自主机器人（Autonomous robot）是可以在行动或执行任务时有高度自主性，不需人为介入控制的机器人，这在像航天飞行、居所维护（例如清洁）、废水处理，快递分拣等其他服务中格外的重要。一些现代的工业机器人若严格限制直接相关的工作环境时，是可以自主工作的。不过虽然工业机器人周围环境不会包括所有的自由度，但实际的工作场所往往嘈杂而混乱，让机器人的运作增添了不可预测的变数。例如，在工厂中的机器人需要对工作任务要处理的下一个工件的精准位置有明确的定义，若是更先进的工厂，可能还需要知道下一个工件的种类以及要