משלחת פולריס, שהוסמכה על ידי רובסון, הייתה הניסיון הרציני הראשון של ארצות הברית לשגר משלחת אל האזור הארקטי ולהיות האומה הראשונה שתגיע אל הקוטב הצפוני. ב-29 ביוני 1871, בשעה 7 בערב, הפליגה הספינה USS Polaris בפיקודו של צ'ארלס פרנסיס הול מבסיס הצי בניו יורק. רובסון והול, שמסע זה היה השלישי שלו לאזור הקוטב, הצליחו לשדל את הקונגרס לממן את המשלחת. רובסון כתב הנחיות מדויקות בנוגע למטרות המשימה וקבע לה היררכיה פיקודית למקרה שהול ייפצע או יהרג. הוא התווה למשלחת את מסלול ההפלגה המדויק שתוכנן למשך משימה של שנתיים וחצי. רובסון הורה שכל אדמה שתתגלה על ידי המשלחת תהפוך לרכוש ממשלת ארצות הברית, שיוצבו אנדרטאות על מסלול ההפלגה, שינוהל תיעוד מדויק על מהלך המסע, ושיוצבו מטמוני מזון. הפולריס צוידה בכל המכשירים המדעיים שהיו נחוצים למסע מסוכן ושאפתני שכזה.
בהפלגה ממערב לגרינלנד כשמזג האוויר נוח, שברה הפולריס שיא של הפלגה צפונה בהגיעה לקו רוחב '29 82° צפון. באוקטובר 1871 הקימה המשלחת מחנה חורף במפרץ ת'נק גוד (Thank God Bay), כדי להתכונן להגעה אל הקוטב הצפוני באמצעות מזחלות כלבים. ב-24 באוקטובר, בשובו מגיחה באמצעות מזחלות, נפל הול למשכב לאחר ששתה כוס קפה. שבועיים לאחר מכן מת הול, וההיסטוריונים מאמינים שהוא ככל הנראה נרצח על ידי חבר המשלחת, דר' אמיל בסלס שהרעיל אותו באמצעות ארסן. לאחר מותו של הול תפס סידני בדינגטון את מקומו, על פי ההנחיות המוקדמות של רובסון. בעת שבדינגטון פיקד על המשלחת, התרופפה המשמעת, שכן חברי הצוות הורשו לשאת כלי נשק ולהישאר ערים כל הלילה. בדינגטון עצמו פשט על מלאי האלכוהול הרפואי של המשלחת והיה ידוע שהוא שותה לשוכרה. ב-2 ביוני 1872, לאחר ניסיון כושל להגיע אל הקוטב הצפוני, שבה המשלחת דרומה כשפניה מועדות לניו יורק. כשהספינה נלכדה בתוך מצבור של קרח צף, 19 אנשי צוות הופרדו מהספינה כשהם על גוש של קרח צף ונסחפו למרחק של 2,900 קילומטרים עד שחולצו.
שאר חברי המשלחת שנותרו על הספינה נאלצו לבלות את החורף בגרינלנד באוקטובר 1872 והספינה פורקה לשתי ספינות. לאחר צאתם אל האוקיינוס, חולצה שארית הצוות על ידי ספינת ליווייתנים ב-3 ביוני 1873. עם שובה של שארית המשלחת לארצות הברית הורה רובסון מידית על פתיחת חקירה בנוגע למותו של הול, על חוסר תפקודו של בדינגטון ועל חוסר המשמעת של הצוות. יומניו ומכתביו של הול הושחתו ואבדו וייתכן שהם כללו מידע שהיה עלול להזיק לבדינגטון ולדר' בסלס. החקירה בניהולו של רובסון לא מצאה את דר' בסלס אשם ברצח הול, אף על פי שהיו עדויות נסיבתיות שהוא אכן רצח אותו. בכל אופן, כל חברי המשלחת יצאו זכאים. ב-1968, הוצאו שרידי גופתו של הול מהקבר ועל פי אמצעי מחקר מודרניים התברר שהוא הורעל מארסן לפני מחלתו הפתאומית ומותו. דר' בסלס, שהיה אחראי על הטיפול הרפואי בהול, נתפש לאחר הממצאים הללו כחשוד ברצח, זאת על רקע הקשרים הפטריוטיים שלו עם מולדתו גרמניה. אף על פי שבדוח הסופי שהגיש רובסון נאמר שהול מת מוות "טבעי", ייתכן שמידע מסוים הועלם כדי למנוע שערורייה. לפני מותו קרא הול לתעלת רובסון על שמו של רובסון.
הניסויים בצוללות ובטורפדו.
במהלך תקופת כהונתו של רובסון כמזכיר הצי ביצע הצי ניסויים בצוללות ובמערכות טורפדו. "הלווייתן האינטליגנטי" (Intelligent Whale), צוללת המונעת בידיים בבעלותו של אוליבר הלסטד, נבחנה באופן רשמי למחצה ובהצלחה ב-1866 על ידי תומאס ו. סוויני. בכל אופן, לצי ארצות הברית לא היה קשר לכלי שיט זה עד אוקטובר 1869, כאשר הוא נבחן והומלץ לרובסון על ידי הקומודורים מלנצ'ון סמית', אוגוסטוס ל. קייס ואדמונד א. מתיוס. רובסון מינה וועדה נוספת שתדווח על סגולותיה של הצוללת. לאחר שהוועדה הגישה המלצות חיוביות, חתמו רובסון והלסטד ב-29 באוקטובר 1869 על חוזה לרכישת הצוללת בסכום של 50,000 דולר. הלסטד נרצח והבדיקות של ה"לווייתן האינטליגנטי" נעצרו למשך שנה. בשל כשלים באבטחה, עלה בידו של קצין הצי המלכותי הבריטי, אדמירל משנה אדוארד אוגוסטוס אינגלפילד, להתגנב לבסיס הצי בניו יורק ולבחון את הצוללת שעגנה שם.
ב-18 בספטמבר 1872 ביצע הצי בדיקה רשמית של הצוללת. היא צפה על פני המים עקב אטם פתח פגום. אף על פי שהיא נדונה לכישלון, הייתה הצוללת דוגמה לעניין של הצי והניסויים ב"מערכות נשק משופרות" במהלך שנות ה-70 של המאה ה-19. הצוללת הראשונה שנרכשה ונבחנה על ידי הצי הייתה "אליגטור" שנרכשה ב-1863, במהלך מלחמת האזרחים.
בדיקת מערכות הטורפדו הוכחה כמוצלחת יותר. ביולי 1869 הקים רובסון את "תחנת הטורפדו הימי של ארצות הברית" (United States Naval Torpedo Station) על אי העיזים שבנמל ניופורט, רוד איילנד. המטרה הייתה למצוא כלי נשק הגנתיים תת-ימיים לא יקרים ויעילים, כולל ניסויים במערכות טורפדו, חומרי נפץ וציוד חשמלי. רובסון הטיל על התחנה את המשימה לבנות טורפדו בהנעה עצמית, על פי הדגם של Whitehead torpedo שפותח על ידי האנגלי רוברט וויטהד.
רובסון העביר הנחיה שעל הטורפדו להיות מסוגל לנוע מתחת למים למרחק ניכר, במהירות ניכרת, תוך שמירת נתיב ישר ולהישאר מתחת לפני המים. אורכו של הטורפדו היה 3.8 מטר, משקלו 220 קילוגרם, הוא נשא 32–41 קילוגרם של חומר נפץ מסוג ניטרוצלולוזה והטווח שלו הגיע ל-270–370 מטרים. אוויר דחוס הניע את המדחף בעל ארבעת הלהבים בקוטר של 30 ס"מ. הניסוי הראשוני של הטורפדו הצליח, אף על פי שהיו בעיות דליפה והשליטה בכיוון הייתה בעייתית. מנגנון השליטה על העומק פעל היטב.
בקיץ 1872 בוצע ניסוי מוצלח על ידי משרד החימוש של הצי בטורפדו בעל הנעה עצמית ושליטה מרחוק של היזם-ממציא ג'ון ל. ליי. הניסויים במערכות הטורפדו במהלך עשור זה היו היסודות ללוחמה התת-ימית האמריקאית המודרנית.
ב-1873 וב-1874, הושקו הטרפדות USS Alarm ו-USS Intrepid, בהתאמה, שהיו מצוידות בטורפדו כלונס (Spar torpedo) ובטילי טורפדו, בהתאמה. ב-1875 כל הסיירות של צי ארצות הברית כבר היו מצוידות בטורפדו כלונס ובטורפדו נגררים וקציני הצי אומנו בהפעלתם. USS Intrepid הייתה הטרפדת הראשונה של ארצות הברית שהייתה מונעת בקיטור ושצוידה בטילי טורפדו. היא נבנתה שבע שנים לפני אה"מ פוליפמוס (USS Intrepid) של הצי המלכותי הבריטי, שהייתה בעלת עיצוב ותפקוד דומים.
תקרית וירג'יניוס.
ב-31 באוקטובר 1873 רדפה ספינת המלחמה הספרדית "טורנדו" אחר "וירג'יניוס", ספינת סוחר אמריקאית שהבריחה כלי נשק וחיילים לטובת סיוע למרד של קובה מול ספרד, ולכדה אותה. כאשר הגיעו הידיעות ש-53 אזרחים בריטים ואמקריקאים שהצטרפו למרד הקובני נשבו על סיפון הווירג'יניוס ונורו למוות על ידי הספרדים, דרש הציבור בארצות הברית לפתוח במלחמה נגד ספרד. בנוסף לתקרית זו, עגנה בנמל ניו יורק ספינת מלחמה ספרדית שיכולותיה היו גבוהות בהשוואה לספינות המלחמה האמריקאיות. ב-14 בנובמבר הורה הנשיא גרנט לצי לעבור למצב כוננות למלחמה. רובסון שיגר שייטת של ספינות מלחמה אל קי וסט, פלורידה, 150 ק"מ מקובה. בכל אופן, מהירות התגובה הייתה איטית, שכן הכוח הימי האמריקאי התקבץ לבסוף בקי וסט בינואר 1874. צי ארצות הברית לא היה יריב שקול מול ספינות המלחמה המודרניות של הצי הספרדי. אחד מקציני הצי של ארצות הברית ציין ששתי ספינות מלחמה ספרדיות יכלו להשמיד חלק ניכר מהשייטת האמריקאית, שהייתה המיטב של הספינות שעמדו לרשותה של ארצות הברית באותה עת. מזכיר המדינה המילטון פיש ניהל משא ומתן שקט על הסדר שלום עם ספרד ומחלקת המדינה השיגה מתן פיצויים למשפחות המתנדבים שהוצאו להורג על ידי הספרדים. תקרית וירג'יניוס שיקפה את המציאות שהצי האמריקאי חלש ושיש צורך שיעבור לתהליך התחדשות.
במהלך המשבר החליט רובסון שהמטרה העיקרית של הצי תהיה תוכנית התחדשות שבמסגרתה הוא יצטייד בספינות מוניטור שיהיו מסוגלות להתמודד מול ציים זרים. עם זאת, הקונגרס סירב לאשר את בנייתן של ספינות חדשות, בהאמינו שהאוניות מחופות השריון בעלות הטכנולוגיה המהפכנית שנבנו עשר שנים קודם לכן מספיקות לצרכיו של הצי. בתור פשרה, בחרו רובסון והקונגרס "לבנות מחדש" חמש מהספינות הגדולות ביותר של הצי, כולל ה-USS Puritan וה-USS Miantonomoh. הספינות הללו נגרטו כדי להיבנות מחדש כספינות מלחמה חדשות על ידי קבלנים שונים שאושרו על ידי רובסון. העבודות החלו ב-1874, אך הקונגרס סירב לאשר לרובסון תקציב של 2.3 מיליוני דולר כדי להשלים את המלאכה. ה-USS Miantonomoh הכמעט מושלמת הושקה ב-6 בדצמבר 1876. רובסון ספג ביקורת על כך שגרט מוניטורים אחרים כדי לממן את הספינות החדשות.
היחסים עם חברי הקבינט.
כאשר נקלעה ארצות הברית לשפל כלכלי בעקבות המשבר הפיננסי של 1873, הגיב הקונגרס בהגשת הצעת "חוק האינפלציה", שעל פיו הוספו למחזור 400 מיליון דולר בשטרות נייר. החוק גם קידם את הנהגתו של כסף הפיאט. למרבה ההפתעה אישרו שני בתי הקונגרס את החוק, בהאמינם שהוא יביא הקלה לאומה שסבלה ממחסור בכספים וציפו שגרנט יחתום על החוק. אף על פי כן, הנשיא גרנט שקל בעניין זמן רב ודן בו עם חברי הקבינט לאחר שהצעת החוק עברה לאישורו ב-14 באפריל 1874. הוא אמר לחברי הקבינט שהוא נוטה לא לחתום על החוק, בהאמינו שהוא יהווה "נטישה של כל העקרונות הנכונים של הכלכלה". הקבינט היה חלוק בעניין. רובסון אמר שהוא מקווה "שהנשיא יגיע למסקנה שונה". מזכיר המלחמה ויליאם בלקנאפ אמר שווטו יגרום להתנגדויות. מזכיר המדינה פיש תמך במתן הווטו. בסופו של דבר הטיל גרנט וטו והניסיון לעקוף אותו כשל בסנאט.