La teleoperación es la operación de un robot desde una ubicación distante. Se utiliza en la exploración espacial, la industria del petróleo y el gas, el ejército y el campo médico. Los robots generalmente se implementan y controlan a través de la teleoperación porque enviar humanos sería demasiado costoso o demasiado peligroso. Generalmente, un solo operador tiene el control del robot y siente cierto nivel de inmersión en el entorno remoto. Los controles utilizados por el operador suelen ser lo suficientemente intuitivos como para permitir una manipulación rápida y suave del robot.
Para permitir la posibilidad de teleoperación, se debe crear algún sentido de telepresencia. Esto se puede lograr mediante el uso de sensores para recopilar datos en el entorno remoto. Por ejemplo, en un robot submarino, se puede usar un sensor de sonar para determinar la distancia vertical al fondo del mar. La tecnología de sonar hace rebotar una onda de sonido en el fondo del océano, registrando el tiempo que tarda la onda en hacer un viaje de ida y vuelta. Todos los datos de detección se pueden volver a combinar para que el teleoperador o el controlador humano los experimente en la realidad virtual. Una vez que el teleoperador tiene una buena «percepción» del entorno remoto, puede controlar el robot de forma eficaz.
En la Estación Espacial Internacional, se han utilizado astronautas con trajes espaciales para montar la estación y realizar el mantenimiento. Sin embargo, prepararse para una actividad extravehicular o caminata espacial es un procedimiento costoso que lleva muchas horas. La Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) en los Estados Unidos está diseñando actualmente un robot llamado Robonaut que intentará muchas de estas tareas. Robonaut tiene una parte superior del cuerpo que se asemeja a un humano y utilizará la teleoperación para controlar sus brazos y manos. El teleoperador usará auriculares y una serie de sensores sofisticados para permitir un alto nivel de control y destreza con el robot.
Existen algunos límites para la tecnología de telepresencia. La radiación electromagnética viaja a la velocidad de la luz y es la forma más rápida de transferir datos de sensores desde un entorno remoto. Incluso a esta velocidad, el retardo de la señal de ida y vuelta entre la Tierra y Marte varía de seis a 40 minutos. Como resultado, los rovers en Marte no pueden operarse desde la Tierra con mucha sensación de teleoperación en tiempo real. Los operadores tendrían que trasladarse a una ubicación más cercana a los propios rovers, como la órbita baja de Marte, para que esto suceda.
En la industria del petróleo y el gas, los vehículos submarinos operados a distancia (ROV) se utilizan para dar servicio a los equipos de extracción de petróleo en aguas profundas del océano. Por lo general, se operan desde un bote en la superficie y tienen un cable largo que conecta al operador con el robot. Por lo general, están equipados con luces y cámaras para devolver las señales de video al operador. En el pasado, los buzos humanos han prestado servicio a dicha infraestructura submarina, pero la perforación reciente en aguas más profundas y peligrosas estimuló el uso de la teleoperación con ROV.
El ejército usa la teleoperación en algunas situaciones que se consideran demasiado peligrosas para los soldados. Algunas armadas utilizan ROV para recuperar torpedos de práctica e investigar otros objetos en el fondo marino. En Irak, Afganistán e Israel, los robots se utilizan para acercarse a dispositivos explosivos improvisados (IED) u otros objetos potencialmente peligrosos.