Kognitiivinen robotiikka on robotiikan haara, joka pyrkii tekemään tekoälyllä varustettuja robotteja, jotka kykenevät ajattelemaan ja muuttamaan ajatteluaan aivan kuten ihmiset. Ajatuskyvyn lisäksi kognitiivinen robotiikka tekee robotteja motivoituneina, joten he haluavat oppia tai suorittaa tehtäviä. Kerätäkseen tietoa ulkomaailmasta, joka voi auttaa heitä tekemään päätöksiä ja auttamaan oppimisessa, robotit on tarkoitettu ihmisten kaltaisiin aisteihin, joiden avulla he voivat havaita maailman. Liikkuminen on myös tärkeää näiden robottien valmistamiseksi, jotta ne voivat reagoida ulkoisiin ärsykkeisiin; tämä vaatii monimutkaisen robottirungon toimimaan yhdessä antureiden kanssa.
Yksi kognitiivisen robotiikan tärkeimmistä näkökohdista on tekoälyn käyttö. Tämä on eräänlainen logiikkarakenne, jonka avulla robotit voivat oppia tulevasta tiedosta, mikä johtaa myös päätöksentekoon, päättelyyn ja muihin yleisiin ajattelun osa-alueisiin. Robottien on myös kyettävä tarkistamaan ajatteluaan, jotta he voivat poistaa virheet ja arviointivirheet ja korvata ne uusilla ja oikeilla tiedoilla. Varmistaakseen, että robotit voivat pitää kaikki uudet saapuvat tiedot, jotta tekoälyjärjestelmä voi jatkaa kasvuaan, heille annetaan suuret kiintolevyt tai vastaavat yksiköt.
Ajattelun ohella robotit tarvitsevat motivaatiota toimia. Tämä sisältää tavoitteet, toiveet ja mieltymykset. Ilman motivaatiota robotit eivät ehkä ole halukkaita keräämään uutta tietoa, mikä heikentää näiden robottien matkimista. Motivaatiota voi lisätä kahdella tavalla. Kognitiiviset robotiikkaohjelmoijat voivat lisätä sen suoraan robotteihin tai motivaatio voi ilmetä tekoälyjärjestelmästä.
Tekoälyjärjestelmä tarvitsee jatkuvaa uutta tietoa, tai järjestelmällä ei ole mitään tekemistä eikä se opi. Tämän toteuttamiseksi kognitiivinen robotiikkahaara pyrkii tekemään robotteja, jotka voivat havaita ulkomaailman. Tämä tapahtuu tyypillisesti antureiden avulla, ja robotit saavat perustietoja kosketuksesta, hajuista, näköstä, äänistä ja ehkä mausta, vaikka jotkin järjestelmät jättävät maun pois, koska ne eivät pidä sitä välttämättömänä.
Ihmisten jäljittelemiseksi kognitiiviset robotit rakennetaan ihmisen luurankoa vastaavilla luurankoilla. Luuranossa on monia niveliä, joten robotit voivat liikkua. Kun ulkopuoliset ärsykkeet vaikuttavat robotteihin, kuten pallon ohittaminen tai esineen liu’uttaminen robottien lähelle, niiden tekoälyjärjestelmä kerää tietoja kohteesta, kuten mistä se tulee ja kuinka nopeasti se liikkuu. Ihmisten tavoin nämä robotit on reagoitu ottamalla pallo kiinni tai katsomalla liukuvaa esinettä.