过进一步忽略次要因素和高频动态，建立起一个简化的具有不确定参数的二阶线性模型，并给出：了参数辨识方法。该模型能很好地反映非对称液压缸系统的低频动态特性，为采用各种先进运动控制方法奠定了基础。论文同时也给出了SM12多路阀的面积梯度特性，对挖掘机器人关节液压系统数学模型的简化和进行计算机仿真产生积极作用。
对本文提出的所有新方法，都通过计算机仿真进行了验汪，结果表明，采用本文算法在提高挖掘机器人系统鲁棒性、提高系统跟踪性能及增强系统运动平稳性等方面效果显著。