本发明公开了一种基于双目视觉的双臂协作机器人系统，包括第一机械臂装置、第二机械臂装置、双目检测装置、工作区域装置、底盘装置和控制装置；通过双目检测装置识别工作区域内待双臂协作抓取与组合的工件的点云数据，完成基于双目摄像头观测模型的手眼关系建模，将待识别工件的像素坐标的重投影误差最小化；将经逆运动学解算后的结果，选取最优解，反馈至机械臂控制装置，由其控制第一机械臂先行运动至工件I所在区域，完成抓取任务；随后，控制第二机械臂仿照第一机械臂经逆解后的闭环舵机运动参数至工件II所在区域；由两个机械臂协作完成任务。本发明能够有效提高机器人的作业精度，真正意义上达到拟人化操作，大大提升了工业生产的自动化程度。