自動控制理論的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)的需要及相關(guān)技術(shù)的進步，機器人的發(fā)展已經(jīng)歷了3代：

(1)可編程的示教再現(xiàn)型機器人；

(2)基于傳感器控制具有一定自主能力的機器人；

(3)智能機器人。

作為機器人的核心部分，機器人控制器是影響機器人性能的關(guān)鍵部分之一，它從一定程度上影響著機器人的發(fā)展。目前，由于人工智能、計算機科學、傳感器技術(shù)及其它相關(guān)學科的長足進步，使得機器人的研究在高水平上進行，同時也為機器人控制器的性能提出更高的要求，對于不同類型的機器人，如有腿的步行機器人與關(guān)節(jié)型工業(yè)機器人，控制系統(tǒng)的綜合方法有較大差別，控制器的設計方案也不一樣。

中國成為全球第一大工業(yè)機器人應用市場指日可待，但遺憾的是，我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展較晚，受相關(guān)技術(shù)和加工工藝等因素影響，中國市場上工業(yè)機器人基本被以ABB、庫卡、發(fā)那科和安川四大巨頭為主的國外機器人品牌占據(jù)著，國產(chǎn)機器人品牌僅占約8%的市場份額?？刂破髯鳛楣I(yè)機器人最為核心的零部件之一，必將受惠工業(yè)機器人的快速增長，但作為關(guān)鍵核心零部件的控制器市場，也同樣被外企所占據(jù)。  

機器人控制器是根據(jù)指令以及傳感信息控制機器人完成一定的動作或作業(yè)任務的裝置，它是機器人的心臟，決定了機器人性能的優(yōu)劣，從機器人控制算法的處理方式來看，可分為串行、并行兩種結(jié)構(gòu)類型。 

串行處理結(jié)構(gòu) 

所謂的串行處理結(jié)構(gòu)是指機器人的控制算法是由串行機來處理，對于這種類型的控制器，從計算機結(jié)構(gòu)、控制方式來劃分，又可分為以下幾種： 

(1) 單CPU 結(jié)構(gòu)、集中控制方式用一臺功能較強的計算機實現(xiàn)全部控制功能，在早期的機器人中 ,如 Hero-I, Robo t-I等 ,就采用這種結(jié)構(gòu)，但控制過程中需要許多計算 (如坐標變換 ) ,因此這種控制結(jié)構(gòu)速度較慢。

 (2) 二級 CPU結(jié)構(gòu)、主從式控制方式一級 CPU 為主機，擔當系統(tǒng)管理、機器人語言編譯和人機接口功能 ,同時也利用它的運算能力完成坐標變換、軌跡插補，并定時地把運算結(jié)果作為關(guān)節(jié)運動的增量送到公用內(nèi)存，供二級 CPU讀??；二級CPU完成全部關(guān)節(jié)位置數(shù)字控制.這類系統(tǒng)的兩個CPU總線之間基本沒有聯(lián)系 ,僅通過公用內(nèi)存交換數(shù)據(jù) ,是一個松耦合的關(guān)系.對采用更多的 CPU 進一步分散功能是很困難的.日本于 70年代生產(chǎn)的 M otoma n機器人 ( 5關(guān)節(jié) ,直流電機驅(qū)動 )的計算機系統(tǒng)就屬于這種主從式結(jié)構(gòu)。

(3) 多CPU 結(jié)構(gòu)、分布式控制方式

 目前，普遍采用這種上、下位機二級分布式結(jié)構(gòu)，上位機負責整個系統(tǒng)管理以及運動學計算、軌跡規(guī)劃等。下位機由多 C PU組成 ,每個 CPU控制一個關(guān)節(jié)運動，這些 CPU和主控機聯(lián)系是通過總線形式的緊耦合，這種結(jié)構(gòu)的控制器工作速度和控制性能明顯提高。但這些多CPU系統(tǒng)共有的特征都是針對具體問題而采用的功能分布式結(jié)構(gòu)，即每個處理器承擔固定任務，目前世界上大多數(shù)商品化機器人控制器都是這種結(jié)構(gòu)。 

控制器計算機控制系統(tǒng)中的位置控制部分，幾乎無例外地采用數(shù)字式位置控制。 

以上幾種類型的控制器都是采用串行機來計算機器人控制算法，它們存在一個共同的弱點：計算負擔重、實時性差.所以大多采用離線規(guī)劃和前饋補償解耦等方法來減輕實時控制中的計算負擔，當機器人在運行中受到干擾時其性能將受到影響，更難以保證高速運動中所要求的精度指標。

并行處理結(jié)構(gòu) 

并行處理技術(shù)是提高計算速度的一個重要而有效的手段，能滿足機器人控制的實時性要求，從文獻來看，關(guān)于機器人控制器并行處理技術(shù)，人們研究較多的是機器人運動學和動力學的并行算法及其實現(xiàn) .1982年 J. Y. S. Luh首次提出機器人動力學并行處理問題 ,這是因為關(guān)節(jié)型機器人的動力學方程是一組非線性強耦合的二階微分方程，計算十分復雜，提高機器人動力學算法計算速度也為實現(xiàn)復雜的控制算法如: 計算力矩法、非線性前饋法、自適應控制法等打下基礎(chǔ)。開發(fā)并行算法的途徑之一就是改造串行算法 ,使之并行化，然后將算法映射到并行結(jié)構(gòu) .一般有兩種方式 ,一是考慮給定的并行處理器結(jié)構(gòu) ,根據(jù)處理器結(jié)構(gòu)所支持的計算模型 ,開發(fā)算法的并行性;二是首先開發(fā)算法的并行性 ,然后設計支持該算法的并行處理器結(jié)構(gòu) ,以達到最佳并行效率。  

存在的問題

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隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的飛速發(fā)展和社會的進步，對機器人的性能提出更高的要求。智能機器人技術(shù)的研究已成為機器人領(lǐng)域的主要發(fā)展方，如各種精密裝配機器人，位置混合控制機器人，多肢體協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)以及先進制造系統(tǒng)中的機器人的研究等。相應的，對機器人控制器的性能也提出了更高的要求。但是，機器人自誕生以來，特別是工業(yè)機器人所采用的控制器基本上都是開發(fā)者基于自己的獨立結(jié)構(gòu)進行開發(fā)的 ,采用專用計算機、專用機器人語言、專用操作系統(tǒng)、專用微處理器.這樣的機器人控制器已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求。

綜合起來，現(xiàn)有機器人控制器存在很多問題 ,如：

(1)開放性差局限于“專用計算機、專用機器人語言、專用微處理器”的封閉式結(jié)構(gòu)，封閉的控制器結(jié)構(gòu)使其具有特定的功能、適應于特定的環(huán)境，不便于對系統(tǒng)進行擴展和改進。

 (2)軟件獨立性差軟件結(jié)構(gòu)及其邏輯結(jié)構(gòu)依賴于處理器硬件，難以在不同的系統(tǒng)間移植。

 (3)容錯性差由于并行計算中的數(shù)據(jù)相關(guān)性、通訊及同步等內(nèi)在特點，控制器的容錯性能變差，其中一個處理器出故障可能導致整個系統(tǒng)的癱瘓。

 (4)擴展性差目前。機器人控制器的研究著重于從關(guān)節(jié)這一級來改善和提高系統(tǒng)的性能.由于結(jié)構(gòu)的封閉性，難以根據(jù)需要對系統(tǒng)進行擴展，如增加傳感器控制等功能模塊。

 總起來看，前面提到的無論串行結(jié)構(gòu)還是并行結(jié)構(gòu)的機器人控制器都不是開放式結(jié)構(gòu)，無論從軟件還是硬件都難以擴充和更改，例如，商品化的 Mo toman機器人的控制器是不開放的，用戶難以根據(jù)自己需要對其修改、擴充功能，通常的做法是對其詳細解剖分析，然后對其改造。