Có nhiều nghiên cứu về robot không tập trung vào các công việc nào cụ thể trong công nghiệp. Hướng nghiên cứu mới tập trung vào các cách thức ứng dụng mới của robot, cũng như cách chế tạo chúng, chẳng hạn như dự án cyberflora của MIT, hầu như mới chỉ nằm trên mặt hàn lâm.

Sự đổi mới đầu tiên trong thiết kế robot là các dự án robot mã nguồn mỡ. Để mô tả mức độ cải tiến của một robot, người ta dùng thuật ngữ "thế hệ Robot". Thuật ngữ này được đặt ra bởi Giáo sư Hans Moravec, nhà khoa học nghiên cứu chính tại Học viện Robot học thuộc Đại học Carnegie Mellon trong các nghiên cứu mô tả sự phát triển trong tương lai gần của công nghệ robot. Các robot đời đầu, Moravec dự đoán trong năm 1997, cần phải có khả năng trí tuệ có thể so sánh với một con thằn lằn và sẽ thành thực tế vào năm 2010. Vì robot thế hệ đầu không có khả năng học tập, nhưng, Moravec dự đoán rằng, robot thế hệ thứ hai sẽ được cải tiến và thành công vào năm 2020, trí thông minh có thể được so sánh với một con chuột. Thế hệ thứ 3 sẽ có trí thông minh giống con người, giáo sư Moravec dự đoán, sẽ hoàn toàn có thể trở thành sự thực, ông không dự đoán điều này sẽ xảy ra trong vòng từ 2040 đến 2050.[98]

Thứ hai là sự tiến hóa của Robot. Đây là một phương pháp sử dụng thuật toán tiến hóa để giúp thiết kế robot, đặc biệt là hình dáng cơ thể, hoặc chuyển động và các bộ điều khiển hành vi. Trong một cách tương tự như tiến hóa tự nhiên, một lượng lớn robot được phép cạnh tranh theo một cách hoặc khả năng nào đó, để thực hiện một nhiệm vụ và được đánh giá bằng cách sử dụng chức năng huấn luyện. Những robot dở nhất được loại bỏ, và được thay thế bằng một robot mới có hành vi mới dựa trên các đặc điểm của robot thắng cuộc. Theo thời gian số lượng robot tăng lên, và cuối cùng sẽ tìm ra được robot mong muốn. Điều này xảy ra mà không có bất kỳ chương trình lập trình trực tiếp nào được viết bởi các nhà nghiên cứu. Các nhà nghiên cứu sử dụng cả hai phương pháp này để tạo ra các robot tốt hơn,[99] và cũng để khám phá ra cách thức của tiến hóa tự nhiên diễn ra như thế nào.[100] Vì quá trình này thường yêu cầu các thế hệ robot phải được mô phỏng,[101] kỹ thuật này có thể được thực hiện hầu như hoàn toàn hoặc chủ yếu bằng mô phỏng, sau đó được thử nghiệm trên robot thực tế khi các thuật toán trong đó đủ tốt.[102] Hiện nay, có khoảng 1 triệu robot công nghiệp đang làm việc cật lực trên thế giới, và Nhật Bản là quốc gia hàng đầu có mật độ sử dụng robot trong công nghiệp sản xuất cao nhất.[cần dẫn nguồn]

Động học và động lực học

Bài toán chuyển động có thể được chia thành bài toán động học và động lực học. [ 104 ] Động học thuận là bài toán đi tìm vị trí, hướng, vận tốc và gia tốc khi các yêu tố đầu vào đã biết. Động học nghịch ngược lại, đi tìm các giá trị đầu vào khi đã biết các thông số vị trí, hướng, vận tốc, gia tốc của vật. Một số bài toán đặc biệt của động học bao gồm xử ly tình huống (khả năng khác nhau khi thực hiện các chuyển động giống nhau), tránh va chạm, và tránh vật cản. Trong khi tất cả các thông số vị trí, vận tốc, gia tốc tương ứng đã được tính toán bằng cách sử dụng động học, động lực học được sử dụng để nghiên cứu tác động của lực gây nên chuyển động. Bài toán động lực thuận là bài toán tính gia tốc của robot khi biết lực tác dụng, được sử dụng trong mô phỏng robot trên máy tính. Bài toán động lực ngược là bài toán đi tìm lực để cơ cấu truyền động tạo ra một gia tốc tương ứng. Các nghiên cứu này có thể được dùng để cải tiến thuật toán điều khiển cho robot.Trong mỗi vấn đề ở trên, các nhà nghiên cứu cố gắng phát triển các khái niệm và chiến thuật mới, cải tiến những cái hiện có, cũng như sự tương tác giữa các vấn đề với nhau. Để thực hiện được điều này, phải thực hiện tối ưu hóa hiệu suất cũng như thiết kế, cấu trúc, và điều khiển.