روبوتية

مركبة الهبوط إنسايت (وهي مسبار فضائي للمريخ) المزودة بألواح شمسية منتشرة في غرفة الأبحاث

في الوقت الحاضر يتم استخدام بطاريات (الرصاص الحمضية) كمصدر للطاقة. يمكن استخدام أنواع مختلفة من البطاريات كمصدر طاقة للروبوتات. وهي تتراوح بين بطاريات الرصاص الحمضية وهي آمنة ولها عمر افتراضي طويل نسبيًا ولكنها ثقيلة نوعًا ما مقارنة ببطاريات الفضة والكادميوم الأصغر حجمًا والتي تعد حاليًا أغلى بكثير. يحتاج تصميم روبوت يعمل بالبطارية إلى مراعاة عوامل مثل السلامة وعمر الدورة والوزن. يمكن أيضًا استخدام المولدات التي غالبًا ما تكون نوعًا من محركات الاحتراق الداخلي. ومع ذلك غالبًا ما تكون هذه التصميمات معقدة ميكانيكيًا وتحتاج إلى وقود وتتطلب تبديدًا للحرارة وتكون ثقيلة نسبيًا. سيؤدي الكابل الذي يربط الروبوت بمصدر طاقة إلى إزالة مصدر الطاقة من الروبوت بالكامل. هذا له ميزة توفير الوزن والمساحة عن طريق نقل جميع مكونات توليد الطاقة والتخزين إلى مكان آخر. ومع ذلك، فإن هذا التصميم يأتي مع عيب وجود كابل متصل بالروبوت باستمرار والذي قد يكون من الصعب التعامل معه.[36] أن مصادر الطاقة المحتملة يمكن أن تكون:

• هوائي (غازات مضغوطة)
• الطاقة الشمسية (باستخدام طاقة الشمس وتحويلها إلى طاقة كهربائية)
• المكونات الهيدروليكية (السوائل)
• تخزين طاقة دولاب الموازنة
• قمامة عضوية (عن طريق الهضم اللاهوائي)
• نووي

ساق آلية تعمل بالعضلات الهوائية

إن المشغلات هي «عضلات» الإنسان الآلي وهي الأجزاء التي تحول الطاقة الكامنة إلى حركة.[37] إن أكثر المشغلات شيوعًا هي المحركات الكهربائية التي تدور عجلة أو ترس والمحركات الخطية التي تتحكم في الروبوتات الصناعية في المصانع. هناك بعض التطورات الحديثة في أنواع بديلة من المشغلات التي تعمل بالكهرباء أو المواد الكيميائية أو الهواء المضغوط.

إن الغالبية العظمى من الروبوتات تستخدم محركات كهربائية وهي غالبًا ما تكون محرّكات التيّار المستمرّ الفرجونيّة وغير الفرجونيّة (بالإنجليزية: brushed and brushless DC motors)‏ في الروبوتات المحمولة أو محركات التيار المتردد في الروبوتات الصناعية وآلات التحكم الرقمي باستخدام الحاسوب (بالإنجليزية: computer numerical control (CNC))‏. غالبًا ما تكون هذه المحركات مفضلة في الأنظمة ذات الأعباء الأخف وحيث يكون الشكل السائد للحركة هو الدوران.

تتحرك أنواع مختلفة من المشغلات الخطية للداخل والخارج بدلاً من الدوران وغالبًا ما يكون لها تغيرات أسرع في الاتجاه خاصة عندما تكون هناك حاجة إلى قوى كبيرة جدًا مثل الروبوتات الصناعية. يتم تشغيلها عادةً عن طريق الهواء المضغوط والمؤكسد (مشغل هوائي) أو زيت (مشغل هيدروليكي) كما يمكن أيضًا تشغيل هذه المشغلات الخطية بالكهرباء التي تتكون عادةً من محرك ومسمار رئيسي. نوع آخر شائع هو المشغل الخطي الميكانيكي الذي يتم تشغيله يدويًا مثل الرف والترس على السيارة.

يعتمد التشغيل المرن المتسلسل (بالإنجليزية: Series elastic actuation (SEA))‏ على فكرة إدخال مرونة مقصودة بين مشغل المحرك والحمل من أجل التحكم القوي في القوة. بسبب القصور الذاتي المنعكس المنخفض الناتج فإن التشغيل المرن المتسلسل يحسن السلامة عندما يتفاعل الروبوت مع البيئة (على سبيل المثال البشر أو قطعة العمل) أو أثناء الاصطدامات.[38] علاوة على ذلك فإنه يوفر أيضًا كفاءة في استخدام الطاقة وامتصاص الصدمات (الترشيح الميكانيكي) مع تقليل التآكل المفرط لناقل الحركة والمكونات الميكانيكية الأخرى. تم استخدام هذا النهج بنجاح في العديد من الروبوتات وخاصة روبوتات التصنيع المتقدمة [39] والروبوتات الشبيهة بالإنسان التي تسير.[40][41]

غالبًا ما يتم تنفيذ تصميم وحدة التحكم للمشغل المرن المتسلسل ضمن إطار العمل الخامل ديناميكيا وحراريا لأنه يضمن سلامة التفاعل مع البيئات غير المنظمة.[42] على الرغم من متانة الاستقرار الملحوظة إلا أن هذا الإطار يعاني من قيود صارمة مفروضة على وحدة التحكم والتي قد تؤدي إلى مقايضة على حساب الأداء. تتم إحالة القارئ إلى الاستقصاء التالي الذي يلخص معماريات وحدة التحكم العامة الخاصة بالتشغيل المرن المتسلسل جنبًا إلى جنب مع شروط الخمول الكافية المقابلة.[43] استخلصت إحدى الدراسات الحديثة شروط الخمول الضرورية والكافية لواحدة من أكثر معماريات التحكم في المعاوقة شيوعًا وهي بالإسم التشغيل المرن المتسلسل المزود بالسرعة السرعة (بالإنجليزية: velocity-sourced SEA)‏.[44] هذا العمل له أهمية خاصة لأنه يقود حدود الخمول غير المتحفظة ولأول مرة في مخطط التقييم البيئي الاستراتيجي مما يسمح باختيار أكبر لمكاسب التحكم.

إن العضلات الاصطناعية الهوائية والمعروفة أيضًا باسم عضلات الهواء هي عبارة عن أنابيب خاصة تتمدد (عادةً تصل إلى 40٪) عندما يتم دفع الهواء داخلها. يتم استخدامها في بعض تطبيقات الروبوت.[45][46][47]

إن سلك العضلات والمعروف أيضًا باسم سبيكة ذات ذاكرة للشكل مثل سلك نيتينول (بالإنجليزية: Nitinol®)‏ أو فليكسينول (بالإنجليزية: Flexinol®)‏ هو مادة تتقلص (أقل من 5 ٪) عند استخدام الكهرباء. لقد تم استخدامها لبعض تطبيقات الروبوت الصغيرة.[48][49]

إن البوليمرات الكهربية (بالإنجليزية: EAPs أو EPAMs)‏ عبارة عن مادة بلاستيكية يمكن أن تنكمش بشكل كبير عند التعرض للكهرباء (تصل إلى 380٪ من إجهاد التنشيط) وقد تم استخدامها في عضلات الوجه وأذرع الإنسان الآلي[50] ولتمكين الروبوتات الجديدة من الطفو[51] أوالطيران أو السباحة أو المشي.[52]

إن البدائل الحديثة لمحركات التيار المستمر هي محركات كهرضغطية أو محرك بموجات فوق صوتية. تعمل هذه العناصر وفقًا لمبدأ مختلف تمامًا حيث إن عناصر كهرباء انضغاطية صغيرة، والتي تهتز عدة آلاف من المرات في الثانية، تتسبب في حركة خطية أو دورانية. هناك آليات عمل مختلفة حيث يستخدم أحد الأنواع اهتزاز عناصر كهرضغطية لتوجيه المحرك في دائرة أو خط مستقيم.[53] هناك نوع آخر يستخدم العناصر الكهرضغطية لتسبب اهتزاز الجوزة أو لتقود برغي. إن مزايا هذه المحركات هي الدقة النانومترية والسرعة والقوة المتاحة مقارنة مع حجمها.[54] هذه المحركات متوفرة بالفعل تجاريًا ويتم استخدامها في بعض الروبوتات.[55][56]

إن الأنابيب النانوية المرنة هي تقنية عضلات اصطناعية واعدة لكنها لا تزال في مرحلة مبكرة من التطوير التجريبي. يؤدي عدم وجود عيوب في الأنابيب النانوية الكربونية إلى تمكين هذه الخيوط من التشوه بشكل مرن بنسبة عدة درجات في المائة مع مستويات تخزين للطاقة ربما تصل إلى 10 جول / سم ³ للأنابيب النانوية المعدنية. يمكن استبدال العضلة ذات الرأسين البشرية بسلك قطره 8 مم من هذه المادة. مثل هذه «العضلات» المدمجة قد تسمح للروبوتات المستقبلية بالتغلب على البشر في الجري والقفز.[57]

تسمح المستشعرات للروبوتات بتلقي معلومات حول قياس معين للبيئة أو المكونات الداخلية. يعد هذا الأمر ضروريًا للروبوتات لأداء مهامها والعمل على أي تغييرات في البيئة لحساب الاستجابة المناسبة. يتم استخدام هذه المستشعرات لإنجاز أشكال مختلفة من القياسات لإعطاء الروبوتات تحذيرات حول السلامة أو الأعطال ولتوفير معلومات في الوقت الفعلي للمهمة التي تؤديها هذه الروبوتات.

تتلقى الأيدي الروبوتية والأيدي الصناعية الحالية معلومات لمسية أقل بكثير من اليد البشرية. طورت الأبحاث الحديثة مجموعة أجهزة استشعار تعمل باللمس تحاكي الخواص الميكانيكية ومستقبلات اللمس لأطراف الأصابع البشرية.[58][59] يتم إنشاء مجموعة المستشعرات كنواة صلبة محاطة بسائل موصل يحتوي على جلد مرن. يتم تثبيت الأقطاب الكهربائية على سطح النواة الصلبة ويتم توصيلها بجهاز قياس المعاوقة داخل النواة. عندما يلامس الجلد الاصطناعي شيئًا ما يتشوه مسار السائل حول الأقطاب الكهربائية مما ينتج عنه تغييرات في المعاوقة تحدد القوى المستلمة من الجسم. يتوقع الباحثون أن إحدى الوظائف المهمة لأطراف الأصابع الاصطناعية هذه هي ضبط القبضة الآلية على الأشياء الممسوكة.

طور علماء من عدة دول أوروبية وإسرائيل يدًا اصطناعية في عام 2009 تسمى اليد الذكية (بالإنجليزية: SmartHand)‏ والتي تعمل مثل اليد الحقيقية - مما يسمح للمرضى بالكتابة بها والكتابة باستخدام لوحة المفاتيح ولعب البيانو وأداء حركات أخرى رائعة. يحتوي الطرف الاصطناعي على مستشعرات تمكن المريض من الشعور بشعور حقيقي في أطراف أصابعه.[60]

الرؤية الحاسوبية هي علم وتكنولوجيا الآلات التي ترى. كتخصص علمي تهتم رؤية الكمبيوتر بالنظرية الكامنة وراء الأنظمة الاصطناعية التي تستخرج المعلومات من الصور. يمكن أن تتخذ بيانات الصورة عدة أشكال مثل تسلسلات الفيديو والمشاهدات من الكاميرات.

في معظم تطبيقات رؤية الكمبيوتر العملية تكون أجهزة الكمبيوتر مبرمجة مسبقًا لحل مهمة معينة ولكن الأساليب القائمة على التعلم أصبحت الآن شائعة بشكل متزايد.

تعتمد أنظمة رؤية الكمبيوتر على مستشعرات الصور التي تكتشف الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يكون عادةً في شكل ضوء مرئي أو ضوء الأشعة تحت الحمراء. تم تصميم المستشعرات باستخدام فيزياء الحالة الصلبة. يتم شرح العملية التي ينتشر بها الضوء وينعكس عن الأسطح باستخدام البصريات. تتطلب مستشعرات الصور المتطورة حتى ميكانيكا الكم لتوفير فهم كامل لعملية تكوين الصورة. يمكن أيضًا تزويد الروبوتات بأجهزة استشعار متعددة للرؤية لتكون أكثر قدرة على حساب الإحساس بالعمق في البيئة. مثل عيون الإنسان، يجب أن تكون «عيون» الروبوتات أيضًا قادرة على التركيز على مجال معين من الاهتمام، وكذلك التكيف مع الاختلافات في شدة الضوء.

يوجد حقل فرعي ضمن رؤية الكمبيوتر حيث تم تصميم الأنظمة الاصطناعية لتقليد معالجة وسلوك النظام البيولوجي على مستويات مختلفة من التعقيد. أيضًا إن بعض الأساليب القائمة على التعلم التي تم تطويرها ضمن رؤية الكمبيوتر لها خلفيتها في علم الأحياء.

تستخدم الأشكال الشائعة الأخرى للاستشعار في الروبوتات الليدار والرادار والسونار.[61] يقيس الليدار (بالإنجليزية: Lidar)‏ المسافة إلى الهدف عن طريق إضاءة الهدف بضوء الليزر وقياس الضوء المنعكس بجهاز استشعار. يستخدم الرادار موجات الراديو لتحديد نطاق أو زاوية أو سرعة الأجسام. يستخدم السونار انتشارًا صوتيًا للتنقل أو الاتصال أو اكتشاف الأشياء الموجودة على سطح الماء أو تحته.

إن روبوت كيوكا هو روبوت صناعي يعمل في المسابك.

يعتبر روبوت بوما من أوائل الروبوتات الصناعية.

إن باكستر هو روبوت صناعي حديث ومتعدد الاستخدامات طوره رودني بروكس

قدم مات ماسون تعريفًا للمنابلة الآلية على النحو التالي: «تشير المنابلة إلى تحكم الوكيل في بيئته من خلال الاتصال الانتقائي».[62]

تحتاج الروبوتات إلى التعامل مع الأشياء أو التقاط أو تعديل أو تدمير أو أي تأثير آخر. وبالتالي يُشار إلى النهاية الوظيفية لذراع الروبوت التي تهدف إلى إحداث التأثير (سواء كانت يد أو أداة) على أنها مؤثرات نهائية[63] بينما يُشار إلى «الذراع» على أنها منابل(بالإنجليزية: manipulator)‏.[64] تحتوي معظم أذرع الروبوت على مؤثرات نهائية قابلة للاستبدال كل منها يسمح لها بأداء مجموعة صغيرة من المهام. يحتوي البعض على منابل ثابت لا يمكن استبداله بينما يمتلك البعض منابلا واحدًا للأغراض العامة جدًا مثل اليد الشبيهة باليد البشرية على سبيل المثال.[65]

من أكثر أنواع المؤثرات النهائية شيوعًا «القابضون». في أبسط مظاهره يتكون من إصبعين فقط يمكن فتحهما وإغلاقهما لالتقاط مجموعة من الأشياء الصغيرة وتركها. يمكن على سبيل المثال أن تصنع الأصابع من سلسلة يمر بها سلك معدني.[66] تشمل الأيدي التي تشبه اليد البشرية وتعمل مثل نظام يد الظل الآلية ويد الروبوت.[67] تشتمل الأيدي ذات المستوى المتوسط من التعقيد على يد دلفت (بالإنجليزية: Delft)‏.[68][69] يمكن أن يأتي القابض الميكانيكي بأنواع مختلفة بما في ذلك قابض فكوك الاحتكاك وقابض الفكوك المحيطة. تستخدم فكوك الاحتكاك كل قوة القابض لتثبيت الكائن في مكانه باستخدام الاحتكاك في حين إن قابض الفكوك المحيطة تثبت الجسم الذي تقبض عليه في مكانه باستخدام احتكاك أقل.

إن مستجيبات نهاية الشفط والتي يتم تزويدها بالطاقة بواسطة مولدات الضغط السلبي هي أجهزة قابضة بسيطة جدا [70] تستطيع حمل حمولات كبيرة جدا في حال كان سطح الإمساك ناعما بما فيه الكفاية لضمان الشفط.

إن روبوتات اللقط والوضع للمكونات الإلكترونية والأشياء الكبيرة مثل الزجاج الأمامي للسيارة غالبًا ما تستخدم مستجيبات نهاية ضغط سلبي بسيطة للغاية.

إن الشفط هو نوع مستخدم بشكل كبير من قبل المستجيبات النهائية في الصناعة ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن المطاوعة الطبيعية لمستجيبات نهاية الشفط الناعم يمكن أن تتيح للروبوت أن يكون أكثر قوة في إطار الإدراك الآلي غير الكامل. كمثال: لنضع في الاعتبار حالة نظام رؤية روبوت يقدّر موضع زجاجة ماء لكن هذا الروبوت لديه خطأ في التقدير يبلغ سنتيمترًا واحدًا. في هذه الحالة قد يسبب هذا الأمر في ثقب القابض الميكانيكي الصلب لزجاجة الماء، لكن في المقابل فإن مستجيب نهاية الشفط الناعم قد ينحني للشفط قليلاً ويتوافق مع شكل سطح زجاجة الماء مانعا ثقبها.

بدأت بعض الروبوتات المتقدمة في استخدام أيدي شبه بشرية بالكامل مثل نظام يد الظل الآلية ومانوس (بالإنجليزية: MANUS)‏ و [71] و يد شنك (بالإنجليزية: Schunk Hand)‏.[72] إن هذه الأيدي الآلية تمتلك مناورات بارعة للغاية مع ما يصل إلى 20 درجة من الحرية الميكانيكية وامتلاكها لمئات من أجهزة الاستشعار اللمسية.[73]

روبوت سيجواي في متحف الروبوتات في ناغويا.

للتبسيط تحتوي معظم الروبوتات المتنقلة على أربع عجلات أو عدد من المسارات المستمرة. حاول بعض الباحثين إنشاء روبوتات ذات عجلات أكثر تعقيدًا بعجلة واحدة أو عجلتين فقط. يمكن أن يكون لهذه الميزات مزايا معينة مثل زيادة الكفاءة وتقليل الأجزاء، فضلاً عن السماح للإنسان الآلي بالتنقل في الأماكن الضيقة التي لن يتمكن الروبوت رباعي العجلات من القيام بها.

تستخدم الروبوتات المُوَازِنة عمومًا المدوار (الجيروسكوب) لاكتشاف مقدار سقوط الروبوت ثم قيادة العجلات بشكل متناسب في نفس الاتجاه لموازنة السقوط وذلك بعملية تتكرر مئات المرات في الثانية بناءً على ديناميكيات الرقاص المعكوس.[74] تم تصميم العديد من روبوتات المُوَازِنة المختلفة.[75] على الرغم من أن سيجواي لا يُنظر إليه عمومًا على أنه روبوت إلا أنه يمكن اعتباره أحد مكونات الروبوت عند استخدامه على هذا النحو حيث يشير سيجواي إلى منصة التنقل الروبوتية (بالإنجليزية: Robotic Mobility Platform (RMP))‏. إن مثال هذا الاستخدام كان روبونوت وكالة الفضاء الأمريكية ناسا التي تم تحميلها على سيجواي.[76]

إن روبوت المُوَازِنة ذو العجلة الواحدة هو امتداد لروبوت المُوَازِنة ذو العجلتين بحيث يمكنه التحرك في أي اتجاه ثنائي الأبعاد باستخدام كرة مستديرة كعجلته الوحيدة. تم مؤخرا تصميم عدة روبوتات مُوَازِنة ذات عجلات واحدة مثل روبوت بالبوت الخاص بجامعة كارنيجي ميلون والذي يمتلك الطول والعرض التقريبي لشخص عادي وكذلك روبوت بول آي بي (بالإنجليزية: BallIP)‏ الخاص بجامعة توهوكو غاكوين.[77] نظرًا لشكلها الطويل الرفيع والقدرة على المناورة في الأماكن الضيقة فإن روبوتات المُوَازِنة ذات العجلة الواحدة لديها القدرة على العمل بشكل أفضل من الروبوتات الأخرى في البيئات التي يوجد بها أشخاص.[78]

تم إجراء العديد من المحاولات في الروبوتات الموجودة بالكامل داخل كرة كروية، إما عن طريق تدوير وزن داخل الكرة،[79][80] أو عن طريق تدوير الأصداف الخارجية للكرة.[81][82] وقد تمت الإشارة إلى هذه أيضًا باسم [[:en:Orb swarm|روبوت الجسم المستدير (بالإنجليزية: orb bot)‏]] [83] أو الروبوت الكروي (بالإنجليزية: ball bot)‏.[84][85]

يمكن أن يؤدي استخدام ست عجلات بدلاً من أربع عجلات إلى منح قوة جر أو تماسك أفضل في التضاريس الخارجية مثل الأوساخ الصخرية أو العشب.

الروبوتات العسكرية تالون (بالإنجليزية: TALON)‏ التي يستخدمها جيش الولايات المتحدة

توفر متعقبات الدبابات قوة جر أكبر من الروبوتات ذات الست عجلات. إن العجلات المتعقبة تتصرف كما لو أنها كانت مصنوعة من مئات العجلات لذلك فهي شائعة جدًا للروبوتات خارجية الاستخدام والروبوتات العسكرية حيث يجب أن يتحرك الروبوت على أرض وعرة للغاية. ومع ذلك يصعب استخدام الروبوتات المتعقبة في الأماكن الداخلية كما هو الحال مثلا على السجاد والأرضيات الملساء. من الأمثلة على الروبوتات المتعقبة الروبوت الحضري أوربي (بالإنجليزية: Urbie)‏ التابع لوكالة الفضاء الأمريكية ناسا.[86]

إن المشي مشكلة صعبة الحل ديناميكيا. لقد تم صنع العديد من الروبوتات التي يمكنها المشي بشكل موثوق على قدمين ومع ذلك لم يتم تصنيع أي منها حتى الآن بشكل تكون فيه قوية مثل الإنسان. كان هناك الكثير من الدراسات حول المشي المستوحى من الإنسان مثل مختبر أمبير (بالإنجليزية: AMBER)‏ الذي تم إنشاؤه في عام 2008 من قبل قسم الهندسة الميكانيكية في جامعة تكساس إيه آند إم.[87] تم بناء العديد من الروبوتات الأخرى التي تمشي على أكثر من قدمين نظرًا لأن بناء هذه الروبوتات أسهل بكثير.[88][89] يمكن استخدام روبوتات المشي في التضاريس غير المستوية مما يوفر تنقلًا أفضل وكفاءة في استخدام الطاقة مقارنة بأساليب الحركة الأخرى. عادة يمكن للإنسان الآلي المشي جيدًا على قدمين على أرضيات مستوية ويمكنه أحيانًا صعود الدرج لكن لا يستطيع هذا الإنسان الآلي المشي فوق التضاريس الصخرية غير المستوية. بعض الطرق التي تم تجربتها هي:

إن نقطة اللحظة الصفرية (بالإنجليزية: zero moment point (ZMP))‏ هي الخوارزمية المستخدمة من قبل الروبوتات مثل روبوت أسيمو (بالإنجليزية: ASIMO)‏ من هوندا. يحاول الكمبيوتر الموجود على متن الروبوت الحفاظ على إجمالي قوى القصور الذاتي (مزيج من جاذبية الأرض وتسارع وتباطؤ المشي)، في مقابل قوة رد الفعل الأرضية (قوة الأرض التي تدفع قدم الروبوت للخلف). بهذه الطريقة تلغي القوتان ولا تترك أي لحظة (القوة التي تجعل الروبوت يدور ويسقط).[90] ومع ذلك فهذه ليست بالضبط الطريقة التي يمشي بها الإنسان والفرق واضح للمراقبين البشريين الذين أشار بعضهم إلى أن أسيمو يمشي كما لو كان بحاجة إلى مرحاض.[91][92][93] إن خوارزمية المشي الخاصة بأسيمو ليست ثابتة ويتم استخدام بعض الموازنة الديناميكية (انظر أدناه). ومع ذلك لا يزال يتطلب هذا الروبوت سطحًا أملسًا للمشي عليه.

نجحت العديد من الروبوتات التي تم بناؤها في الثمانينيات من قبل مارك رايبرت في مختبر الساق بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في إظهار مشي ديناميكي للغاية. في البداية يمكن للإنسان الآلي بساق واحدة وقدم صغيرة جدًا أن يظل مستقيماً بمجرد القفز. إن الحركة هي نفسها التي يتحرك بها شخص على عصا البوجو . عندما يسقط الروبوت على أحد الجانبين، فإنه يقفز قليلاً في هذا الاتجاه، لكي يمسك نفسه.[94] سرعان ما تم تعميم الخوارزمية على قدمين وأربع أرجل. تم عرض روبوت ذو قدمين وهو يعمل وحتى يقوم بشقلبات.[95] تم عرض روبوت رباعي الأرجل أيضًا يمكنه القيام بهرولة الخبب والجري والمشي بخطوات والمشي المقيد.[96] للحصول على قائمة كاملة بهذه الروبوتات راجع صفحة " MIT Leg Lab Robots".[97]

هناك طريقة أكثر تقدمًا للروبوت تمكنه من المشي وهي استخدام خوارزمية موازنة ديناميكية والتي من المحتمل أن تكون أكثر قوة من تقنية نقطة اللحظة الصفرية حيث تراقب باستمرار حركة الروبوت وتضع القدمين من أجل الحفاظ على الاستقرار.[98] تم توضيح هذه التقنية مؤخرًا بواسطة الروبوت ديكسترالخاص بشركة أني بوت (بالإنجليزية: Anybots)‏ [99] وهو مستقر جدًا حتى أنه يمكنه القفز.[100] مثال آخر هو روبوت تي يو ديلفت فلايم (بالإنجليزية: TU Delft Flame)‏.

ربما تستخدم الطريقة الواعدة ديناميكيات سلبية حيث يتم استخدام زخم تأرجح الأطراف لتحقيق كفاءة أكبر. لقد ثبت أن الآليات البشرية غير المزودة بالطاقة يمكنها السير على منحدر لطيف باستخدام الجاذبية فقط لدفع نفسها. باستخدام هذه التقنية يحتاج الروبوت فقط إلى قدر صغير من قوة المحرك للمشي على طول سطح مستو أو أكثر قليلاً للسير صعودا إلى أعلى التل. إن هذه التقنية تقدم وعدا بجعل روبوتات المشي أكثر كفاءة بعشر مرات على الأقل من الروبوتات التي تستخدم تقنية نقطة اللحظة الصفرية مثل الروبوت أسيمو.[101][102]

إن طائرة الركاب الحديثة هي في الأساس روبوت طائر مع وجود شخصين لإدارتها. يمكن للطيار الآلي التحكم في الطائرة لكل مرحلة من مراحل الرحلة بما في ذلك الإقلاع والطيران العادي وحتى الهبوط.[103] هناك الروبوتات الطائرة الأخرى غير مأهولة بالسكان والتي تُعرف باسم الطائرة بدون طيار (بالإنجليزية: unmanned aerial vehicles (UAVs))‏. إن الطائرات يمكن أن تكون أصغر وأخف وزنًا بدون وجود طيار بشري على متنها ويمكنها أن تطير إلى منطقة خطرة لتنفيذ مهام المراقبة العسكرية. يمكن لبعض هذه الطائرات بدون طيار إطلاق النار على أهداف تحت القيادة. يتم أيضًا تطوير الطائرات بدون طيار التي يمكنها إطلاق النار على الأهداف تلقائيًا دون الحاجة إلى أمر من الإنسان. تشمل الروبوتات الطائرة الأخرى صواريخ كروز الجوالة وإنتوموبتر وروبوت طائرة الهليكوبتر الصغيرة من إبسون. تمتلك الروبوتات مثل حمامة الهواء وشعاع الهواء وهلام الهواء أجسامًا أخف من الهواء حيث يتم دفع هذه الروبوتات بواسطة الدواسات وتوجيهها بواسطة السونار.

اثنين من الروبوتات الثعبانية. يحتوي الروبوت الثعباني المشاهد إلى اليسار على أربعة وستين محركًا (مع درجتين من الحرية لكل مقطع) في حين يمتلك الروبوت الثعباني المشاهد على اليمين على عشرة محركات.

تم تطوير العديد من روبوتات الثعابين بنجاح. إن هذه الروبوتات الثعبانية تستطيع تقليد الطريقة التي تتحرك بها الثعابين الحقيقية حيث يمكن لهذه الروبوتات التنقل في أماكن ضيقة للغاية مما يعني أنه قد يتم استخدامها يومًا ما للبحث عن الأشخاص المحاصرين في المباني المنهارة.[104] يمكن لروبوت الثعبان الياباني إيه سي إم - أر خمسة (بالإنجليزية: ACM-R5)‏ [105] التنقل على اليابسة وفي الماء.[106]

تم تطوير عدد قليل من روبوتات التزلج أحدها عبارة عن جهاز متعدد الأوضاع للمشي والتزلج. يمتلك هذا الروبوت أربعة أرجل مع عجلات غير مزودة بمحركات والتي يمكن أن تتحرك أو تتدحرج.[107] يمكن لروبوت آخر هو بلين (بالإنجليزية: Plen)‏ استخدام لوح تزلج مصغر أو حذاء تزلج والقيام بالتزلج عبر سطح المكتب.[108]

الروبوت كابوتشين وهو روبوت تسلق.

تم استخدام عدة أساليب مختلفة لتطوير الروبوتات التي لديها القدرة على تسلق الأسطح الشاقولية. إن الأسلوب الأول المستخدم هو تقليد ومحاكاة حركات المتسلق البشري على جدار يحتوي على نتوءات؛ حيث يعمل الروبوت على تعديل مركز الكتلة الخاص به وتحريك كل طرف بدوره لكسب قوة الرفع المطلوبة للتسلق. مثال على ذلك هو الروبوت كابوتشين (بالإنجليزية: Capuchin)‏[109] الذي قام بتصنيعه الدكتور روكسيانغ تزانغ في جامعة ستانفورد في كاليفورنيا. إن الطريقة الثانية تستخدم طريقة حيوان أبو بريص في تسلقه للجدران الشاقولية حيث نجد أن وسادات أصابع الأقدام لديه متحورة ومتخصصة لتمكنه من تسلق الجدران والتي يمكن أن تعمل على الأسطح الملساء مثل الزجاج الشاقولي. إن الأمثلة على هذا الأسلوب تتضمن الروبوت وولبوت (بالإنجليزية: Wallbot)‏[110] والروبوت ستيكيبوت (بالإنجليزية: Stickybot)‏.[111]

ذكرت صحيفة « تشاينا تكنولوجي ديلي» في 15 نوفمبر عام 2008 أن الدكتور لي هيو يونغ ومجموعته البحثية لشركة نيو كونسبت إيركرافت (تشوهاى) المحدودة قد طوروا بنجاح روبوت أبو بريص إلكتروني يدعى «سبيدي فريلاندر». وفقًا للدكتور يونغ يمكن لروبوت أبو بريص التسلق سريعًا لأعلى ولأسفل مجموعة متنوعة من جدران المباني والتنقل عبر الشقوق الأرضية والجدارية والمشي مقلوبًا على السقف. كما إن بنجاح روبوت أبو بريص الإلكتروني كان قادرًا على التكيف مع أسطح الزجاج الأملس والجدران الخشنة واللزجة والمغبرة بالإضافة إلى أنواع مختلفة من المواد المعدنية. إن روبوت أبو بريص الإلكتروني يمكنه أيضًا تحديد العقبات والالتفاف عليها تلقائيًا بنجاح. كانت مرونة وسرعة روبوت أبو بريص الإلكتروني مماثلة لتلك الخاصة بحيوان أبو بريص الطبيعي. إن الطريقة الثالثة هي محاكاة وتقليد حركة ثعبان يتسلق عمودًا.[61]

الأسماك الروبوتية: روبوت آي سبلاش - اثنان.

تم حساب أنه عند الحركة المائية المتمثلة بالسباحة يمكن لبعض الأسماك أن تحقق كفاءة دفع بحري تتجاوز 90٪.[112] علاوة على ذلك يمكن لهذه الأسماك تحقق تتسارعا في حركتها وتناور بشكل أفضل بكثير من أي قارب أو غواصة تم صنعها من قبل الإنسان حتى الآن، وإن هذه الأسماك تنتج ضوضاء أقل واضطراب مياه أقل لذلك يرغب العديد من الباحثين الذين يدرسون الروبوتات المتخصصة للعمل تحت الماء في نسخ هذا النوع من الحركة.[113] ومن الأمثلة البارزة السمكة الروبوتية جي 9 (بالإنجليزية: Robotic Fish G9)‏ التي تم تطويرها من قبل قسم علوم الكمبيوتر في جامعة إسيكس.[114] مثال آخر هو سمكة التونة الروبوتية التي بناها معهد الروبوتات الميدانية لتحليل حركة الأسماك ونمذجتها رياضيًا.[115] إن روبوت البطريق المائي (بالإنجليزية: Aqua Penguin)‏ [116] الذي صممه وصنعه فيستو الألماني هو شكل مبسط يحاكي طريقة الدفع بواسطة «الزعانف» الأمامية لطيور البطريق. لقد قام فيستو أيضًا ببناء روبوت الحبار المائي (بالإنجليزية: Aqua Ray)‏ وروبوت قنديل البحر المائي (بالإنجليزية: Aqua Jelly)‏ اللذين يحاكيان حركة حبار مانتا وقنديل البحر على التوالي.

في عام 2014 تم تطوير روبوت آي سبلاش - اثنان (بالإنجليزية: iSplash -II)‏ من قبل طالب الدكتوراه ريتشارد جيمس كلافام والبروفيسور هوشينغ هيو في جامعة إسيكس. إن روبوت آي سبلاش اثنان كان أول سمكة روبوتية قادرة على التفوق في الأداء على الأسماك الكارنجية الشكل الحقيقية (بالإنجليزية: carangiform fish)‏ من حيث متوسط السرعة القصوى (تقاس بأطوال الجسم / ثانية) والتحمل وهي المدة التي يتم فيها الحفاظ على السرعة القصوى.[117] لقد حققت هذه السمكة الروبوتية سرعات سباحة وصلت إلى 11.6 مرة طول جسمها / الثانية (وهذه يعني 3.7 متر / ثانية).[118] كان الروبوت السمكي آي سبلاش - واحد (بالإنجليزية: iSplash -I)‏ الذي تم الكشف عنه في عام 2014 هو أول منصة روبوتية تطبق حركة سباحة كارنجية الشكل باستخدام كامل طول الجسم (بالإنجليزية: full-body length carangiform swimming motion)‏ والتي وُجد أنها تزيد سرعة السباحة بنسبة 27٪ مقارنة مع النهج التقليدي للحركة موجية الشكل المقيدة خلفيا.[119]

روبوت القارب الشراعي الآلي فايموس.

لقد تم تطوير روبوتات المراكب الشراعية من أجل إجراء قياسات على سطح المحيط. إن روبوت المراكب الشراعية النموذجي هو فايموس (بالإنجليزية: Vaimos)‏ [120] الذي تم بناؤه من قبل إفريمير (بالإنجليزية: IFREMER)‏ وانستا - بريتاني (بالإنجليزية: ENSTA-Bretagne)‏. نظرًا لأن قوة الدفع البحري لروبوتات المراكب الشراعية تستخدم طاقة الريح فإن طاقة البطاريات تستخدم فقط للكمبيوتر وللاتصالات وللمشغلات (لضبط الدفة والشراع). إذا كان الروبوت مزودًا بألواح شمسية يمكن حينها للروبوت نظريًا التنقل إلى الأبد. إن المسابقتان الرئيسيتان لروبوتات المراكب الشراعية هما بطولة العالم للإبحار الآلي (بالإنجليزية: WRSC)‏ والتي تقام كل عام في أوروبا و بطولة الروبوت المبحر بالأشرعة (بالإنجليزية: Sailbot)‏.

يتم الجمع بين الرادار و نظام التموضع العالمي GPS والليدار (نظام قياس المسافات باستخدام الليزر) لتوفير التنقل المناسب وتجنب العقبات (هذه السيارة تم تطويرها لسباق التحدي الحضري داربا لعام 2007).

على الرغم من أن نسبة كبيرة من الروبوتات قيد التشغيل اليوم إما يتحكم فيها الإنسان أو تعمل في بيئة ثابتة إلا أن هناك اهتمامًا متزايدًا بالروبوتات التي يمكنها العمل بشكل مستقل في بيئة ديناميكية. تتطلب هذه الروبوتات مزيجًا من أجهزة وبرامج الملاحة لاجتياز بيئتها. على وجه الخصوص يمكن للأحداث غير المتوقعة (مثل الأشخاص والعوائق الأخرى غير الثابتة) أن تسبب مشاكل أو تصادمات. إن بعض الروبوتات المتقدمة للغاية مثل روبوت أسيمو وروبوت مينو تمتلك بشكل خاص أجهزة وبرامج ملاحة جيدة. كما أن السيارات ذاتية التحكم والمركبة الذكية بدون سائق من تصميم ارنست ديكمان والمدخلات في سباق التحدي الكبير داربا قادرة على استشعار البيئة جيدًا واتخاذ قرارات ملاحية بناءً على هذه المعلومات الواردة إليها عن طريق سرب من الروبوتات المستقلة.[35] تستخدم معظم هذه الروبوتات جهاز ملاحة باستخدام نظام التموضع العالمي GPS مع نقاط مسار جنبًا إلى جنب مع الرادار حيث يتم دمجها أحيانًا مع بيانات حسية أخرى مثل الليدار (نظام قياس المسافات باستخدام الليزر) وكاميرات الفيديو وأنظمة التوجيه بالقصور الذاتي لتحسين التنقل بين نقاط الطريق.

يمكن لروبوت كيسمت إنتاج مجموعة من تعابير الوجه.

يجب أن تتقدم أحدث التقنيات في الذكاء الحسي للروبوتات من خلال عدة أوامر من حيث الحجم إذا أردنا أن تتجاوز الروبوتات التي تعمل في منازلنا مجرد تنظيف الأرضيات بالمكنسة الكهربائية. إذا كان للروبوتات أن تعمل بشكل فعال في المنازل والبيئات غير الصناعية الأخرى فإن الطريقة التي يتم توجيهها لأداء وظائفها وخاصة كيفية إخبارها بالتوقف ستكون ذات أهمية حاسمة. قد يكون لدى الأشخاص الذين يتفاعلون مع هذه الروبوتات تدريبًا ضئيلًا أو معدومًا في مجال الروبوتات وبالتالي يجب أن تكون أي واجهة لهذه الروبوتات بديهية للغاية. يفترض مؤلفو الخيال العلمي أيضًا أن الروبوتات ستكون في النهاية قادرة على التواصل مع البشر من خلال الكلام والإيماءات وتعبيرات الوجه بدلاً من واجهة سطر الأوامر. على الرغم من أن الكلام سيكون الطريقة الأكثر طبيعية لتواصل الإنسان إلا أنه غير طبيعي بالنسبة للروبوت. من المحتمل أن يمر وقت طويل قبل أن تتفاعل الروبوتات بشكل طبيعي مثل روبوتات الخيال العلمي كما هو حال روبوت سي ثري بي أو (بالإنجليزية: C-3PO)‏ أو روبوت البيانات (بالإنجليزية: Data)‏ في مسلسل ستار تريك، الجيل القادم (بالإنجليزية: Star Trek)‏ الخياليين.

يعد تفسير التدفق المستمر للأصوات القادمة من الإنسان في الوقت الفعلي مهمة صعبة لجهاز الكمبيوتر ويرجع ذلك في الغالب إلى التباين الكبير في الكلام.[121] قد تبدو الكلمة نفسها التي يتحدث بها نفس الشخص مختلفة اعتمادًا على الصوتيات المحلية ومستوى جهارة الصوت والكلمة السابقة وما إذا كان المتحدث يعاني من نزلة برد أم لا ... إلخ. يصبح الأمر أكثر صعوبة عندما يكون للمتحدث لهجة مختلفة.[122] ومع ذلك تم إحراز خطوات كبيرة في هذا المجال منذ أن صمم ديفيس وبيدولف وبالاشك أول «نظام إدخال صوتي» والذي تعرف على «عشرة أرقام يتحدث بها مستخدم واحد بدقة 100٪» في عام 1952.[123] حاليًا يمكن لأفضل الأنظمة التعرف على الكلام الطبيعي المستمر حتى عند سرعة كلام تصل إلى 160 كلمة في الدقيقة وبدقة تصل إلى 95٪.[124] بمساعدة الذكاء الاصطناعي يمكن للآلات في الوقت الحاضر استخدام أصوات الناس للتعرف على مشاعرهم مثل الرضا أو الغضب.[125]

توجد عقبات أخرى عند السماح للروبوت باستخدام الصوت للتفاعل مع البشر. لأسباب اجتماعية يثبت الصوت الاصطناعي أنه دون المستوى الأمثل كوسيلة اتصال[126] مما يجعل من الضروري تطوير المكون العاطفي للصوت الآلي من خلال تقنيات مختلفة.[127][128] إن إحدى ميزات التفرع ثنائي الصوت (بالإنجليزية: diphonic)‏ تتمثل في الشعور الذي تمت برمجة الروبوت لعرضه ويمكن تحميله على الشريط الصوتي أو الوحدة الصوتية (بالإنجليزية: phoneme)‏ المبرمجة مسبقًا بالفعل على الوسائط الصوتية. أحد أقدم الأمثلة على ذلك هو روبوت تعليمي يُدعى ليتشيم (بالإنجليزية: Leachim)‏ تم تطويره عام 1974 بواسطة مايكل ج فريمان.[129][130] تمكن ليتشيم من تحويل الذاكرة الرقمية إلى كلام شفهي بدائي على أقراص كمبيوتر مسجلة مسبقًا.[131] لقد تمت برمجة ليتشيم لتعليم الطلاب في ذا برونكس في مدينة نيويورك.[131]

يمكن للمرء أن يتخيل في المستقبل أن يشرح للطاهي الآلي كيفية صنع المعجنات أو يسأل عن الاتجاهات ضابط الشرطة الروبوتي. في كلتا الحالتين فإن عمل إيماءات اليد من شأنه أن يساعد في الأوصاف اللفظية. في الحالة الأولى يتعرف الروبوت على الإيماءات التي يقوم بها الإنسان وربما يكررها للتأكيد. في الحالة الثانية يمكن أن يقوم ضابط الشرطة الروبوتي باستخدام إيماءات اليد للإشارة «الذهاب إلى أسفل الطريق، ثم الانعطاف يمينًا». من المحتمل أن تشكل الإيماءات جزءًا من التفاعل بين البشر والروبوتات.[132] تم تطوير العديد من الأنظمة العظيمة للتعرف على إيماءات اليد البشرية.[133]

يمكن أن توفر تعابير الوجه ردود فعل سريعة على تقدم الحوار بين شخصين وقريبًا قد تكون هناك إمكانية على فعل نفس الأمر بين الإنسان والروبوتات. تم إنشاء الوجوه الروبوتية بواسطة روبوتية ديفيد هانسون (بالإنجليزية: Hanson Robotics)‏ باستخدام بوليمرها المرن المسمى فروبير (بالإنجليزية: Frubber)‏ مما يسمح بالقيام بعدد كبير من تعابير الوجه بسبب مرونة طلاء الوجه المطاطي والمحركات الموجودة تحت السطح (الآليات المنظمة (بالإنجليزية: servos)‏).[134] تم بناء الطلاء والآليات المنظمة على جمجمة معدنية. يجب أن يعرف الروبوت كيفية الاقتراب من الإنسان من خلال التحكم في تعابير الوجه ولغة الجسد. سواء كان الشخص سعيدًا أو خائفًا أو مجنون المظهر فإن ذلك يؤثر على نوع التفاعل المتوقع من الروبوت. وبالمثل يمكن للروبوتات مثل لروبوت كيسمتوالإضافة الأحدث روبوت نكسي (بالإنجليزية: Nexi)‏[135] إنتاج مجموعة من تعابير الوجه مما يسمح لها بإجراء تفاعلات اجتماعية متبادلة هادفة مع البشر.[136]

يمكن أيضًا إنشاء المشاعر الاصطناعية والتي تتكون من سلسلة من تعابير الوجه و / أو الإيماءات. كما يتضح من فيلم فاينل فانتسي: ذا سبيريتس ويذين، فإن برمجة هذه المشاعر الاصطناعية معقدة وتتطلب قدرًا كبيرًا من الملاحظة البشرية. لتبسيط هذه البرمجة في الفيلم، تم إنشاء إعدادات مسبقة مع برنامج خاص. أدى هذا إلى تقليل الوقت اللازم لتصوير الفيلم. يمكن نقل هذه الإعدادات المسبقة لاستخدامها في الروبوتات الواقعية.

إن العديد من روبوتات الخيال العلمي لها شخصية وهو أمر قد يكون أو لا يكون مرغوبًا به في الروبوتات التجارية في المستقبل.[137] ومع ذلك يحاول الباحثون إنشاء روبوتات تبدو وكأنها تتمتع بشخصية:[138][139] أي أنها تستخدم الأصوات وتعابير الوجه ولغة الجسد لمحاولة نقل حالة داخلية قد تكون فرحًا أو حزنًا أو خوفًا. أحد الأمثلة التجارية هو بليو وهو روبوت ديناصور يمكن أن يُظهر العديد من المشاعر الواضحة.[140]

يبحث مختبر الآلات الذكية الاجتماعية التابع لمعهد جورجيا للتكنولوجيا عن مفاهيم جديدة لتفاعل التدريس الموجه مع الروبوتات. الهدف من المشاريع هو روبوت اجتماعي يتعلم المهام والأهداف من المظاهرات البشرية دون معرفة مسبقة بالمفاهيم عالية المستوى. تستند هذه المفاهيم الجديدة إلى بيانات مستشعر مستمر منخفض المستوى من خلال التعلم غير الخاضع للإشراف ويتم تعلم أهداف المهام لاحقًا باستخدام نهج بيسين (بالإنجليزية: Bayesian)‏. يمكن استخدام هذه المفاهيم لنقل المعرفة إلى المهام المستقبلية، مما يؤدي إلى تعلم أسرع لتلك المهام. تم عرض النتائج من خلال الروبوت كوري (بالإنجليزية: Curi)‏ الذي يمكنه غرف ونقل بعض المعكرونة من وعاء إلى طبق ومن ثم سكب الصلصة فوق المعكرونة.[141]

توبيو (بالإنجليزية: TOPIO)‏ هو روبوت شبيه بالبشر لعب كرة الطاولة في معرض آي ركس في مدينة طوكيو عام 2009.[142]

قد تحتوي أنظمة التحكم أيضًا على مستويات مختلفة من الاستقلالية:

1. التفاعل المباشر وهو يستخدم من أجل الأجهزة اللمسية أو الأجهزة التي يتم التحكم فيها عن بُعد ويتمتع الإنسان تقريبًا بتحكم كامل في حركة الروبوت.
2. تعمل أوضاع مساعدة المشغل على توجيه المشغل لمهام متوسطة إلى عالية المستوى حيث يكتشف الروبوت تلقائيًا كيفية تحقيقها.[143]
3. قد يمضي الروبوت المستقل في عمله بدون تدخل بشري لفترات طويلة من الزمن. لا تتطلب المستويات الأعلى من الاستقلالية بالضرورة قدرات معرفية أكثر تعقيدًا. على سبيل المثال الروبوتات في مصانع التجميع مستقلة تمامًا ولكنها تعمل في نمط ثابت.

يأخذ تصنيف آخر في الاعتبار التفاعل بين التحكم البشري وحركات الآلة:

1. التشغيل عن بعد: يتحكم الإنسان في كل حركة ويتم تحديد كل تغيير في مشغل الآلة بواسطة المشغل.
2. إشرافي: يحدد الإنسان التحركات العامة أو التغييرات في الموضع وتقرر الآلة حركات محددة لمشغلاتها.
3. استقلالية على مستوى المهمة: يحدد المشغل المهمة فقط ويدير الروبوت نفسه لإكمالها.
4. الحكم الذاتي الكامل: ستقوم الآلة بإنشاء وإكمال جميع مهامها دون تدخل بشري.

يمكن تقسيم دراسة الحركة إلى علم الحركة المجردة (بالإنجليزية: kinematics)‏ وعلم الديناميكيات المقيدة (بالإنجليزية: dynamics)‏.[149] يشير علم الحركة المجردة المباشرة أو الحركة إلى الأمام إلى حساب موضع المستجيب النهائي واتجاهه وسرعته وتسارعه عندما تكون قيم المفصل الموافقة معروفة. في المقابل يشير علم الحركة المجردة المعكوسة إلى الحالة المعاكسة التي يتم فيها حساب القيم المشتركة المطلوبة لقيم المستجيب النهائي كما هو الحال في تخطيط المسار. تتضمن بعض الجوانب الخاصة لعلم الحركة المجردة التعامل مع التكرار (الاحتمالات المختلفة لأداء نفس الحركة) وتجنب الاصطدام وتجنب التفرد. بمجرد حساب جميع المواضع والسرعات والتسارعات ذات الصلة باستخدام علم الحركة المجردة يتم حينها استخدام طرق من مجال علم الديناميكيات المقيدة لدراسة تأثير القوى على هذه الحركات. تشير الديناميكيات المباشرة إلى حساب التسارع في الروبوت بمجرد معرفة القوى المطبقة. يتم استخدام الديناميكيات المباشرة في محاكاة الكمبيوتر للروبوت. تشير الديناميكيات المعكوسة إلى حساب قوى المشغل اللازمة لإنشاء تسارع محدد للمستجيب النهائي. يمكن استخدام هذه المعلومات لتحسين خوارزميات التحكم في الروبوت.

في كل مجال من المجالات المذكورة أعلاه يسعى الباحثون جاهدين لتطوير مفاهيم واستراتيجيات جديدة وتحسين المفاهيم القائمة وتحسين التفاعل بين هذه المجالات. للقيام بذلك يجب تطوير وتنفيذ معايير الأداء «الأمثل» وطرق تحسين التصميم والبنية والتحكم في الروبوتات.

إن هندسة الإلكترونيات الحيوية والمحاكاة الحيوية تطبق علم وظائف الأعضاء وطرق حركة الحيوانات على تصميم الروبوتات. على سبيل المثال، كان تصميم روبوت الكانغرو الحيوي (بالإنجليزية: BionicKangaroo)‏ يعتمد على طريقة قفز الكنغر.

كان هناك بعض الأبحاث حول ما إذا كان يمكن تشغيل خوارزميات الروبوتات بسرعة أكبر على أجهزة الكمبيوتر الكمومية مما يمكن تشغيلها على أجهزة الكمبيوتر الرقمية. تمت الإشارة إلى هذه المنطقة باسم الروبوتات الكمومية.[150]

تقدم جامعات مثل معهد ورسستر للفنون التطبيقية درجات البكالوريوس والماجستير والدكتوراه في مجال الروبوتات.[152] تقدم المعاهد المهنية تدريبًا على الروبوتات يستهدف إعداد المتدربين لشغل الوظائف في مجال الروبوتية.

إن تحالف معايير شهادات الروبوتية هو سلطة دولية لإصدار شهادات الروبوتية والتي تقوم بمنح العديد من شهادات الروبوتية ذات الصلة بالصناعة والتعليم.

تتضمن العديد من برامج المعسكرات الصيفية الوطنية الروبوتية كجزء من مناهجها الدراسية الأساسية. بالإضافة إلى ذلك يتم تقديم برامج الروبوتية الصيفية للشباب في كثير من الأحيان من قبل المتاحف والمؤسسات الشهيرة.

هناك العديد من المسابقات حول العالم الخاصة بالروبوتية. يستهدف منهج سيبيرش (بالإنجليزية: SeaPerch)‏ الطلاب من جميع الأعمار. هذه قائمة قصيرة من أمثلة المنافسة. للحصول على قائمة كاملة راجع مسابقة الروبوت.

تقدم منظمة فيرست (بالإنجليزية: FIRST)‏ مسابقات فيرست ليغو ليغ جونيور. للأطفال الصغار. تهدف هذه المسابقة إلى إتاحة الفرصة للأطفال الصغار لبدء التعلم عن العلوم والتكنولوجيا. يقوم الأطفال في هذه المسابقة ببناء نماذج ليغو ولديهم خيار استخدام مجموعة الروبوتات ليغو وي دو (بالإنجليزية: Lego WeDo)‏.

واحدة من أهم المسابقات هي مسابقة منظمة فيرست لدوري الليغو (بالإنجليزية: FIRST_Lego_League)‏. فكرة هذه المسابقة المحددة هي أن يبدأ الأطفال في تطوير المعرفة والدخول في الروبوتات أثناء اللعب باستخدام الليغو منذ أن يبلغوا التاسعة من العمر. ترتبط هذه المسابقة بالأدوات الوطنية. يستخدم الأطفال ليغو منيدستورمز أر سي إكس لحل التحديات الروبوتية المستقلة في هذه المسابقة.

تم تصميم مسابقة منظمة فيرست للتحدي التقني للطلاب المتوسطين لتكون مسابقة انتقالية من مسابقة منظمة فيرست لدوري الليغو إلى مسابقة منظمة فيرست للمنافسة الروبوتية.

إن مسابقة منظمة فيرست للمنافسة الروبوتية تركز على التصميم الميكانيكي حيث يتم لعب لعبة معينة كل عام حيث يكون قد تم تصميم الروبوتات خصيصًا للعبة ذلك العام. في لعبة المباراة يتحرك الروبوت بشكل مستقل خلال أول 15 ثانية من اللعبة (على الرغم من أن بعض السنوات مثل Deep Space لعام 2019 تم تغير هذه القاعدة) ومن ثم يتم تشغيله يدويًا لبقية المباراة.

تشمل مسابقات كأس الروبوتات (بالإنجليزية: RoboCup)‏ المتنوعة فرقًا من المراهقين وطلاب الجامعات. تركز هذه المسابقات على مسابقات كرة القدم باستخدام أنواع مختلفة من الروبوتات ومسابقات الرقص ومسابقات البحث والإنقاذ في المناطق الحضرية. يجب أن تكون جميع الروبوتات في هذه المسابقات مستقلة. تركز بعض هذه المسابقات على محاكاة الروبوتات.

تدير منظمة آيه يو في اس آي (بالإنجليزية: AUVSI)‏ مسابقة الروبوتات الجوية الدولية ومسابقة الزوارق المسيرة بدون بحار ومسابقة الروبوتات الغواصة تحت الماء.

تجذب مسابقة المنافسة الأوربية الخاصة بطلاب الإيه يو في[153] (بالإنجليزية: SAUC-E)‏ فرق الطلاب الجامعيين والخريجين. كما هو الحال في مسابقات منظمة آيه يو في اس آي يجب أن تكون الروبوتات مستقلة تمامًا أثناء مشاركتها في المنافسة.

إن مسابقة تحدي ميكروترانسات هو مسابقة للإبحار بقارب روبوتي عبر المحيط الأطلسي.

إن ألعاب روبو غيمز متاحة لأي شخص يرغب في المنافسة في أكثر من 50 فئة من مسابقات الروبوت.

يقيم الاتحاد الدولي لكرة القدم الروبوتية مسابقات كأس العالم لكرة القدم الروبوتية (بالإنجليزية: FIRA)‏. هناك مسابقات الروبوتات الطائرة ومسابقات كرة القدم الروبوتية وتحديات أخرى بما في ذلك رفع الأثقال الحديدية المصنوعة من المسامير والأقراص المدمجة.

بدأت العديد من المدارس في جميع أنحاء البلاد في إضافة برامج الروبوتات إلى مناهج ما بعد المدرسة. تتضمن بعض البرامج الرئيسية لروبوتات ما بعد المدرسة مسابقة الروبوتات الأولى ومسابقة كرة البوتبول ومسابقة أفضل روبوتية (بالإنجليزية: B.E.S.T. Robotics)‏.[154] غالبًا ما تشتمل مسابقات الروبوتية على جوانب الأعمال والتسويق بالإضافة إلى الهندسة والتصميم.

بدأت شركة ليغو غروب برنامجًا للأطفال لتعلم الروبوتية والتحمس لها في سن مبكرة.[155]

إن الروبوتات التعليمية المخصصة لإزالة الهيمنة التعليمية (بالإنجليزية: Decolonial)‏ هي فرع من العلم التقني الخاص بإزالة الهيمنة التعليمية والذكاء الاصطناعي المخصص لإزالة الهيمنة التعليمية [156] والتي يتم تطبيقها في أماكن مختلفة حول العالم. تتلخص هذه المنهجية في النظريات والممارسات التربوية مثل أصول تعليم المقهورين ومنهج مونتيسور. إن هذه المنهجية تهدف إلى تعلم الروبوتات من الثقافة المحلية للحفاظ على التعددية الثقافية وخلط المعرفة التكنولوجية.[157]