機器人控制系統的功能是接收來自傳感器的檢測信號，根據操作任務的要求，驅動機械臂中的各臺電動機就像我們人的活動需要依賴自身的感官一樣，機器人的運動控制離不開傳感器。機器人需要用傳感器來檢測各種狀態。機器人的內部傳感器信號被用來反映機械臂關節的實際運動狀態，機器人的外部傳感器信號被用來檢測工作環境的變化。
所以機器人的神經與大腦組合起來才能成一個完整的機器人控制系統。
機器人控制系統的結構方式
集中控制系統
用一臺計算機實現全部控制功能，結構簡單，成本低，但實時性差，難以擴展，在早期的機器人中常採用這種結構，其構成框圖。
基於PC的集中控制系統裡，充分利用了PC資源開放性的特點，可以實現很好的開放性：多種控制卡，傳感器設備等都可以通過標準PCI插槽或通過標準串口、並口集成到控制系統中。
集中式控制系統的優點是：硬件成本較低，便於信息的採集和分析，易於實現系統的最優控制，整體性與協調性較好，基於PC的系統硬件擴展較為方便。
其缺點也顯而易見：系統控制缺乏靈活性，控制危險容易集中，一旦出現故障，其影響面廣，後果嚴重；由於機器人的實時性要求很高，當系統進行大量數據計算，會降低系統實時性，系統對多任務的響應能力也會與系統的實時性相沖突；此外，系統連線複雜，會降低系統的可靠性。
主從控制方式
採用主、從兩級處理器實現系統的全部控制功能。主CPU實現管理、座標變換、軌跡生成和系統自診斷等：從CPU實現所有關節的動作控制。其構成框圖，如圖所示。
主從控制方式系統實時性較好，適於高精度、高速度控制，但其系統擴展性較差，維修困難。
分散控制方式
按機器人控制系統的性質和方式將系統控制分成幾個模塊，每一個模塊各有不同的控制任務和控制策略，各模式之間可以是主從關係，也可以是平等關係。這種方式實時性好，易於實現高速、高精度控制，易於擴展，可實現智能控制，是目前流行的方式，其控制框圖如圖所示。
其主要思想是“分散控制，集中管理”，即系統對其總體目標和任務可以進行綜合協調和分配，並通過子系統的協調工作來完成控制任務，整個系統在功能、邏輯和物理等方面都是分散的，所以又稱為集散控制系統或分散控制系統。
這種結構中，子系統是由控制器和不同被控對象或設備構成的，各個子系統之間通過網絡等相互通訊。分佈式控制結構提供了一個開放、實時、精確的機器人控制系統。分佈式系統中常採用兩級控制方式。
兩級分佈式控制系統
通常由上位機、下為機和網絡組成。上位機可以進行不同的軌跡規劃和控制算法，下位機進行插補細分、控制優化等的研究和實現。上位機和下位機通過通訊總線相互協調工作，這裡的通訊總線可以是RS-232、RS-485、EEE-488以及USB總線等形式。
現在，以太網和現場總線技術的發展為機器人提供了更快速、穩定、有效的通訊服務。在機器人控制系統中尤其是現場總線，它應用於生產現場、在微機化測量控制設備之間實現雙向多結點數字通信，從而形成了新型的網絡集成式全分佈控制系統—現場總線控制系統。
分佈式控制系統的優點在於：系統靈活性好，控制系統的危險性降低，採用多處理器的分散控制，有利於系統功能的並行執行，提高系統的處理效率，縮短響應時間。
機器人控制系統分類
1、程序控制系統：給每一個自由度施加一定規律的控制作用，機器人就可實現要求的空間軌跡。
2、自適應控制系統：當外界條件變化時，為保證所要求的品質或為了隨著經驗的積累而自行改善控制品質，其過程是基於操作機的狀態和伺服誤差的觀察，再調整非線性模型的參數，一直到誤差消失為止。這種系統的結構和參數能隨時間和條件自動改變。
3、人工智能系統：事先無法編制運動程序，而是要求在運動過程中根據所獲得的周圍狀態信息，實時確定控制作用。
4、點位式控制系統：要求機器人準確控制末端執行器的位姿，而與路徑無關。
5、連續軌跡控制系統：要求機器人按示教的軌跡和速度運動。
6、控制總線：國際標準總線控制系統。採用國際標準總線作為控制系統的控制總線，如VME、MULTI-bus、STD-bus、PC-bus。
7、自定義總線控制系統：由生產廠家自行定義使用的總線作為控制系統總線。
8、編程方式：物理設置編程系統。由操作者設置固定的限位開關，實現起動，停車的程序操作，只能用於簡單的拾起和放置作業。
9、在線編程：通過人的示教來完成操作信息的記憶過程編程方式，包括直接示教模擬示教和示教盒示教。
10、離線編程：不對實際作業的機器人直接示教，而是脫離實際作業環境，示教程序，通過使用高級機器人，編程語言，遠程式離線生成機器人的作業軌跡。