目前的机器人控制中往往都是对机器人本体的研究而忽略了其驱动系统的控制研究。本文对直角坐标机器人模型的控制方法和驱动电机的运动控制进行了综合研究。异步电机的可靠性较高且成本低,所以本次研究将异步电机作为直角坐标机器人的驱动电机,以实现高精度的伺服控制。非线性和不确定性往往给机器人的控制研究带来许多困难。为了解决这个问题,本文以直角坐标机器人为研究对象,利用异步电动机作为机器人的驱动电机。首先将反步法应用在机器人控制中,克服了以往机器人PD控制方法参数固定的缺点,保证了系统的稳定性。在转矩电流转换之后,基于矢量控制,在电机内环电流控制器中选择滑模控制方法。仿真结果表明,设计的机器人控制系统具有良好的响应特性和跟踪能力。为进一步提高系统稳定性和简化电机控制策略,研究了一种直角坐标机器人的PCH与异步电动机的滑模直接转矩控制方法。考虑到(Port-controlled Hamiltonian,PCH)方法在诸多系统中的稳定性更好,因此将此方法应用到机器人位置控制器设计中,也可保证位置控制的稳定性。对电机使用(direct torque control,DTC)控制方法,避免了力矩电流转化环节,可对转矩和磁链直接进行控制,采用滑模控制进行内部转矩和磁链控制器设计,它克服了传统DTC控制的缺点。仿真结果表明,与PD+滞环控制相比,系统的跟踪和响应能力得到显着提高。而在机器人实际运行过程中往往是受到外部各种因素的干扰,能够准确迅速的跟踪输入值和有较好的抗扰动能力是一个良好机器人系统所必备的性能要求。本文在前两种方案基础上引入负载转矩观测器以提高系统扰动抑制能力。机器人本体视为电机轴负载,所以设计电机轴负载转矩观测器。仿真结果显示,观测器效果明显,系统扰动抑制能力很强。最后,为验证实际应用效果,在Links-RT平台上进行实验验证。综上,本次研究通过设计不同控制方法充分把机器人动力学与电机控制结合在一起,且控制效果良好,而且扰动抑制能力很好,满足设计需求。