工業機器人本體僅是整個自動化系統的一部分，其價值的真正體現依賴于成功的系統集成。系統集成是指根據特定的應用需求，將機器人本體、末端執行器（手爪、焊槍、涂膠閥等）、周邊設備（變位機、傳送帶、視覺系統）、安全防護設施以及控制柜等進行整合，形成一個完整、可穩定運行的自動化工作站或生產線。集成過程先需進行詳細的工藝分析，明確節拍時間、精度要求和工作流程。

以機床上下料應用為例，集成工作包括：設計并制造與工件相匹配的氣動或伺服抓手；配置機器人與數控機床之間的通信接口（如I/O信號或總線通信），實現“門開-裝夾-門關-啟動加工”的連鎖邏輯；在生產線中引入機器視覺系統，用于識別工件的位置和姿態偏差，引導機器人準確抓��；設置安全圍欄、光柵等，確保人機協作安全。另一個典型應用是焊接，集成時需要為機器人配備專用焊機、送絲機構和清槍剪絲站，并編寫復雜的焊接工藝程序，根據不同焊縫調整電流、電壓、焊速和擺動參數。系統集成的成功與否，直接決定了機器人自動化項目的投資回報率。