機械手臂在產業自動化的應用已經相當廣泛，因為各個國家產業分佈的不同，以及各產業對於機械手臂的需求量也有差異。主要是使用於人工無法進行或者會耗費較多時間來做的工作，機械手臂在精度與耐用性上可以減少許人為的不可預知問題。自從第一台產業用機器人發明以來，機械手臂的應用也從原本的汽車工業、模具製造、電子製程等相關產業，更拓展到農業、醫療、服務業…等等。
多軸機械手臂研發方面，多軸式機械手臂廣泛應用於汽車製造商、汽車零組件與電子相關產業。機械手臂可以提昇產品技術與品質，而這些初期工作大多可以藉由機械手臂來完成。機械手臂的精準、零誤差，對於產品的品質掌握自然擁有其優勢，減少品管所花費的時間與人力。 工業應用上，以裝配、加工、熔接、切削、加壓、貨物搬運、檢測…等，全球目前產業使用量是以汽車、汽車零組件、化工、橡膠和塑料等最大。
現在，ROBOT的應用已越來越多元化，依據國際機器人協會（IFR）的統計，至2007年底機械手臂除了工業以外，最多應用於救援、保全與野地（田野、牧場等），近年來，各先進國家為了提昇台機器人的技術水準，都會推廣機器人產業與創立相關聯盟，並且特別針對工業以外的領域進行推廣，例如：醫療、服務、生活方面…等。以醫療為例，有許多大型醫學中心使用以手動操控方式之機械手臂，結合顯微影像顯示系統所結合的手術型機器人。 機械手臂的研發也朝向節省人力、減少人類暴露在危險的工作環境、甚至進行更加精密的工作或是輔助操作。機械手臂的技術發展都是為了讓人類在工作與生活中更加便利。
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