机械臂产业不断发展，应用范围扩宽，机械臂不断朝着轻量化、模块化的方向发展。设计轻型机械臂模块化关节与机械臂，使其具有良好的人机协作性能与高精度控制性能成为研究的关键问题。本文设计制作了机械臂模块化关节与机械臂，并实现高精度轨迹跟踪控制。
　　首先，搭建了机械臂模块化关节与二自由度机械臂。以模块化为原则设计机械臂模块化关节，并搭建二自由度机械臂；通过控制器硬件电路与软件程序设计，搭建了机械臂系统实验平台。
　　其次，对所搭建的机械臂模块化关节与二自由度机械臂进行运动学与动力学建模。使用DH法建立了二自由度机械臂运动学模型，并通过计算得到运动学逆解；利用五次多项式进行关节空间轨迹规划。通过机械臂模块化关节以及机械臂传动链分析，建立了机械臂动力学方程。通过低转速段使用Stribeck模型以及高转速段使用三次多项式的方式建立了关节摩擦模型；使用粒子群优化算法和MATLAB编程辨识了摩擦模型参数。
　　然后，设计自适应RBFNN补偿计算力矩控制器。针对含摩擦模型的机械臂动力学模型，利用自适应RBFNN，对摩擦模型和动力学模型参数误差引起的未建模动态进行在线观测，并补偿到计算力矩控制器中。通过设计的权值自适应律与李雅普诺夫函数，证明了控制器的稳定性，并分析了参数对控制器稳定性的影响。以机械臂模块化关节与二自由度机械臂为对象，进行了算法对比、性能测试等仿真，验证了算法的稳定性与有效性以及关节摩擦建模的必要性。
　　最后，利用机械臂模块化关节以及二自由度机械臂进行了实物平台实验。进行算法对比、改变目标轨迹与改变负载的性能测试实验，证明了控制器的有效性。从实验结果可以看出，相对于无摩擦模型的情况，含摩擦模型的自适应RBFNN补偿计算力矩控制的轨迹跟踪误差可降低50％以上。通过实验证明，所使用的建模与控制方法能够提高轨迹跟踪精度，并且具有实际工程应用价值。