随着现代工业的逐步发展,越来越多的工厂采用机器人来代替人类完成某种特定的任务,这样不仅可以将人从工作岗位上解放出来,而且更重要的是机器人可以提升工作效率和工作品质。机器人有很多的种类,无人车、无人机、机械臂等都属于机器人。目前工业上用的最多的是多关节型的机械臂,因此本论文将以多关节机械臂为主要的研究对象,将关注点放在与机械臂密切相关的两个主要方面:路径规划和轨迹跟踪控制。本文首先介绍了工业机器人的轨迹跟踪控制策略以及各种机器人路径规划算法在国内外的研究现状。随后分析了六自由度机器人的运动学与动力学问题,机器人的运动学描述了其空间位置和各个连杆的关节角度之间的关系,而机器人的动力学部分则描述了施加在各关节上的驱动力矩与关节转角之间的对应关系。通过对机器人运动学和动力学的综合性分析,为后面两个章节的研究奠定了基础。接着详细介绍了机器人路径规划中的RRT算法及其各种衍生算法,分析它们在目前阶段所存在的主要问题,并且针对这些问题给出了两点的改进措施,分别是100%的目标偏置概率和一种新的节点回归机制。通过对改进后的算法与原始算法进行多组对比实验,分析实验数据来证明所提出的改进措施的有效性。随后详细讨论了机器人的轨迹跟踪控制问题,提出了鲁棒自适应PD控制与扩张状态观测器相结合的控制策略。通过在控制系统中引入扩张状态观测器,及时有效的估计出了系统内部和外部的总扰动情况,以此来提高整个控制系统的抗干扰性能。通过多组对比实验来说明在控制算法中引入扩张状态观测器来增强系统抗干扰性能的必要性。