Le microcontroleur correspond au cerveau du robot. C'est lui qui va traiter les informations provenant des capteurs et qui va donner la réponse voulue aux servo-moteurs.

Le microcontroleur est composé de quatre parties :

Un microprocesseur qui va prendre en charge la partie traitement des informations et envoyer des ordres. Il est lui-même composé d'une unité arithmétique et logique(UAL) et d'un bus de données. C'est donc lui qui va exécuter le programme embarqué dans le microcontrôleur.

Une mémoire de données (RAM ou EEPROM) dans laquelle seront entreposées les données temporaires nécessaires aux calculs. C'est en fait la mémoire de trvail qui est donc volatile.

Une mémoire programmable (ROM), qui va contenir les instructions du programme pilotant l'application à laquelle le microcontroleur est dédié. Il s'agit ici d'une mémoire non volatile puisque le programme à exécuter est à priori toujours le même. Il existe différents types de mémoires programmables que l'on utilisera selon l'application. Notamment :
- OTPROM : programmable une seule fois mais ne coute pas très cher.
- UVPROM : on peut la réefacéer plusieurs fois grâce aux ultraviolets.
- EEPROM : on peut la réefacéer plusieurs fois de façon électrique comme les mémoires flash.

La dernière partie correspond aux ressources auxiliaires. Celles-ci sont généralement :
- Ports d'entrées / sorties parallèle et série.
- Des timers pour générer ou mesurer des signaux avec une grande précision temporelle.
- Des convertisseurs A/N pour traiter les signaux analogiques.

Ci-dessous l'aspect d'un microcontroleur et le schéma des entrées / sorties :