随着国家《中国制造2025》的提出,将工业机器人等智能装备作为未来发展的重点。对于工业级机械臂而言,轨迹规划和轨迹跟踪问题的研究为其能够精准安全的工作提供了重要的保障。根据给定目标的具体任务可以准确的规划出机械臂关节变量的运动轨迹,再对机械臂生成的轨迹进行轨迹跟踪控制,使得控制输入驱动力矩能够达到机械臂精确跟踪给定目标轨迹的需求。因此轨迹规划和轨迹跟踪是机械臂能够完成给定任务的基础,具有重要的研究意义。首先本文根据Denavit-Hartenberg法建立了BO-6-3六自由度机械臂的坐标模型并根据各个连杆的D-H参数求得了各个关节之间的位姿关系,进而可以通过齐次变换矩阵得到机械臂末端执行器相对于机械臂本体的位姿,并推导出机械臂正运动学方程,分析了利用几何法求取运动学逆解的简要过程。采用拉格朗日公式法对平面内两自由度机械臂进行了机械臂动力学建模,同时分析了机械臂动力学正解和动力学逆解之间的关系。然后本文提出了基于差分进化(Differential Evolution)优化BP神经网络求解机械臂运动学逆解的方法,并与BP神经网络进行了比较,仿真结果表明DEBP神经网络求得的逆解精度高同时也分析了传统求解运动学逆解方法的不足之处。在关节空间和笛卡尔空间内分别进行机械臂的轨迹规划,在关节空间内通过运动学的逆解求得关节角度值序列,并采用五次多项式插值法进行运算,求得了关节空间内关节角的位置、速度和加速度的变化曲线。在笛卡尔空间内采用直线插补法完成了从初始位置到终止位置的轨迹规划,完成了目标指定任务。最后本文采用了双幂次趋近律与改进的终端滑模面相结合的滑模变结构控制策略,对平面两自由度机械臂进行轨迹跟踪控制研究。针对传统幂次趋近律收敛速度慢,抖振现象明显等缺点,采用了双幂次趋近律的滑模控制方法,保证了系统能够在有限时间内快速的到达滑动模面。与此同时传统的终端滑模面在对机械臂关节角的位置误差和速度误差跟踪时精度较低,也不能很好的控制当系统进入滑动模面瞬间的状态情况,易于产生较强的抖振现象,因此本文又采用了改进的终端滑模面。将双幂次趋近律和改进的终端滑模面结合后,针对机械臂动力学方程推导出机械臂系统的控制律。将在选定同一滑模面的情况下针对不同的趋近律进行对比分析,同理在选定同一趋近律的情况下针对不同的滑模面进行对比分析。仿真结果表明双幂次趋近律和改进的终端滑模面的结合在具有外界干扰的情况下还能够使机械臂系统保持较强的鲁棒稳定性和鲁棒性,有效的提升了机械臂的跟踪精度,并在一定程度上减弱了机械臂的抖振现象。