วัสดุหุ่นยนต์เป็นวัสดุผสมที่รวมการรับรู้ การกระตุ้น การคำนวณ และการสื่อสารเข้าด้วยกันในรูปแบบที่ทำซ้ำได้หรือไม่มีรูปแบบตายตัว^{[ 1 ]}วัสดุหุ่นยนต์สามารถถือได้ว่าเป็นเมตาวัสดุเชิงคำนวณเนื่องจากเป็นการขยายคำจำกัดความดั้งเดิมของเมตาวัสดุ^{[ 2 ]}ให้เป็น "วัสดุผสมระดับมหภาคที่มีโครงสร้างเซลล์สามมิติแบบเป็นคาบที่สร้างขึ้นโดยมนุษย์ ออกแบบมาเพื่อสร้างการผสมผสานที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งไม่มีอยู่ในธรรมชาติ ของการตอบสนองสองอย่างขึ้นไปต่อการกระตุ้นเฉพาะ" โดยสามารถตั้งโปรแกรมได้อย่างสมบูรณ์ กล่าวคือ แตกต่างจากเมตาวัสดุแบบดั้งเดิม ความสัมพันธ์ระหว่างการกระตุ้นเฉพาะและการตอบสนองจะถูกควบคุมโดยการรับรู้ การกระตุ้น และโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ใช้ตรรกะที่ต้องการ^{[ 1 ]}

แนวคิดในการสร้างวัสดุที่ฝังการคำนวณนั้นมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับแนวคิดของสสารที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่งเป็นคำที่บัญญัติขึ้นในปี 1991 ^{[ 3 ]}โดย Toffoli และ Margolus ซึ่งอธิบายถึงอาร์เรย์หนาแน่นขององค์ประกอบการคำนวณที่สามารถแก้ปัญหาการจำลองระบบวัสดุที่ซับซ้อนคล้ายกับไฟไนต์เอเลเมนต์ได้ และต่อมาได้รับการพัฒนาเพื่ออธิบายวัสดุประเภทหนึ่งที่ประกอบด้วยบล็อกการสร้างที่เคลื่อนที่ได้เหมือนกัน หรือที่รู้จักกันในชื่อcatomsซึ่งสามารถกำหนดค่าใหม่ได้อย่างสมบูรณ์ จึงทำให้วัสดุสามารถเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพได้ตามอำเภอใจ

วัสดุหุ่นยนต์สร้างขึ้นจากแนวคิดดั้งเดิมของสสารที่ตั้งโปรแกรมได้^{[ 3 ]}แต่เน้นที่คุณสมบัติเชิงโครงสร้างของพอลิเมอร์ที่ฝังอยู่โดยไม่มีการอ้างถึงการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติสากล ในที่นี้คำว่า "หุ่นยนต์" หมายถึงการรวมกันของการรับรู้ การกระตุ้น และการคำนวณ และถูกบัญญัติโดยNikolaus Correllและนักศึกษาของเขาในบทความ Science เรื่อง "Materials that couple sensing, actuation, and computation" ^{[ 1 ]}

วัสดุหุ่นยนต์ช่วยให้สามารถถ่ายโอนการคำนวณภายในวัสดุได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการประมวลผลสัญญาณที่เกิดขึ้นระหว่างการใช้งานการตรวจจับที่มีแบนด์วิดท์สูง หรือการควบคุมแบบป้อนกลับที่จำเป็นสำหรับการทำงานแบบกระจายละเอียด ตัวอย่างของการใช้งานดังกล่าว ได้แก่ การพรางตัว การเปลี่ยนรูปร่าง การปรับสมดุลน้ำหนัก และผิวหนังหุ่นยนต์^{[ 4 ]}รวมถึงการเพิ่มความเป็นอิสระให้กับหุ่นยนต์โดยการถ่ายโอนการประมวลผลสัญญาณและการควบคุมบางส่วนเข้าไปในวัสดุ^{[ 5 ]}ทำให้เกิด "วัสดุที่ทำให้หุ่นยนต์ฉลาดขึ้น" ^{[ 6 ]}

การวิจัยด้านวัสดุหุ่นยนต์ครอบคลุมตั้งแต่ระดับอุปกรณ์และการผลิตไปจนถึงอัลกอริทึมแบบกระจายที่ทำให้วัสดุหุ่นยนต์มีความฉลาด^{[ 7 ]}ดังนั้นจึงเกี่ยวข้องกับสาขาวัสดุคอมโพสิตเครือข่ายเซ็นเซอร์อัลกอริทึมแบบกระจายและเนื่องจากขนาดของการคำนวณที่เกี่ยวข้อง จึงเกี่ยวข้องกับปัญญาแบบกลุ่ม แตกต่างจากสาขาใดสาขาหนึ่ง การออกแบบโครงสร้าง เซ็นเซอร์ แอคทูเอเตอร์ โครงสร้างพื้นฐานการสื่อสาร และอัลกอริทึมแบบกระจายนั้นมีความเกี่ยวพันกันอย่างแน่นหนา ตัวอย่างเช่น คุณสมบัติของวัสดุโครงสร้างจะส่งผลต่อการแพร่กระจายของสัญญาณที่จะตรวจจับผ่านวัสดุ ระยะห่างที่ต้องเว้นระยะห่างขององค์ประกอบการคำนวณ และการประมวลผลสัญญาณที่จำเป็นต้องทำ ในทำนองเดียวกัน คุณสมบัติของโครงสร้างมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการฝังโครงสร้างพื้นฐานการคำนวณและการสื่อสาร การจับภาพผลกระทบเหล่านี้จึงต้องอาศัยความร่วมมือข้ามสาขาระหว่างวัสดุศาสตร์ วิทยาการคอมพิวเตอร์ และวิทยาการหุ่นยนต์^{[ 1 ]} จากมุมมองของวิทยาศาสตร์วัสดุ ความท้าทายอย่างหนึ่งคือวัสดุที่ช่วยให้สามารถสร้างวัตถุที่ซับซ้อนได้ทันทีและเปลี่ยนรูปร่างตามคำสั่ง Kaya et al. ^{[ 8 ]}ได้ให้ภาพรวมของแนวทางต่างๆ สำหรับวัสดุดังกล่าว