從世界上第一臺(tái)遙控機(jī)械手的誕生至今已有50年了，在這短短的幾年里，伴隨著計(jì)算機(jī)、自動(dòng)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(jìn)步，機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)歷經(jīng)3代：

（1)可編程的示教再現(xiàn)型機(jī)器人；

（2)基于傳感器控制具有一定自主能力的機(jī)器人；

 (3)智能機(jī)器人。作為機(jī)器人的核心部分，機(jī)器人控制器是影響機(jī)器人性能的關(guān)鍵部分之一。它從一定程度上影響著機(jī)器人的發(fā)展。目前，由于人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、傳感器技術(shù)及其它相關(guān)學(xué)科的長(zhǎng)足進(jìn)步，使得機(jī)器人的研究在高水平上進(jìn)行，同時(shí)也為機(jī)器人控制器的性能提出了更的要求。

對(duì)于不同類(lèi)型的機(jī)器人，如有腿的步行機(jī)器人與關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人，控制系統(tǒng)的綜合方法有較大差別，控制器的設(shè)計(jì)方案也不一樣。

機(jī)器人控制器是根據(jù)指令以及傳感信息控制機(jī)器人完成一定的動(dòng)作或作業(yè)任務(wù)的裝置，它是機(jī)器人的心臟，決定了機(jī)器人性能的優(yōu)劣。

從機(jī)器人控制算法的處理方式來(lái)看，可分為串行、并行兩種結(jié)構(gòu)類(lèi)型。

1串行處理結(jié)構(gòu)

所謂的串行處理結(jié)構(gòu)是指機(jī)器人的控制算法是由串行機(jī)來(lái)處理。對(duì)于這種類(lèi)型的控制器，從計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)、控制方式來(lái)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(tái)功能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)全部控制功能。在早期的機(jī)器人中，如Hero-I，Robot-I等，就釆用這種結(jié)構(gòu)，但控制過(guò)程中需要許多計(jì)算（如坐標(biāo)變換），而此這種控制結(jié)構(gòu)速度較慢。

(2)二級(jí)CPU結(jié)構(gòu)、主從式控制方式

一級(jí)CPU為主機(jī)，擔(dān)裊系統(tǒng)管理、機(jī)器人語(yǔ)言編譯和人機(jī)接口功能，同時(shí)也利用它的運(yùn)算能力完成坐標(biāo)變換、軌跡插補(bǔ)，并定時(shí)地把運(yùn)算結(jié)果作為關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的增量送到公用內(nèi)存，供二級(jí)CPU讀?。欢?jí)CPU完成全部關(guān)節(jié)位置數(shù)字控制。這類(lèi)系統(tǒng)的兩個(gè)CPU總線(xiàn)之間基本沒(méi)有聯(lián)系，僅通過(guò)公用內(nèi)存交換數(shù)據(jù)，是一個(gè)松耦合的關(guān)系。對(duì)釆用更多的CPU進(jìn)一步分散功能是很困難的。比如本世紀(jì)70年代生產(chǎn)的MoLomari機(jī)器人（5關(guān)節(jié)，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)）的計(jì)箅機(jī)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(jī)二級(jí)分布式結(jié)構(gòu)，上位機(jī)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)管理以及運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算、軌跡規(guī)劃等。下位機(jī)由多CPU組成，每個(gè)CPU控制一個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，這些CPU和主控機(jī)聯(lián)系是通過(guò)總線(xiàn)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(duì)具體問(wèn)題而采用的功能分布式結(jié)構(gòu)，即每個(gè)處理器承擔(dān)固定任務(wù)。目前世界上大多數(shù)商品化機(jī)器人控制器都是這種結(jié)構(gòu)。

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

以上幾種類(lèi)型的控制器都是采用串行機(jī)來(lái)計(jì)算機(jī)器人控制算法。它們存在一個(gè)共同的弱點(diǎn)：計(jì)算負(fù)擔(dān)重、實(shí)時(shí)性差。所以人多采用離線(xiàn)規(guī)劃和前饋補(bǔ)償解耦等方法來(lái)減輕實(shí)時(shí)控制屮的計(jì)算負(fù)擔(dān)。當(dāng)機(jī)器人在運(yùn)行中受到干擾時(shí)其性能將受到影響，更難以保證高速運(yùn)動(dòng)中所要求的精度指標(biāo)。

由于機(jī)器人控制算法的復(fù)雜性以及機(jī)器人控制性能的亟待提商，許多學(xué)者從建模、算法等多方面進(jìn)行了減少計(jì)算量的努力，但仍難以在串行結(jié)構(gòu)控制器上滿(mǎn)足實(shí)時(shí)計(jì)算的要求。因此，必須從控制器本身尋求解決辦法。方法之一是選用高檔次微機(jī)或小型機(jī)；另一種方法就是采用多處理器作并行計(jì)算，提高控制器的計(jì)算能力。