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一、机器人的组成部分
在最基础的水平上，人类由五大要素组成：
①人体构造；
②用于运动身体组织的肌肉系统；
③用于接受关于身体及周边事物的讯息的感觉系统；
④为肌肉和感觉供给能源的能源；
⑤用于处理感觉讯息和控制肌肉动作的脑部系统。
当然，人也有诸如智力、道德等其他看不见的特性，但是这份清单在纯粹的物理层面上是很完整的。
机器人的组成部分和人类十分相似。一般的机器人都有一个活动的躯体，一个类似发动机的装置，一个感应系统，一个电力供应系统，以及一个计算机“大脑”，用来控制这一切。从根本上说，机器人就是人们创造出来的一种“动物”，是一种模拟人与动物行为的机械。
仿生袋鼠机器人
机器人有广泛的定义，从为工厂工作的工业机器人到家庭清洁机器人。根据当前最广义的定义，很多人都把某个事物称为“机器人”，那就是“机器人”。很多机器人专家（也就是那些制造机器人的人）采用了一个更准确的定义.他们认为，机器人应该有一个可以重编程序的脑（电脑），可以使它的身体运动。
从这个定义来看，机器人和其它活动机械，例如汽车，是因为他们的电脑元件。很多新车都配备了车上的电脑，但是他们只使用这些电脑进行一些细微的修改。司机用不同的机械设备对汽车的大部分元件进行直接的控制。这些机器人和一般的电脑有很大的区别，每一台机器人都有自己的身体，这是一台电脑所没有的。
大部分的机器人都有一些共性
首先，大多数机器人的躯体都是活动的。有的仅有机械车轮，有的则有许多活动零件，通常为金属或塑料。就像人类的骨头一样，这些单独的部分通过结合在一起。
机器人的轮子和轴子之间有一种传动装置相连。一些机器人采用电机和电磁线圈作为动力；其他的采用了水力系统；也有的采用了（通过压缩气体供能的）气压系统。以上提到的任意一种驱动都可以用于机器人。
其次，为了使这些传输系统运转，机器人必须要有能源。大部分的机器人都是靠电池或者墙壁上的插头提供动力。另外，水力机械臂需要一台给流体增压的泵，而风力机械臂则需要一台压缩空气的压气机。
所有的变速器都用电线连到一个电路上。这个电路可以直接给电机和螺旋桨提供动力，通过控制电子阀来激活液压系统。阀门能够控制机械内部压力液体的流动路线。例如，假如一个机器人要移动一条水力驱动的腿部，其控制装置就会开启一个阀门，通过一个水力泵将其输送到腿部的活塞缸中。压力加载的液体会推动活塞，带动脚往前转动。一般情况下，自动装置都是采用能够提供两种推力的活塞，这样就可以让零件在两个方向上移动。
机器人的电脑能控制所有连接到线路上的元件。要让机器人移动，计算机启动所需的发动机和气门。大部分的机器人都可以重编程序。如果你想对某个特定的机器人进行修改，你只要向其电脑中编写一套新的程序就可以了。
不是所有的机器人都具有感应系统.拥有视觉，听觉，嗅觉和味觉的机器人寥寥无几。机器人所具备的最普通的感官之一就是运动感，即能够感知到自己的动作。在一个标准的设计里，一个带有刻痕的车轮被固定在一个关节上。在车轮的一边是一个LED，发射出一束光线通过沟槽照射到另外一边的光感应器。当一个机器人运动到一个特别的关节，这个带槽轮就会旋转起来。在这个过程中，这些沟槽会阻挡波束的前进。
光感应器读出光束闪烁的图案，然后向电脑传输数据。计算机能够基于这种模式精确地计算出关节转动了多远。在电脑上所用的基本原理就是这样。
这就是机器人所需要的最基本的部件。机械师有数不清的办法把这几个要素结合在一起，使它们变得无穷无尽。机械手臂是其中一种最普遍的设计。
二、机器人是如何工作的
最常见的制造类机器人是机器臂。
一只机械手臂一般有7个金属零件，6个接头连接在一起。电脑会转动连接到每一个铰链上的步进电机，来控制机器人（有些大的机械手臂是采用水力或气力系统）。
不像一般的电机，步进电机的运动是以递增的方式进行的。这样，电脑就能准确地控制机械手臂，让它们不停地重复同样的动作。机器人使用动作感应器，以保证其动作准确无误。
这个工业机器人有六个关节，很像人的胳膊，有一个与肩，肘，腕等部分。其“肩膀”一般被固定在静止的底座上（而非运动躯体）。这类机器人有6个自由度，即6个方向可旋转。而人的双臂却有七种不同的自由度。
一个六轴工业机器人的关节
人的胳膊在做着各种动作。同样，机械手臂也起到了移动终端的作用。你可以在机械手臂上安装不同的终端执行程序，以适应具体的应用程序。一个共同的终端操纵者可以抓住和移动各种物体，就像是人类的手一样。
机械臂通常都有内部的压力感应器，当机械臂抓住一个特殊的物体时，它会把所受的力传递给电脑。这样就不会让机器人把东西拿在手里掉下来或者捏碎。其它的终端操作装置还包括喷灯，钻头和喷漆装置。
工业机器人是专为在有控制的环境中重复做同样的工作而设计的。举个例子，一个机器人可以将一罐花生酱从生产线上运来。要教会机器人怎样去做这些事情，编程者将使用一个手柄来操纵机械手臂来完成整个行动。机器人精确地把这些操作顺序记录在记忆里，然后，只要生产线上有新的罐头被送到，机器人就会重复这些操作。
由于机械手臂只能在很小的范围内工作，因此，机械手臂的制作和程序设计都比较简单。如果你将机器人发送到外面的大环境中，情况可能会有点复杂。
首先要解决的问题是如何设计出一套适用于机器人的运动学系统。如果一个机器人只是要在平坦的地面上行走，那么车轮或者履带就是最佳的选择。如果车轮和履带够宽，他们也可以在更粗糙的路面上工作。但机器人的设计人员倾向于采用类似于腿部的构造，这是由于腿部构造更灵活。建立一个有脚的机器人，也可以帮助研究者理解自然界的运动规律，而这正是生物学中有用的实践。
由于双足步行的特点，使其具有很强的稳定性，所以很难实现。设计人员往往把目光投向动物王国，特别是昆虫，以使自己的步履更加稳健。拥有六只脚的昆虫，通常拥有非凡的平衡性，可以很好地适应各种不同的地形。
NASA研发可远程控制的太空机器人R2
无人值守的机器人能够独立工作，不需要依靠任何控制器。这一方法的基础是编写程序，让机器人能够对外部的刺激作出一定的反应。这种非常简单的撞击响应式机器人就是最好的例子。
这个自动装置有一个撞击感应器，用来探测障碍。在你启动机器人之后，它通常会沿着一条曲线状的直线前进。撞击后，撞击感应器受到冲击。每一次撞击，机器人的程式都会指令它先后退，再右拐，最后再向前。这样，机器人在碰到障碍时，就可以改变自己的运动方向。
更先进的机器人将会把这个原则应用到更加巧妙的地方。为了使机器人具有更高的智能化和更高的感知能力，机器人专家将研发新的编程和感知系统。今天的机器人能在任何情况下都发挥出巨大的作用。
比较简单的移动式机器人采用红外线或超声感应器来探测障碍。这种感应器的运作原理与动物的回声定位系统相似：机器人发射一种声学讯号（即红外线），然后探测讯号的反射。通过对这些信号的反应，机器人可以估算出自己和障碍的距离。
更先进的机器人使用双眼来观察其周遭环境。两台照相机能够给机器人带来对深度的感知，而影像辨识软体又赋予了它定位和辨识不同种类目标的能力。此外，该机器人还能利用话筒和嗅觉感应器对周边环境进行分析。
有些自动机器人仅能在其所熟知的、受限制的环境下工作。比如，割草机器人就是根据埋藏在地面上的标记来决定草地的面积。而用于打扫办公室的机器人，要想在各个地方来回走动，就必须要有大楼的地图。
更先进的机器人能够对陌生的环境进行分析，并对复杂的地形进行调整。这种机器人能够将特殊的地形和特殊的行动联系在一起。举例来说，一台探测器可以用其视觉感应器来制作一张前方的地形图。如果在地图上出现了一个凹凸不平的图形，那么这个机器人就会知道自己应该选择另外的路线。这个系统对那些在其它星球上工作的探索者很有帮助。
三、家庭自制机器人
“家用”机器人作为一种亚文化，在网络上已经有了一定的影响，并且已经成为一种新兴的社会现象。业余机器人迷使用不同种类的商业机器人工具，邮购部件，玩具，甚至是老式的VCR来组装自己的机器人。
就像专业的机器人，有各种各样的家庭自制的机器人。有些机器人发烧友直到周末都不上班，他们已经制作出了很精致的步行机器人，也有些是给自己做家务的，有些是给自己做比赛用的。在竞争类型中，最为人所熟知的就是远程控制的武士，正如你所见过的《战斗机器人》。由于没有可重编程序的电脑，这些机器并不能被称为"真机器人"。他们只是加强了远程控制的车。
而更先进的比赛型机器人则由电脑来操控。比如，当一个足球机器人踢一个小球的时候，它根本不需要人来输入任何信息。一个标准的机器人足球比赛是由若干个和一个中心电脑通讯的独立机器人所构成。计算机计算器用一架照相机“观察”全场，并从颜色上辨别出足球，球门，以及本队和对手的队员。电脑在任何时候都会对这些资料进行分析，然后做出命令。
适应性和通用性
个人电脑革命的特点是具有极强的适应性。标准的硬体与程式语言，让电脑工程师与业余程式师能按他们的特殊用途来制作电脑。电脑部件和工艺供应品在某种程度上是类似的，而且有无数种用途。
到目前为止，大部分的机器人都是些厨具。机器人研究人员为了某种特殊的目的而建造了这些机器人。但他们不能很好地适用于各种应用场合。
这一点正在发生变化。一家名为“进化机器人”的公司已经在适应机器人的软、硬件方面领先了一步。这家公司希望通过一个简单实用的“机器人开发者工具箱”来打开它的市场。
该工具箱有一个开放的软体平台，专为不同的通用机器人的特性而设计。举例来说，机器人专家能够轻易地让他们的工作人员拥有追踪目标，听声音指令，以及绕过障碍。从技术上讲，这些特性并不是什么革命性的东西，但是，他们被整合成了一套简单的程序，这就很了不起了。
当然，本工具箱并不用来制作一般的工作。它的价格高达700多美金，绝对不是便宜货。尽管如此，这对于发展新的机器人技术来说是一个巨大的进步。在不久的未来，你要做一台新的机器人，它可以打扫屋子，或者在你不在的时候照看你的宠物。
四、人工智能
毫无疑问，人工智能是机器人科学中最激动人心的一个领域，同时也是最具争议性的一个：人们普遍认为，一个机器人能够在流水线上工作，但是关于它能否具备智能却众说纷纭。
正如“机器人”一词的含义一样，要给“人工智能”下一个定义也是非常困难的。最终的“人工智能”是一种模拟人的思考过程的“模拟”，也就是一种“模拟人”的“模拟人”。人工智能需要有一种能力去学习，去推理，去说话，去建立自己的看法。虽然现在机器人专家们距离这个级别的人工智能还有很长的路要走，但是他们在这个领域里已经有了长足的进步。现在，有了人工智能的计算机已能模拟出一些特殊的智力元素。
电脑已有能力在有限的范围内求解问题。利用人工智能来求解一个问题，其实现过程是十分复杂的，但是其理论基础是十分简单的。首先，由智能机器人或者计算机通过传感器（或者人的输入）获取场景中的信息。电脑会把这个资料和储存起来的资料作比较来决定其意义。电脑将基于所搜集到的资讯，计算出不同的可能行动，并作出最有效的预测。当然，电脑只能够处理其程式所能处理的问题。从通常的观点来看，电脑并没有分析能力。国际象棋电脑就是这样一种机器。
一些现代化的机器人也有一定的学习能力。学习机器人可以判断特定的运动（例如腿的运动）是否达到预期的目标（例如绕开障碍）。机器人将这些信息储存起来，并在下一次面对同样的情况时，试图采取相应的行动。再说一次，现在的电脑只能够在很少的情况下这样做。他们不能像人一样搜集一切资料。有些机器人能模仿人的行为来学习。在日本，一位机器人研究人员正在为一台机器人示范舞蹈，从而使其学习舞蹈。
一些机器人可以与人进行交流。基斯米特是麻省理工大学的人工智能实验室制造出来的一种可以辨识人的身体语言以及语音语调并作出回应的机器人。《基斯米特》的作者们对于大人与宝宝如何通过声音和图像来进行交流感到非常好奇。这一底层互动模式可为类人学习体系的构建奠定基础。
由基斯美特和麻省理工大学的人工智能实验室所研制的其它机器人，则使用一种不同于传统的控制架构。这种机器人并非采用单一的中央电脑来控制全部的行动，而是采用更低级的电脑来控制其行动。该计划的负责人，罗德尼·布德克斯，认为它是一个更精确的人类智力模式。大多数人的行为都是自发地进行的，并没有经过最高级的意识控制。
对于人工智能而言，最大的困难就是了解人类智慧是如何运作的。研究人工智能和研究人工心脏是两回事，目前还没有一种可以用来研究的方法。众所周知，人脑中有数以百万计的神经细胞，而我们的思维、学习都是靠这些神经细胞间的电联系来实现的。但我们不清楚这种联结是怎样达到高层推理的，也不清楚底层运算是怎样实现的。脑神经网络看起来非常的复杂。
所以说，现在的人工智能还只是停留在理论阶段。根据人类的学习与思维规律，科学家们做出了一些假设，并用机器人来验证这些假设。
就像机器人的物理设计可以帮助我们理解人体与动物的解剖结构一样，研究人工智能也可以帮助我们了解人类智力是如何运作的。对一些机器人专业人士来说，这样的洞察力就是机器人设计的最终目的。另一些人则幻想着人和机器共处一室，人们用各种各样的小机器人做体力劳动，医疗保健和通讯。很多机器人研究人员预测，随着机器人技术的发展，人类将完全变成“半机器人”，也就是和机器融为一体的人。我们有理由相信，在未来，人们可以通过将自己的意识植入到强壮的机械人中，从而获得数千年的寿命！
不管怎样，机器人将在将来的日子里起到很大的作用。今后数十年，机器人将逐步超越工业、科技，走进人们的日常生活，就像1980年代电脑逐步走进人们的家中一样。