遥操作机器人可以将人手延伸到很难到达或是危险的环境中去执行任务。但由于时延和力反馈的存在,容易导致遥操作机器人系统的不稳定。为了提高遥操作系统中主从机器人轨迹跟踪的稳定性和精准性及力反馈的逼真度,本文提出了一种基于齐次理论有限时间收敛的状态反馈控制和有限时间收敛的扰动观测器补偿控制相结合的控制算法,在将从端机器人与环境交互力完全反馈给操作者的同时,能够实现主从轨迹的快速稳定跟踪,并使系统具有较好的鲁棒性。首先,建立了遥操作机器人系统的数学模型。采用拉格朗日法建立了主从端机械臂的动力学模型,推导了遥操作机器人系统的动力学方程。其次,为了提高主从机器人轨迹跟踪的稳定性和精准性,本文提出了一种基于齐次理论的有限时间遥操作控制算法。不同于传统基于李雅普诺夫稳定控制算法,该控制算法能够使主从轨迹跟踪误差在有限时间内收敛,从而提高跟踪的快速和准确性。同时,采用Lyapunov稳定性定理以及齐次度定理从理论上证明了具有该控制算法的遥操作机器人系统的全局有限时间稳定性。实验结果表明在对称/非对称时变时延下,从端机械臂能够稳定、快速、准确地跟踪主端机械臂的轨迹,同时操作者能够获得逼真的力反馈。最后,考虑到系统存在内部扰动以及外界环境干扰可能影响系统的轨迹跟踪性能,本文设计了一种基于扩张状态理论的有限时间干扰观测器,对系统中的干扰进行估计和补偿,提高系统的鲁棒性。由于该观测器能够有限时间收敛,则观测器的输出值能够在有限时间内趋近于实际干扰值,再采用补偿控制,即可消除大部分作用在系统上的干扰。将该观测器与基于齐次理论的有限时间控制算法相结合,进行实验。实验结果表明,在对称/非对称时变时延的条件下,当机械臂与环境交互时,该观测器补偿控制算法能够提高遥操作机器人系统的主从轨迹跟踪精度,从而提高系统的鲁棒性。