在电子计算机发明出来以前，机器人可以说没有“大脑”。机器人只不过是机器手，根本谈不上是机器人。计算机的发明，使机器手终于“进化”成为机器人了。机器人的大脑，就是一台灵巧的计算机，这样，机器人就不再是被动地工作，而是成了有主动地采集数据，独立作出分析判断和推理能力，具有自我学习能力的“高级助手”了。
机器人的大脑可以说是机器人的控制中心。它能记忆知识，进行运算、逻辑判断，进行简单地联想预测；它能对其动作的轨迹进行快速计算，从而确定手臂和关节坐标的数据，控制手臂、腿脚的自由移动；它还能适时控制各种传感器，进行信号接收和处理；它还应有自我诊断、修复功能。具有这样功能的机器人，它的大脑应是一台特殊的电脑，即拥有实时操作系统、能进行人机交流的高级语言、运算速度极高的电脑。
由于目前机器人的大脑，是由机械和电子器件构成的，效率、稳定性、可靠性等都有一定提高，这就促进了机器人的进一步发展。为了使机器人有更强大的功能，我们必须进一步研究人类的大脑。因为，人之所以成为“万物之灵”，就是因为有一个比任何动物都发达的大脑。人脑的149亿个细胞，仍然是科学家们研究的核心目标。随着生物学、脑神经科学和微电子科学技术的迅速发展，科学家们制造像人脑那样工作的人工智能的设想将逐步实现。这种大脑，将能够模仿人的某些感觉和思维功能，进行逻辑推理，作出判断。按一定的规则输入信息，它就能根据脑中储存的信息，进行分析，并输出结果，从而代替了人脑的部分劳动，更进一步地解放生产力。
但尽管机器人的“大脑”有了很大提高，具有了人工智能，具有自动收集信息、判断、推理、执行的能力。机器人的“大脑”还远远比不上人的大脑。这是因为，目前机器人的“大脑”主要是电脑，而电脑和人脑还有一些差距。
第一，电脑的可靠性差。电脑是由磁、硅等电子元件组成的，只要有一个元件损坏，整个电脑就不能正常工作了，根本谈不上自行修补，可靠性相对较差；而人脑的元件是神经细胞，总数达149亿个，即使有10％的神经细胞受损，仍然能正常工作，同时受损的细胞有些还能自行修复。
第二，电脑的效率低。与当前电脑不同的是，人脑不仅非常完善，而且体积小，能耗少，效率高。人脑有149亿个神经细胞，体积才0.0015m3，所需的能量只有10瓦左右。人的眼睛、耳朵，比电脑输入输出设备要小得多，效率要高得多。
所以，要发展机器人，就必须详细研究人的大脑的神经活动。机器人“大脑”的工作能力之所以远不如人脑，主要是二者间的“基本元件”不同。目前电脑的基本元件是集成电路；人脑的基本元件是神经细胞。要想模仿人脑制造出具有一定思维能力的电脑，首先必须模仿神经细胞制造出电脑的基本元件。目前，这种研究正在进行之中。
