在焊接、搬運、碼垛、裝配等大多數應用領域里，工業機器人是作為主機使用的。與此不同，與機床配套的機器人一般是作為輔機來發揮作用的。當前具體的應用形式主要有：
　　1、單機上下料
　　單機上下料是機器人在機床上最典型和最成熟的應用。它比人工上下料更準確、迅速、安全。對生產批量大、加工時間短的中小零件加工，或需吊裝的笨重工件而言，機器人上下料的優勢特別明顯。
　　機器人與機床的結構關系分為機器人安裝于機床外部和與機床構成一體兩種形式。安裝于機床外部的機器人，又分為固定式、移動式和椼架式等類型。
　　2、機器人與機床組成柔性生產線
　　由機器人承擔工件的工序電主軸轉換工作，與若干臺機床組成柔性生產線，是一種比單機上下料更為復雜也更有價值的一種應用。在當前工業轉型升級過程中，市場需求越來越旺盛。
　　在這種應用場合下，機床布局取決于工藝路線和現場條件等因素。常見的有L型、U型和直線型、對面布置等形式，其中三臺數控機床構成U型的布局，由一臺機器人在場地中間進行工件轉換，這種布局十分緊湊。
　　3、與機床共同完成加工工藝過程
　　機器人夾持工件在沖剪、折彎機上實現加工操作，不僅是簡單的上下料，而是替代了所有原來的人工作業。這比人工操作現加準確和快速，從而提高了產品質量和生產效率。尤其是徹底解決了沖壓類機床的工傷隱患。
　　4、獨立完成加工工序
　　給機器人裝上專用手爪，機器人可以完成切割、打磨、拋光、清洗等工藝過程。甚至于可以讓機器人直接夾持切削工具，對工件進行打孔、攻絲、鉚接，也可以進行切削加工。在這種情形下，機器人本身就是一臺機床。
　　具備視覺、觸覺的機器人可以用于組裝、零件分選等復雜工序，即使是上下料，也可以不用帶有定位裝置的專用工位器具。
　　給機器人裝備特殊手爪，可用于高溫環境下作業的鑄造、鍛造機械，完成取鐵水、澆注、上下熱毛坯、更換熱態的模具等人工難以直接完成的工作。
　　工業機器人是一種高柔性的通用自動化裝置，它的應用場合和功能具有無限的拓展空間。在與機床的集成應用中，工業機器人的具體應用形式也在不斷發掘和創新當中。