将每个机器人作为一个智能体，用来模仿个人，建立多机器人协同的控制系统用以模仿一个团队，机器人通过它的传感系统获取周围的环境和其他机器人的信息，并将信息融合后加以利用，由多个机器人协调合作共同完成一个复杂的、大型的任务，就构成多机器人系统。多机器人系统是多智能体系统的一个非常典型的应用领域。常用的多机器人系统包括工业装配多机器人系统、娱乐多机器人系统、体育竞赛多机器人系统等。对多机器人系统的研究既包括机器视觉、机器人导航、机器人动力学及控制等机器人相关技术，还包括多智能体本身的通信、决策以及分布式协调控制技术。以RoboCup机器人世界杯为例，整个足球机器人系统是分布式的，要求机器人之间通过合作与对抗，赢得比赛的胜利。美国麻省理工学院研究团队和卡内基梅隆大学研究团队分别从机器学习以及博弈论的角度深入研究了多机器人系统，将多机器人系统的应用环境从陆上扩展到了海上以及水下。