讓工業機器人“看得見”是提升其智能化水平和應用范圍的關鍵，這主要通過機器視覺系統來實現。一個典型的機器人視覺系統包括相機（2D或3D）、光源、圖像采集卡以及處理軟件。其工作流程大致為：圖像獲取、預處理、特征提取、識別與定位，后將目標物體的坐標信息發送給機器人。

視覺集成中核心的挑戰之一是手眼校準，即確定相機坐標系與機器人基坐標系（或工具坐標系）之間的變換關系。手眼系統主要分為“眼在手”和“眼在固定”兩種構型。“眼在手”是相機安裝在機器人末端，隨其一起運動，校準目的是求出相機與工具端的固定變換關系；“眼在固定”是相機獨立安裝在工作區域上方，校準目的是求出相機與機器人基座的固定變換關系。校準精度直接決定了機器人的抓取或加工精度。此外，機器人的絕對定位精度也會影響整體系統性能。因此，在高端應用中，還需對機器人進行全工作空間的精度補償，通過激光跟蹤儀等設備測量其實際運動與理論模型的偏差，并建立誤差補償表，從而將機器人的絕對定位精度提升一個數量級，滿足高精度裝配、加工等任務的需求。