對于任何移動設備而言，在其環境中導航的能力都很重要。首先避免諸如碰撞和不安全條件（溫度、輻射、暴露于天氣等）的危險情況，但是如果機器人的目的與機器人環境中的特定位置有關，則必須找到這些位置。

機器人導航是指機器人確定自己在參考系中的位置，然后規劃通往某個目標位置的路徑的能力。為了在其環境中導航，機器人或任何其他移動設備需要表示形式，即環境地圖和解釋該表示形式的能力。

導航可以定義為三個基本能力的組合：

1. 自我定位
2. 路徑規劃
3. 地圖構建和地圖解釋

一些機器人導航系統使用同步定位和地圖生成周圍環境的3D重建。

機器人定位表示機器人在參考框架內建立自己的位置和方向的能力。路徑規劃實際上是定位的擴展，因為它需要確定機器人的當前位置和目標位置的位置，兩者都在同一參考系或坐標系內。地圖構建可以采用公制地圖的形式，也可以采用任何表示機器人參照系中位置的符號。

基于視覺的導航或光學導航使用計算機視覺算法和光學傳感器，包括基于激光的測距儀和使用CCD陣列的光度相機，以提取周圍環境中定位所需的視覺特征。

但是，有一系列使用視覺信息進行導航和定位的技術，每種技術的主要組成部分是：

• 環境的表征
• 感應模型
• 定位算法

為了概述基于視覺的導航及其技術，我們將這些技術歸類為室內導航和室外導航。

使機器人到達目標位置的最簡單方法就是將其引導至該位置。該指南可以通過不同的方式進行：將感應環或磁鐵埋在地板上，在地板上畫線，或者在環境中放置信標、標記、條形碼等。這種自動引導車輛（AGV）在工業場景中用于運輸任務。通過基于IMU的室內定位設備可以進行機器人的室內導航。

室內導航系統種類繁多。室內和室外導航系統的基本參考是Guilherme N. DeSouza和Avinash C. Kak撰寫的“移動機器人導航的愿景：調查”。

一些最近的戶外導航算法基于卷積神經網絡和機器學習，并且能夠進行精確的逐行推理。

典型的開源自主飛行控制器能夠以全自動模式飛行并執行以下操作；

• 從地面起飛并飛到定義的高度
• 飛往一個或多個航點
• 繞指定點旋轉
• 返回發射位置
• 以指定速度下降并降落飛機

機載飛行控制器依靠GPS進行導航和穩定飛行，并經常采用其他基于衛星的增強系統（SBAS）和高度（氣壓）傳感器。

一些機載機器人的導航系統是基于慣性傳感器的。

自主水下航行器可以由水下聲學定位系統引導。還開發了使用聲納的導航系統。

機器人還可以使用無線電導航確定其位置。