機(jī)器人控制器是機(jī)器人控制系統(tǒng)的核心大腦。控制器的主要任務(wù)是對機(jī)器人的正向運(yùn)動學(xué)、逆向運(yùn)動學(xué)求解，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的操作空間坐標(biāo)和關(guān)節(jié)空間坐標(biāo)的相互轉(zhuǎn)換，完成機(jī)器人的軌跡規(guī)劃任務(wù)，實(shí)現(xiàn)高速伺服插補(bǔ)運(yùn)算、伺服運(yùn)動控制。機(jī)器人控制器由機(jī)器人控制器硬件和機(jī)器人控制器軟件組成。機(jī)器人控制器的軟件部分是工業(yè)機(jī)器人的“心臟”，隨著科技的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人從下位機(jī)到上位機(jī)的應(yīng)用軟件方面都有了不同程度的研究成果。
控制器的市場份額基本和機(jī)器人保持一致，國內(nèi)企業(yè)控制器尚未形成較大市場份額。控制器、軟件與本體一樣，一般由機(jī)器人廠家自主設(shè)計(jì)研發(fā)。目前國外主流機(jī)器人廠商的控制器均為在通用的多軸運(yùn)動控制器平臺基礎(chǔ)上進(jìn)行自主研發(fā)，各品牌機(jī)器人均有自己的控制系統(tǒng)與之匹配。因此控制器的市場份額基本和機(jī)器人保持一致，國內(nèi)企業(yè)控制器尚未形成市場競爭優(yōu)勢。
機(jī)器人控制器硬件部分
機(jī)器人控制器軟件結(jié)構(gòu)
國內(nèi)企業(yè)機(jī)器人控制器產(chǎn)品已經(jīng)交為成熟，是機(jī)器人產(chǎn)品中與國外產(chǎn)品差距最小的關(guān)鍵零部件，國內(nèi)控制器與國外產(chǎn)品存在的差距主要在控制算法和二次開發(fā)平臺的易用性方面。控制系統(tǒng)的開發(fā)涉及較多的核心技術(shù)，包括硬件設(shè)計(jì)，底層軟件技術(shù)，上層功能應(yīng)用軟件等，隨著技術(shù)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累，國內(nèi)機(jī)器人控制器所采用的硬件平臺和國外產(chǎn)品相比并沒有太大差距，差距主要體現(xiàn)在控制算法和二次開發(fā)平臺的易用性方面。
未來幾年中國國產(chǎn)機(jī)器人將得到快速發(fā)展，國產(chǎn)機(jī)器人控制器應(yīng)用市場面臨較好的發(fā)展契機(jī)，尤其是在運(yùn)動控制領(lǐng)域深耕多年的企業(yè)。機(jī)器人軸數(shù)越多，對控制器性能要求也越高：機(jī)器人自由度的高低取決于其可移動的關(guān)節(jié)數(shù)目，關(guān)節(jié)數(shù)愈多，自由度越高，位移精準(zhǔn)度也越高，其所使用的伺服電機(jī)數(shù)量就相對較多，即越精密的工業(yè)型機(jī)器人所用的伺服電機(jī)數(shù)量愈多。
一般每臺多軸機(jī)器人由一套控制系統(tǒng)控制，也意味著控制器性能要求越高。隨著中國工業(yè)機(jī)器人的快速發(fā)展，具有較強(qiáng)研發(fā)能力的公司會具備更強(qiáng)的競爭優(yōu)勢。
主要控制器生產(chǎn)企業(yè)及代表產(chǎn)品
本體：打通上下游產(chǎn)業(yè)鏈，體現(xiàn)于入口價(jià)值機(jī)器人本體是什么？機(jī)器人本體屬于設(shè)備集成的范疇。按照機(jī)械結(jié)構(gòu)分，機(jī)器人本體可分為直角坐標(biāo)機(jī)器人、SCARA機(jī)器人、關(guān)節(jié)型機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人及其他。不同種類或行業(yè)的機(jī)器人，對技術(shù)指標(biāo)有不同的側(cè)重要求。如汽車行業(yè)的焊接機(jī)器人對關(guān)節(jié)型機(jī)器人本體有較高精度和速度和要求，而碼垛類機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人則對負(fù)載能力要求比較高，應(yīng)用于電子行業(yè)較多的SCARA機(jī)器人則對精度和速度要求比較高。全球工業(yè)機(jī)器人市場主要為關(guān)節(jié)型全球工業(yè)機(jī)器人。
機(jī)器人本體按結(jié)構(gòu)分類圖
機(jī)器人本體企業(yè)可以有效整合上游零部件企業(yè)和下游系統(tǒng)集成商。機(jī)器人本體制造商負(fù)責(zé)工業(yè)機(jī)器人支柱、手臂、底座等部件與精密減速器等零部件生產(chǎn)加工組裝及銷售，應(yīng)用和集成可以本體企業(yè)自己實(shí)施，也可以給集成商來完成，本體企業(yè)具有有效整合上游零部件和下游系統(tǒng)集成商的入口能力。國際上的工業(yè)機(jī)器人本體制造商包括庫卡、ABB、發(fā)那科、安川電機(jī)等。國內(nèi)包括新松機(jī)器人、廣州數(shù)控、銳奇股份、埃斯頓、埃夫特、佳士科技、亞威股仹等。國內(nèi)大多數(shù)機(jī)器人本體公司以采購集成為主。
工業(yè)機(jī)器人四大家族在本體上游的核心技術(shù)
2014年我國工業(yè)機(jī)器人本體市場規(guī)模84億，預(yù)計(jì)2018年機(jī)器人本體市場規(guī)模為300億，還有2.7倍的空間。根據(jù)世界機(jī)器人協(xié)會的最新數(shù)據(jù)和《中國制造2025》工業(yè)機(jī)器人技術(shù)路線圖，預(yù)計(jì)我國機(jī)器人市場未來4年復(fù)合增速約為30%，若以20萬元/臺的測算，則2018年我國機(jī)器人本體市場規(guī)模為300億，是2014年的2.67倍。
經(jīng)濟(jì)型本體是國產(chǎn)機(jī)器人本體的發(fā)展方向。國外機(jī)器人行業(yè)伴隨汽車行業(yè)的成長，而且汽車行業(yè)對機(jī)器人精度、效率和穩(wěn)定性要求都非常高。在汽車領(lǐng)域，國內(nèi)機(jī)器人企業(yè)短期不能和國外企業(yè)競爭。開發(fā)應(yīng)用于汽車產(chǎn)業(yè)以外一般制造業(yè)的經(jīng)濟(jì)型機(jī)器人是國產(chǎn)機(jī)器人本體現(xiàn)階段的發(fā)展方向。經(jīng)濟(jì)型本體包括低成本的六軸通用機(jī)器人和三、四軸專用機(jī)器人。經(jīng)濟(jì)型本體分為兩類：1）國產(chǎn)核心零部件可以突破，國內(nèi)機(jī)器人企業(yè)可以批量化生產(chǎn)降低成本的通用六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人；2）應(yīng)用于某一領(lǐng)域的專用機(jī)器人，如用于電子行業(yè)的SCARA機(jī)器人、桌面機(jī)器人就屬于經(jīng)濟(jì)型本體中的專機(jī)，這類專用機(jī)器人通常三、四軸（國外通常稱為機(jī)械手）。在電子、家電制造、金屬制造、塑料化工、食品等行業(yè)，外資機(jī)器人企業(yè)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)和客戶基礎(chǔ)優(yōu)勢并不明顯，客戶更加注重機(jī)器人產(chǎn)品的性價(jià)比，這是國產(chǎn)機(jī)器人的超車機(jī)會。
2015年我國機(jī)器人安裝數(shù)量按行業(yè)分布
長期看好能研制出適合中國市場需求的，具備成功五要素的機(jī)器人企業(yè)。“伺服系統(tǒng)”、“控制器”、“核心算法”、“精密減速器”,以及“應(yīng)用和集成技術(shù)”這五大核心技術(shù)被稱為機(jī)器人本體的“成功五要素”。國內(nèi)機(jī)器人本體要發(fā)展的好，在這五大領(lǐng)域至少要有2個是擅長的。
首先伺服系統(tǒng)和控制器這兩塊要吃透，然后在核心算法方面需要做到比較好。高精度機(jī)械傳動（即減速機(jī)）可以采用外購。應(yīng)用和集成可以本體企業(yè)自己實(shí)施，也可以給集成商來完成。
