3 серпня 2005 року в якості фахівця місії (і інженера польоту) на STS-114, перша місія якого була повернення до польоту після Катастрофи шатла «Колумбія», Робінсон став першою людиною, що виконала ремонт у польоті до екстер'єру Shuttle. Астронавт був відісланий, щоб усунути 2  виступаючі розриви наповнювача на тепловому щиті Discovery, після того як  інженери визначили, що вони можуть становити небезпеку при повернені. Робінсон успішно усунув  витік матеріалу, поки Discovery був пришвартований  до Міжнародної космічної станції. Робінсон виконав ще одне першенство на STS-114, коли зробив перший подкаст з космосу 7 серпня 2005 року. Його автопортрет, зроблений під час ремонту, вважався одним з ранніх космічних селфі.