控制系統(tǒng)是機(jī)器人的重要組成部分，使機(jī)器人按照指令要求去完成所希望的作業(yè)任務(wù)。機(jī)器人控制系統(tǒng)通常包括控制計(jì)算機(jī)、示教盒、操作面板、存儲器、檢測傳感器、輸入輸出接口、通信接口等部分組成。
1.對機(jī)器人控制系統(tǒng)的分類
(1)按照控制回路分類 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)由系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)位置控制指令，與來自位置傳感器的反饋信號進(jìn)行比較，得到一個(gè)位置差值，將其差值加以放大驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)，控制機(jī)器人完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作。而開環(huán)系統(tǒng)沒有檢測反饋裝置。
(2)按照控制系統(tǒng)的硬件分類 有機(jī)械控制、液壓控制、射流控制、順序控制和計(jì)算機(jī)控制等。機(jī)器人的控制一般采用計(jì)算機(jī)控制形式。
(3)按自動(dòng)化控制程度分類 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)又分為順序控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)、人工智能系統(tǒng)。
(4)若按編程方式分類 有物理設(shè)置編程控制系統(tǒng)、示教編程控制系統(tǒng)、離線編程控制系統(tǒng)。物理設(shè)置編程控制是由操作者設(shè)置固定的限位開關(guān)，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停車的程序操作，用于簡單的抓取和放置作業(yè)；示教編程控制是通過人的示教來完成操作信息的記憶，然后再現(xiàn)示教階段的動(dòng)作過程；離線編程控制是通過機(jī)器人語言進(jìn)行編程控制。
(5)按機(jī)器人末端運(yùn)動(dòng)控制軌跡分類 有點(diǎn)位控制和連續(xù)輪廓控制。在點(diǎn)位控制中，機(jī)器人每個(gè)運(yùn)動(dòng)軸單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，不對機(jī)器人末端操作的速度和運(yùn)動(dòng)軌跡作出要求，僅要求實(shí)現(xiàn)各個(gè)坐標(biāo)的精確控制。機(jī)器人的輪廓控制是指在機(jī)器人控制系統(tǒng)中設(shè)有插補(bǔ)器，在示教編程時(shí)將機(jī)器人輪廓軌跡運(yùn)動(dòng)中的各個(gè)離散坐標(biāo)點(diǎn)以及運(yùn)動(dòng)速度同時(shí)存儲于控制系統(tǒng)存儲器，再現(xiàn)時(shí)按照存儲的坐標(biāo)點(diǎn)和速度控制機(jī)器人完成規(guī)定的動(dòng)作。
2.工業(yè)機(jī)器人的位置伺服控制
對于工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，手臂末端的運(yùn)動(dòng)最為關(guān)鍵，而末端運(yùn)動(dòng)往往又是以各關(guān)節(jié)的合成來實(shí)現(xiàn)的，因而必須關(guān)注手臂末端的位置和姿態(tài)與各關(guān)節(jié)位移的關(guān)系。
(1)關(guān)節(jié)伺服控制 關(guān)節(jié)伺服控制是以大多數(shù)非直角坐標(biāo)機(jī)器人為控制對象。
(2)坐標(biāo)伺服控制 在三維空間對手臂進(jìn)行控制時(shí)，很多場合都要求直接給定手臂末端運(yùn)動(dòng)的位置和姿態(tài)，關(guān)節(jié)伺服控制系統(tǒng)中的各個(gè)關(guān)節(jié)是獨(dú)立進(jìn)行控制的，難以預(yù)測由各關(guān)節(jié)實(shí)際控制結(jié)果所得到的末端位置狀態(tài)的響應(yīng)，且難以調(diào)節(jié)各關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)的增益。因而，將末端位置矢量rd作為指令目標(biāo)值所構(gòu)成的伺服控制系統(tǒng)，稱之為作業(yè)坐標(biāo)伺服系統(tǒng)。這種伺服控制系統(tǒng)是將機(jī)器人手臂末端位置姿態(tài)矢量rd固定于空間內(nèi)某一個(gè)作業(yè)坐標(biāo)系來描述的。
3.工業(yè)機(jī)器人的自適應(yīng)控制
(1)模型參考自適應(yīng)控制 這種方法控制器的作用是使得系統(tǒng)的輸出響應(yīng)趨近于某指定的參考模型，因而必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的參數(shù)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。dubowsky等在這個(gè)參考系統(tǒng)中采用二維弱衰減模型，然后采用最陡下降法調(diào)整局部比例和微分伺服可變增益，使實(shí)際系統(tǒng)的輸出和參考模型的輸出之差為最小。然而，該方法從本質(zhì)上忽略了實(shí)際機(jī)器人系統(tǒng)的非線性項(xiàng)和耦合項(xiàng)，是對單自由度的單輸入單輸出系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。此外，該方法也不能保證用于實(shí)際系統(tǒng)時(shí)調(diào)整律的穩(wěn)定性。
(2)自校正適應(yīng)控制 在自適應(yīng)控制方法中，除模型參考自適應(yīng)之外，還有自校正方法。這種方法由表現(xiàn)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)離散時(shí)間模型各參數(shù)的估計(jì)機(jī)構(gòu)與用其結(jié)果來決定控制器增益或控制輸入的部分組成，采用輸入輸出數(shù)與機(jī)器人自由度相同的模型，把自校正適應(yīng)控制法用于機(jī)器人。