随着高龄人口增多,脑萎缩、慢性肌肉损伤等疾病导致步行障碍患者逐年增加,由于医护资源的有限性,使坐垫机器人得到了发展。在实际应用中,坐垫机器人运动速度过快,会影响使用者安全性,因此对机器人速度约束是必要的。然而限制机器人运行速度会使跟踪误差变大,同时加上负载的机器人重心会发生偏移,这两个因素导致其很难精确跟踪指定轨迹。为了提高坐垫机器人系统稳定性与跟踪精度,本论文基于滑模变结构控制理论,研究坐垫机器人轨迹跟踪问题,主要内容如下:建立考虑重心偏移坐垫机器人动力学模型;基于此模型设计速度约束型滑模变结构控制器,通过限制实际运动速度的幅值,并采用对轨迹和速度跟踪误差均实时补偿策略,降低速度受限对系统的影响,实现在安全速度范围内对轨迹的精确跟踪;设计新型滑模趋近率降低系统抖振提高系统稳定性;数值仿真结果说明了设计的控制器可以同时应对重心偏移与速度约束影响。在对速度约束的基础上考虑坐垫机器人以有限时间跟踪期望轨迹,设计了一种新的非线性滑模面,并基于变结构控制理论设计全局快速Terminal滑模控制器;利用李雅普诺夫理论分析证明了滑模面的可达性;提出了一种新的双幂次趋近率,使得系统状态从趋近滑模面到稳定平衡点的全过程中,保证机器人平稳运行;数例仿真结果说明基于全局快速Terminal滑模控制方法设计的控制器具有很好鲁棒性,坐垫机器人能稳定跟踪指定轨迹。