在我国，机器人的应用历史悠久，最早可以追溯到公元前770年至公元前256年的东周时期。而最早记载的机器人是在西周时期，当时的能工巧匠偃师研制出了能歌善舞的伶人。据《墨经》记载，春秋后期的木匠先祖鲁班（公元前507年—公元前444年）曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日不下”。在汉代，大科学家张衡（78年—139年），不仅发明了地动仪，而且发明了计里鼓车。三国时期，蜀国丞相诸葛亮（181年—234年）成功地发明了“木牛流马”，并用其运送军粮。查考史书，《三国志·诸葛亮传》记载：“亮性长于巧思，损益连弩，木牛流马，皆出其意。”《三国志·后主传》记载：“建兴九年，亮复出祁山，以木牛运，粮尽退军；十二年春，亮悉大众由斜谷出，以流马运，据武功五丈原，与司马宣王对于渭南。”这些古代机器人的发明体现了我国劳动人民的智慧。
在国外，公元1世纪，亚历山大时代的古希腊数学家希罗（约公元10年—70年）发明了以水、空气和蒸汽压力为动力的机械玩具，它可以自己开门，还可以借助蒸汽唱歌，如气转球、自动门等。500多年前，达·芬奇在人体解剖学的基础上利用木头、皮革和金属外壳设计出了初级机器人。根据记载，这个机器人以齿轮作为驱动装置，内部还配置了自动鼓装置，肌体间连接传动杆，不仅可以完成一些简单动作，还能发声。1662年，日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶，并在大阪的道顿堀演出。1738年，法国天才技师杰克·戴·瓦克逊发明了一只机器鸭，它会嘎嘎叫，会游泳和喝水，还会进食和排泄。瓦克逊的本意是想把生物的功能加以机械化而进行医学上的分析。在当时的自动玩偶中，最杰出的要数瑞士的钟表匠杰克·道罗斯和他的儿子利·路易·道罗斯。
1920年，捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说中，根据Robota（捷克文，原意为“劳役、苦工”）和Robotnik（波兰文，原意为“工人”），创造出“Robot（机器人）”这个词。
1939年，美国纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人Elektro。它由电缆控制，可以行走，会说77个字，甚至可以抽烟，不过离真正干家务活还差得很远。但它让人们对家用机器人的憧憬变得更加具体。
1942年，美国科幻巨匠阿西莫夫提出“机器人三定律”。虽然这只是科幻小说里的创造，但后来成为学术界默认的研发原则。
1948年，诺伯特·维纳出版《控制论：或关于在动物和机器中控制和通信的科学》，阐述了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律，率先提出以计算机为核心的自动化工厂概念。
1954年，在达特茅斯会议上，马文·明斯基提出了他对智能机器的看法：智能机器“能够创建周围环境的抽象模型，如果遇到问题，能够从抽象模型中寻找解决方法”。这个定义影响到之后30年的智能机器人研究方向。
1956年，美国人乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人，并注册了专利。这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作，因此具有通用性和灵活性。
1959年，德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人。随后，成立了世界上第一家机器人制造工厂——Unimation公司。由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传，他也被称为“工业机器人之父”。
1962年,美国AMF公司生产出“VERSTRAN”（意思是万能搬运），与Unimation公司生产的Unimate一样成为真正商业化的工业机器人，并出口到世界各国，掀起了全世界对机器人和机器人研究的热潮。
1962年—1963年，传感器的应用提高了机器人的可操作性。人们试着在机器人上安装各种各样的传感器，包括1961年恩斯特采用的触觉传感器，托莫维奇和博尼1962年在世界上最早的“灵巧手”上用到的压力传感器。而麦卡锡1963年则开始在机器人中加入视觉传感系统，并于1964年帮助MIT推出了世界上第一个带有视觉传感器、能识别并定位积木的机器人系统。
1965年，约翰·霍普金斯大学应用物理实验室研制出Beast机器人。Beast已经能通过声呐系统、光电管等装置，根据环境校正自己的位置。20世纪60年代中期开始，美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室。美国兴起研究第二代带传感器、“有感觉”的机器人，并向人工智能进发。
1968年，美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakey。它带有视觉传感器，能根据人的指令发现并抓取积木，不过控制它的计算机有一个房间那么大。Shakey可以算是世界第一台智能机器人，拉开了第三代机器人研发的序幕。
1969年，日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人，被誉为“仿人机器人之父”。日本专家一向以研发仿人机器人和娱乐机器人的技术见长，后来，更进一步催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。
1973年，有了世界上第一次机器人和小型计算机的携手合作，诞生了美国Cincinnati Milacron公司的机器人T3。
1978年，美国Unimation公司推出通用工业机器人PUMA，这标志着工业机器人技术已经完全成熟。PUMA至今仍然工作在工厂第一线。
1984年，英格伯格推出机器人Helpmate，这种机器人能在医院里为病人送饭、送药、送邮件。同年，他还预言：“我要让机器人擦地板、做饭，出去帮我洗车、检查安全”。
1998年丹麦乐高公司推出机器人（Mind-storms）套件，让机器人制造变得跟搭积木一样，相对简单又能任意拼装。机器人开始走入个人世界。(www.xing528.com)
1999年日本索尼公司推出犬型机器人爱宝（AIBO），当即销售一空，从此娱乐机器人成为机器人迈进普通家庭的途径之一。
2002年，美国iRobot公司推出了吸尘器机器人Roomba，它能避开障碍，自动设计行进路线，还能在电量不足时，自动驶向充电座。Roomba是目前世界上销量最大、最商业化的家用机器人。
2006年6月，微软公司推出Microsoft Robotics Studio，机器人模块化、平台统一化的趋势越来越明显，比尔·盖茨预言：家用机器人很快将席卷全球。
2007年，德国库卡公司（KUKA）推出了1 000 kg有效载荷的远距离机器人和重型机器人，它大大扩展了工业机器人的应用范围。
2008年，日本发那科（FANUC）公司推出了一个新的重型机器人M-2000iA，其有效载荷约达1 200 kg。
2008年，世界上第一例机器人切除脑瘤手术成功。施行手术的是卡尔加里大学医学院研制的“神经臂”。
2008年11月25日，国内首台家用网络智能机器人——塔米（Tami）在北京亮相。
2009年，瑞典ABB公司推出了世界上最小的多用途工业机器人IRB120。
2010年，德国库卡公司（KUKA）推出了一系列新的货架式机器人（Quantec），该系列机器人拥有KR C4机器人控制器。
2011年，第一台仿人型机器人进入太空。
2014年，国内首条“机器人制造机器人”生产线投产。
2014年，英国雷丁大学的研究表明，有一台超级电脑成功让人类相信它是一个13岁的男孩儿，从而成为有史以来首台通过“图灵测试”的机器。
2015年，我国研制出世界首台自主运动可变形液态金属机器。
2015年，世界级“网红”——Sophia（索菲亚）诞生。
2017年10月26日，索菲亚在沙特阿拉伯首都利雅得举行的“未来投资倡议”大会上获得了沙特公民身份，也是史上首位获得公民身份的机器人。
2017年11月，美国加州的Abyss Creations公司宣布，真正意义上的性爱女机器人已经成功研发，并正式进入全球市场开始销售，10 000美元起售。
除此之外，2017年还有很多让人惊讶的机器人，如全球首款社交机器Jibo，会翻跟头的人形机器人Atlas等。
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