機器人材料是復合材料，以可重復或無定形的方式結合了傳感，促動，計算和通信。機器人材料可以被視為計算超材料，因為它們擴展了超材料的原始定義通過完全可編程，“具有設計用于產生對特定激發的兩個或更多個響應的優化組合的自然組合的，具有人造的三維周期性蜂窩結構的宏觀復合材料”。也就是說，與常規超材料不同，特定激勵和響應之間的關系由感測，致動和實現所需邏輯的計算機程序控制。

創建嵌入計算的材料的想法與可編程物質的概念密切相關，可編程物質的概念由Toffoli和Margolus?于1991年提出，描述了可以解決復雜有限元的密集計算元素陣列，例如材料系統的模擬，然后發展成為描述由相同的，可移動的構建基塊組成的一類材料，它們可以完全重新配置，因此允許材料任意更改其物理特性。

機器人材料建立在可編程物質的原始概念上，但專注于包埋聚合物的結構特性，而沒有要求改變通用特性。在此，術語“機器人”是指感測，致動和計算的融合。

機器人材料可以減輕材料內部的計算負擔，最顯著的是在高帶寬傳感應用或細粒度的分布式驅動所需的反饋控制過程中出現的信號處理。此類應用的示例包括偽裝，形狀更改，負載平衡和機器人皮膚，以及通過將一些信號處理和控件卸載到材料中來使機器人具有更大的自主權。

機器人材料的研究范圍從設備級別和制造到分布式算法使機器人材料具有智能。因此，它與復合材料，傳感器網絡，分布式算法等領域相交，并且由于涉及的計算規模大，群體智能。與任何其他領域不同，結構、傳感器、執行器、通信基礎結構和分布式算法的設計緊密地交織在一起。例如，結構材料的材料性質將影響待感測的信號如何通過材料傳播，計算元件之間的距離需要隔開以及需要進行哪些信號處理。同樣，結構屬性與計算和通信基礎結構的實際嵌入緊密相關。因此，要捕獲這些影響，需要材料，計算機科學和機器人技術之間的跨學科協作。