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1.工业机器人控制系统的硬件结构
控制器是机器人系统的核心，国外公司对我国实行了严密的封锁。近年来，随着微电子技术的发展，微处理器的性能越来越高，价格越来越便宜。目前市场上已经出现了1-2美元的32位微处理器。
高性价比的微处理器为机器人控制器带来了新的发展机遇，使得开发低成本高性能的机器人控制器成为可能。为了保证系统有足够的计算和存储能力，机器人控制器大多由ARM系列、DSP系列、POWERPC系列、Intel系列等计算能力较强的芯片组成。
另外，由于现有的通用芯片在价格、性能、集成度、接口等方面都不能完全满足一些机器人系统的要求。机器人系统需要SoC(SystemonChip)技术。将特定的处理器与所需的接口集成在一起，可以简化系统外围电路的设计，减小系统尺寸，降低成本。
例如，Actel在其FPGA产品上集成了NEOS或ARM7的处理器内核，形成一个完整的SoC系统。在机器人运动控制器方面，其研究主要集中在美国和日本，有成熟的产品，其运动控制器以DSP技术为核心，采用基于PC的开放式结构。
2.工业机器人控制系统架构
在控制器体系结构方面，其研究重点是功能划分和功能间信息交换的规范。在开放式控制器体系结构的研究中，有两种基本结构，一种是基于硬件层次的，比较简单。在日本，架构是基于硬件的，比如三菱重工有限公司将PA210便携式通用智能手臂机器人的结构分为五层；另一种是基于功能划分的结构，兼顾硬件和软件，是机器人控制器体系结构的研究和发展方向。
3.控制软件开发环境
在机器人软件开发环境方面，一般工业机器人公司都有自己独立的开发环境和独立的机器人编程语言，如日本Motoman公司、德国kuka公司、美国Adept公司、瑞典abb公司等。很多大学在RobotDevelopmentEnvironment方面做了大量的研究工作，提供了大量的开源代码，可以在一些机器人硬件结构下进行集成和控制。
目前，许多相关实验都是在实验室环境下进行的。国内外现有的机器人系统开发环境有TeamBots、v.2.0e、ARIA、V.2.4.1、Player/Stage、V.1.6.5.1.6.2、Pyro.v.4.6.0、CARMEN.v.1.1.1、MissionLab.v.6.0、ADE。
从机器人行业发展的角度来看，对机器人软件开发环境有两个要求。一方面来自机器人终端用户，他们不仅使用机器人，还希望通过编程赋予机器人更多的功能，这往往是通过可视化编程语言来实现的，比如乐高MindStormsNXT的图形化编程环境，微软RoboticsStudio提供的可视化编程环境。
4.机器人专用操作系统
(1)VxWorks是1983年由美国WindRiver公司设计开发的嵌入式实时操作系统(RTOS)，是Tornado嵌入式开发环境的关键组件。VxWorks具有可裁剪的微内核结构；高效的任务管理；灵活的任务间沟通；微秒中断处理；支持POSIX1003.1b实时扩展标准；支持多种物理介质和标准完整的TCP/IP网络协议。
(2)WindowsCE，与Windows系列兼容性好，无疑是WindowsCE推广的一大优势。WindowsCE为手持设备和无线设备建立动态应用和服务提供了一个功能性的操作系统平台。它可以在多种处理器架构上运行，通常适用于对内存占用有一定限制的设备。
(3)嵌入式Linux，由于其源代码是开放的，人们可以根据自己的应用随意修改。大部分都符合GPL，开源，免费。稍加修改即可应用于用户自己的系统。开发者群体庞大，不需要专门的人才，只要懂Unix/Linux和C语言。支持的硬件数量巨大。嵌入式Linux和普通Linux没有本质区别，PC中使用的嵌入式Linux硬件几乎都支持。而且可以获得各种硬件的驱动源代码，给用户编写自己专有的硬件驱动带来了极大的方便。
(4) μ C/OS-ⅱ，μ C/OS-ⅱ是著名的开源实时内核，专为嵌入式应用而设计，可用于8位、16位、32位单片机或数字信号处理器(DSP)。其主要特点是源代码开放，移植性好，可固化，可裁剪，抢占内核，确定性等。
(5)DSP/BIOS是TI公司为其TMS320C6000TM、TMS320C5000TM和TMS320C28xTM系列DSP平台设计开发的实时多任务操作系统内核，是TI公司CodeComposerStudioTM开发工具的组件之一。DSP/BIOS主要由三部分组成:多线程实时内核；实时分析工具；芯片支持库。利用实时操作系统开发程序，可以方便快捷地开发复杂的DSP程序。
5.机器人伺服通信总线技术
目前世界上还没有专用于机器人系统的伺服通信总线。在实际应用中，一些常用的总线，如以太网、CAN、1394、SERCOS、USB、RS-485等。，通常根据系统要求用在机器人系统中。目前，大多数通信控制总线可以分为两种类型:基于RS-485和线路驱动技术的串行总线技术和基于实时工业以太网的高速串行总线技术。
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