Manipulátor se skládá převážně ze tří částí: aktuátor, pohonný mechanismus a řídicí systém. Ruka je součást sloužící k uchopení obrobku (nebo nástroje). Existují různé konstrukční formy podle tvaru, velikosti, hmotnosti, materiálu a provozních požadavků uchopovaného předmětu, jako je typ upnutí, typ držení a typ adsorpce. Pohybový mechanismus umožňuje ruce absolvovat různé rotace (švihy), pohyby nebo složené pohyby pro dosažení zadaných akcí a změnu polohy a držení uchopovaného předmětu. Nezávislé režimy pohybu pohybového mechanismu, jako je zvedání, zatahování a otáčení, se nazývají stupně volnosti manipulátoru. Aby bylo možné uchopit předměty v jakékoli poloze a orientaci v prostoru, je zapotřebí 6 stupňů volnosti. Míra volnosti je klíčovým parametrem konstrukce manipulátoru. Čím více stupňů volnosti, tím větší flexibilita manipulátoru, širší univerzálnost a složitější struktura. Obecně má speciální manipulátor 2 až 3 stupně volnosti. Řídicí systém dokončuje specifické akce ovládáním motoru každého stupně volnosti manipulátoru. Současně přijímá informace zpětně od snímače, aby vytvořila stabilní řízení s uzavřenou smyčkou. Jádro řídicího systému se obvykle skládá z mikrokontroléru, jako je jednočipový mikropočítač nebo dsp, a požadovaná funkce je realizována jeho naprogramováním.
