یکی از بحث های مورد توجه در سال های اخیر در زمینه سیستم های غیرخطی به ویژه سیستم های رباتیک، طراحی مشاهده گر جهت تخمین بخشی از متغیرهای حالت سیستم و کنترل سیستم های غیرخطی مبتنی بر استفاده از مشاهده گر بوده است. به دلیل پیچیدگی دینامیک سیستم های غیرخطی و همچنین امکان پذیر نبودن طراحی جدا از هم مشاهده گر و قانون کنترلی، نتایج کارآمد برای سیستم های غیرخطی به ویژه سیستم های رباتیکی کمتر ارائه شده است. در این پژوهش به طراحی مشاهده گر و قانون کنترلی مبتنی بر استفاده از مشاهده گر برای سیستم های غیرخطی و سیستم های رباتیکی پرداخته شده است. ضمن مروری بر کارهای اصلی انجام شده در طراحی مشاهده گر غیرخطی، دو روش جدید در طراحی مشاهده گر برای سیستم های رباتیکی ارائه شده است. مشاهده گر ارائه شده در روش اول اختصاص به سیستم های رباتیکی سری دارد و از خواص معادلات دینامیکی این ربات ها استفاده می کند. در روش دوم، مشاهده گر حالت کلی تر داشته و علاوه بر سیستم های رباتیکی برای دسته وسیعی از سیستم های لیپشیتز قابل استفاده است. پایداری خطای تخمین در مشاهده گر و خطای تعقیب در سیستم کنترلی به طور همزمان با استفاده از روش مستقیم لیاپونوف بررسی شده است. الگوریتم های پیشنهادی مبتنی بر مدل هستند، با این وجود نسبت به تغییر پارامترهای سیستم مقاوم هستند. این ارزیابی ها با استفاده از شبیه سازی های عددی در محیط matlab تأیید شده اند. یکی دیگر از بحث های مورد توجه در دهه اخیر طراحی قانون کنترلی با در نظر گرفتن دینامیک محرک ها است، در این پایان نامه مشاهده گرهای سرعت و کنترل کننده های مبتنی بر مشاهده سرعت پیشنهادی با در نظر گرفتن دینامیک موتورهای محرک برای این سیستم ها نیز تعمیم داده شده است.