Vi điều khiển là một mạch tích hợp nhỏ gọn dùng để điều khiển các hệ thống nhúng. Nó chứa bộ xử lý, bộ nhớ và các thiết bị ngoại vi đầu vào/đầu ra trên một chip duy nhất. Không giống như máy tính đa năng, vi điều khiển chạy một chương trình duy nhất, thường là liên tục, với thời gian chính xác và công suất thấp.

Bộ vi điều khiển đầu tiên, Intel 4004, ra đời năm 1971. Nó có 2.300 bóng bán dẫn. Ngày nay, các bộ vi điều khiển có hàng triệu bóng bán dẫn và giá thành chưa đến một đô la. Chúng được sử dụng trong đồ chơi, thiết bị gia dụng, ô tô và robot. Một robot có thể sử dụng một bộ vi điều khiển để điều khiển động cơ, một bộ khác để đọc cảm biến và một bộ thứ ba để giao tiếp. Chúng giao tiếp với nhau thông qua các bus nối tiếp.

Các linh kiện vi điều khiển

• CPU: thực thi các lệnh.
• Bộ nhớ Flash: lưu trữ chương trình.
• RAM: nơi lưu trữ dữ liệu tạm thời.
• GPIO: các chân dùng cho đầu vào và đầu ra tín hiệu số.
• Các thiết bị ngoại vi: bộ định thời, bộ chuyển đổi ADC, UART, SPI, I2C.

Việc lựa chọn vi điều khiển đồng nghĩa với việc cân bằng tốc độ, bộ nhớ, công suất và chi phí. Vi điều khiển ATmega 8-bit là đủ tốt cho một robot dò đường đơn giản. Vi điều khiển ARM Cortex-M4 32-bit với khả năng xử lý số thực sẽ tốt hơn cho bộ điều khiển bay của máy bay không người lái. Hiệu năng thời gian thực quan trọng hơn tốc độ xung nhịp thô. Vi điều khiển phải phản hồi tín hiệu đầu vào từ cảm biến trong vòng vài micro giây. Đó là lý do tại sao nhiều robot sử dụng ngắt và truy cập bộ nhớ trực tiếp thay vì các vòng lặp thăm dò. Vi điều khiển là "ngựa chiến" thầm lặng của ngành robot. Nó không chạy hệ điều hành. Nó chạy mã lệnh giúp robot di chuyển.