本发明提供一种机械臂式测量机器人装置和应用方法，涉及煤矿智能开采技术领域，包括：自动整平全站仪、防护机构、俯仰调整机构、航向调整机构、竖向转动机构、控制器、安装基座、移动端。本发明基于预设的俯仰角和航向角，测量机器人从初始位置出发，在俯仰调整机构和航向调整机构多个自由度上伸缩动作，将全站仪移动到预定工作位置。全站仪自动调平完成测量工作后，测量机器人从工作位置出发，在俯仰调整机构和航向调整机构多个自由度上反序和反向伸缩动作，将全站仪移动到初始位置。机械臂式测量机器人装置有效解决工作面高度和空间受限问题，适用于极薄煤层、薄煤层、中厚煤层和厚煤层等各种开采环境。