最为核心的零部件之一，对机器人的性能起着决定性的影响，在一定程度上影响着机器人的发展。一般由四个部分组成：输入、输出、控制元件和算法。在一个简易的机器人系统里，分别对应的原件是：
机器人控制系统的功能是接收来自传感器的检测信号，根据操作任务的要求，驱动机械臂中的各个电动机，就像人的活动需要依赖自身的关节一样，机器人的运动控制离不开传感器。机器人需要用传感器来检测各种状态，机器人的内部传感器信号被用来反映机械臂关节的实际运动状态，机器人的外部传感器信号被用来检测工作环境的变化，所以机器人的神经与大脑组合起来才能成一个完整的机器人控制系统。
控制方式：有固定执行动作方式的，那就编好固定参数的程序给运动；如果有加视觉系统或者其他传感器的，根据传感器信号，就编好不固定参数的程序给运动。
是机器人系统的核心，国外有关公司对我国实行严密技术封锁，国内技术发展受到限制，近年来随着微电子技术的发展，微处理器的性能越来越高，但价格则越来越便宜，目前市场上已经出现了1－2美金的32位微处理器。
高性价比的微处理器为机器人带来了新的发展机遇，使开发低成本、高性能的机器人成为可能。为了保证系统具有足够的计算与存储能力，目前机器人多采用计算能力较强的Arm系列、DSP系列、POWER PC系列、Intel系列等芯片组成。
在体系结构方面，其研究重点是功能划分和功能之间信息交换的规范。在开放式体系结构研究方面，有两种基本结构，一种是基于硬件层次划分的结构，该类型结构比较简单，在日本，体系结构以硬件为基础来划分，如三菱重工株式会社将其生产的PA210可携带式通用智能臂式机器人的结构划分为五层结构；另一种是基于功能划分的结构，它将软硬件一同考虑，其是机器系结构研究和发展的方向。
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