乒乓球机器人与一般工业机器人相比，其结构更复杂，运动更快速，准确性更高，这给乒乓球机器人的相关研究带来了很大挑战；要让机器人以恰当的时间、位姿、速度做到灵活地击打乒乓球，就必须对其执行机构——机械臂进行轨迹规划及控制策略方面的深入研究。本文根据乒乓球机械臂运动要求，按照“机械臂模型建立→机械臂运动学与动力学分析→机械臂轨迹规划→控制方法研究”的思路，利用组合正弦函数轨迹规划方法对七自由度仿人机械臂各关节进行轨迹规划，将改进的自适应迭代学习控制方法对机械臂进行控制，实现仿人机械臂快速运动、准确击球的动作目标。本文首先分析了乒乓球机械臂的冗余模型和击球要求，应用几何法及连杆位姿关系求解出了各关节变量的运动学逆解，推导了雅可比矩阵的伪逆从而求取了击球时刻关节的运动速度；使用递推牛顿-欧拉算法求解机械臂动力学方程，并实例化了该算法的对关节驱动力矩的计算结果。针对以往轨迹规划方法规划的轨迹曲线不平滑或不连续的缺点，将对称组合正弦函数法对机械臂进行轨迹规划，设计了曲线调整参数，获得了平滑连续的加速度曲线；通过将对称组合正弦函数曲线以2:3的比例进行非对称化，解决了快速运动的机械臂产生的残留振动问题；并分析验证了对称化和非对称化组合正弦函数轨迹规划方法均具有二次规划的能力。在研究自适应迭代学习控制理论的基础上，通过增加参数不确定项补偿器和引入饱和函数设计了改进的AILC控制策略，减小了参数不确定的影响和控制力矩的抖振。并将改进的AILC控制算法应用到机械臂的控制中，利用Matlab/Simulink搭建了系统的控制模型，以非对称组合正弦函数法规划的轨迹曲线为参考信号，仿真结果表明机械臂系统在该控制方案下有良好的动态性能，达到机械臂的击球目标。