機器人可以適應各種工作環境，還可模擬人類的外貌、行為與認知，因此在現代產業中經常被用來取代或協助人類工作。近幾年因為COVID-19疫情帶來的缺工、斷鏈和無接觸商機發展，使全球企業開始評估機器人導入各項產業的可能性，因此未來機器人將扮演人類社會不可或缺的重要角色。機器人運動學包括：正向運動、逆向運動、路徑規劃、機器人動力學等複雜的數學計算和座標轉換，學生可能因不易理解而導致學習成效不佳或失去學習興趣。本研究使用虛擬實境技術將複雜的機器人運動理論簡單化、視覺化、趣味化，並結合遊戲式學習設計以激發學習動機與興趣。本研究以虛擬實境技術和實體機器人控制開發出虛實整合的機器人訓練環境，可提供學習者操控虛擬機器人來觀察運動學理論的執行果，進而了解機器人如何透過關節參數設定與目標位置計算以達成任務，並透過路徑規劃以避免與障礙物碰撞，最後再藉由實體機器人的同步運動以了解數位分身的技術與應用，因此很適合用於STEM教育的輔助教具。教學實驗結果顯示，虛實整合機器人系統可以將機器人的運動理論具體化和視覺化，可提高學習動機和學習效果。進而減輕學生的認知負荷。本研究將根據使用者的回饋意見來改善系統，以利後續的推廣活動與商品化。