本实用新型提供了一种空气耦合超声波成像装置和机器人，该装置包括：计算单元、驱动单元、发射单元、接收单元、采集单元、信号处理单元和上位机；计算单元分别与驱动单元和信号处理单元连接；驱动单元与发射单元连接；采集单元分别与信号处理单元和接收单元连接；发射单元包括多个发射阵元；接收单元包括多个接收阵元；信号处理单元与上位机连接。采用本实用新型可以提高超声波测距的精度，进而保证超声波成像的质量，从而拓宽超声波测距在机器人感知中的应用。