يُعد تعلّم الروبوتات مجالًا بحثيًا يقع عند تقاطع التعلّم الآلي والروبوتات. يدرس هذا المجال التقنيات التي تُمكّن الروبوت من اكتساب مهارات جديدة أو التكيّف مع بيئته من خلال خوارزميات التعلّم. ويُوفّر تجسيد الروبوت، الموجود في بيئة مادية، في الوقت نفسه صعوبات مُحدّدة (مثل الأبعاد العالية، وقيود الوقت الفعلي لجمع البيانات والتعلّم) وفرصًا لتوجيه عملية التعلّم (مثل التآزر الحسي الحركي، والوحدات الحركية الأساسية).
تشمل أمثلة المهارات التي تستهدفها خوارزميات التعلم المهارات الحسية الحركية كالمشي والإمساك وتصنيف الأشياء، بالإضافة إلى المهارات التفاعلية كالتفاعل مع الأشياء مع إنسان آخر، والمهارات اللغوية كالفهم السياقي للغة البشرية. ويمكن أن يحدث التعلم إما من خلال الاستكشاف الذاتي المستقل أو بتوجيه من معلم بشري، كما هو الحال في تعلم الروبوتات عن طريق المحاكاة.
يمكن ربط تعلم الروبوتات ارتباطًا وثيقًا بالتحكم التكيفي، والتعلم المعزز، بالإضافة إلى الروبوتات التطويرية التي تتناول مشكلة اكتساب مهارات متعددة بشكل مستقل مدى الحياة. وبينما يُستخدم التعلم الآلي بكثرة في خوارزميات رؤية الحاسوب المستخدمة في مجال الروبوتات، لكن هذه التطبيقات لا تُعرف عادةً باسم «تعلم الروبوتات».