近些年来,由于意外、疾病等因素造成的上肢肢体运动功能障碍患者的日益增多,对于上肢康复治疗的需求也逐渐增加。基于现代机器人学以及医疗行业的发展,对于康复训练机器人的研究逐渐成为了行业的热点,对于国家医疗康复行业发展具有重要意义。因此本文以四自由度的上肢康复训练机器人作为研究对象,对其路径规划和控制算法进行研究,用于辅助患有上肢功能障碍患者的康复训练。本文在机器人学的基础理论上,首先对四自由度上肢康复机器人建模,使用DH法建立康复机器人模型,分别推算运动学正逆解,计算机器人的雅可比矩阵,然后通过蒙特卡洛法得到了其工作空间,并对建立的康复机器人使用Matlab进行仿真。进而分别计算康复训练机器人总动能和总位能,使用拉格朗日法进行计算,建立动力学模型,使用Solidworks建立上肢康复机器人模型,并导入Adams中进行仿真分析,得到机器人运动时各关节角速度、角加速度、关节力矩等信息。其次,研究了康复机器人的控制策略,提出基于扩展状态观测器的滑模与自抗扰复合控制的方法,分别使用滑模控制和自抗扰控制各自的优势,利用滑模快速趋近,使用自抗扰避免在滑模面产生的抖振。使用Matlab分别对基于扩展状态观测器的滑模控制、自抗扰控制以及滑模自抗扰复合控制进行仿真,实验结果表明提出的控制算法具有较高的轨迹跟踪精度以及较快的跟踪速度,对外部干扰具有良好的抗干扰能力,同时对于系统的内部的非线性扰动具有很好的鲁棒性。最后,分析了轨迹规划和路径规划常用的方法,分析了三次、五次多项插值以及空间直线、空间圆弧插值的轨迹规划方法。对于路径规划,为使康复训练对于患肢实际情况更具有针对性同时避免活动路径过于单一,提出随机扩展树与人工势场结合的路径规划算法,并使用Matlab进行仿真验证。实验结果表明,使用随机扩展树对人工势场进行改进的优化算法有效的避免了局部最优问题,具有良好的路径规划能力,可以针对患者患肢受损情况,避开会造成伤害的区域,规划合理的训练路径,灵活适应各种受损程度的患者,同时避免了训练路径单一问题。