机器人作为机电一体化技术的最高集成应用,是衡量一个国家自动化水平的重要标志。一般来说,可操作机器人是按照能够重复编程且实现自动控制,并应用于相关自动化系统中的机器人,是工业机器人中科技水平和含量较高的典型代表,特别是在轨迹跟踪过程中遇到的相关内容是目前亟待解决的关键问题,极具研究价值和意义。鉴于此,本文以可操作焊接机器人为研究对象,分析轨迹跟踪过程中的关键问题及解决方法,提出了有效的解决方法并开展了相关问题的分析与研究工作。本文的主要研究内容如下:（1）针对可操作机器人工作环境中的不确定性因素,特别是变参数、变负载等问题,使用智能控制方法,设计并提出了新型抗干扰滑模控制器,结合低通滤波器的特性,实现了输入信号的有效过滤,实现了机器人的有效控制,并最终应用于可操作机器人的轨迹跟踪过程中,优化了输入扭矩,提升了轨迹跟踪精度。实验表明本方法提升可操作机器人轨迹跟踪的力控制特性和跟踪性能。（2）针对可操作机器人的关键零部件以及连杆存在的柔性特征问题,首先优化机器人刚柔耦合动力学方程,建立新型刚柔耦合动力学方程,提出了新型抗柔性鲁棒控制器,使用扩张状态观测器实现了变量的有效观测,降低了由于柔性特征而存在的轨迹跟踪误差,提升了可操作机器人的动态品质。在整个研究过程中,实现了连续观测和连续控制,为下一步的碰撞检测过程和柔性振动抑制研究提供了良好的基础。（3）针对可操作机器人人机交互过程中的碰撞检测和避碰规划的关键问题,主要考虑在主动碰撞模式和不同接触位置的情况下,采用阻抗控制器和带通滤波器相结合的方式,提出了新型的碰撞检测控制器,实现有效的碰撞检测和避碰规划。在轨迹跟踪过程中实现了PID控制器和碰撞检测控制器的切换,有效避免了碰撞问题给机器人轨迹跟踪过程中带来的影响,最终提升了可操作机器人与外部的交互能力。（4）针对运动规划的过程中可操作机器人存在的柔性振动问题,通过傅里叶级数作为轨迹基函数,分析可操作机器人实际运动轨迹在时域和频域内的特性以及由此特性引起的对关节振动存在的影响,提出了基于Pontryagin最大值原理和微分方程BVP求解极值状态的新方法,最终实现动态补偿。为减少机器人运动过程中前馈转矩中的高频谐波分量对机器人轨迹跟踪带来的影响,通过离散轨迹点拟合的方法实现了最优控制。有效的降低了柔性关节在轨迹跟踪过程中出现的振动现象和关节变形量,提升了轨迹跟踪精度和动态品质。综上所述,本文主要对可操作机器人轨迹跟踪过程中的智能鲁棒控制器、刚柔耦合状态下的抗柔性控制、人机环境中的碰撞检测和避碰规划、柔性关节下的振动抑制问题进行了系统而有效的研究。通过应用相关的控制理论,提出了新型控制器并在实验平台上进行了有效的验证。最终通过实验研究,验证了所提方法的有效性和实用性,实现了可操作机器人轨迹跟踪过程中精度提高和动态品质提升的目标。