一般機器人手臂有3個自由度，即手臂的伸縮、左右回轉和升降 (或俯仰)運動。手臂回轉和升降運動是通過機座的立柱實現的，立柱的橫向移動即為手臂的橫移。手臂的各種運動通常由驅動機構和各種傳動機構來實現。手臂的 3 個自由度，可以有不同的運動 (自由度)組合，通常可以將其設計成如圖的五種形式。

關節型

如圖(d)所示，關節型又稱回轉坐標型，這種機器人的手臂與人體上肢類似，其前三個關節都是回轉關節，這種機器人一般由立柱和大小臂組成，立柱與六臂同形成肩關節，大臂與小臂間形成肘關節，可使大臂作回轉運動θ1和使大管作俯仰擺動θ2，小臂作俯仰擺動θ3。其特點是工作空間范圍大，動作靈活，通用性強，能抓取靠近機座的物體。

平面關節型

采用兩個回轉關節和一個移動關節；兩個回轉關節控制前后、左右運動，而移動關節則實現上下運動，具工作空間的軌跡圖形，它的縱截面為矩形的回轉體，縱截面高為移動關節的行程長，兩回轉關節轉角的大小決定回轉體橫截面的大小、形狀、這種形式又稱為SCARA機器人。 

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