本发明公开了一种表面方向测量装置，机器人及测量方法，表面方向测量装置包括：基座组件、平台组件、连杆组件以及触头组件，基座组件包括相对设置的第一基板和第二基板，第一基板上设置有力传感器，平台组件包括相对设置的第一平台和第二平台，第二平台设置在第二基板上，第一平台上设置有姿态测量单元，触头组件一端与弹性滑块连接，触头组件包括感应部，在自由态时，感应部与待测曲面不接触，感应部压缩量相等，自由态被破坏，姿态测量单元的平面随着感应部的伸缩量不同倾斜，各感应部均接触到测量表面的时候，感应部伸缩量不同，这样姿态测量单元的倾斜角度可以认为是待测点对应的曲面切平面的倾角，从而计算曲线上某一点对应的曲面法方向。