据报道，2021年进行首次飞行测试的新联盟载人飞船，将搭载一个名为费奥多尔的智能机器人。费奥多尔能提起重物，驾驶汽车，使用钻孔机、螺丝刀和钳子，未来更可替代航天员完成太空行走。
Robonaut2(R2)是首个登陆国际空间站的机器人航天员，也是太空中首个模拟人类的灵活性机器人。不同于现有的太空勘探机器人，如机械臂等搬运大型物体的设计理念，Robonaut2的设计核心是在航天员身边辅助工作。外形像人，有头、臂和躯干，重149.6千克。2010年12月24日16时53分，随美国“发现号”航天飞机上天。Robonaut2集合了各种先进控制、传感和视觉等技术于一身，接口不需要做任何调整就可以与空间站上的各项设施连接。
在空间站工作的前三年，R2并不完整，只有躯干、头和手臂。后来在2014年，NASA给它送来了两条腿。它的身高也从1.3米增长到了2.5米。
R2最开始进入太空只是为了进行更多的操作测试，但是随着技术升级，最终它将开始履行其最初的设计任务——帮助空间站太空行走的航天员进行舱外作业，或代替人完成如太空行走等危险作业。
2013年，由日本东京大学、电通集团及丰田公司共同研发的机器人Kirobo被送往国际空间站。造型可爱的小型机器人Kirobo身高只有34厘米，体重仅1公斤，身手却异常灵活，同时具备语音功能。被搭话时，它可对语言进行识别，从事先储存的句子中选择合适的进行回答。
Kirobo的设计灵感来自知名人物“铁壁阿童木”，它能完成一连串的动作，也会参与任务，例如把控制室讯息传给航天员。科学家想借此实验，了解机器人能否成为航天员寂寞生活中的精神支柱。
“Kirobo”“居住”在国际空间站时，成为了日本航天员若田光一的聊天小伙伴，为他排解寂寞。在国际太空站“居住”1年半后，2015年2月，“Kirobo”搭乘SpaceX的“龙”飞船返回地球。
2017年6月4日，SpaceX的龙货物飞船发射到国际空间站(ISS)，其中携带了2个被称为“Int-Ball”的小型球形机器人。
这两个球形机器人的研发始于2016年6月，参与研制的单位包括JAXA载人航天飞行局、JAXA研究与开发局、人工智能实验室、东京大学以及一些商业公司。据日本新闻网站Asahi报道，JAXA为整个Int-Ball项目花费约2000万日元。
Int-Ball完全由3D打印制造，使用的是现有的无人机技术。Int-ball长得十分可爱，它萌萌的大眼睛是两支发光二极管灯泡，在拍摄或出现错误时会闪动。两眼中间的小鼻子是一台高画质相机的摄像头，可以拍摄位于其前方的景象和人物。Int-ball类似于面部的外观设计是为了方便航天员了解它正朝着哪个方向拍摄。
为了让Int-ball准确地拍摄所需要的场景，在空间站内壁上还贴着红色的标记，以便小圆球定位和自由移动。小圆球的运动可以是自主模式，也可以由地面上的工作人员远程控制，只要地面研究人员对机器人发出相应指示，它就可以在太空环境下自由地旋转、加速或改变运行方向。同时，在完成拍摄后，Int-ball还能实时、快速地将影像传输至地面控制中心。
