การทำงานของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมประกอบด้วย ๒ ส่วนใหญ่ๆ ได้แก่ ระบบทางกลของหุ่นยนต์และระบบควบคุมหุ่นยนต์ ระบบทางกลหมายถึงส่วนที่เป็นโครงสร้างและส่วนที่ให้กำลังขับเคลื่อนหุ่นยนต์ ส่วนระบบควบคุมประกอบด้วยระบบบังคับการทำงานหุ่นยนต์ ระบบป้อนข้อมูลกลับ ตลอดจนการสอนหุ่นยนต์ให้ทำงานตามชุดคำสั่ง
ระบบควบคุมเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดของหุ่นยนต์ ทำหน้าที่เป็นสมองเก็บข้อมูล สั่งหุ่นยนต์ให้ทำงาน ตรวจสอบและควบคุมตำแหน่งการทำงาน ในบางเครื่องสามารถตรวจสอบความผิดปกติของอุปกรณ์ภายในได้
หุ่นยนต์จะทำงานได้ด้วยการควบคุมแบบอัตโนมัติโดยมีการกำหนดเป้าหมาย และมีการควบคุมอุปกรณ์ให้ทำงานตามเป้าหมายที่กำหนดไว้ด้วยอุปกรณ์ควบคุม การทำงานของอุปกรณ์ควบคุมมี ๒ แบบ คือ การควบคุมแบบวงจรปิด และการควบคุมแบบวงจรเปิด สำหรับการควบคุมแบบวงจรปิดนั้น อุปกรณ์ควบคุมจะคอยตรวจสอบเปรียบเทียบกับเป้าหมาย และควบคุมให้ได้ผลที่ถูกต้องตลอดเวลาหุ่นยนต์แบบนี้จึงจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ตรวจสอบเป้าหมายด้วย แต่ในการควบคุมแบบวงจรเปิด อุปกรณ์ควบคุมจะดำเนินการโดยมิได้ตรวจสอบเป้าหมาย เช่น ถ้านาย กเคยเดินได้ ก้าวละ ๕๐ เซนติเมตร เมื่อได้รับคำสั่งให้เดินเป็นระยะทาง ๕ เมตร นาย ก ก็จะเดินไป ๑๐ ก้าว อย่างนี้เรียกว่า นาย ก เดินโดยใช้การควบคุมแบบวงจรเปิด ซึ่งอาจเกิดความผิดพลาดขึ้นได้ แต่ถ้านาย ก ใช้ไม้เมตรวัดระยะทางที่เดินไป ๑๐ ก้าวนั้นด้วยว่าได้ ๕ เมตรถูกต้องหรือไม่ ถ้าไม่ถูกต้อง นาย ก จะเดินหน้าหรือถอยหลังให้ได้ระยะทาง ๕ เมตรพอดี อย่างนี้เรียกว่า นาย ก เดินโดยใช้การควบคุมแบบวงจรปิด จะเห็นได้ว่า หุ่นยนต์ที่มีการควบคุมแบบวงจรปิดจะสร้างได้ยากกว่า แต่ให้ผลที่แน่นอน
ถ้าเราลองมองไปรอบๆ ตัว ก็จะพบว่า ทุกสิ่งทุกอย่างต่างก็ตกอยู่ในสภาวะของการควบคุมและถูกควบคุมทั้งสิ้น แม้แต่สภาวะของธรรมชาติต่างก็พยายามควบคุมกันเองเพื่อให้พบกับจุดสมดุลตลอดเวลา นับแต่สิ่งที่ใกล้ตัวที่สุดคือการทำงานของร่างกาย จนกระทั่งการทำงานของหุ่นยนต์ต่างก็ต้องอาศัยอุปกรณ์ควบคุมทั้งสิ้น ในการควบคุมจำเป็นต้องทราบตัวแปรต่างๆ ที่มาเกี่ยวข้องอยู่ตลอดเวลา เช่น เมื่อต้องการรองน้ำให้ได้ครึ่งถังพอดี ขั้นแรกจะต้องนำถังน้ำไปเตรียมไว้ที่ก๊อก ขั้นต่อไปคือการเปิดปิดลิ้น (valve) เพื่อให้น้ำไหลลงถัง ในขณะเดียวกันเราจะต้องใช้สายตาตรวจวัดระดับน้ำ หากประมาณเกือบได้ตามเป้าหมาย เราจึงเริ่มปรับลิ้นก๊อก เพื่อให้ปริมาณการไหลลดลงและปิดก๊อกจนกระทั่งหยุดไหลเมื่อระดับน้ำถึงครึ่งถังพอดี คราวนี้ลองใหม่ ถ้าบังเอิญเผลอปล่อยให้น้ำไหลจนเกินครึ่งถัง สิ่งที่ต้องกระทำคือ การเทน้ำส่วนที่เกินออกจนได้ระดับตามกำหนด
วิธีการข้างต้นนี้คือการควบคุมอัตโนมัติแบบวงจรปิดอย่างสมบูรณ์ ตัวแปรของกระบวนการคือ อัตราการไหลระดับน้ำ และสถานะของลิ้น ระดับน้ำจะแปรผันไปตามการปิดเปิดลิ้น อุปกรณ์ที่ทำให้เกิดกระบวนการคือ มือส่วนอุปกรณ์ที่ใช้ตรวจสอบตัวแปรและส่งสัญญาณกลับคือตา ศูนย์กลางหรือหัวใจของการควบคุมให้กระบวนการเป็นไปตามขั้นตอน และดำเนินไปสู่เป้าหมาย ตลอดจนการตัดสินใจก็คือสมอง
สิ่งที่ได้กล่าวมาเป็นการควบคุมที่กระทำขณะตัวแปรเกิดการเปลี่ยนแปลงไม่เร็วนัก ในกระบวนการที่ดำเนินไปอย่างช้าๆ จะสามารถควบคุมด้วยมือหรือเครื่องมือพื้นฐานได้แต่สำหรับกระบวนการที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วและต้องการเป้าหมายที่มีความถูกต้องแม่นยำสูง เราจะไม่สามารถควบคุมด้วยมือได้ เพื่อหลีกเลี่ยงความล่าช้าและไม่สม่ำเสมอของมนุษย์ จึงมีผู้นำเอาคอมพิวเตอร์มาประยุกต์เข้ากับหุ่นยนต์ เพื่อให้เกิดผลสำเร็จของการควบคุมอย่างเที่ยงตรงรวดเร็ว และอยู่ในเสถียรภาพตลอดเวลา ในการควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์นั้น คอมพิวเตอร์ ๑ เครื่องอาจจะควบคุมหุ่นยนต์ได้มากกว่า ๑ ตัวในเวลาเดียวกัน
หุ่นยนต์อุตสาหกรรมนี้ สามารถช่วยลดต้นทุนการผลิตของผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม และสามารถทำงานแทนมนุษย์ได้มากขึ้นเป็นลำดับ ดังนั้น ลักษณะของงานที่มนุษย์ทำในโรงงานอุตสาหกรรมจะค่อยๆ เปลี่ยนไป กล่าวคือ มนุษย์จะมีหน้าที่ควบคุมการทำงาน และดูแลซ่อมแซมหุ่นยนต์มากกว่าจะลงมือผลิตเอง ส่วนผลในระยะยาว น่าจะนำไปสู่สังคมที่มนุษย์ใช้เวลาทำงานน้อยกว่าปัจจุบัน และมีเวลาทำกิจกรรมอื่นๆ เช่น เล่นกีฬา ฟังหรือเล่นดนตรีอ่านหนังสือ ฯลฯ มากขึ้น
เนื่องจากหุ่นยนต์อาจจะนำไปสู่ระบบการผลิตที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น สังคมจึงควรจะมีกำลังทางการเงินมากขึ้นและสามารถปรับปรุงสิ่งแวดล้อม เช่น ดิน พืช น้ำและอากาศ ให้มีคุณภาพดีกว่าปัจจุบันได้มาก
(ดูเพิ่มเติมเรื่อง การประยุกต์คอมพิวเตอร์และ สิ่งประดิษฐ์จากพัฒนาการด้านคอมพิวเตอร์)
